力与物体的平衡 专题测试 -2025-2026学年高一上学期物理粤教版必修第一册

粤教版高中物理力与物体的平衡专题测试卷 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、单选题 1．如图所示，一定质量的物体用轻绳AB悬挂于天花板上，用水平向左的力F缓慢拉动绳的中点O，用T表示绳OA段拉力的大小，在O点向左移动的过程中（　　） A．F逐渐变大，T逐渐变大 B．F逐渐变大，T不变 C．F逐渐变小，T不变 D．F逐渐变小，T逐渐变小 2．如图所示为一简易起重装置，（不计一切阻力）AC是上端带有滑轮的固定支架，BC为质量不计的轻杆，杆的一端C用铰链固定在支架上，另一端B悬挂一个质量为m的重物，并用钢丝绳跨过滑轮A连接在卷扬机上。开始时，杆BC与AC的夹角∠BCA>90°，现使∠BCA缓缓变小，直到∠BCA=30°。在此过程中，杆BC所产生的弹力（　　） A．大小不变 B．逐渐增大 C．先增大后减小 D．先减小后增大 3．挂灯笼的习俗起源于1800多年前的西汉时期，已成为中国人喜庆的象征。如图所示，由五根等长的轻质细绳悬挂起四个质量相等的灯笼，中间的细绳是水平的，另外四根细绳与水平面所成的角分别和。关于和，下列关系式中正确的是（　　） A． B． C． D． 4．如图所示，质量为M、半径为R的半球形物体A放在水平地面上，通过最高点处的钉子用细线水平拉住一质量为m、半径为r的光滑球B。整个装置处于静止状态，已知重力加速度为g，则（　　） A．A对地面的摩擦力方向向左 B．A对地面的压力大于（M＋m）g C．B对A的压力大小为mg D．细线对小球的拉力大小为 5．如图所示，细线下悬挂着一重为20N的小物块，现对小物块施加一大小为的力（图中未画出），待小物块静止时，细线与竖直方向的夹角最大为（　　） A．30° B．45° C．60° D．90° 6．如图所示，A、B、C三点是水平面内半径为8cm的硬质圆环上的三等分点，将3个完全相同的，原长为7cm的轻质橡皮条一端分别固定在A、B、C上，另外一端连接于同一点，结点恰好在中心O处。在结点O处用细线悬挂重力为G的钩码，平衡时结点下降了6cm。此时每根橡皮条的弹力大小为（　　） A． B． C． D． 二、多选题 7．如图所示，某中学新校区装修时，工人用质量为m的磨石对斜壁进行打磨，当对磨石施加方向竖直向上、大小为F的推力时，磨石恰好沿斜壁向上匀速运动，已知磨石与斜壁之间的动摩擦因数为，则磨石受到的摩擦力大小为（    ） A． B． C． D． 8．如图所示，物体b在水平推力F作用下，将物体a挤压在竖直墙壁上，a、b均处于静止状态，下列说法正确的是（　　） A．a对墙壁的摩擦力方向向下 B．b对a的摩擦力方向向上 C．增大水平推力F，a对墙壁的摩擦力变大 D．增大水平推力F，b对a的摩擦力不变 9．山崖上有一个风动石，无风时地面对风动石的作用力是F1，当受到一个水平风力时，风动石依然静止，地面对风动石的作用力是F2，以下正确的是（　　） A．F2大于F1 B．F1大于F2 C．F1等于F2 D．大小关系与风力大小有关 10．一条长为L的光滑轻质柔软细绳两端分别固定在水平直杆上相距d的A、B两点，一个下端带挂钩的轻质圆环穿过晾衣绳，圆环与绳子的接触点为O，在挂钩下挂一质量为m的灯笼。现因为有水平向右的风，给灯笼一个水平向右的风力，风力随时间从零逐渐的缓慢增大到足够大，则细绳的张力大小将可能随时间（　　） A．一直增大 B．一直减小 C．先减小后增大 D．先增大后减小 11．