第05讲 共点力的平衡（分层练习）2024-2025学年高一物理同步课堂（人教版2019必修第一册）解析版

第第页第05讲共点力的平衡1．如图是常见的钳子和扳手，钳子的一侧握把穿过扳手的小孔P卡在一起，然后把钳子的另一侧握把置于粗糙水平桌面上的Q点，适当调节两者的相对位置，整体可以静置于空中，（不考虑空气的影响）对此现象分析正确的是（）A．钳子受到桌面的摩擦力方向为水平向右B．钳子对扳手的作用力可以不在竖直方向上C．钳子和扳手整体的重心与Q点一定在同一竖直线上D．若只将钳子两侧握把的夹角变大，平衡时桌面对钳子的作用力将变大【答案】D【详解】A．钳子和扳手整体的受力平衡，可知整体受重力与桌面对钳子的支持力，不受摩擦力，故A错误；B．扳手受力平衡，则钳子对扳手的作用力与扳手重力方向相反，故B错误；C．钳子和扳手整体的重心在桌面外面，与Q点不在同一竖直线上，故C错误；D．整体重力不变，若只将钳子两侧握把的夹角变大，根据平行四边形定则可知，平衡时桌面对钳子的作用力将变大，故D正确；故选D。2．如图所示，能承受最大拉力为10N的细线OA与竖直方向成45°角，能承受最大拉力为5N的细线OB水平，细线OC能承受足够大的拉力，为使OA，OB均不被拉断，OC下端所悬挂物体的最大重力是（）

A．15NB．10NC．5ND．【答案】C【详解】以O点为对象，根据受力平衡可得，可得，可知当所悬挂物体的重力达到时，此时，为使OA，OB均不被拉断，OC下端所悬挂物体的最大重力是。故选C。3．如图甲所示，在倾角足够长的固定斜面上，以沿斜面向上为正方向，时刻，将一质量的物体轻放在斜面上，同时施加如图乙所示的平行于斜面方向的力F。物体与斜面间的动摩擦因数，其与斜面间的最大静摩擦力可认为等于滑动摩擦力。已知，，取重力加速度。则图中可能正确反映物体受到的摩擦力f随时间t变化关系的是（

）A． B．C． D．【答案】B【详解】AD．物块所受重力沿斜面向下的分力大小为0~1s时间内，时，物块受到沿斜面向上的静摩擦力，根据物体的平衡条件有可得故AD错误；BC．物块所受斜面的最大静摩擦力，1s后，F=-4N，沿斜面向下，物体下滑，受沿斜面向上的滑动摩擦力，则，方向沿斜面向上，为正值。故B正确，C错误。故选B。4．抖空竹是国家级非物质文化遗产代表性项目，金华某校把它引入到体育校本课和大课间锻炼环节。如图所示，该同学保持一只手A不动，另一只手B沿图中的四个方向缓慢移动，忽略空竹转动的影响，不计空竹和轻质细线间的摩擦力，且认为细线不可伸长。下列说法正确的是（

）A．沿虚线a向左移动时，细线的拉力将减小B．沿虚线b向上移动时，细线的拉力将减小C．沿虚线c斜向上移动时，细线的拉力将减小D．沿虚线d向右移动时，细线对空竹的合力将增大【答案】A【详解】A．对空竹受力分析可知沿虚线a向左移动时，θ角减小，则细线的拉力将减小，选项A正确；B．沿虚线b向上移动时，AB两点间距不变，绳长不变，可知细线与竖直方向的夹角θ不变，则细线的拉力不变，选项B错误；C．沿虚线c斜向上移动时，夹角θ不变，则细线的拉力将不变，选项C错误；D．沿虚线d向右移动时，细线对空竹的合力与重力等大反向，可知合力不变，选项D错误。故选A。5．如图所示，V型光滑挡板AOB之间放置有一质量均匀的球体，初始时系统处于静止状态，现将整个装置以O点为轴顺时针缓慢转动（∠AOB保持不变），在AO由水平转动90°到竖直的过程中，下列说法正确的是（）A．挡板AO的弹力逐渐增大 B．挡板AO的弹力先增大后减小C．挡板BO的弹力逐渐减小 D．挡板BO的弹力先增大后减小【答案】B【详解】AB．V型光滑挡板转动过程中，对小球受力分析，各个力的夹角如图所示由拉密定理可得因为整个装置以O点为轴顺时针缓慢转动，∠AOB保持不变，故不变，不变，保持不变，在AO由水平转动90°到竖直的过程中，从锐角增大到钝角，先增大后减小，故挡板AO的弹力先增大后减小，A错误，B正确；CD．从180°减小到90°，一直增大，故挡板BO的弹力一直增大，CD错误。故选B。6．如图所示，一质量为m的光滑小球静止在挡板A与斜面B之间，斜面B的倾角为θ，重力加速度为g，则下列说法正确的是（

