2021年高考物理一轮复习考点5受力分析共点力的平衡练习含解析

1、考点5受力分析共点力的平衡题组一基础小题1如图所示，质量为m的木块p在质量为m的长木板ab上滑行，长木板放在水平地面上一直处于静止状态。若长木板ab与地面间的动摩擦因数为1，木块p与长木板ab间的动摩擦因数为2，则长木板ab受到地面的摩擦力大小为()a1mg b1(mm)gc2mg d1mg2mg答案c解析木块p在长木板ab上滑行，木块受到长木板向左的滑动摩擦力f12mg作用，根据牛顿第三定律可知，长木板也必定受到木块向右的滑动摩擦力f1作用，f1f12mg。由于长木板处于静止状态，所以长木板受到地面的静摩擦力f2与f1平衡，即f22mg，c正确。2如图所示，物体a靠在竖直墙面上，在力f作用下

2、，a、b保持静止。物体b的受力个数为()a2b4c2或4d无法确定答案b解析a、b之间一定有弹力，否则a不会静止，以b为研究对象，b受到重力、推力f和a对b斜向下的弹力，分析可知，b一定还受a对它的静摩擦力，否则b不会静止，所以b受四个力作用，故b正确，a、c、d错误。3如图所示，倾角为45的斜面b放置在水平面上，物块a放在斜面b上，a、b接触面光滑，水平力f作用在物块a上，a、b一起沿着水平面向左匀速滑动，若b与水平面间的动摩擦因数为，则a与b的质量之比为()a. b.c. d.答案a解析把a、b看成一个整体，根据平衡条件得f(mamb)g，对物块a受力分析，根据平衡条件得fmagtan45

3、，联立解得，a正确。4如图所示，斜面体放置在粗糙的水平地面上，在水平向右的推力f作用下，物体a和斜面体b均保持静止。若减小推力f，物体a仍然静止在斜面上，则()a物体a所受合力一定变小b斜面对物体a的支持力一定变小c斜面对物体a的摩擦力一定变小d斜面对物体a的摩擦力一定为零答案b解析物体a始终处于平衡状态，所以受到的合力始终等于0，不变，故a错误；如图对物体a进行受力分析，有：f合xfcosfgsin0f合yfngcosfsin0由知，fngcosfsin，当f减小时，则支持力减小，所以b正确；由知，fgsinfcos，当f为正值即沿斜面向上时，f减小则f增大，当f为负值即沿斜面向下时，f减小

4、则f可能减小，可能为零，也可能反向增大，故c、d错误。故选b。5.如图所示，斜劈abc放在粗糙的水平地面上，在斜劈上放一重为g的物块，物块和斜劈均处于静止状态。现用一竖直向下且逐渐增大的力f作用于物块上，则下列说法正确的是()a斜劈对物块的支持力增大b物块所受的合力变大c当力f足够大时斜劈将沿水平地面向右滑动d斜劈abc受到水平地面向左的摩擦力作用，且随力f的增大而增大答案a解析重为g的物块静止在斜劈上，对物块：mgsinmgcos，即sincos。当用一竖直向下的力f作用于物块上时，可等效于物块更重了，物块对斜劈的压力增大，则斜劈对物块的支持力增大，a正确；但此时sincos仍成立，故物块仍

5、静止，合力保持为零不变，b错误；以物块与斜劈组成的整体为研究对象，水平方向上不受力，故c、d错误。6如图所示，光滑小球置于竖直墙壁和挡板间，挡板绕o点于图示位置缓慢转至水平的过程中，小球对墙壁和挡板的压力如何变化()a对墙壁的压力减小，对挡板的压力也减小b对墙壁的压力减小，对挡板的压力增大c对墙壁的压力减小，对挡板的压力先增大后减小d对墙壁的压力先增大后减小，对挡板的压力增大答案a解析以小球为研究对象，由题可知小球时刻处于平衡状态，根据受力平衡，受力分析如图所示，由图可知，墙壁给球的压力f2逐渐减小，挡板给球的支持力f1逐渐减小，根据牛顿第三定律可知小球对竖直墙壁的压力逐渐减小，小球对挡板的压