如图甲所示，我国古建屋顶多采用蝴蝶瓦方式铺设。图乙是两片底瓦和一片盖瓦的铺设示意图，三根相同且平行的椽子所在平面与水平面夹角为。图丙为截面示意图，弧形底瓦放置在两根相邻的椽子正中间，盖瓦的底边恰与底瓦的凹槽中线接触。已知相邻两椽子与底瓦接触点间的距离和瓦的半径都为，盖瓦和底瓦形状相同，厚度不计，质量均为、最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度大小取，在无扰动的情况下，底瓦与盖瓦均保持静止。若仅铺设这三片瓦进行研究，则（　　） A．底瓦与椽子间的动摩擦因数 B．底瓦与椽子间的动摩擦因数 C．适当增大两椽子间的距离，底瓦更不容易下滑 D．适当减小两椽子间的距离，底瓦更不容易下滑 12．国庆期间，秋风送爽，桂花飘香。小明注意到小区里有四个固定连接起来的大灯笼被吹起来处于静止状态，如图所示，悬挂最上面灯笼的绳子与竖直方向的夹角为30°，灯笼序号自上往下依次标记为1、2、3、4，灯笼质量均为m，每个灯笼所受的风力相等，风向水平，重力加速度大小为g，则（　　） A．每根绳与竖直方向的夹角均相同 B．四个灯笼所受到的风力之和等于4mg C．2号灯笼与3号灯笼之间的作用力等于 D．若再挂上一个同样的灯笼，最上面灯笼的绳子与竖直方向夹角会变化 13．如图，竖直平面内有三根轻质细绳，绳水平，绳与水平方向成53°夹角，O为结点，绳的下端栓接一质量为m的小球。现保持结点O不变动，对小球施加一水平向右的作用力F，使绳缓慢摆动与水平方向成37°夹角的位置，重力加速度为g，关于此过程中各段绳子的受力情况，下列判断正确的是（　　） A．F为恒力，大小等于 B．绳受到的拉力先增大后减小 C．绳受到最大拉力为 D．绳受到的拉力保持不变 14．一物体位于光滑水平面上，同时受到三个水平共点力、和的作用，其大小分别为、、，且的方向指向正北，下列说法中正确的是（　　） A．这三个力的合力可能为零 B．、两个力的合力大小可能为20N C．若物体处于匀速直线运动状态，则、的合力大小为48N，方向指向正南 D．若物体处于静止状态，则、的合力大小一定为42N，方向指向正南 三、解答题 15．为了庆祝传统佳节，人们喜欢悬挂灯笼增添节日氛围。如图所示，用轻质细绳将6盏灯笼依次悬挂起来，为了追求美感，整个装置左右完全对称，平衡时最左、最右两细绳与竖直方向的夹角均为，相邻两灯笼的结点间水平距离均相等，每盏灯笼的质量均为，重力加速度大小为。求： (1)最左、最右两侧细绳中的拉力大小； (2)“高”与“级”两盏灯笼间细绳中的拉力大小； (3)设“杭”与“州”两盏灯笼结点的高度差为，“级”与“中”两盏灯笼结点的高度差为，求。 16．质量为M的木楔在水平面上保持静止，斜面倾角为θ，当将一质量为m的木块放在木楔斜面上时，木块正好匀速下滑。如果用与木楔斜面成α角的力F拉着木块匀速上升，如图所示（已知木楔在整个过程中始终静止，重力加速度为g）。求： (1)当α变化时，拉力F的最小值； (2)F取最小值时，木楔对水平面的摩擦力大小。 17．甲、乙两人分别在两岸用绳拉小船在河流中行驶，已知甲的拉力大小为800N，方向与航向夹角为30°。要保持小船能在河流正中间沿直线行驶。乙怎样用力最小？其最小的力为多大？ 18．如图所示，在一倾角为30°固定斜面上放一个质量为m1=2kg的小物块A，一轻绳跨过两个轻滑轮一端固定于天花板上，一端连接在物块上，且物块上端轻绳与斜面平行，动滑轮下方悬挂质量为m2=kg的重物B，整个装置处于静止状态。