3.5 受力分析共点力的平衡 同步练-2025-2026学年高一上学期物理人教版必修第一册

**基本信息** 高中物理新授课同步练，聚焦“受力分析共点力的平衡”，通过三级分层设计，实现从基础认知到综合应用的递进，强化物理观念与科学思维。 **分层设计** |层次|知识覆盖|设计特色| |----|----------|----------| |基础认知层|受力个数判断|通过半球体、光滑小球受力分析，巩固相互作用观念，培养模型建构能力| |应用提升层|共点力平衡计算|结合衣架、三脚架等实际情境，训练科学推理，提升平衡条件应用熟练度| |综合拓展层|复杂情境综合求解|以夹子夹物、结点受力为题，融合摩擦力、胡克定律，深化科学论证能力|

09.受力分析共点力的平衡 1.如图所示，木质半球体A在竖直向上的拉力F的作用下能静止在斜面B上，斜面B是固定在地面上的，则关于半球体A的受力的个数，下列说法中正确的是 (　　) 　　　　　　　　　　　　　　　　　　 A. 物体A一定是受两个力作用 B. 物体A一定是受四个力作用 C. 物体A不是受两个力作用就是受四个力作用 D. 物体A可能受三个力作用 2.如图所示，固定斜面上有一光滑小球，被一竖直压缩的轻弹簧P与另一平行斜面的轻弹簧Q连接着处于静止状态，则小球所受力的个数是 (　　) A. 4 B. 3 C. 2 D. 1 3. 如图所示，一件重量为G的衣服悬挂在等腰衣架上。已知衣架顶角θ=120°，底边水平，不计摩擦，则衣架一侧对衣服的作用力大小为 (　　) A. G B. G C. D. G 4. 如图所示，置于水平地面的三脚架上固定着一质量为m的照相机，三脚架的三根轻质支架等长，与竖直方向均成30°角，则每根支架中承受的压力大小为 (　　) A. mg B. mgC. mg D. mg 5. 如图所示，石拱桥的正中央有一质量为m的对称楔形石块，侧面与竖直方向的夹角为α，重力加速度为g，若接触面间的摩擦力忽略不计，则石块侧面所受弹力的大小为 (　　) A. B. C. mgtanα D. mgcotα 6.如图所示，高空走钢丝的表演中，若表演者走到钢丝中点时，使原来水平的钢丝下垂与水平面成θ角，此时钢丝上的弹力应是表演者和平衡杆重力的 (　　) A. B. C. D. 7.小朋友在搭积木时，将重为G的玩具汽车静置在薄板上，薄板发生了明显弯曲，如图所示。关于玩具汽车受到的作用力，下列说法正确的是 (　　) A. 每个车轮受到薄板的弹力为 B. 每个车轮受到薄板的弹力为 C. 薄板弯曲程度越大，车轮受到的弹力越小 D. 玩具汽车受到的合力为零 8. 如图所示，建筑工人用恒力F推着运料车在水平地面上匀速前进。恒力F与水平方向夹角为θ=30°，运料车和建筑工人的总重为G，下列说法正确的是 (　　) A. 建筑工人受摩擦力方向水平向左 B. 运料车受到地面的摩擦力方向水平向右 C. 建筑工人受到摩擦力大小为F D. 建筑工人和运料车对地面压力大小为+G 9. (多选)在农村一些小型的建筑工地上，工人常用简易的定滑轮吊运建筑材料。某建筑工人通过绳索沿光滑的墙壁往楼顶缓慢的运送圆木，不计滑轮处的摩擦和绳索的质量，则下列说法正确的是 (　　) A. 墙面对圆木的弹力逐渐增大 B. 轻绳的拉力先减小后增大 C. 轻绳的拉力和墙面对圆木的弹力的合力为定值 D. 圆木对墙面的压力大于墙面对圆木的支持力 10. (多选)如图，清洗楼房玻璃的工人常用一根绳索将自己悬在空中，工人及其装备的总重量为G，悬绳与竖直墙壁的夹角为α，悬绳对工人的拉力大小为F1，墙壁对工人的弹力大小为F2，则 (　　) A. F1=Gsinα B. F2=Gtanα C. 若缓慢减小悬绳的长度，F1与F2的合力不变 D. 若缓慢减小悬绳的长度，F1减小，F2增大 11. 如图所示，质量为M的物块被质量为m的夹子夹住刚好能不下滑，夹子由长度相等的轻绳悬挂在A、B两轻环上，轻环套在水平直杆上，整个装置处于静止状态。已知物块与夹子间的动摩擦因数为μ，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g.求： (1) 直杆对A环的支持力的大小； (2) 夹子右侧部分对物块的压力的大小。 