6、力也逐渐减小，故选a。7(多选)如图所示，质量均为m的小球a、b用劲度系数为k1的轻弹簧相连，b球用长为l的细绳悬于o点，a球固定在o点正下方，当小球b平衡时，绳子所受的拉力为t1，弹簧的弹力为f1；现把a、b间的弹簧换成原长相同但劲度系数为k2(k2k1)的另一轻弹簧，在其他条件不变的情况下仍使系统平衡，此时绳子所受的拉力为t2，弹簧的弹力为f2，则下列关于t1与t2、f1与f2大小之间的关系，以下说法正确的是()at1t2 bt1t2cf1f1。故a、d错误，b、c正确。8(多选)如图所示，用光滑的粗铁丝做成一直角三角形，bc边水平，ac边竖直，b，a，ab及ac两边上分别套有细线系着的铜

7、环m、n，当它们静止时，细线与ab所成的角为，与ac所成的角为(细线长度小于bc)，则()a bc d答案cd解析对n受力分析，如图所示，n受重力gn、垂直ac边向右的弹力fn，n静止，则受细线的拉力tn一定斜向左上方，则；对m受力分析，m受重力gm、垂直ab边向上的弹力fm，m静止，则m所受细线拉力tm沿图中所示方向，有。综上所述，a、b错误，c、d正确。9.课堂上，老师准备了“l”形光滑木板和三个完全相同、外表面光滑的匀质圆柱形积木，要将三个积木按图示(截面图)方式堆放在木板上，则木板与水平面夹角的最大值为()a30 b45 c60 d90答案a解析将三个积木按图示方式堆放在木板上，增大角

8、的过程中，最上面两个积木之间先是存在压力，增大到某一角度时，压力消失，此时角达到最大值，之后再增大角，最上面的积木便无法保持平衡状态，当角达到最大值时，积木状态如图所示，所以角的最大值为30，a正确。10将四块相同的坚固石块垒成圆弧形的石拱，其中第3、4块固定在地基上，第1、2块间的接触面是竖直的，每块石块的两个侧面间所夹的圆心角均为30，石块间的摩擦力可以忽略不计。则第1块对第2块的弹力f1和第1块对第3块的弹力f2的大小之比为()a. b. c. d.答案a解析如图对第1块石块进行受力分析，由几何关系知：sin60，故a正确，b、c、d错误。11(多选)如图所示，将一劲度系数为k的轻弹簧一

9、端固定在内壁光滑的半球形容器底部o处(o为球心)，弹簧另一端与质量为m的小球相连，小球静止于p点。已知容器半径为r，与水平地面之间的动摩擦因数为，op与水平方向的夹角为30。下列说法正确的是()a容器相对于水平面有向左的运动趋势b容器和弹簧对小球的作用力的合力竖直向上c弹簧原长为d轻弹簧对小球的作用力大小为mg答案bc解析对小球受力分析，如图所示。30，三角形oop为等边三角形，由fn、f、mg首尾相接后组成的力的三角形与几何三角形oop相似得fnfmg，d错误；整体竖直方向受重力、地面的支持力，根据平衡条件可知，容器不受水平面的静摩擦力，容器与地面没有相对运动趋势，a错误；小球处于平衡状态，

10、容器和弹簧对小球的作用力的合力与重力平衡，b正确；由胡克定律有fmgk(l0r)，解得弹簧原长l0r，c正确。12在竖直墙壁间有半圆球a和圆球b，其中圆球b的表面光滑，半圆球a与左侧墙壁之间的动摩擦因数为，两球心之间连线与水平方向成30的夹角，两球恰好不下滑，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则半圆球a和圆球b的质量之比为()a. b. c. d.答案c解析设a的质量为m，b的质量为m，对b受力分析如图所示，可得fnbfcos30，mgfsin30，解得fnb，对两球组成的整体，水平方向受力平衡，有fnafnb，竖直方向有(mm)gfna，联立解得，c正确。13.如图所示，圆环固定在竖直平面内，打

