3.5 共点力的平衡 同步练习-2026-2027学年高一上学期物理人教版必修第一册

**基本信息** 本练习通过基础情境辨析、综合受力分析及实际问题解决的三层设计，构建共点力平衡从概念理解到科学推理的巩固路径，适配新授课分层教学需求。 **分层设计** |层次|知识覆盖|设计特色| |----|----------|----------| |基础层|平衡条件直接应用|以夹弹珠、索道等生活情境题（单选1-5），强化二力平衡及正交分解基础，落实物理观念| |进阶层|多力平衡与动态分析|通过三力平衡（单选6-8）、多物体受力（多选9-10），训练整体法与隔离法，培养科学思维| |提升层|实际问题综合应用|解答题结合动摩擦因数计算（11-13），实现从受力分析到数学推理的转化，体现科学探究

3.5 共点力的平衡 姓名：___________班级：___________学号：___________ 一、单选题 1．夹弹珠的活动中，用筷子夹着一颗质量为的弹珠，在空中竖直向上做匀速运动，筷子与竖直方向夹角为，若重力加速度为，不计空气阻力，则筷子对弹珠的作用力大小为（     ） A． B． C． D． 2．如图，用网兜把足球挂在光滑墙壁上的A点，足球与墙壁的接触点为B 。绳与墙面夹角为θ，θ未知。关于足球受到的力，下列说法中正确的是（     ） A．绳拉力一定小于重力 B．绳拉力一定大于重力 C．支持力一定小于重力 D．支持力一定大于重力 3．北碚缙云山风景秀丽，吸引了很多游客前来观光，索道的建成也为游客提供了便捷的上山方式，假设某游客乘坐缆车匀速上山，不考虑空气的影响，关于人受到的重力和车厢对人的作用力的分析正确的是（     ） A． B． C． D． 4．如图为果园港的集装箱吊装作业示意图。此时，由四根相同钢绳悬挂的集装箱水平悬停在空中，已知集装箱质量为、重力加速度为、每根钢绳与竖直方向的夹角均为。则每根钢绳对集装箱的作用力为（　　） A． B． C． D． 5．如图所示是中国体操运动员刘洋在第十五届全运会男子吊环决赛中的“倒十字支撑”动作，该动作要求运动员以此姿势保持静止2秒以上。设该运动员质量为m，重力加速度为g，该运动员静止时两根绳子与竖直方向的夹角均为θ，则此时单根绳子的拉力大小为（     ） A． B． C． D． 6．一个质点在、、三个共点力作用下，做匀速直线运动，则这三个力的方向关系可能正确的是（     ） A． B． C． D． 7．如图所示，均质钢管的上端通过一根轻绳连接在天花板上，处于静止状态。则钢管受到力的个数为（     ） A．3 B．4 C．5 D．6 8．如图所示，小明将编号为1、2、3的三块石头叠放在水平桌面上，且处于静止状态。下列说法正确的是（     ） A．2号对3号的作用力大小等于2号石头的重力大小 B．3号对2号的作用力与2号对3号的作用力是一对平衡力 C．将1号缓慢右移一小段后三者仍静止，3号对2号作用力的大小不变 D．如果桌面是光滑的，则三块石头不可能处于如图所示的平衡状态 二、多选题 9．引体向上是锻炼人体臂力的一项重要体育项目。如图，某次某人双手吊在单杠上处于静止状态。下列说法正确的是（　　） A．单杠对人的力和人受的重力是一对相互作用力 B．单杠对人的力与单杠的微小形变方向相反 C．若两手改握单杠的A、B位置且仍处于静止状态，则人受的合力不变 D．若两手改握单杠的A、B位置且仍处于静止状态，每只手臂上的力大小不变 10．如图甲所示的吊车，其简化结构如图乙所示，杆固定于平台上且不可转动，其端固定一光滑定滑轮；轻杆用铰链连接于平台，可绕端自由转动，其端连接两条轻绳，一条轻绳绕过滑轮后悬挂一质量为的重物，另一条轻绳缠绕于电动机转轴上，通过电动机的牵引控制重物的起落。某次吊车将重物吊起至一定高度后保持静止，此时各段轻绳与杆之间的夹角如图乙所示，其中两杆处于同一竖直面内，绳沿竖直方向，，，重力加速度大小为，则（　　） A． B．杆的作用力大小为 C．绳的作用力大小为 D．启动电动机使重物缓慢下降时，杆的作用力逐渐增大 三、解答题 11．如图甲所示为冰壶运动，属于冬奥会比赛项目，它考验参与者的体能与脑力，展现动静之美，取舍之智慧。现对运动员推动冰壶滑行过程建立如图所示模型：冰壶质量m=7.4kg，运动员施加的推力，方向与水平方向夹角为37°，g取10m/s2： (1)推力F沿水平方向的分力的大小； (2)若冰壶在推力F作用下做匀速直线运动，冰壶与冰面的动摩擦因数µ。 12．如图所示，水平地面上质量为的物体，受到与水平方向成53°角的拉力，恰能沿水平方向做匀速直线运动（，）。求 (1)F在水平方向的分力大小和竖直方向的分力大小； (2)物体受到的摩擦力f大小和支持力N的大小； (3)物体与地面间的动摩擦因数。 13．每当学校开学时，同学们都会带着自己的行李箱依依不舍地离开家里。由于行李箱很沉重，有位同学用与水平方向成、大小的拉力拉一个质量的箱子，使其在水平地面上匀速前进，取重力加速度，。求： (1)地面对箱子的摩擦力大小； (2)地面对箱子的支持力大小； (3)箱子与水平地面间的动摩擦因数。 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 《3.5 共点力的平衡》参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 A B A B D B B C BC BD 1．A 【知识点】利用平衡推论求力大小或方向 【详解】将两根筷子对弹珠的作用力视为一个合力。弹珠竖直向上做匀速直线运动，处于平衡状态，由二力平衡得 故选A。 2．B 【知识点】正交分解法解共点力平衡问题 【详解】AB．足球受重力、墙面支持力和绳拉力，墙面光滑且足球静止，三力平衡。由图知，竖直方向平衡有 所以，故A错误，B正确。 CD．水平方向平衡有 由于未知，可能小于、等于或大于，故C错误，D错误。 故选B。 3．A 【知识点】利用平衡推论求力大小或方向 【详解】游客随缆车匀速上山，处于平衡状态，所受合力为零。游客只受重力和车厢的作用力，两力大小相等、方向相反，因此竖直向上，竖直向下。 故选A。 4．B 【知识点】正交分解法解共点力平衡问题 【详解】设钢绳对集装箱的拉力大小为 将拉力沿竖直和水平方向分解。根据对称性，四根钢绳的水平分力相互抵消，合力为零。在竖直方向上，四根钢绳的竖直分力之和与集装箱的重力平衡，即 解得每根钢绳的作用力大小为 故选B。 5．D 【知识点】正交分解法解共点力平衡问题 【详解】对运动员进行受力分析，运动员处于静止状态，合力为零。设单根绳子的拉力大小为T，运动员受到竖直向下的重力以及两根绳子沿绳方向的拉力T。将绳子的拉力进行正交分解，在竖直方向上，根据平衡条件有 解得单根绳子的拉力大小为 故选D。 6．B 【知识点】三角形法则解决共点力平衡问题 【详解】质点在三个共点力作用下做匀速直线运动，处于平衡状态，根据平衡条件有 根据力的合成的三角形定则可知，这三个力对应的有向线段必须依次首尾相接形成一个闭合的矢量三角形； A．图中与首尾相接，由三角形定则可知它们的合力为，则这三个力的合力为，合力不为零，故A错误； B．图中、、依次首尾相接，形成闭合的矢量三角形，则这三个力的合力为零，故B正确； C．图中与起点相同，由矢量合成法则可知与的合力为，则这三个力的合力为，合力不为零，故C错误； D．图中与首尾相接，由三角形定则可知它们的合力为，则这三个力的合力为，合力不为零，故D错误。 故选B。 7．B 【知识点】分析物体受力个数 【详解】对钢管进行受力分析，钢管受到竖直向下的重力、沿绳斜向上的拉力、地面竖直向上的支持力，由图可知绳子倾斜，拉力有水平分量，根据平衡条件可知地面必对钢管有水平方向的静摩擦力，共个力。 故选B。 8．C 【知识点】整体法与隔离法解决共点力平衡问题、牛顿第三定律 【详解】A．将1号、2号石头整体进行受力分析，由平衡条件可知，3号对2号的作用力大小等于1号和2号的总重力；根据牛顿第三定律，2号对3号的作用力大小也等于1、2号的总重力，A错误； B．3号对2号的作用力与2号对3号的作用力，是两个物体之间的相互作用，属于相互作用力，不是平衡力（平衡力需要作用在同一物体上），B错误； C．将1号、2号看成整体进行受力分析，移动1号后三者仍然静止，由平衡条件可知：3号对2号的作用力与1、2的总重力等大反向，3号对2号作用力的大小不变，C正确； D．将三块石头看成整体，整体水平方向不受任何外力，即使桌面光滑，水平方向合力仍为零，竖直方向总重力与桌面对3号的支持力平衡，三块石头仍然可以保持平衡，D错误。 故选C 。 9．BC 【知识点】直接合成法解决三力平衡问题 【详解】A．单杠对人的力和人受的重力，都作用在人这个物体上，大小相等、方向相反、作用在同一直线上，是一对平衡力，故A错误； B．单杠对人的力为弹力，弹力的方向与形变方向相反，可知单杠对人的力与单杠的微小形变方向相反，故B正确； C．若两手改握单杠的A、B位置且仍处于静止状态，人仍处于静止状态，则人受的合力仍为零，故C正确； D．若两手改握单杠的A、B位置且仍处于静止状态，两个手臂上的拉力的合力与重力平衡，保持不变，根据力的合成规律，可知夹角越大，每只手臂上的力就越大两力的夹角变大，则每只手臂上的力变大，故D错误。 故选BC。 10．BD 【知识点】正交分解法解共点力平衡问题、用图解法解决平衡问题 【详解】A．杆固定于平台上且不可转动，因此杆受力不一定沿杆，同一条绳上的力大小相等，其合力一定在角平分线上，由于杆受力不一定沿杆，即杆不一定为其角平分线，所以不一定等于，故A错误； B．几何关系图如下： 由几何关系可得， 则绳对杆的合力大小为 由平衡条件 解得合力大小为，故B正确； C．对点进行受力分析，绳的力沿竖直方向，轻杆用铰链连接于平台，可绕端自由转动，因此杆的力沿杆方向，受力平衡，在水平方向有 解得 在竖直方向 解得，故C错误； D．动态分析如由下图： 当电机启动时，绳伸长，则增大，由几何关系减小 又杆的作用力大小等于 因此杆的作用力逐渐增大，故D正确。 故选BD。 11．(1)8N (2)0.1 【知识点】正交分解法解共点力平衡问题 【详解】（1）根据力的正交分解，推力的水平分力为 （2）冰壶做匀速直线运动，受力平衡，竖直方向 代入数据 水平方向 且滑动摩擦力 联立得 12．(1)， (2)， (3) 【知识点】滑动摩擦力的大小与方向、正交分解法、正交分解法解共点力平衡问题 【详解】（1）F在水平方向的分力大小和竖直方向的分力大小分别为， （2）以物块为对象，根据受力平衡可得， 联立解得， （3）根据，可得物体与地面间的动摩擦因数为 13．(1) (2) (3) 【知识点】滑动摩擦力的大小与方向、正交分解法解共点力平衡问题 【详解】（1）箱子匀速运动，合力为0，根据水平方向平衡关系 解得 （2）根据竖直方向平衡 解得 （3）根据滑动摩擦力公式 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 $