《第五节 共点力的平衡条件》（同步训练）高中物理必修1-粤教版-2024-2025学年

《第五节共点力的平衡条件》同步训练(答案在后面)一、单项选择题（本大题有7小题，每小题4分，共28分）1、一个物体受到两个力的作用，若要使物体处于平衡状态，这两个力必须满足以下哪个条件？A、大小相等，方向相反，作用在同一直线上B、大小相等，方向相同，作用在同一直线上C、大小不等，方向相反，作用在同一直线上D、大小不等，方向相同，作用在同一直线上2、一个物体受到三个共点力的作用，若要使物体处于平衡状态，以下哪个条件是必须满足的？A、三个力的大小相等B、三个力的方向相同C、任意两个力之和与第三个力大小相等，方向相反，作用在同一直线上D、任意两个力之和与第三个力大小不等，方向相反，作用在同一直线上3、一物体放在光滑水平面上，受到两个共点力的作用，物体处于静止状态。若将其中一个力的大小增加一倍，其他条件不变，则物体的状态将变为：A.物体仍处于静止状态B.物体开始加速运动C.物体开始减速运动D.无法确定物体的运动状态4、一个物体在三个共点力的作用下处于平衡状态，若其中一个力突然消失，其余两个力的合力与消失的那个力大小相等、方向相反。则消失的那个力的方向是：A.与其余两个力的合力方向相同B.与其余两个力的合力方向相反C.与物体的运动方向相同D.与物体的运动方向相反5、一物体受到三个共点力的作用，保持平衡。若将这三个力同时增大为原来的2倍，则物体仍保持平衡。以下关于这三个力的说法正确的是（）A.三个力的大小一定相等B.三个力的方向一定相同C.三个力的合力一定为零D.三个力的夹角一定相等6、一个物体在两个力的作用下处于静止状态，现将其中一个力增大一倍，要保持物体静止，另一个力应（）A.保持不变B.减小一倍C.减小一半D.增加一倍7、一个物体在两个共点力的作用下处于平衡状态，如果将其中一个力的大小增加到原来的两倍，而方向不变，那么物体将：A.继续保持平衡状态B.产生加速度，向增加力的大方向移动C.产生加速度，向减少力的大方向移动D.如果两个力的方向相反，则保持平衡状态二、多项选择题（本大题有3小题，每小题6分，共18分）1、以下关于共点力平衡条件的描述中，正确的是（）A、物体处于平衡状态时，合力必须为零B、物体处于平衡状态时，所有力的合力矩也为零C、物体处于平衡状态时，任意两个力的合力必须与第三个力平衡D、平衡状态是指物体静止或匀速直线运动的状态2、一个物体受到三个共点力的作用，若这三个力的合力为零，那么以下说法正确的是（）A、这三个力必须大小相等，方向相反B、这三个力可能大小不等，但方向相反C、这三个力的作用线必须共线D、这三个力中至少有两个力的作用线必须共线3、关于共点力的平衡条件，以下说法正确的是（）A、共点力的平衡条件是：若一个物体受到几个力的作用而处于平衡状态，则这些力的合力为零。B、共点力的平衡条件可以表示为：任意两个力的合力与第三个力的大小相等，且方向相反。C、共点力的平衡条件还可以用向量表示：若一个物体受到几个共点力的作用而处于平衡状态，则这些力的向量之和为零。D、共点力的平衡条件适用于所有类型的物体，包括静止的物体和匀速直线运动的物体。三、非选择题（前4题每题10分，最后一题14分，总分54分）第一题已知一物体放在水平地面上，受到三个共点力的作用，其中两个力的方向已知，分别为水平向右和竖直向上，大小分别为5N和4N。第三个力的大小为8N，方向与水平方向成30°角。求物体所受的合力大小及方向。第二题已知一个物体在两个共点力F1和F2的作用下处于静止状态，F1的大小为10N，方向向东，F2的大小为15N。求：（1）若要使物体继续保持静止状态，第三个力F3的大小和方向；（2）若F2的方向发生改变，但仍保持15N的大小，物体将如何运动？第三题题目：一物体放在水平面上，受到三个共点力的作用，三个力的方向分别为水平向东、竖直向上和水平向西。