11、有小孔的小球穿过圆环。细绳a的一端固定在圆环的a点，细绳b的一端固定在小球上，两绳的连接点o悬挂着一重物，o点正好处于圆心。现将小球从b点缓慢移到b点，在这一过程中，重物一直保持静止。则在此过程中绳a的拉力()a一直增大 b一直减小c先增大后减小 d先减小后增大答案a解析对连接点o进行受力分析，把连接点受到的重物拉力(等于重力)、两绳的拉力放到一个矢量三角形中，如图所示，小球从b点缓慢移到b点，fa逐渐变大，a正确。题组二高考小题14(2019江苏高考)如图所示，一只气球在风中处于静止状态，风对气球的作用力水平向右。细绳与竖直方向的夹角为，绳的拉力为t，则风对气球作用力的大小为()a. b.c

12、tsin dtcos答案c解析对气球受力分析，如图所示，将绳的拉力t分解，在水平方向：风对气球的作用力大小ftsin，c正确。15(2016全国卷)质量为m的物体用轻绳ab悬挂于天花板上。用水平向左的力f缓慢拉动绳的中点o，如图所示。用t表示绳oa段拉力的大小，在o点向左移动的过程中()af逐渐变大，t逐渐变大bf逐渐变大，t逐渐变小cf逐渐变小，t逐渐变大df逐渐变小，t逐渐变小答案a解析以o点为研究对象，设绳oa与竖直方向的夹角为，物体的重力为g，根据力的平衡可知，fgtan，t，随着o点向左移，变大，则f逐渐变大，t逐渐变大，a项正确。16. (2019全国卷)(多选)如图，一粗糙斜面固

13、定在地面上，斜面顶端装有一光滑定滑轮。一细绳跨过滑轮，其一端悬挂物块n，另一端与斜面上的物块m相连，系统处于静止状态。现用水平向左的拉力缓慢拉动n，直至悬挂n的细绳与竖直方向成45。已知m始终保持静止，则在此过程中()a水平拉力的大小可能保持不变bm所受细绳的拉力大小一定一直增加cm所受斜面的摩擦力大小一定一直增加dm所受斜面的摩擦力大小可能先减小后增加答案bd解析选n为研究对象，受力情况如图甲所示，用水平拉力f缓慢拉动n的过程中，水平拉力f逐渐增大，细绳的拉力t逐渐增大，a错误，b正确；对于m，受重力gm、支持力fn、绳的拉力t以及斜面对它的摩擦力f。如图乙所示，若开始时斜面对m的摩擦力f沿

14、斜面向上，则tfgmsin，t逐渐增大，f逐渐减小，可能会出现f减小到零后，再反向增大；若开始时斜面对m的摩擦力沿斜面向下，则tgmsinf，当t逐渐增大时，f逐渐增大，c错误，d正确。17(2016全国卷)(多选)如图，一光滑的轻滑轮用细绳oo悬挂于o点；另一细绳跨过滑轮，其一端悬挂物块a，另一端系一位于水平粗糙桌面上的物块b。外力f向右上方拉b，整个系统处于静止状态。若f方向不变，大小在一定范围内变化，物块b仍始终保持静止，则()a绳oo的张力也在一定范围内变化b物块b所受到的支持力也在一定范围内变化c连接a和b的绳的张力也在一定范围内变化d物块b与桌面间的摩擦力也在一定范围内变化答案bd

