北京市各地区2022-2023学年高一上学期期末物理试题知识点分类汇编-06共点力的平衡（有解析）

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北京市各地区2022-2023学年高一上学期期末物理试题知识点分类汇编-06共点力的平衡

一、单选题

1．（2023春·北京平谷·高一统考期末）如图所示，体育课上学生用绳拉着轮胎进行负重跑以训练体能。若某同学拉着质量为m的轮胎做匀速直线运动，该同学对轮胎的拉力F为恒力且与水平方向夹角为，轮胎与地面间的动摩擦因数为。下列说法正确的是（）

A．轮胎受到的支持力大小为mgB．轮胎受到的支持力大小为

C．轮胎受到的摩擦力大小为D．轮胎受到的摩擦力大小为

2．（2023秋·北京怀柔·高一统考期末）用如图所示装置研究摩擦力的变化规律，把木块放在水平长木板上，在弹簧测力计的指针下轻放一个小纸团，它只能被指针向左推动。用弹簧测力计沿水平方向拉木块，使拉力由零缓慢增大。下列说法正确的是（）

A．木块开始运动前，摩擦力逐渐减小

B．当弹簧测力计对物块的拉力达到某一数值时木块开始移动，此时若用力传感器能显示其数值会突然变小

C．该实验装置不可以记录最大静摩擦力的大小

D．木块开始运动前，弹簧测力计对物块的拉力小于摩擦力

3．（2023秋·北京海淀·高一统考期末）利用物理模型对问题进行分析，是一种重要的科学思维方法。如图甲所示为拔河比赛时一位运动员的示意图，可以认为静止的运动员处于平衡状态该情形下运动员可简化成如图乙所示的一质量分甲乙布均匀的钢管模型。运动员在拔河时身体缓慢向后倾倒，可以认为钢管与地面的夹角θ逐渐变小，在此期间，脚与水平地面之间没有滑动，绳子的方向始终保持水平。已知当钢管受到同平面内不平行的三个力而平衡时，三个力的作用线必交于一点。根据上述信息，下列说法错误的是（）

A．随着运动员身体向后倾倒，地面对运动员支持力的大小不变

B．随着运动员身体向后倾倒，地面对运动员的摩擦力变大

C．钢管与地面的夹角θ逐渐变小，地面对钢管作用力的合力变大

D．钢管与地面的夹角θ逐渐变小，地面对钢管作用力的合力大小不变

4．（2023秋·北京石景山·高一统考期末）如图所示，用网兜把质量为m的足球挂在竖直墙壁上的A点，静止时球与墙壁的接触点为B点，AC段细绳与竖直墙的夹角为。若静止时墙壁对球的支持力大小为N，AC段细绳对A点的拉力大小为T，不计墙壁摩擦以及绳和网兜所受的重力，取重力加速度为g。下列说法正确的是（）

A．B．C．D．

5．（2023秋·北京石景山·高一统考期末）如图所示，手紧握瓶子，使瓶子在竖直方向保持静止状态。关于手与瓶子之间的摩擦力，下列说法正确的是（）

A．手对瓶子施加静摩擦力，其大小等于瓶子的重力

B．瓶子对手施加静摩擦力，其方向向上

C．手对瓶子施加滑动摩擦力，如果握瓶子的力的大小加倍，则手对瓶子施加的摩擦力大小保持不变

D．瓶子对手施加滑动摩擦力，如果握瓶子的力的大小加倍，则瓶子对手施加的摩擦力也加倍

6．（2023秋·北京海淀·高一统考期末）如图所示，用网兜把足球挂在竖直光滑墙壁上，静止时球与墙壁接触。现保持悬挂点不动，将细绳缓慢加长，使细绳与墙壁的夹角变小，网兜及细绳质量不计，下列判断正确的是（）

A．细绳的拉力变大B．球所受的合力变大

C．墙壁对球的支持力变小D．细绳的拉力可能会小于墙壁对球的支持力

7．（2023秋·北京丰台·高一统考期末）某同学在家卫生大扫除中用拖把拖地，沿推杆方向对拖把施加推力F，如图所示，此时推力与水平方向的夹角为θ，且拖把刚好做匀速直线运动，下列说法正确的是（）

A．拖把所受的支持力和重力大小相等

B．拖把对地面的压力大于拖把所受的支持力

C．拖把所受地面的摩擦力大小为Fsinθ

D．拖把所受地面的摩擦力大小为Fcosθ

8．（2023秋·北京西城·高一统考期末）如图所示，将一个质量为m的铅球放在倾角为θ的斜面上，并用垂直于斜面的挡板挡住，铅球处于静止状态。不计摩擦，重力加速度为g。则（）

