高中物理人教必修一3.5 共点力的平衡解析版

1、人教版高一物理必修第一册课堂同步精选练习3.5 共点力的平衡（解析版）一、选择题（本题共11小题，每小题6分，满分66分。在每小题给出的四个选项中,有一个或一个以上选项符合题目要求,全部选对的得3分,选不全的得3分,有选错或不答的得0分。）1.如图1所示,两根等长的轻绳将日光灯悬挂在天花板上,两绳与竖直方向的夹角都为45,日光灯保持水平,所受重力为G,左右两绳的拉力大小分别为()图1A.G和G B.22G和22GC.12G和32G D.12G和12G【答案】B【解析】根据对称性知两绳拉力大小相等,设为F,日光灯处于平衡状态,由2F cos 45=G,解得F=22G,B项正确。2.如图2所示,一

2、小球在斜面上处于静止状态,不考虑一切摩擦,如果把竖直挡板由竖直位置缓慢绕O点转至水平位置,则此过程中球对挡板的压力F1和球对斜面的压力F2的变化情况是()图2A.F1先增大后减小,F2一直减小 B.F1先减小后增大,F2一直减小C.F1和F2都一直减小 D.F1和F2都一直增大【答案】B【解析】小球受力如图甲所示,因挡板缓慢转动,所以小球处于动态平衡状态,在挡板转动过程中,小球所受三力(重力G、斜面的支持力FN、挡板的弹力F)组合成的矢量三角形的变化情况如图乙所示(重力大小方向均不变,斜面对其支持力方向始终不变),由图可知此过程中斜面对小球的支持力不断减小,挡板对小球的弹力先减小后增大,再由牛

3、顿第三定律知B对。3.如图3所示,轻绳的一端系在质量为m的物体上,另一端系在一个轻质圆环上,圆环套在粗糙水平杆MN上。现用水平力F拉绳上一点,使物体处于图中实线位置,然后改变F的大小使其缓慢下降到图中虚线位置,圆环仍在原来的位置不动。在这一过程中,水平拉力F、环与杆的摩擦力F摩和环对杆的压力FN的变化情况是() 图3A.F逐渐增大,F摩保持不变,FN逐渐增大B.F逐渐增大,F摩逐渐增大,FN保持不变C.F逐渐减小,F摩逐渐增大,FN逐渐减小D.F逐渐减小,F摩逐渐减小,FN保持不变【答案】D【解析】物体在3个力的作用下处于平衡状态,根据矢量三角形法,画出力的矢量三角形,如图所示。其中,重力的大

4、小和方向不变,力F的方向不变,绳子的拉力FT与竖直方向的夹角减小,由图可以看出,F与FT均随之减小,故F摩也随之减小,D正确。4.（多选）如图4所示是骨折病人的牵引装置示意图,绳的一端固定,绕过定滑轮和动滑轮后挂着一个重物,与动滑轮相连的帆布带拉着病人的脚,整个装置在同一竖直平面内。为了使脚所受的拉力增大,可采取的方法是() 图4A.只增加绳的长度 B.只增加重物的质量C.只将病人的脚向左移动 D.只将两定滑轮的间距变大【答案】BC【解析】受力分析如图所示,由几何关系得F=2F1 cos 。若只增加绳的长度,F1、不变,则F不变,A错误;若只增加重物的质量,F1变大,则F变大,B正确;若只将病

5、人的脚左移,角变小,则F变大,C正确;若只将两定滑轮的间距变大,角变大,则F变小,D错误。 5.（多选）小娟、小明两人共提一桶水匀速前行,如图5所示。已知两人手臂上的拉力大小相等且为F,两人手臂间的夹角为,水和水桶的总重力为G,则下列说法中正确的是() 图5A.当为120时,F=G B.不管为何值,F=G2C.当=0时,F=G2 D.越大时,F越小【答案】AC【解析】由力的合成可知,两分力相等时,=120,F合=F=G;=0,F=12F合=G2,故A、C对,B错。在合力一定时,越大,分力越大,故D错。6.（多选）如图6所示,质量为m的物体在恒力F作用下沿水平地面做匀速直线运动,物体与地面间动摩

6、擦因数为,则物体受到的摩擦力的大小为()图6A.F sin B.F cos C.(F sin +mg) D.(mg-F sin )【答案】BC【解析】先对物体进行受力分析,如图所示,然后对力F进行正交分解,F产生两个效果:分力F1=F cos 使物体水平向左运动,同时分力F2=F sin 使物体压紧水平面。由力的平衡可得F1=Ff,F2+mg=FN,又滑动摩擦力Ff=FN,即可得Ff=F cos =(F sin +mg)。7.（多选）如图7所示,重为G的小孩沿斜面匀速滑下,小孩受力如图所示,这些力之间的大小关系是() 图7A.N=G cos B.f=G sin C.f+N=G D.G2=N2+

7、f2【答案】ABD【解析】将重力G沿平行于斜面和垂直于斜面两个方向正交分解如图所示,因为小孩匀速滑下,所以受力平衡,则N=G2=G cos ,A对;f=G1=G sin ,B对;重力G大小等于N与f合力大小,G2=N2+f 2,故D对,C错。 8（多选）如图8所示，一根绳子一端固定于竖直墙上的A点，另一端绕过动滑轮P悬挂一重物B，其中绳子的PA段处于水平状态，另一根绳子一端与动滑轮P的轴相连，在绕过光滑的定滑轮Q后在其端点O施加一水平向左的外力F，使整个系统处于平衡状态，滑轮均为光滑、轻质，且均可看作质点，现拉动绳子的端点O使其向左缓慢移动一小段距离后达到新的平衡状态，则该平衡状态与原平衡状态