已知跨过动滑轮的轻绳夹角为60°，物块与斜面的动摩擦因数，已知最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度g=10m/s2。求： （1）斜面上物块所受的静摩擦力大小？ （2）若要使斜面上的物块不滑动，动滑轮下悬挂重物的质量应该满足什么条件？ 19．质量为M的木楔倾角为θ，在水平面上保持静止，当将一质量为m的木块放在木楔斜面上时，它正好匀速下滑。如果用与木楔斜面成α角的力F拉着木块匀速上升，如图所示（已知木楔在整个过程中始终静止）。求： (1)当α＝θ时，拉力F有最小值，求此最小值； (2)当α＝θ时，木楔对水平面的摩擦力是多大？ 20．如图所示，一本大字典置于桌面上，一张A4纸(质量和厚度均可忽略不计)夹在字典最深处。假设字典的质量分布均匀，同一页纸上的压力分布也均匀，字典总质量M=3kg，宽L=20cm，高H=6cm，A4纸上、下表面与书页之间的动摩擦因数均为μ1=0.5，字典与桌面之间的动摩擦因数为μ2，各接触面的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，水平向右拉动A4纸，当A4纸上方部分字典的高度h为4cm时，字典恰好能被拖动。重力加速度g取10m/s2，求： （1）A4纸受到字典对白纸的正压力； （2）字典与桌面之间的动摩擦因数μ2； （3）若将A4纸夹在字典最深处，A4纸上方部分字典的高度h为3cm，用水平向右的拉力F将A4纸从字典中匀速抽出，当A4纸抽出位移为x时，写出A4纸受到的压力FN、拉力F与A4纸位移x的函数表达式。(在抽出A4纸的过程中，只有与A4纸上方重叠部分的字典才对A4纸有压力) 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 《粤教版高中物理力与物体的平衡专题测试卷》参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 A A D D A D AC AD AD AC 题号 11 12 13 14 答案 AC AC CD ABD 1．A 【详解】设绳OA与竖直方向的夹角为θ，由于力F缓慢拉动节点O，即在移动过程中节点O始终处于平衡状态，以结点O为研究对象进行受力分析可知，根据三角函数关系可知,绳OA段的拉力T以及力F 在结点O被向左缓慢拉动过程中，夹角θ增大，由三角函数可知，F变大，T变大。 故选A。 2．A 【详解】对结点B受力分析，由平衡条件可画出受力示意图，如图所示 由相似三角形可得 可得杆对B点的弹力大小为 在变小的过程中，由于AC、BC长度不变，故N大小不变。 故选A。 3．D 【详解】以左边两个灯笼为整体，设水平方向绳子拉力为T，则有 由左边第二个灯笼为研究对象，则有 联立解得：，D正确； 故选D。 4．D 【详解】A．把A、B看成一个整体，对整体受力分析可知，整体受到的重力和地面对整体的支持力是一对平衡力，地面对整体没有摩擦力，即A对地面没有摩擦力，A错误； B．由平衡条件可知，地面对A的支持力大小为 由牛顿第三定律可知A对地面的压力大小为，故B错误； CD．对光滑球B受力分析，如图 由平衡条件得， 根据几何知识得， 解得A对B的支持力大小为 由牛顿第三定律可知B对A的压力大小为 解得细线对光滑球B的拉力大小为，故C错误，D正确。 故选D。 5．A 【详解】当细线与竖直方向的夹角为时，为使小物块保持静止，所需最小拉力为，如图所示 当所需最小拉力为时，最大，此时 即，故选A。 6．D 【详解】设橡皮条与竖直方向的夹角为θ，则 所以 对结点受力分析可得 解得 故选D。 7．