A．挡板对铅球的支持力大小为mgtanθ

B．挡板对铅球的支持力大小为

C．铅球对斜面的压力大小为mgsinθ

D．铅球对斜面的压力大小为mgcosθ

9．（2023秋·北京西城·高一统考期末）如图所示，用手握住杯子使其在竖直方向静止。下列说法正确的是（）

A．杯子受到的摩擦力方向竖直向下

B．手握的越紧，杯子受到的摩擦力就越大

C．手握的越紧，杯子和手之间的最大静摩擦力就越大

D．杯子保持静止是因为手对杯子的压力等于杯子的重力

10．（2023秋·北京朝阳·高一统考期末）在光滑墙壁上用网兜把足球挂在A点，足球与墙壁的接触点为B。现将AC绳的长度变短，然后重新挂到墙壁上。下列说法正确的是（）

A．悬线的拉力变小B．悬线的拉力变大

C．球对墙壁的压力变小D．球对墙壁的压力不变

11．（2023秋·北京大兴·高一统考期末）如图所示，用同样大小的力、提一桶水沿水平路面做匀速直线运动。已知两个力、在同一竖直平面内。下列说法中正确的是（）

①两个力的夹角大一些省力；

②两个力的夹角小一些省力；

③两个力的夹角变大，、的合力也变大；

④两个力的夹角变大，、的合力保持不变

A．①③B．①④C．②③D．②④

12．（2023秋·北京东城·高一统考期末）某幼儿园要做一个儿童滑梯，设计时根据场地大小确定滑梯的水平跨度为L，滑板和儿童裤料之间的动摩擦因数为，假定最大静摩擦力等于滑动摩擦力，为使儿童在滑梯中能沿滑板滑下，则滑梯高度至少为（）

A．B．C．D．

13．（2023秋·北京怀柔·高一统考期末）如图所示，一辆汽车熄火后停在斜坡上。关于汽车的受力情况，下列说法正确的是（）

A．汽车所受的支持力与重力大小相等

B．汽车所受的摩擦力大于重力沿斜面的分力

C．汽车所受重力和支持力的合力与摩擦力大小相等

D．汽车所受的摩擦力等于动摩擦因数与支持力大小的乘积

14．（2023秋·北京怀柔·高一统考期末）水上滑翔伞是一项很受青年人喜爱的水上活动。如图1所示，滑翔伞由专门的游艇牵引，游客可以在空中体验迎风飞翔的感觉。为了研究这一情境中的受力问题，可以将悬挂座椅的结点作为研究对象，简化为如图2所示的模型，结点受到牵引绳、滑翔伞和座椅施加的三个作用力F1、F2和F3，其中F1斜向左下方，F2斜向右上方。若在游艇牵引下游客做匀速运动，则（）

A．F1可能大于F2

B．F2一定大于F3

C．F1和F2的合力可能大于F3

D．F2和F3的合力方向可能沿水平向右

15．（2023秋·北京东城·高一统考期末）如图所示，在一水平长木板上放一木块P，缓慢抬起木板的右端，木块P和木板始终相对静止，则

A．木块受到木板的支持力减小、摩擦力减小

B．木块受到木板的支持力增加、摩擦力增加

C．木块受到木板的作用力大小不变、方向不变

D．木块受到木板的作用力大小变化、方向变化

二、选择题组

（2023秋·北京昌平·高一统考期末）请阅读下述文字，完成下列小题。

“蜘蛛人”主要靠一根绳索把自己悬挂在几十层高的大厦外，清洗大厦的玻璃和外墙，成为扮靓城市的一道独特风景，如图所示。已知“蜘蛛人”的质量为m，当地的重力加速度为g。设绳索对其拉力大小为，竖直墙壁对其支持力大小为F2，不计他与墙壁间的摩擦力和绳索的重力。

16．下列说法正确的是（）

A．“蜘蛛人”受到绳索的拉力是由于绳索发生形变产生的

B．“蜘蛛人”受到的重力和拉力是一对相互作用力

C．“蜘蛛人”受到墙壁的支持力方向可能不与墙壁垂直

D．“蜘蛛人”受到的重力一定大于拉力，所以他会下降

17．当“蜘蛛人”静止于某位置时，可简化为如图中所示的模型，此时绳索与竖直墙壁的夹角为θ。下列关系式正确的是（）

A．B．C．D．

18．在“蜘蛛人”缓慢下降的过程中，下列说法正确的是（）

A．逐渐增大B．保持不变C．与的合力逐渐增大D．与的合力保持不变

19．“蜘蛛人”使用可吸附在竖直玻璃上的擦窗工具擦拭玻璃，如图所示。擦窗工具的质量为m0，在竖直平面内受重力、拉力和摩擦力（图中未画出摩擦力）的共同作用做匀速直线运动。若拉力大小与重力大小相等，方向水平向右，则擦窗工具所受摩擦力（）