）A．小球对斜面B的压力大小为B．挡板A对小球的弹力大小为C．若将挡板A绕转轴O顺时针缓慢旋转至水平，则小球对斜面B的压力将逐渐减小D．若将挡板A绕转轴O顺时针缓慢旋转至水平，则小球对挡板A的压力将逐渐减小【答案】C【详解】AB．对小球受力分析如图则有，所以挡板A对小球的弹力大小为，由牛顿第三定律可知，小球对斜面B的压力大小为，故AB错误；CD．若将挡板A绕转轴顺时针缓慢旋转至水平，画出小球A受力的力矢量三角形如图所示由图可知，斜面B对小球的支持力F1将逐渐减小，挡板A对小球的弹力F2将先减小后增大，根据牛顿第三定律可知小球对斜面B的压力将逐渐减小，小球对挡板A的压力将先减小后增大，故C正确，D错误。故选C。7．两个完全相同的小球在挡板作用下静止在倾角为θ的光滑斜面上。图甲中的挡板竖直，图乙中的挡板垂直斜面，已知小球质量均为m，重力加速度大小为g。下列说法正确的是（

）A．两小球对斜面的压力大小相等B．图甲中小球对挡板的压力大小为mgtanθC．图乙中小球对挡板的压力大小为mgtanθD．两小球均受重力斜面的弹力、挡板的弹力作用【答案】BD【详解】对图甲中小球进行受力分析，受到重力、斜面的弹力、挡板的弹力，受力分析如图所示，有，对图甲中小球进行受力分析，受到重力、斜面的弹力、挡板的弹力，受力分析如图所示，有，所以AC错误，BD正确。故选BD。8．如图甲所示，轻绳AD跨过固定在水平横梁BC右端的定滑轮挂住一个质量为的物体，；图乙所示的轻杆HG一端用铰链固定在竖直墙上，另一端G通过细绳EG拉住，EG与水平方向成30°角，轻杆的G点用细绳GF拉住一个质量为的物体，重力加速度为g，则下列说法正确的是（）

A．图甲中BC对滑轮的作用力大小为B．图乙中HG杆受到绳的作用力为C．细绳AC段的拉力与细绳EG段的拉力之比为D．细绳AC段的拉力与细绳EG段的拉力之比为【答案】AC【详解】A．图甲中绳跨过滑轮，与滑轮接触的点是“动点”，也称为“活结”，绳上拉力大小处处相等，两段绳的拉力都是，互成120°角，因此合力的大小是，故BC对滑轮的作用力大小也是（方向与竖直方向成60°角斜向右上方），故A正确；B．图乙中绳与杆的端点连在一起，杆与绳接触的点是“静点”，也称为“死结”，两段绳上的拉力不一定相等，而杆的一端用铰链固定在墙上，故杆对G点的弹力方向沿杆，对G点受力分析如图所示又由力的平衡条件可得由力的性质可得HG杆受到绳的作用力为故B错误；CD．图乙中得则有故C正确，D错误。故选AC。9．如图一小球套在竖直固定的光滑圆环上，在圆环的最高点有一个光滑小孔，一根轻绳的下端系着小球，上端穿过小孔用力拉住，开始时小球在圆环最低点的右侧，现缓慢拉动轻绳，使小球沿圆环缓慢上升一小段距离，对该过程，下列说法正确的是（）A．小球对轻绳的拉力增大 B．小球对轻绳的拉力减小C．小球对圆环的压力增大 D．小球对圆环的压力不变【答案】BD【详解】小球受三个力的作用：受重力G、轻绳拉力F和圆环的弹力N。如图所示