AC 【详解】磨石受重力、推力、斜壁的弹力及摩擦力而处于平衡状态，由图可知，F一定大于重力；先将重力及向上的推力合成后，将二者的合力向垂直于斜面方向及沿斜面方向分解可得：在沿斜面方向有 在垂直斜面方向上有 根据 得 故选AC。 8．AD 【详解】BD．以b为研究对象，在竖直方向上，b受到的重力与a给它的摩擦力平衡，所以a对b的摩擦力方向向上，大小始终等于，根据牛顿第三定律，b对a的摩擦力方向向下，大小始终等于，故B错误，D正确； AC．以整体为研究对象，在竖直方向上，墙对a的摩擦力与整体所受的重力平衡，所以，墙对a的摩擦力方向向上，大小始终等于，根据牛顿第三定律，a对墙的摩擦力方向向下，大小始终等于，故A正确，C错误。 故选AD。 9．AD 【详解】无风时，地面对风动石的作用力方向竖直向上，与重力平衡，大小为 当受到一个水平风力时，地面对风动石的作用力与竖直向下的重力及水平方向的风力F，三力平衡，根据平衡条件可知，地面对风动石的作用力大小为 故F2大于F1。大小关系与风力大小有关。 故选AD。 10．AC 【详解】受力如图所示 联立可得 由 可知当时，最小，故风力随时间从零逐渐的缓慢增大到足够大时逐渐增大，则细绳的张力大小将可能随时间先减小后增大或者一直增大。 故选AC。 11．AC 【详解】AB．以两片底瓦和盖瓦整体为研究对象，易得这个整体的重力在垂直椽子所在平面方向上的分力为3mgcos37°，垂直椽子所在平面方向上整体处于平衡状态，可知 相邻两椽子与底瓦接触点间的距离和瓦的半径都为，根据几何关系 可得椽子与底瓦接触部位之间的弹力 在无外界干扰的情况下，为使底瓦与盖瓦不下滑，应使 解得 故A正确B错误； C．适当增大两椽子间的距离，增大，弹力增大，最大静摩擦力增大，底瓦更不容易下滑，故C正确； D．适当减小两椽子间的距离，减小，弹力减小，最大静摩擦力减小，底瓦容易下滑，故D错误。 故选AC。 12．AC 【详解】B．假设每个灯笼所受的风力均为f，对4个灯笼的整体受力分析可知 可得四个灯笼所受到的风力之和为 故B错误； A．对下面的n个灯笼（）的整体分析可知 可得 即每根绳与竖直方向的夹角均相同，故A正确； C．以3、4号灯笼为整体受力分析，2号灯笼与3号灯笼之间的作用力大小为 故C正确； D．若再挂上一个同样的灯笼，对下面的n个灯笼（）的整体分析可知 可得 则最上面灯笼的绳子与竖直方向夹角不会变化，故D错误。 故选AC。 13．CD 【详解】AC．对小球进行受力分析，则小球处于动态平衡状态，设绳与水平方向的夹角为，则 ， 随着逐渐减小，逐渐增大，也逐渐增大。末状态时 绳受到最大拉力为。故A错误，C正确； D．结点O不变动，则绳与水平方向夹角不变，对结点进行受力分析，在竖直方向上有 解得 则绳受到的拉力保持不变。故D正确； B．对结点进行受力分析，在水平方向有 解得 随着逐渐增大，则绳受到的拉力逐渐增大。故B错误。 故选CD。 14．ABD 【详解】B．、的合力范围是，即 故B正确； A．的大小处于、的合力范围之内，所以这三个力的合力可能为零，故A正确； CD．若物体处于平衡状态（静止或匀速直线运动），则某两个力的合力必定与第三个力等大反向，故C错误，D正确。 故选ABD。 15．