12.如图所示，重力为G=15N的重物，被绕过小滑轮的细线AO所悬挂，O点是三根线的结点，其中细线BO水平，CO沿竖直方向拉着固定在地面上弹簧，整个装置处于静止状态时，细线AO与竖直方向夹角θ=53°，弹簧长度l为12cm.已知弹簧的劲度系数k=300N/m,g取10m/s2,sin53°=0.8,cos53°=0.6，弹簧、细线、小滑轮的重力和细线与滑轮间的摩擦力均可忽略。求： (1) 水平细线BO上的拉力大小； (2) 弹簧的原长l0. 09.受力分析共点力的平衡答案解析 1.如图所示，木质半球体A在竖直向上的拉力F的作用下能静止在斜面B上，斜面B是固定在地面上的，则关于半球体A的受力的个数，下列说法中正确的是 (　　) 　　　　　　　　　　　　　　　　　　 A. 物体A一定是受两个力作用 B. 物体A一定是受四个力作用 C. 物体A不是受两个力作用就是受四个力作用 D. 物体A可能受三个力作用 【解析】　半球体A静止在斜面上，当拉力F与重力平衡时，只受两个力：重力和拉力。当拉力F与重力不平衡时，半球体A受到重力、拉力、斜面的支持力和静摩擦力，共四个力作用，选项C正确。 【答案】　C 2.如图所示，固定斜面上有一光滑小球，被一竖直压缩的轻弹簧P与另一平行斜面的轻弹簧Q连接着处于静止状态，则小球所受力的个数是 (　　) A. 4 B. 3 C. 2 D. 1 【解析】　由题意可知，弹簧P被压缩，则对小球有向下的弹力作用；此时小球同时受重力、支持力的作用，要使小球能保持静止，则弹簧Q一定有拉力作用；由于小球光滑，故小球不受摩擦力作用，故小球共受四个力的作用，选项A正确，BCD错误。 【答案】　A 3. 如图所示，一件重量为G的衣服悬挂在等腰衣架上。已知衣架顶角θ=120°，底边水平，不计摩擦，则衣架一侧对衣服的作用力大小为 (　　) A. G B. G C. D. G 【解析】　选取衣服作为研究对象，受到重力G和衣架两侧对衣服的弹力，弹力方向与衣架侧边垂直，根据几何关系可知两个弹力与竖直方向的夹角均为30°，衣服处于静止状态，所受的合力为零，即2Fcos30°=G，解得F=G，选项A正确。 【答案】　A 4. 如图所示，置于水平地面的三脚架上固定着一质量为m的照相机，三脚架的三根轻质支架等长，与竖直方向均成30°角，则每根支架中承受的压力大小为 (　　) A. mg B. mg C. mg D. mg 【解析】　要使相机受力平衡，则三根支架竖直向上的力的合力应等于相机所受的重力，根据共点力的平衡条件可知 3Fcosθ=mg，即3Fcos30°=mg，解得F=mg，选项D正确。 【答案】　D 5. 如图所示，石拱桥的正中央有一质量为m的对称楔形石块，侧面与竖直方向的夹角为α，重力加速度为g，若接触面间的摩擦力忽略不计，则石块侧面所受弹力的大小为 (　　) A. B. C. mgtanα D. mgcotα 【解析】　对石块受力分析，如图所示，根据共点力平衡条件，将弹力F1、F2合成，结合几何关系，有F1=F2=F,mg=2×Fcos(90°-α)，所以F=，选项A正确，BCD错误。 【答案】　A 6.如图所示，高空走钢丝的表演中，若表演者走到钢丝中点时，使原来水平的钢丝下垂与水平面成θ角，此时钢丝上的弹力应是表演者和平衡杆重力的 (　　) A. B. C. D. 【解析】　以人为研究对象，分析受力情况，作出受力分析如图所示，根据平衡条件可知，两绳子合力与重力等大反向，则有2Fsinθ=mg，解得=，故钢丝上的弹力应是表演者和平衡杆重力的，选项B正确，ACD错误。 【答案】　B 7.小朋友在搭积木时，将重为G的玩具汽车静置在薄板上，薄板发生了明显弯曲，如图所示。关于玩具汽车受到的作用力，下列说法正确的是 (　　) A. 每个车轮受到薄板的弹力为 B. 每个车轮受到薄板的弹力为 C. 薄板弯曲程度越大，车轮受到的弹力越小 D. 玩具汽车受到的合力为零 【解析】　因为薄板发生了明显弯曲，每个轮子所受弹力大小相等都为F，设弹力与水平方向的夹角为θ，则受力分析如图所示： 小车静置在木板上，所受合力为零，由平衡条件可知：4Fsinθ=G，得F=>，当薄板弯曲程度越大，θ越小，sinθ越小，F越大，选项ABC错误，D正确。 【答案】　D 8. 如图所示，建筑工人用恒力F推着运料车在水平地面上匀速前进。恒力F与水平方向夹角为θ=30°，运料车和建筑工人的总重为G，下列说法正确的是 (　　) A. 建筑工人受摩擦力方向水平向左 B. 运料车受到地面的摩擦力方向水平向右 C. 建筑工人受到摩擦力大小为F D. 建筑工人和运料车对地面压力大小为+G 【解析】　以人为研究对象，分析人的受力情况，如图1，由平衡条件得：人受到的摩擦力方向水平向右，大小为f人=Fcos30°=F，选项A错误，C正确；分析运料车和材料的受力情况，如图2，由平衡条件得：运料车受到地面的摩擦力水平向左，选项B错误；地面对运料车和人的支持力大小为N=G=，则选项D错误。 图1 图2 【答案】　C 9. (多选)在农村一些小型的建筑工地上，工人常用简易的定滑轮吊运建筑材料。某建筑工人通过绳索沿光滑的墙壁往楼顶缓慢的运送圆木，不计滑轮处的摩擦和绳索的质量，则下列说法正确的是 (　　) A. 墙面对圆木的弹力逐渐增大 B. 轻绳的拉力先减小后增大 C. 轻绳的拉力和墙面对圆木的弹力的合力为定值 D. 圆木对墙面的压力大于墙面对圆木的支持力 【解析】　对圆木受力分析，如图所示。由于拉力T与竖直方向的夹角变大，故T变大，N也变大，选项A正确，B错误；轻绳的拉力和墙面对圆木的弹力的合力等于重力，保持不变，选项C正确；圆木对墙面的压力与墙面对圆木的支持力是相互作用力，大小相等，选项D错误。 【答案】　AC 10. (多选)如图，清洗楼房玻璃的工人常用一根绳索将自己悬在空中，工人及其装备的总重量为G，悬绳与竖直墙壁的夹角为α，悬绳对工人的拉力大小为F1，墙壁对工人的弹力大小为F2，则 (　　) A. F1=Gsinα B. F2=Gtanα C. 若缓慢减小悬绳的长度，F1与F2的合力不变 D. 若缓慢减小悬绳的长度，F1减小，F2增大 【解析】　分析工人受力情况：工人受到重力、支持力和拉力，如图所示。根据共点力平衡条件，有水平方向F1sinα=F2，竖直方向F1cosα=G，解得F1=,F2=Gtanα，选项A错误，B正确；当缓慢减小悬绳的长度时，细绳与竖直方向的夹角α变大，故F1变大，F2变大，但F1与F2的合力与重力平衡，保持不变，选项C正确，D错误。 【答案】　BC 11. 如图所示，质量为M的物块被质量为m的夹子夹住刚好能不下滑，夹子由长度相等的轻绳悬挂在A、B两轻环上，轻环套在水平直杆上，整个装置处于静止状态。已知物块与夹子间的动摩擦因数为μ，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g.求： (1) 直杆对A环的支持力的大小； (2) 夹子右侧部分对物块的压力的大小。 【解析】　(1) 由题意得，直杆对A、B环的支持力FN大小相等，方向竖直向上，选取物块和夹子整体为研究对象，由受力平衡的条件可得： 2FN=(M+m)g, 解得：FN=. (2) 由于物块恰好能不下滑，故物块受到两侧夹子的摩擦力为最大静摩擦力fm,fm等于滑动摩擦力，设此时夹子一侧对物块的压力为F，以物块为研究对象，由平衡条件可得： 2fm=Mg, fm=μF, 解得：F=. 【答案】　(1) 　(2) 12.如图所示，重力为G=15N的重物，被绕过小滑轮的细线AO所悬挂，O点是三根线的结点，其中细线BO水平，CO沿竖直方向拉着固定在地面上弹簧，整个装置处于静止状态时，细线AO与竖直方向夹角θ=53°，弹簧长度l为12cm.已知弹簧的劲度系数k=300N/m,g取10m/s2,sin53°=0.8,cos53°=0.6，弹簧、细线、小滑轮的重力和细线与滑轮间的摩擦力均可忽略。求： (1) 水平细线BO上的拉力大小； (2) 弹簧的原长l0. 【解析】　(1) 重物处于静止状态，其合力为零，则细线OA的拉力FA=G=15N，对结点O点受力分析，其合力为零，如图所示， 由图中几何关系可得：FB=FAsin53°=G=12N. (2) FC=Gcos53°=G=9N, 由胡克定律可得：FC=k(l-l0), 联立解得：l0=l-=0.09m. 【答案】　(1) 12N　(2) 0.09m 学科网（北京）股份有限公司 $