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

2026—2027学年必修1随课作业 3.5共点力的平衡 时间:40分钟 1.吃重庆火锅烫毛肚讲究“七上八下”。如图,用筷子夹着一片质量为的毛肚在空中竖直向上做匀速运动时,筷子与竖直方向夹角为,若重力加速度为,不计空气阻力,则筷子对毛肚作用力的大小为( ) A. B. C. D. 2.两球用轻杆连接,球放置在光滑水平面上,在球上施加一个拉力,使两球静止在图示位置,则拉力可能是( ) A. B. C. D. 3.如图1,一质量为的匀质球置于固定钢质支架的水平横杆和竖直墙之间,并处于静止状态,其中一个视图如图2所示。测得球与横杆接触点到墙面的距离为球半径的1.8倍,已知重力加速度大小为,不计所有摩擦,则球对横杆的压力大小为( ) A. B. C. D. 4.用三根细线将质量分别为的小球1和2连接并悬挂,如图所示。两个小球均处于静止状态,细线与竖直方向的夹角为,细线与水平方向的夹角为,细线水平,细线的拉力大小分别为,则下列比值关系正确的是( ) A. B. C. D. 5.如图所示,半球形容器固定在地面上,容器内壁光滑,开始时,质量分布均匀的光滑球和同种材质构成的质量分布均匀的光滑球放在容器内处于平衡状态,位置关系如图中所示,球半径大于球。一水平力作用在球上,且力的延长线过球球心,从图示位置开始推动球使球缓慢上升,两球和容器内壁始终有接触,在球上升至球心与点等高的过程中,下列判断正确的是( ) A.球受到球的弹力先增大后减小 B.球受到球的弹力逐渐增大 C.容器对球的支持力先减小后增大 D.容器对球的支持力逐渐增大 6.(多选)有一个直角支架水平放置,表面粗糙,竖直放置,表面光滑。上套有小环上套有小环,两环质量均为,两环用一质量可忽略、不可伸长的细绳相连,并在某一位置平衡,如图,现将环向右移一小段距离,两环再次达到平衡,那么将移动后的平衡状态和原来的平衡状态比较,杆对环的支持力和细绳上的拉力的变化情况是( ) A.不变 B.变小 C.变大 D.变小 更多资料关注公众号:瀚升学堂 7.如图所示为一光滑半圆形框架,为圆心。一圆环静止于点,用两根弹性轻绳拴在圆环上,轻绳的另一端分别固定在两点,其中与圆心的距离为半径的三分之一,在上的投影距圆心的距离也是半径的三分之一。两根轻绳均处于绷紧状态,圆环质量忽略不计,若轻绳的张力为,轻绳的张力为,则的比值为( ) A. B. C. D. 8.如图所示,水平地面上固定了一个倾角为的斜面，一个质量为的物块恰好能沿斜面匀速下滑。现对该物块施加一个与斜面平行的力。让物块在斜面内沿某方向做匀速直线运动。已知图中虚线与斜面的底边平行,重力加速度取。若力的大小是,求物块匀速运动的方向与虚线间的夹角为( ) A. B. C. D. 9.如图所示,建筑工地上一质量为的人正在用图示装置缓慢拉升质量的重物,在某一时刻,绳与竖直方向夹角与绳恰好垂直。已知可将此人视为质点,并视最大静摩擦力等于滑动摩擦力,取重力加速度,。则: (1)此时绳、绳的拉力分别为多大? (2)若此时人恰好不被拉动，则人与地面间的动摩擦因数为多大? (3)若保持与绳始终垂直，工人拉动绳子少许后不超过且工人相对地面静止),判断绳拉力大小、绳拉力大小、工人受到的摩擦力大小分别如何变化(“增大”“减小”或“不变”),并写出过程。 