(1) (2)3mg (3) 【详解】（1）将六个灯笼看成一个整体，其受到六个灯笼的重力，最左与最右侧细绳中的拉力，且细绳中的拉力大小均为T，以水平和竖直方向建立直角坐标系，水平方向有 竖直方向有 解得 （2）将“高”及左侧的两个灯笼共计三个灯笼看成一个整体，对这个整体进行受力分析，其受到最左侧细绳的拉力T，三个灯笼的重力3mg以及“高”与“级”两盏灯笼间细绳中的拉力大小F，在水平方向有 竖直方向有 解得 （3）对“杭”灯笼受力分析，设“杭”与“州”两盏灯笼之间的细绳与竖直方向的夹角为，细绳上的拉力为，两灯笼之间的距离为，水平方向有 竖直方向有 又因为 对“级”灯笼受力分析，设 “级”与“中”两盏灯笼之间的细绳与竖直方向的夹角为，细绳上的拉力为，两灯笼之间的距离结合题意可知为，水平方向有 竖直方向有 又因为 解得 16．(1)mgsin 2θ (2)mgsin 4θ 【详解】（1）木块在木楔斜面上匀速向下运动时，根据平衡条件有 mgsin θ＝μmgcos θ 解得 μ＝tan θ 因木块在力F作用下沿斜面向上做匀速运动，根据正交分解法有 Fcos α＝mgsin θ＋Ff Fsin α＋FN＝mgcos θ 且 Ff＝μFN 联立解得 则当α＝θ时，F有最小值，即 Fmin＝mgsin 2θ （2）由（1）可知，当F取最小值时，α＝θ，因为木块及木楔均处于平衡状态，整体受到的地面的摩擦力等于F的水平分力，即 FfM＝Fcos（α＋θ） 当F取最小值mgsin 2θ时，则有 FfM＝Fmincos 2θ＝mgsin 2θcos 2θ＝mgsin 4θ 17．乙的拉力方向与航向垂直时拉力最小，最小值为400N 【详解】方法一 力的矢量三角形法 合力的方向沿河流中间直线，即已知合力的方向和一分力大小和方向，求另一分力的最小值。如图所示 当乙的拉力垂直于河岸时，拉力最小。由力的合成法则，根据几何关系，最小拉力 最小力为400N。 方法二 正交分解法 合力的方向沿河流中间直线，即甲，乙两人拉力的合力沿河流中间直线，根据正交分解法，垂直河流中间直线方向的合力为零，即 其中是与航向的夹角，如图 当时，最小，最小拉力 18．（1）5N；（2） 【详解】（1）对动滑轮结点静止，受力分析 平衡条件 解得 T=15N 对m1静止，受力分析有 解得 f=5N （2）最大静摩擦力为 物体刚好沿斜面向下运动时，摩擦力沿斜面向上且达到最大值时，B质量最小为m3 解得 物体刚好沿斜面向上运动时，摩擦力沿斜面向下且达到最大值时，B质量最大为m4 解得 即动滑轮下悬挂重物的质量应满足 19．(1)mgsin 2θ (2)mgsin 4θ 【详解】木块在木楔斜面上匀速向下运动时，有 mgsin θ＝μmgcos θ 即 μ＝tan θ （1）木楔在力F作用下沿斜面向上匀速运动，有 Fcos α＝mgsin θ＋Ff Fsin α＋FN＝mgcos θ Ff＝μFN 解得 则当α＝θ时，F有最小值，为 Fmin＝mgsin 2θ （2）因为木块及木楔均处于平衡状态，整体受到地面的摩擦力等于F的水平分力，即 Ffm＝Fcos（α＋θ） 当F取最小值mgsin 2θ时 Ffm＝Fmincos 2θ＝mg·sin 2θcos 2θ＝mgsin 4θ 20．（1）20N；（2）；（3） 【详解】（1）（2）当A4纸上方部分字典的高度h为4cm时，即高于桌面2cm，字典恰好能被拖动，则A4纸上方部分字典的质量为m，则有 对字典受力平衡，则在竖直方向上有 故根据牛顿第三定律可知，A4纸受到字典对白纸的正压力为20N； 在水平方向有，A4纸对字典的摩擦力 而 ， 代入数据得 （3）A4纸夹在离桌面的高度为3cm处，高于2cm，所以字典拖不动，当A4纸抽出位移为x时，纸上方的压力 此时A4纸受到的拉力大小 联立得 代入数据解得 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $