2024-2025学年新教材高中物理第三章相互作用-力5共点力的平衡练习含解析新人教版必修第一册

PAGE15-第5节共点力的平衡必备学问基础练进阶训练第一层学问点一共点力1.关于共点力，下列说法中不正确的是()A．作用在一个物体上的两个力，假如大小相等，方向相反，这两个力是共点力B．作用在一个物体上的两个力，假如是一对相互平衡的力，则这两个力是共点力C．作用在一个物体上的几个力，假如它们的作用点在同一点上，则这几个力是共点力D．作用在一个物体上的几个力，假如它们力的作用线汇交于同一点，则这几个力是共点力学问点二平衡状态2.一个物体受到三个共点力的作用，假如三个力的大小为如下各组状况，那么有可能使物体处于平衡状态的是()A．1N4N7NB．2N6N9NC．2N5N8ND．6N8N6N3.如图所示，有一只重为G的蜻蜓在空中沿虚线方向匀速直线飞行，在此过程中，蜻蜓受到空气对它作用力的方向是()A．a方向B．b方向C．c方向D．d方向4．一个质量为3kg的物体被放置在倾角为α＝30°的固定、光滑斜面上，在如图所示的甲、乙、丙三种状况下，物体处于平衡状态的是(取g＝10m/sA．仅甲图B．仅丙图C．仅乙图D．甲、乙、丙图学问点三共点力平衡的条件5.(多选)物体受到几个共点力的作用，下列说法正确的是()A．物体速度在某一时刻等于零，物体肯定处于平衡状态B．物体相对另一物体保持静止状态，物体肯定处于平衡状态C．物体处于平衡状态，物体受到的合外力肯定为零D．物体受到的合外力为零，物体就肯定处于平衡状态6．在下列选项中，能表示物体处于平衡状态的是()学问点四共点力平衡条件的应用7．用轻质细线把两个质量未知的小球悬挂起来，如图所示．对小球a持续施加一个水平向左的恒力，并对小球b持续施加一个水平向右的同样大小的恒力，最终达到平衡状态．下列选项中表示平衡状态的图可能是()8．如图所示为战士用头将四块砖顶在竖直墙上苦练头功的照片，假设每块砖的质量均为m，砖与墙面、砖与砖、砖与头间的动摩擦因数均为μ，每块砖均处于静止状态，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，下列说法正确的是()A．墙壁对砖的摩擦力大小为2μmgB．砖对墙壁的摩擦力方向竖直向下C．当战士顶砖的力增大时，墙壁对砖的摩擦力也增大D．保持其他条件不变，要让砖均保持静止，μ越大，战士顶砖须要的力越大

关键实力综合练进阶训练其次层一、单项选择题1．用卡车运输质量为m的匀质圆筒状工件，为使工件保持固定，将其置于两光滑斜面之间，如图所示．两斜面Ⅰ、Ⅱ固定在车上，倾角分别为30°和60°.重力加速度为g.当卡车沿平直马路匀速行驶时，圆筒对斜面Ⅰ、Ⅱ压力的大小分别为F1、F2，则()A．F1＝eq\f(\r(3),3)mg，F2＝eq\f(\r(3),2)mgB．F1＝eq\f(\r(3),2)mg，F2＝eq\f(\r(3),3)mgC．F1＝eq\f(1,2)mg，F2＝eq\f(\r(3),2)mgD．F1＝eq\f(\r(3),2)mg，F2＝eq\f(1,2)mg2．如图所示，用与竖直方向成θ角(0<45°)的倾斜轻绳a和水平轻绳b共同固定一个小球，这时轻绳b的拉力为F1，现保持小球在原位置不动，使轻绳b在原竖直平面内逆时针转过θ角固定，轻绳b的拉力为F2，再逆时针转过θ角固定，轻绳b的拉力为F3，则()A．F1＝F3＞F2B．F1＜F2＜F3C．F1＝F3＜F2D．轻绳a的拉力增大3．如图所示，一个物体受到1N、2N、3N、4N四个力作用而处于平衡．现保持1N、3N、4N三个力的方向和大小不变，而将2N的力绕O点旋转60°，此时作用在物体上的合力大小为()A．2NB．2eq\r(2)NC．13ND．3eq\r(3)N4．(探究题)如图所示，一个质量为m的小物体静止在固定的、半径为R的半圆形槽内，距内槽最低点高为eq\f(R,2)处，则它受到的摩擦力大小为()A.eq\f(1,2)mgB.eq\f(\r(3),2)mgC．1－eq\f(\r(3),2)mgD.eq\f(\r(2),2)mg5．(易错题)如图甲是一座石拱桥，图乙是简化图，用四块相同的坚实石块垒成圆弧形的石拱，其中第3、4块石块固定在地基上，1、2块石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为30°.假定每块石块的质量为m，两石块间的摩擦力忽视不计，重力加速度为g，则第2、4石块间的作用力大小为()A.eq\f(\r(3),3)mgB．mgC.eq\f(2\r(3),3)mgD．2mg6．