15、解析系统处于静止状态，连接a和b的绳的张力大小t1等于物块a的重力ga，c项错误；以o点为研究对象，受力分析如图甲所示，t1恒定，夹角不变，由平衡条件知，绳oo的张力t2恒定不变，a项错误；以b为研究对象，受力分析如图乙所示，则fnt1cosfsingb0ft1sinfcos0fn、f均随f的变化而变化，故b、d项正确。18(2015广东高考)(多选)如图所示，三条绳子的一端都系在细直杆顶端，另一端都固定在水平地面上，将杆竖直紧压在地面上。若三条绳长度不同，下列说法正确的有()a三条绳中的张力都相等b杆对地面的压力大于自身重力c绳子对杆的拉力在水平方向的合力为零d绳子拉力的合力与杆的重力是一对

16、平衡力答案bc解析根据杆受力平衡可知，三条绳的拉力的水平分力的合力为零，c正确；由于三条绳的长度不同，因此三条绳与竖直方向的夹角不同，如果三条绳水平分力间的夹角相等，则三条绳中张力一定不相等，a错误；由杆受力平衡可知，杆对地面的压力等于杆的重力与三条绳的拉力的竖直分力之和，故杆对地面的压力大于自身重力，b正确；三条绳的拉力的合力和杆的重力的方向均竖直向下，而一对平衡力要求方向相反，所以它们不是一对平衡力，d错误。19.(2017天津高考)(多选)如图所示，轻质不可伸长的晾衣绳两端分别固定在竖直杆m、n上的a、b两点，悬挂衣服的衣架挂钩是光滑的，挂于绳上处于静止状态。如果只人为改变一个条件，当衣

17、架静止时，下列说法正确的是()a绳的右端上移到b，绳子拉力不变b将杆n向右移一些，绳子拉力变大c绳的两端高度差越小，绳子拉力越小d若换挂质量更大的衣服，则衣架悬挂点右移答案ab解析设绳长为l，两杆间距离为d，选o点为研究对象，因aob为同一根绳，故ao、bo对o点的拉力大小相等，因此平衡时ao、bo与水平方向的夹角相等，设为。对于o点受力情况如图所示，根据平衡条件，得2tsinmg，而sin，所以t。由以上各式可知，当l、d不变时，不变，故换挂质量更大的衣服时，悬挂点不变，选项d错误。若衣服质量不变，改变b的位置或绳两端的高度差，绳子拉力不变，选项a正确，选项c错误。当n杆向右移一些时，d变大

18、，则t变大，选项b正确。20(2017全国卷)(多选)如图，柔软轻绳on的一端o固定，其中间某点m拴一重物，用手拉住绳的另一端n。初始时，om竖直且mn被拉直，om与mn之间的夹角为。现将重物向右上方缓慢拉起，并保持夹角不变。在om由竖直被拉到水平的过程中()amn上的张力逐渐增大bmn上的张力先增大后减小com上的张力逐渐增大dom上的张力先增大后减小答案ad解析设重物的质量为m，绳om中的张力为tom，绳mn中的张力为tmn。开始时，tommg，tmn0。由于缓慢拉起，则重物一直处于平衡状态，两绳张力的合力与重物的重力mg等大、反向。如图所示，已知角不变，在绳mn缓慢拉起的过程中，角逐渐增

19、大，则角()逐渐减小，但角不变，在三角形中，利用正弦定理得：，()由钝角变为锐角，则tom先增大后减小，选项d正确；同理知，在由0变为的过程中，tmn一直增大，选项a正确。题组三模拟小题21(2019福建泉州泉港区第一中学质检)如图所示，固定斜面上有一小球，用一竖直轻弹簧与之相连，小球处于静止状态，不考虑小球的滚动。下列说法正确的是()a小球与斜面之间一定有弹力b弹簧一定处于伸长状态c弹簧可能处于压缩状态d小球最多受到5个力答案c解析当小球受到弹簧的弹力与重力等大反向时，小球与斜面之间没有作用力，a错误；小球一定受到竖直向下的重力，若弹簧被压缩，则小球还受到竖直向下的弹力、斜面给的垂直斜面向上