已知三个力的合力为零，物体处于静止状态。若将水平向东的力增大一倍，其他两个力保持不变，求此时物体的运动状态及水平向东的力的新大小。第四题已知一个物体受到三个共点力的作用，其中两个力的方向已知，大小分别为5N和8N，它们之间的夹角为120°。第三个力的大小为10N，且与这两个力的合力相等。求第三个力的方向。第五题已知物体A和B通过一根不可伸长的轻绳连接，轻绳跨过光滑的滑轮，物体A和B的质量分别为2kg和3kg，物体A和物体B分别位于不同的水平面上，且A位于较高处。现释放物体A，忽略空气阻力，求：（1）物体A和物体B最终将分别停在何处？（用文字描述）（2）若物体A和物体B之间的轻绳长度为1m，求物体A下落的高度h。《第五节共点力的平衡条件》同步训练及答案解析一、单项选择题（本大题有7小题，每小题4分，共28分）1、一个物体受到两个力的作用，若要使物体处于平衡状态，这两个力必须满足以下哪个条件？A、大小相等，方向相反，作用在同一直线上B、大小相等，方向相同，作用在同一直线上C、大小不等，方向相反，作用在同一直线上D、大小不等，方向相同，作用在同一直线上答案：A解析：物体处于平衡状态时，所受的合力为零。根据力的平衡条件，两个力必须大小相等，方向相反，作用在同一直线上。因此，选项A正确。2、一个物体受到三个共点力的作用，若要使物体处于平衡状态，以下哪个条件是必须满足的？A、三个力的大小相等B、三个力的方向相同C、任意两个力之和与第三个力大小相等，方向相反，作用在同一直线上D、任意两个力之和与第三个力大小不等，方向相反，作用在同一直线上答案：C解析：物体处于平衡状态时，所受的合力为零。根据力的平衡条件，任意两个力之和必须与第三个力大小相等，方向相反，作用在同一直线上。因此，选项C正确。选项A和B只描述了两个力的平衡条件，不适用于三个力的平衡。选项D中的“大小不等”与平衡条件相矛盾。3、一物体放在光滑水平面上，受到两个共点力的作用，物体处于静止状态。若将其中一个力的大小增加一倍，其他条件不变，则物体的状态将变为：A.物体仍处于静止状态B.物体开始加速运动C.物体开始减速运动D.无法确定物体的运动状态答案：B解析：根据共点力的平衡条件，物体在两个力的作用下处于静止状态时，这两个力必须大小相等、方向相反。当其中一个力的大小增加一倍后，原本平衡的两个力不再相等，因此物体将受到一个非零的合力，根据牛顿第二定律，物体将开始加速运动。所以答案是B。4、一个物体在三个共点力的作用下处于平衡状态，若其中一个力突然消失，其余两个力的合力与消失的那个力大小相等、方向相反。则消失的那个力的方向是：A.与其余两个力的合力方向相同B.与其余两个力的合力方向相反C.与物体的运动方向相同D.与物体的运动方向相反答案：B解析：根据共点力的平衡条件，物体在三个力的作用下处于平衡状态时，这三个力的矢量和为零。当其中一个力消失后，其余两个力的合力与消失的那个力大小相等、方向相反，说明消失的那个力原本与合力方向相同，但由于它是唯一与合力方向相反的力，所以消失的那个力方向与其余两个力的合力方向相反。因此答案是B。5、一物体受到三个共点力的作用，保持平衡。若将这三个力同时增大为原来的2倍，则物体仍保持平衡。以下关于这三个力的说法正确的是（）A.三个力的大小一定相等B.三个力的方向一定相同C.三个力的合力一定为零D.三个力的夹角一定相等答案：C解析：物体在三个共点力的作用下保持平衡，说明这三个力的合力为零。当这三个力都增大为原来的2倍时，它们的合力仍为零，因此选项C正确。选项A、B和D都不能保证在力增大后物体仍保持平衡。6、一个物体在两个力的作用下处于静止状态，现将其中一个力增大一倍，要保持物体静止，另一个力应（）A.保持不变B.减小一倍C.减小一半D.增加一倍答案：A解析：物体在两个力的作用下保持静止，说明这两个力的合力为零。当其中一个力增大一倍时，为了保持物体静止，另一个力的大小必须保持不变，以保证两个力的合力仍为零。