2026—2027学年必修1随课作业 3.5共点力的平衡答案 1.A【解析】毛肚在空中竖直向上做匀速运动,处于平衡状态,合力为零,对毛肚受力分析,毛肚仅受两个力,竖直向下的重力,以及筷子对毛肚的总作用力,根据二力平衡条件,筷子对毛肚的总作用力与重力大小相等、方向相反,因此筷子对毛肚作用力的大小为,与筷子夹角无关。 2.【解析】以两球及轻杆组成的整体为研究对象,系统处于静止状态,合力为零,水平面光滑,系统在水平方向不受摩擦力作用,根据平衡条件,系统在水平方向所受合力为零,即拉力在水平方向的分量必须为零,则拉力可能沿竖直方向,即为。 3.D【解析】设球的半径为,对球进行受力分析如图1所示,球受到竖直向下的重力、水平横杆的支持力和墙面的弹力,将分解到轴和轴,设球的半径为与轴方向的夹角为。过球与水平横杆接触点作竖直墙面的垂线,与墙面交于点,与轴交于点,如图2所示,由题意知,0.8,根据几何关系可知;在轴方向上根据平衡条件有,联立解得,根据牛顿第三定律得球对横杆的压力大小为。 图1 图2 4.B【解析】 5.【解析】对球受力分析如图1所示,缓慢推动球直到的球心与容器的圆心等高的过程中,三角形边长恒定,和的夹角不变,根据三力平衡作出矢量三角形如图2所示,从图2可以看出球受到球的弹力逐渐增大,即球受到球的弹力逐渐增大,容器对球的支持力先增大后减小。 图1 图2 6.【解析】以两环组成的整体为研究对象,分析受力情况如图1所示,竖直方向上合力为零,取整体为研究对象,根据平衡条件得,将环向右移一小段距离,支持力保持不变; 图1 图2 解法一隔离法:以环为研究对象,分析受力情况如图2所示,设细绳与杆间夹角为,由平衡条件得,细绳的拉力环向右移动一小段距离时,增大,变小,变大。 解法二矢量三角形法:以环为研究对象,受到重力(定值竖直向下)、弹力(水平)、拉力平衡,如图3所示,巨力构成闭合直角矢量三角形,右移,变为虚线的情况,拉力的方向与水平面夹角偏小,斜边长度必然变长,故增大。 图3 7.【解析】圆环稳定时受力如图所示,受弹性轻绳的拉力为,弹性轻绳的拉力为,框架的支持力为。过作的平行线交于点,则矢量与几何相似,故,由勾股定理得圆环稳定时轻绳与的长度相等,设半圆半径为,因平行于,所以与相似,由几何关系可知,即。 8.【解析】物块恰好能沿斜面匀速下滑,由平衡条件可知,解得,此时滑动摩擦力大小,方向沿斜面向上,重力沿斜面向下的分力,施加力后,物块做匀速直线运动,受力平衡,在斜面平面内,物块受重力分力、外力和滑动摩擦力,由于物块运动,滑动摩擦力大小保持不变,物块受三个力平衡,且三者大小均为,根据矢量合成法则,这三个力矢量首尾相接构成等边三角形,任意两个力之间的夹角为,如图所示,摩擦力的方向与运动方向相反,重力分力的方向垂直于虚线向下,因为与的夹角为,所以运动方向(即的方向)与的夹角为,由于垂直于虚线,所以运动方向与虚线的夹角为。 9.(1)(2)0.6 (3)变大、减小、工人受到的摩擦力变大,推导过程见解析 【解析】(1)根据题意,对结点受力分析,如图所示 与绳恰好垂直,根据平衡条件有 解得 (2)对人进行受力分析，由共点力平衡条件可得 人恰好不被拉动时 解得 (3)若保持与绳始终垂直，工人拉动绳子少许后 根据平衡条件,则 因为变大,则变大,减小; 对工人受力分析,在水平方向,根据平衡条件有 因为变大,且不超过 所以工人受到的摩擦力变大 学科网（北京）股份有限公司 $