20、的支持力以及沿斜面向上的摩擦力，若弹簧被拉伸，则小球受到重力、竖直向上的弹力，还可能受斜面给的垂直斜面向上的支持力以及沿斜面向上的摩擦力，即小球最多受4个力作用，c正确，b、d错误。22(2019陕西黄陵中学高三上学期期末)架在a、b两根电线杆之间的均匀电线在夏、冬两季由于热胀冷缩的效应，电线呈现如图所示的两种形状，下列说法中正确的是()a夏季与冬季电线对电线杆的拉力一样大b夏季与冬季电线杆对电线的拉力方向不变c夏季电线对电线杆的拉力较大d冬季电线对电线杆的拉力较大答案d解析以整条电线为研究对象，受力分析如图所示，由共点力的平衡条件知，两电线杆对电线的拉力的合力与其重力平衡，由几何关系得：fc

21、os，f，由于夏天气温较高，电线的体积会膨胀，两杆正中部位电线下坠的距离h变大，则电线在杆上固定处的切线方向与竖直方向的夹角变小，电线质量一定，则可知电线杆对电线的拉力f变小，由牛顿第三定律知，夏季电线对电线杆的拉力较小，冬季电线对电线杆的拉力较大，故d正确，a、b、c错误。23(2019山东滨洲二模)浙江乌镇一带的农民每到清明时节举办民俗活动，在一个巨型石臼上插入一根硕大的毛竹，表演者爬上竹稍表演各种惊险动作，如图所示。下列说法正确的是()a在任何位置表演者静止时只受重力和弹力作用b在任何位置竹竿对表演者的作用力必定与竹竿垂直c表演者静止时，竹竿对其的作用力必定竖直向上d表演者越靠近竹竿底部

22、所受的摩擦力就越小答案c解析表演者大部分情况下受到重力、弹力和摩擦力三个力的作用，故a错误；表演者静止时，所受竹竿的作用力与重力大小相等、方向相反，即竖直向上，不一定与竹竿垂直，故b错误，c正确；表演者越靠近竹竿底部时竹竿与水平方向的夹角就越大，所以摩擦力fmgsin就越大，故d错误。24.(2019湖南湘东六校联考)如图所示，斜面体静置于粗糙水平面上，用一轻绳拴住小球置于光滑的斜面上，轻绳左端固定在竖直墙面上的p处，初始时轻绳与斜面平行，若将斜面体移至虚线位置处，斜面体仍处于静止状态，则与在原来位置相比()a在虚线位置时轻绳对小球的拉力小b在虚线位置时斜面体对小球的支持力大c在虚线位置时斜面

23、体对水平面的压力大d在虚线位置时斜面体对水平面的摩擦力小答案d解析隔离小球分析其受力，小球受到竖直向下的重力、垂直斜面向上的支持力、轻绳的拉力，画出小球受力的矢量三角形，如图所示，由图可知，在虚线位置时轻绳对小球的拉力大，斜面体对小球的支持力小，a、b错误；把小球和斜面体看成一个整体，由图可知，在虚线位置时轻绳对小球拉力的竖直分力大，水平分力小，由平衡条件可知，在虚线位置时水平面对斜面体的支持力小，摩擦力小，根据牛顿第三定律可知，在虚线位置时斜面体对水平面的压力小，摩擦力小，c错误，d正确。25.(2019百师联盟七调)质量均为m的两物块a和b之间连接着一个轻质弹簧，其劲度系数为k，现将物块a