A．方向竖直向上B．方向水平向左C．大小等于m0gD．大小等于

三、多选题

20．（2023秋·北京密云·高一统考期末）儿童在做滑梯游戏时匀速滑下。在研究儿童在滑梯上受力情况时，可以将滑梯抽象为一个斜面模型，以正在匀速滑下的小孩为研究对象，利用平衡知识求解三个力的关系。已知儿童重力大小、斜面的支持力大小和滑动摩擦力大小。图中受力分析及力的分解或合成示意图中符合规范的有（）

A．B．

C．D．

21．（2023秋·北京西城·高一统考期末）长时间低头会引起颈部的疾病。将人体头颈部简化为如图所示的模型，A点为头部的重心，AO为提供支持力的颈椎（可视为轻杆），可绕O点转动，AB为提供拉力的肌肉（可视为轻绳）。当人体直立时，如图甲，颈椎所承受的压力大小等于头部的重力大小G；当低头时，如图乙，颈椎受到的压力会随之变化，颈部肌肉会张紧提供拉力。若某人低头时，AO、AB与竖直方向的夹角分别为30°、60°，此时（）

A．颈椎受到的压力为

B．颈椎受到的压力为2G

C．颈部肌肉的拉力为

D．颈部肌肉的拉力为G

四、解答题

22．（2023秋·北京怀柔·高一统考期末）在光滑墙壁上用网兜把足球挂在A点，足球与墙壁的接触点为B（如图所示）。足球的质量为m，悬绳与墙壁的夹角为α，网兜的质量不计。

（1）求悬绳对足球的拉力和墙壁对足球的支持力；

（2）若把网兜的悬绳变长，由此分析悬绳对足球的拉力和墙壁对足球的支持力的变化。

23．（2023秋·北京昌平·高一统考期末）某同学做家务时，使用拖把清理地板，如图所示。假设拖把头的质量为1kg，拖把杆的质量不计，拖把杆与水平地面成53°角。当对拖把头施加一个沿拖把杆向下、大小为10N的力时，恰好能推动拖把头向前匀速运动。重力加速度g取10，。

（1）求拖把头与地板间的动摩擦因数。

（2）当拖把静止时，对拖把头施加一个沿拖把杆向下的力F2，拖把杆与地面的夹角为θ。当θ增大到某一值时，无论多大，都不能推动拖把头，求此时的θ值。（为方便起见，本问可忽略拖把头的重力，且认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力）

24．（2023秋·北京顺义·高一统考期末）如图所示，质量为M的小孩坐在质量为m的雪橇上，大人用与水平方向成角斜向上的拉力F拉雪橇向前运动。雪撬与地面间的动摩擦因数为，重力加速度为g，求：

（1）雪橇对地面的压力；

（2）雪橇受到的滑动摩擦力f。

25．（2023秋·北京通州·高一统考期末）一台空调外机用两个三角形支架固定在外墙上，如图所示，空调外机的重心恰好在支架横梁和斜梁的连接点O的上方，重力大小为G，横梁AO水平，斜梁BO跟横梁的夹角为，横梁对O点的拉力沿OA方向，斜梁对O点的压力沿BO方向。

（1）求出，的表达式；

（2）如果把斜梁加长一点，仍保持连接点O的位置不变，横梁仍然水平，分析说明这时横梁和斜梁对O点的作用力大小将如何变化？

26．（2023秋·北京石景山·高一统考期末）如图所示，铅笔AB（不计重力）、轻绳BC与手构成一个支架。在铅笔与绳的结点B处挂一重物。手掌可感受到铅笔施加的压力，手的中指可以感受到绳子的拉力。若铅笔处于水平，绳与铅笔间的夹角为，所挂物体重力为4.5N。已知，。求手掌对铅笔支持力的大小F和绳BC对铅笔拉力的大小T。

27．（2023秋·北京西城·高一统考期末）在科学研究中，人们利用风力仪直接测量风力的大小，其原理如图所示。用一根轻质细绳，悬挂一个小球。无风时，细绳沿竖直方向；当风沿水平方向吹来时，细绳偏离竖直方向的角度为θ。已知小球的质量为m，重力加速度为g。求此时风对小球作用力的大小。