因此选项A正确。选项B、C和D都不能保证物体在力变化后仍保持静止状态。7、一个物体在两个共点力的作用下处于平衡状态，如果将其中一个力的大小增加到原来的两倍，而方向不变，那么物体将：A.继续保持平衡状态B.产生加速度，向增加力的大方向移动C.产生加速度，向减少力的大方向移动D.如果两个力的方向相反，则保持平衡状态答案：B解析：根据共点力的平衡条件，两个力的合力为零。当其中一个力的大小增加到原来的两倍时，合力不再为零，物体将产生加速度。由于增加的力方向不变，物体将向增加力的大方向移动。因此，正确答案是B。二、多项选择题（本大题有3小题，每小题6分，共18分）1、以下关于共点力平衡条件的描述中，正确的是（）A、物体处于平衡状态时，合力必须为零B、物体处于平衡状态时，所有力的合力矩也为零C、物体处于平衡状态时，任意两个力的合力必须与第三个力平衡D、平衡状态是指物体静止或匀速直线运动的状态答案：A、B、D解析：共点力的平衡条件包括两个方面：力的平衡和力矩的平衡。A选项正确，因为物体处于平衡状态时，所有作用在物体上的力的合力必须为零。B选项正确，因为物体处于平衡状态时，所有作用在物体上的力的合力矩也为零。C选项错误，因为任意两个力的合力并不一定与第三个力平衡，只有当这三个力共点且作用在同一直线上时，才可能满足这样的条件。D选项正确，因为平衡状态确实是指物体静止或匀速直线运动的状态。因此，正确答案是A、B、D。2、一个物体受到三个共点力的作用，若这三个力的合力为零，那么以下说法正确的是（）A、这三个力必须大小相等，方向相反B、这三个力可能大小不等，但方向相反C、这三个力的作用线必须共线D、这三个力中至少有两个力的作用线必须共线答案：B、D解析：当三个共点力的合力为零时，这三个力不一定大小相等，方向相反，所以A选项错误。这三个力可能大小不等，但方向相反，所以B选项正确。C选项错误，因为三个力的作用线不一定共线，只要它们的合力为零即可。D选项正确，因为如果三个力的作用线不共线，那么至少有两个力的作用线必须共线，才能保证第三个力能够与这两个力的合力平衡。因此，正确答案是B、D。3、关于共点力的平衡条件，以下说法正确的是（）A、共点力的平衡条件是：若一个物体受到几个力的作用而处于平衡状态，则这些力的合力为零。B、共点力的平衡条件可以表示为：任意两个力的合力与第三个力的大小相等，且方向相反。C、共点力的平衡条件还可以用向量表示：若一个物体受到几个共点力的作用而处于平衡状态，则这些力的向量之和为零。D、共点力的平衡条件适用于所有类型的物体，包括静止的物体和匀速直线运动的物体。答案：A、C解析：选项A正确，因为共点力的平衡条件确实是指一个物体受到几个力的作用而处于平衡状态时，这些力的合力为零。选项B错误，因为平衡条件是所有力的合力为零，而不是任意两个力的合力与第三个力相等。选项C正确，因为平衡条件可以用向量表示，即所有力的向量之和为零。选项D正确，因为共点力的平衡条件不仅适用于静止的物体，也适用于匀速直线运动的物体。三、非选择题（前4题每题10分，最后一题14分，总分54分）第一题已知一物体放在水平地面上，受到三个共点力的作用，其中两个力的方向已知，分别为水平向右和竖直向上，大小分别为5N和4N。第三个力的大小为8N，方向与水平方向成30°角。求物体所受的合力大小及方向。答案：物体所受的合力大小为7N，方向与水平方向成60°角。解析：根据题意，物体受到三个共点力的作用，可以将其分解为水平方向和竖直方向的两个分力。设第三个力在水平方向和竖直方向的分力分别为F3x和F3y。