由平衡条件可知，重力G与弹力的合力大小等于轻绳拉力大小F，方向相反，根据力的矢量三角形与几何三角形△OAB相似，则有解得，当A点上移时，半径R不变，AB减小，故F减小，不变，由牛顿第三定律可知小球对轻绳的拉力减小，小球对圆环的压力不变。故选BD。10．如图所示，轻质滑轮用细线悬挂在天花板上，质量分别为m，M的物块P、Q用细线通过滑轮后连接在一起，物块Р悬空，物块Q静止在水平地面上，连接物块Q部分的细线与水平方向的夹角。已知重力加速度为g，细线重力均不计，则下列说法中正确的是（）A．细线对物块P的拉力大小为mgB．天花板受到的拉力大小为2mgC．水平地面对物块Q的支持力大小为MgD．水平地面对物块Q的摩擦力大小为【答案】AD【详解】A．对物块P进行分析，根据平衡条件可知，细线对物块P的拉力大小为故A正确；B．由于连接物块Q部分的细线与水平方向的夹角为根据几何关系，连接物块Q部分的细线与连接物块P部分的细线夹角为对滑轮进行分析，根据平衡条件有结合上述解得故B错误；CD．对Q进行受力分析，如图所示则有，解得，故C错误，D正确。故选AD。11．如图所示，一斜面静止在水平地面上，斜面上有一物块在沿斜面向上的拉力F作用下处于静止状态。逐渐增大拉力F，物块与斜面始终保持静止，则此过程中（）A．斜面对物块的静摩擦力一定逐渐增大 B．斜面对物块的静摩擦力可能先减小后增大C．地面对斜面的静摩擦力一定逐渐增大 D．地面对斜面的静摩擦力可能先减小后增大【答案】BC【详解】AB．物块在沿斜面向上的拉力F作用下处于静止状态，说明物块受力平衡，物块受重力、支持力、F和静摩擦力，若F大于重力的分力，则静摩擦力沿斜面向下，当F增大时，静摩擦力增大；若F小于重力的分力时，则静摩擦力沿斜面向上，当F增大时，静摩擦力先减小，当F增大到一定值后再继续增大时，静摩擦力将反向增大，故A错误，B正确；CD．对斜面和物体整体为研究对象，根据力的平衡条件可知，在水平方向上，地面对斜面的摩擦力与拉力F在水平方向上的分力等大反向，故F增大，则地面对斜面的静摩擦力一定逐渐增大，故C正确，D错误。故选BC。12．如图所示，轻绳两端固定在水平天花板上，在轻绳上悬挂3个质量均为m的灯笼，左右两侧的灯笼关于过结点O的竖直线对称，MN段轻绳与水平方向的夹角为α，NO段轻绳与竖直方向的夹角为β，重力加速度大小为g，下列说法正确的是（）A．NO段轻绳的拉力大小为B．MN段轻绳的拉力大小为C．NO段轻绳的拉力与MN段轻绳的拉力大小之比为sinα：3sinβD．NO段轻绳的拉力与MN段轻绳的拉力大小之比为cosα：sinβ【答案】BD【详解】A．对最底部灯笼受力分析，竖直方向受力平衡，有解得，A错误；B．对三个灯笼整体受力分析，竖直方向受力平衡，有解得，B正确；CD．对结点N受力分析，水平方向受力平衡，有故NO段轻绳的拉力与MN段轻绳的拉力大小之比为，C错误，D正确。故选BD。13．如图所示，质量均为M的A、B两滑块放在粗糙水平面上，两轻杆等长，杆与滑块、杆与杆间均用光滑铰链连接，在两杆铰合处悬挂一质量为m的重物C，整个装置处于静止状态，设杆与水平面间的夹角为θ。下列说法正确的是（）A．当m一定时，θ越大，轻杆受力越小B．当m一定时，θ越大，滑块对地面的压力越大C．当m和θ一定时，滑块与地面间的摩擦力与质量M无关D．只要增大m，M一定会滑动【答案】AC【详解】A．将C的重力按照作用效果分解，如图所示根据平行四边形定则有故m一定时，越大，轻杆受力越小，A正确；B．对ABC整体分析可知，地面对整体的支持力为故地面对整体的支持力与无关，则滑块对地面的压力保持不变，B错误；C．对A分析，受重力、杆的推力、支持力和向右的静摩擦力，根据平衡条件有当m和θ一定时，滑块与地面间的静摩擦力f与质量M无关，C正确；D．结合B的解析可知，A受到的支持力为增大m，都不能使M沿地面滑动时应满足的条件为联立解得当时，有即当时，即使增大m，也不能使M沿地面滑动，D错误。故选AC。14．如图所示，在倾角为的粗糙斜面上静止放置质量分别为和的A、B两物体，斜面与两物体间的动摩擦因数均为0.8，用一条不可伸长的细绳通过轻滑轮将两物体相连，现对滑轮施加竖直向上由零缓慢增大的拉力，直到物块A或B将要发生滑动，但刚好没有滑动。已知绳与竖直方向的夹角均为，用分别表示斜面对两物体的摩擦力，滑动摩擦力等于最大静摩擦力，在此过程中，关于摩擦力大小的变化情况描述正确的是（，，）（）A．地面对斜面的摩擦力为零B．拉力持续增大，物体B将先发生滑动C．可能先平行于斜面向上再平行于斜面向下D．一直不变【答案】ABD【详解】A．对斜面、物块A、B组成的系统整体分析可知，该整体受重力G、地面对整体的支持力以及竖直向上的拉力，在拉力逐渐增大，且A、B相对于斜面未滑动的全过程中，整体所受合外力为零，竖直方向始终有而水平方向不受外力，地面对斜面的摩擦力为零，故A正确；BD．对B受力分析，B将要滑动时最大静摩擦力大小等于重力沿斜面向下的分力，设此时绳上的张力为，则有解得而在B未滑动时，B所受摩擦力为静摩擦力，大小始终为方向沿斜面向上；对受力分析，当拉力逐渐增大时，摩擦力先逐渐减小直到为0，此时绳的拉力解得故当A恰好发生相对滑动时，绳子拉力沿斜面向上的分力恰好等于A重力沿斜面向下的分力加上最大静摩擦力，由于A沿斜面向上的摩擦力在减到0之前B已经发生相对滑动，因此可知B先滑动，故BD正确；C．根据题意可知，题述过程为绳的拉力从0到的过程，而当绳的拉力为时，对A有此时A受到的摩擦力仍沿斜面向上，则可知题述过程中A所受摩擦力始终向上且一直减小，故C错误。故选ABD。15．如图所示，叠放在水平地面上的四个完全相同的排球，相互接触，处于静止状态。假设排球的质量均为m，不计排球之间的摩擦力，不考虑转动情况，重力加速度为g，则下列说法中正确的是（