28．（2023秋·北京东城·高一统考期末）在光滑墙壁上用网兜把足球挂在A点，足球与墙壁的接触点为B。足球的质量为m，悬线OA与墙壁的夹角为。已知重力加速度为g，不计网兜的质量。

（1）求悬线OA上的拉力大小F；

（2）求墙壁对足球的支持力大小N；

（3）若悬线OA变短，则拉力大小F和支持力大小N如何变化。

29．（2023秋·北京大兴·高一统考期末）在科学研究中，可以用风力仪直接测量风力的大小。仪器中有一根轻质金属丝悬挂着一个金属球，无风时金属球自由下垂，当受到沿水平方向吹来的风时，金属丝偏离竖直方向一个角度并保持恒定，如图所示。已知小球质量，当地的重力加速度。

（1）证明无风时小球对金属丝的拉力大小等于小球所受重力的大小；

（2）要想计算出风力的大小，还需要测量出哪个物理量？请推导出计算的表达式。

参考答案：

1．C

【详解】AB．由于轮胎做匀速直线运动，轮胎竖直方向受力平衡有

即轮胎受到的支持力大小为

AB错误；

CD．轮胎水平方向受力平衡有

又由

得

C正确，D错误；

故选C。

2．B

【详解】A由于静摩擦力随外力的增大而增大，因此木块开始运动前，摩擦力逐渐增大，故A错误；

B．当拉力达到某一值时，木块开始滑动，说明此时木块恰好达到最大静摩擦力；由于滑动摩擦力要小于最大静摩擦力，所以木块移动后拉力将减小，力传感器能显示其数值会突然变小，故B正确；

C．木块开始移动时，静摩擦力达到最大静摩擦力，此时拉力等于最大静摩擦力，所以该实验装置可以记录最大静摩擦力的大小，故C错误；

D．开始时木块保持不动，木块受静摩擦力，根据平衡条件可知摩擦力始终等于拉力，故D错误。

故选B。

3．D

【详解】A．地面对运动员支持力的大小与运动员的重力相等，随着运动员身体向后倾倒，地面对运动员支持力的大小不变，A正确；

BCD．运动员身体向后倾倒，即钢管与地面的夹角θ变小，绳对钢管的拉力会变大，地面对钢管的摩擦力也会增大，地面对钢管作用力的合力为地面对其支持力和摩擦力的合力，θ越小，支持力不变，此时合力会越大，BC正确，D错误。