24、、b放在水平地面上一斜面的等高处，如图所示，弹簧处于压缩状态，且物块与斜面均能保持静止，已知斜面的倾角为，两物块和斜面间的动摩擦因数均为，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则下列说法正确的是()a斜面和水平地面间一定有静摩擦力b斜面对a、b组成的系统的静摩擦力大于2mgsinc若将弹簧拿掉，物块有可能发生滑动d弹簧的最大压缩量为答案d解析对两物块、弹簧和斜面组成的整体分析，整体处于平衡状态，相对地面没有相对运动的趋势，故斜面与水平地面间没有静摩擦力作用，a错误；对a和b组成的整体分析，整体的重力沿斜面向下的分力大小等于静摩擦力，即f2mgsin，故b错误；对a或b，弹簧弹力沿水平方向，大小为kx，

25、且与重力沿斜面向下的分力mgsin、静摩擦力f0的合力为零，如图所示，f0，拿掉弹簧后，fmgsin，仍小于最大静摩擦力，物块不会发生滑动，故c错误；当静摩擦力最大时，弹簧弹力最大，此时kxmax，故xmax，故d正确。26(2019安徽蚌埠二模)如图所示，物体甲放置在水平地面上，通过跨过定滑轮的轻绳与小球乙相连，整个系统处于静止状态。现对小球乙施加一个水平力f，使小球乙缓慢上升一小段距离，整个过程中物体甲保持静止，甲受到地面的摩擦力为f，则该过程中()af变小，f变大 bf变小，f变小cf变大，f变小 df变大，f变大答案d解析对小球乙，分析其受力情况，设轻绳与竖直方向夹角为，则水平力fmg

26、tan，轻绳与竖直方向夹角逐渐增大，则水平拉力增大；对物体甲受力分析，它受到重力、绳子的拉力、地面的支持力以及地面的摩擦力，其中，绳子的拉力t，轻绳与竖直方向夹角逐渐增大，则绳子的拉力t逐渐增大，甲所受轻绳的拉力t在水平方向的分力逐渐增大，所以水平地面对甲的摩擦力增大，d正确。27(2019湖北武汉武昌区调研)(多选)如图所示，竖直杆固定在木块c上，两者总重为20 n，放在水平地面上。轻细绳a连接小球a和竖直杆顶端，轻细绳b连接小球a和b，小球b重为10 n。当用与水平方向成30角的恒力f作用在小球b上时，a、b、c刚好保持相对静止且一起水平向左做匀速运动，绳a、b与竖直方向的夹角分别恒为30

27、和60，则下列判断正确的是()a力f的大小为10 nb地面对c的支持力大小为40 nc地面对c的摩擦力大小为10 nda球重为10 n答案ad解析以b为研究对象受力分析，水平方向受力平衡，有：fcos30tbsin60，解得：tbf，竖直方向受力平衡，则有：fsin30tbcos60gb，解得：fgb10 n；以a为研究对象受力分析，竖直方向：gatbcos60tacos30，水平方向：tasin30tbsin60，联立得：gagb10 n，故a、d正确。以a、b、c和竖直杆整体为研究对象受力分析，水平方向：ffcos305 n，竖直方向：nfsin30gagbgc、杆，解得：支持力n35 n

28、，故b、c错误。题组一基础大题28.如图所示，质量m2 kg的木块套在水平固定杆上，并用轻绳与质量m1 kg的小球相连。今用跟水平方向成60角的力f10 n拉着小球并带动木块一起向右做匀速直线运动，运动中m、m的相对位置保持不变，g10 m/s2。在运动过程中，求：(1)轻绳与水平方向的夹角；(2)木块m与水平杆间的动摩擦因数。答案(1)30(2)解析(1)小球做匀速直线运动，其合力为零。以小球为研究对象，受力分析如图1所示，由平衡条件得水平方向：fcos60ftcos0竖直方向：fsin60ftsinmg0由式联立解得30。(2)木块、小球组成的整体做匀速直线运动，所受合力为零。以木块、小球组成的整体为研究对象，受力分析如图2所示，由平衡条件得水平方向：fcos60ff0竖直方向：fnfsin60(mm)g0又fffn由式联立解得。29如图甲所示，细绳a