8、相比较（）图8A拉力F增大 B拉力F减小C角不变 D角减小【答案】AD【解析】以动滑轮P为研究对象，AP、BP段绳子受的力始终等于B的重力，两绳子拉力的合力在APB的角平分线上，拉动绳子后，滑轮向上运动，两绳子夹角减小，两拉力的合力增大，故F增大，A项正确，B项错；PQ与竖直方向夹角等于APB的一半，故拉动绳子后角减小，C项错，D项正确。9（多选）如图9所示，质量分别为mA、mB的A、B两个楔形物体叠放在一起，B靠在竖直墙壁上，在水平力F的作用下，A、B静止不动，则（） 图9AA物体受力的个数可能为3BB受到墙壁的摩擦力方向可能向上，也可能向下C力F增大（A、B仍静止），A对B的压力也增大D力

9、F增大（A、B仍静止），墙壁对B的摩擦力也增大【答案】AC【解析】隔离A物体，若A、B间没有静摩擦力，则A受重力、B对A的支持力和水平力F三个力作用，选项A正确；将A、B看作一个整体，整体在竖直方向上受到重力和摩擦力，所以墙对B的摩擦力方向只能向上，选项B错误；若F增大，则F在垂直B斜面方向的分力增大，所以A对B的压力增大，选项C正确；对A、B整体受力分析，由平衡条件知，竖直方向上有fGAGB，因此当水平力F增大时，墙壁对B的摩擦力不变，选项D错误。10（多选）如图10所示，斜面上放有两个完全相同的物体a、b，两物体间用一根细线连接，在细线的中点加一与斜面垂直的拉力F，使两物体均处于静止状态。

10、则下列说法正确的是（）图10A无论F如何改变，a、b两物体均受四个力作用Ba、b两物体对斜面的压力相同Ca、b两物体受到的摩擦力大小一定相等D当逐渐增大拉力F时，地面对斜面的静摩擦力增大【答案】BD【解析】当细线对b的拉力沿斜面方向分力等于b所受重力沿斜面方向的分力时，b不受摩擦力作用，只受重力、支持力和拉力三个力作用，A项错误；对a进行受力分析知，a一定受摩擦力作用，C项错误；拉力作用在细线的中点，所以两细线的张力大小相等，又两细线与斜面的夹角相等，由平衡条件可知，两物体所受支持力相等，由牛顿第三定律可知，B项正确；以整体为研究对象，地面对斜面的静摩擦力FfFsin ，F增大，则静摩擦力增大

11、，D项正确。11（多选）如图11所示，质量为M的木板C放在水平地面上，固定在C上的竖直轻杆的顶端分别用细绳a和b连接小球A和小球B，小球A、B的质量分别为mA和mB，当与水平方向成30角的力F作用在小球B上时，A、B、C刚好相对静止一起向右匀速运动，且此时绳a、b与竖直方向的夹角分别为30和60，则下列判断正确的是（）图11A力F的大小为mBgB地面对C的支持力等于（MmAmB）gC地面对C的摩擦力大小为eq f(r(3),2)mBgDmAmB【答案】ACD【解析】对小球B受力分析，水平方向有Fcos 30Tbcos 30，得TbF，竖直方向有Fsin 30Tbsin 30mBg，解得FmBg

12、，故A正确；对小球A受力分析，竖直方向有mAgTbsin 30Tasin 60，水平方向有Tasin 30Tbsin 60，联立解得mAmB，故D正确；以A、B、C整体为研究对象受力分析，竖直方向有FNFsin 30（MmAmB）g，可见FN小于（MmAmB）g，故B错误；水平方向有FfFcos 30mBgcos 30eq f(r(3),2)mBg，故C正确。二、非选择题（本题共2小题，满分34分）12. 如图12所示,重为500 N的人通过跨过定滑轮的轻绳牵引重为200 N的物体,当绳与水平面成60角时,物体静止。不计滑轮与绳的摩擦,求地面对人的支持力和摩擦力。图12【答案】100(5-3)

13、 N100 N【解析】人与物体静止,所受合力皆为零,对物体受力分析得,绳的拉力F1=200 N;对人受力分析,人受四个力作用,重力G、拉力F1、支持力FN、摩擦力Ff,受力如图,根据平衡条件可得:水平方向:Ff=F1 cos 60=20012 N=100 N,竖直方向:FN=G-F1 sin 60=(500-20032) N=100(5-3) N。13如图13所示，质量为m1的物体甲通过三段轻绳悬挂，三段轻绳的结点为O，轻绳OB水平且B端与站在水平面上质量为m2的人相连，轻绳OA与竖直方向的夹角37，物体甲及人均处于静止状态。（已知sin 370.6，cos 370.8，g取10 m/s2。设

14、最大静摩擦力等于滑动摩擦力）图13（1）轻绳OA、OB受到的拉力分别是多大？（2）人受到的摩擦力是多大？方向如何？（3）若人的质量m260 kg，人与水平面之间的动摩擦因数0.3，欲使人在水平面上不滑动，则物体甲的质量最大不能超过多少？【答案】（1）eq f(5,4)m1geq f(3,4)m1g （2）eq f(3,4)m1g水平向左（3）24 kg【解析】（1）以结点O为研究对象进行受力分析，如图甲所示，由平衡条件有甲FOBFOAsin FOAcos m1g联立解得FOAeq f(m1g,cos )eq f(5,4)m1g，FOBm1gtan eq f(3,4)m1g故轻绳OA、OB受到的拉力分别为eq f(5,4)m1g、eq f(3,4)m1g。（2