本题选择错误的，故选D。

4．A

【详解】以足球为研究对象，根据受力平衡可得

，

联立解得

，

故选A。

5．A

【详解】A．瓶子相对于手有向下运动的趋势，所以瓶子受到手施加的静摩擦力，由平衡条件可得瓶子受到的静摩擦力大小等于瓶子的重力，方向竖直向上，故A正确；

B．瓶子受到手竖直向上的静摩擦力，则手受到瓶子的静摩擦力，方向竖直向下，故B错误；

CD．由A选项分析可知，瓶子受到手施加的静摩擦力，其大小始终等于瓶子的重力，故CD错误。

故选A。

6．C

【详解】AC．设绳与墙壁夹角为，对球受力分析得

，

可知，当细绳与墙壁的夹角变小，细绳拉力变小，墙壁对球的支持力变小，A错误，C正确；

B．球所受合力为零，保持不变，B错误；

D．由

细绳的拉力一定大于墙壁对球的支持力，D错误。

故选C。

7．D

【详解】A．对拖把受力分析得

可知，拖把所受支持力大于重力，A错误；

B．拖把对地面的压力与拖把所受的支持力是作用力与反作用力，大小相等，B错误；

CD．拖把刚好做匀速直线运动，摩擦力大小为

C错误，D正确。

故选D。

8．D

【详解】球受力如图所示

球处于静止状态，所以在垂直斜面方向有

在垂直挡板方向有

则挡板对球的支持力大小为；由牛顿第三定律，可得球对斜面的压力大小为

故选D。

9．C

【详解】A．根据二力平衡可知，杯子受到的摩擦力方向竖直向上，故A错误；

B．根据二力平衡可知，杯子受到的摩擦力始终与杯子受到的重力等大反向，与手的握力大小无关，故B错误；

C．根据静摩擦力的特点可知，手握的越紧，手对杯子的压力就越大，杯子和手之间的最大静摩擦力就越大，故C正确；

D．杯子保持静止是因为手对杯子的摩擦力与杯子的重力等大反向，故D错误。

故选C。

10．B

【详解】足球的受力如图所示

根据平衡条件可得

当AC绳的长度变短时，θ增大，所以绳的拉力T增大，墙对足球的支持力FN增大，球对墙的压力增大。

故选B。

11．D

【详解】设两个同学的手臂对水桶的拉力大小为F，设两个同学的手臂均与竖直方向成角，根据对称性可知，两同学对水桶的作用力大小相等，则根据平衡条件可得

解得

可知，当两个力的夹角变大时，每人对水桶的作用力变大，故两个力的夹角小一些省力；两个力的合力等于水桶的重力，保持不变，故①③错误，②④正确。

故选D。

12．A

【详解】由题意为使儿童在滑梯中能沿滑板滑下，则应该让儿童恰好能匀速下滑，即

故

由几何关系可得

解得

故选A。

13．C

【详解】AC．小汽车静止在斜面上，由于重力作用使物体压紧斜面，斜面对小汽车有支持力。又由于重力的作用，小汽车有下滑的趋势，受到斜面的静摩擦力，则小汽车受到重力、斜面的支持力和摩擦力作用，由于小汽车静止在斜面上，处于平衡状态合外力为0，故汽车所受重力和支持力的合力与摩擦力大小相等，故A错误C正确；

B．由于小汽车静止在斜面上，受到斜面的静摩擦力，所以汽车所受的摩擦力等于重力沿斜面的分力，故B错误；

D．由于小汽车静止在斜面上，受到斜面的静摩擦力，故不能用计算滑动摩擦力的公式

计算汽车所受的摩擦力，故D错误。

故选C。

14．B

【详解】AB．设F1和F2与竖直方向的夹角分别为α、β，由图可知α>β，水平方向

则

竖直方向

则F2一定大于F3；选项A错误，B正确；

CD．由于三力平衡，则F1和F2的合力等于F3，F2和F3的合力方向与F1等大反向，不可能沿水平向右，选项CD错误。故选B。

15．C

【详解】A、对物体受力分析可以知道,物体受到重力、支持力和沿斜面向上的摩擦力的作用,木块开始滑动前,物体受力平衡,所以摩擦力和重力沿斜面向下的分力相等,即f=mgsinθ,所以夹角增大的过程中,木块所受的摩擦力一直在增大;木块受到的支持力N=mgcosθ,因为运动过程中,夹角增大,故支持力减小;故AB错误;

CD、因为木块一直处于平衡状态,故木块受到的作用力始终等于重力,故木块受到木板的作用力大小不变、方向不变,所以C选项是正确的,D错误.

综上所述本题答案是:C

16．A17．B18．D19．D

【解析】16．A．“蜘蛛人”受到绳索的拉力是由于绳索发生形变产生的，故A正确；

B．“蜘蛛人”受到的拉力与“蜘蛛人”对绳索的拉力是一对相互作用力，故B错误；

C．“蜘蛛人”受到墙壁的支持力方向与墙壁垂直，故C错误；

D．“蜘蛛人”受到的重力一定大于拉力和竖直墙壁对其支持力的合力，所以他会下降，故D错误。

故选A。

17．受力分析如图所示

由数学知识可知

，

故选B。

18．AB．在“蜘蛛人”缓慢下降的过程中，减小，增大，减小，所以逐渐减小，逐渐减小，故AB错误；

CD．在“蜘蛛人”缓慢下降的过程中，与的合力始终与重力大小相等，方向相反，与的合力保持不变，故C错误，D正确。

故选D。

19．擦窗工具做匀速直线运动，受平衡力作用，擦窗工具所受摩擦力与重力和拉力的合力大小相等，方向相反，所以摩擦力的大小

方向与水平方向的夹角为，向左上方，故ABC错误，D正确。

故选D。

20．BC

【详解】AB．以正在匀速滑下的小孩为研究对象，将小孩的重力沿斜面和垂直斜面方向分解，根据受力平衡可得

，

其中、为重力的两个分力，遵循平行四边形定则，故A错误，B正确；

CD．以正在匀速滑下的小孩为研究对象，根据受力平衡可知，斜面的支持力和滑动摩擦力的合力与小孩的重力平衡，即方向应竖直向上，故C正确，D错误。

故选BC。

21．AD

【详解】当某人低头时，AO、AB与竖直方向的夹角分别为30°、60°，根据几何关系结合正弦定理可得

解得

FT=G

故选AD。

22．（1），墙壁对球的作用力为mgtanα；（2）拉力和支持力都减小

【详解】（1）足球受重力、拉力和支持力平衡，受力如图：

运用合成法，根据几何知识得绳子对球的拉力为：

墙壁的支持力为

N=mgtanα

（2）若把网兜的悬绳变长，则α减小，可知拉力减小，支持力也减小。

23．（1）或；（2）

【详解】（1）对拖