根据三角函数，可得：F3x=8N*cos30°=8N*√3/2=4√3NF3y=8N*sin30°=8N*1/2=4N水平方向上的合力Fh为：Fh=F1+F3x=5N+4√3N≈5N+6.93N≈11.93N竖直方向上的合力Fv为：Fv=F2+F3y=4N+4N=8N利用勾股定理，可以求得合力F的大小：F=√(Fh^2+Fv^2)=√(11.93^2+8^2)≈√(143.2+64)≈√207.2≈14.4N合力的方向与水平方向夹角θ的余弦值为：cosθ=Fh/F=11.93N/14.4N≈0.826由余弦值求夹角θ：θ=arccos(0.826)≈60°综上，物体所受的合力大小为7N，方向与水平方向成60°角。第二题已知一个物体在两个共点力F1和F2的作用下处于静止状态，F1的大小为10N，方向向东，F2的大小为15N。求：（1）若要使物体继续保持静止状态，第三个力F3的大小和方向；（2）若F2的方向发生改变，但仍保持15N的大小，物体将如何运动？答案：（1）F3的大小应为5N，方向向西；（2）物体将做匀加速直线运动，加速度方向与F1和改变后的F2的合力方向相同。解析：（1）根据共点力的平衡条件，物体在两个力的作用下处于静止状态时，这两个力的合力为零。因此，第三个力F3必须与F1大小相等，方向相反，才能保持物体的静止状态。由于F1的方向向东，所以F3的大小为10N，方向向西。（2）当F2的方向发生改变，但其大小仍为15N时，原来的F1和改变后的F2将不再平衡。此时，物体的合力将等于F1和改变后的F2的矢量和。由于F1和改变后的F2的合力方向将指向F2改变后的方向，物体将在这个合力方向上做匀加速直线运动。加速度的大小由合力大小决定，方向与合力方向相同。第三题题目：一物体放在水平面上，受到三个共点力的作用，三个力的方向分别为水平向东、竖直向上和水平向西。已知三个力的合力为零，物体处于静止状态。若将水平向东的力增大一倍，其他两个力保持不变，求此时物体的运动状态及水平向东的力的新大小。答案：物体的运动状态：物体仍然保持静止状态。水平向东的力的新大小：原来的水平向东的力为F，增大一倍后变为2F。解析：根据共点力的平衡条件，三个力的合力为零，即水平向东的力与水平向西的力大小相等，方向相反；竖直向上的力与物体的重力大小相等，方向相反。设水平向东的力为F，水平向西的力为F’，竖直向上的力为G，物体的重力为mg。由于物体处于静止状态，有：F+F’+G=0F=F’G=mg当水平向东的力增大一倍后，变为2F，其他两个力保持不变。此时，新的平衡条件为：2F+F’+G=0由于F=F’，可以将F’替换为F，得到：2F+F+G=03F+G=0因为G=mg，所以：3F+mg=0解这个方程，得到：F=-mg/3由于力是标量，取其正值，即：F=mg/3所以，水平向东的力的新大小为原来的mg/3增大一倍，即：2F=2*(mg/3)=2mg/3因此，水平向东的力的新大小为2mg/3。由于其他两个力保持不变，物体仍然处于平衡状态，即静止状态。第四题已知一个物体受到三个共点力的作用，其中两个力的方向已知，大小分别为5N和8N，它们之间的夹角为120°。第三个力的大小为10N，且与这两个力的合力相等。求第三个力的方向。答案：第三个力的方向与8N力的方向夹角为60°。解析：首先，根据题意，我们可以利用向量合成法则来求出两个已知力的合力。由于两个力之间的夹角为120°，我们可以使用余弦定理来计算合力的大小：F合=√(F1^2+F2^2+2*F1*F2*cos(120°))=√(5^2+8^2+2*5*8*cos(120°))=√(25+64-80*cos(120°))=√(89+80*(-1/2))=√(89-40)=√49=7N由于合力的大小为7N，且第三个力的大小也为10N，我们可以推断出第三个力的方向与合力方向相反。为了确定第三个力的具体方向，我们可以构造一个三角形，其中两个已知力的合力作为第三边，第三个力作为另一边。由于第三个力与合力方向相反，我们可以通过构造一个等腰三角形来找到第三个力的方向。在等腰三角形中，底角相等，因此第三个力与8N力的夹角为60°。综上所述，第三个力的方向与8N力的方向夹角为60°。第五题已知物体A和B