小娟、小明两人共提一桶水匀速前行，如图所示，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θ，水和水桶的总重力为G，则下列说法中正确的是()A．当θ为120°时T＝eq\f(G,2)B．不管θ为何值，F＝eq\f(G,2)C．当θ＝0°时，F＝eq\f(G,2)D．θ越大时F越小二、多项选择题7．如图所示，在水平推力F的作用下，质量为m的楔形物块静止在倾角为θ的光滑固定斜面上，重力加速度为g，则楔形物块受到的斜面支持力大小为()A．FsinθB.eq\f(F,sinθ)C．mgcosθD.eq\f(mg,cosθ)8.如图所示，两个相像的斜面体A、B在竖直向上的力F的作用下静止靠在竖直粗糙墙壁上．关于斜面体A和B的受力状况，下列说法正确的是()A．A肯定受到四个力作用B．B可能受到四个力作用C．B与墙壁之间肯定有弹力和摩擦力D．A与B之间肯定有摩擦力9．如图所示，质量为m、顶角为α的直角劈和质量为M的正方体放在两竖直墙和一水平面间，处于静止状态．若不计一切摩擦，则()A．水平面对正方体的弹力大小为(M＋m)gB．墙面对正方体的弹力大小为eq\f(mg,tanα)C．正方体对直角劈的弹力大小为mgcosαD．直角劈对墙面的弹力大小为mgsinα三、非选择题10.如图所示，一名杂技演员在空中钢索上表演，假如钢索所能承受的最大拉力是2000N，演员和平衡棒的总质量为80kg，演员两侧的钢索最大成150°夹角，钢索能平安运用吗？(cos75°＝0.259，g取10N/kg11．如图所示，一质量为m的物块在固定斜面上受平行斜面对上的拉力F的作用而匀速向上运动，斜面的倾角为30°，物块与斜面间的动摩擦因数μ＝eq\f(\r(3),2)，则拉力F的大小为多少？学科素养升级练进阶训练第三层1．(生活情境)如图所示，是给墙壁粉刷涂料用的“涂料滚”示意图．运用时，用撑竿推着粘有涂料的“涂料滚”沿墙壁上下缓缓滚动，把涂料匀称地粉刷到墙上．撑竿的重力和墙壁的摩擦均不计，且撑竿足够长，粉刷工人站在离墙壁肯定距离处缓缓上推“涂料滚”，设该过程中撑竿对“涂料滚”的推力为F1，“涂料滚”对墙壁的压力为F2，则()A．F1增大，F2减小B．F1增大，F2增大C．F1减小，F2减小D．F1减小，F2增大2．如图所示，建筑工人用恒力F推着运料车在水平地面上匀速前进，恒力F与水平方向夹角为θ＝30°，运料车和材料的总重为G，下列说法正确的是()A．建筑工人受摩擦力方向水平向左B．运料车受摩擦力方向水平向右C．运料车受摩擦力大小为eq\f(\r(3),2)FD．运料车与地面的动摩擦因数为eq\f(\r(3)F,2G)3.如图所示，在一细绳C点系一重物P，细绳两端A、B分别固定在墙上，使AC保持水平，BC与水平方向成30°角，已知细绳最多只能承受200N的拉力，那么C点悬挂重物的重力最多为多少？这时细绳的哪一段即将拉断？(g取10m/s2第5节共点力的平衡必备学问基础练1．解析：依据共点力的概念，几个力假如都作用在物体的同一点，或者它们的作用线相交于同一个点，这几个力叫作共点力，故C、D正确．一对相互平衡的力肯定作用在同一条直线上，它们肯定是共点力，故B正确．对于A选项中所描述的两个力，它们有可能一上一下，相互平行但不共点，故A错误．答案：A2．解析：能否使物体处于平衡状态，要看三个力的合力是否可能为零，方法是两个较小力加起来是否大于或等于最大的那个力，假如是，物体就可能处于平衡状态，故D正确．答案：D3．解析：蜻蜓做匀速直线运动，蜻蜓受重力和空气的作用力而平衡，故空气对蜻蜓的作用力方向竖直向上，即沿a方向，故选A.答案：A4．解析：物体在光滑斜面上受重力、支持力和沿斜面对上的拉力，斜面光滑，故物体不受摩擦力；将重力沿平行于斜面和垂直于斜面的方向进行分解，支持力肯定与重力垂直于斜面的分力相等；要使物体处于静止状态，拉力应等于重力沿斜面对下的分力，即F＝mgsinα＝3×10×eq\f(1,2)N＝15N，故只有乙图中物体处于平衡状态，故选C.答案：C5．解析：物体速度在某一时刻等于零，但加速度不确定，所以不肯定处于平衡状态，故A选项错误；物体相对另一物体保持静止状态，但相对地面其加速度不确定，所以物体不肯定处于平衡状态，故B选项错误；依据平衡学问可知CD选项正确．答案：CD6．解析：依据a－t图像和v－t图像可知A、B选项中物体的加速度都不为零，依据F合－t图像可知D选项中物体的合力不等于零，依据x－t图像可知C选项中物体做匀速直线运动，故选C.答案：C7．解析：将两球和两球之间的细线看成一个整体，对整体受力分析如图所示，整体达到平衡状态．依据平衡条件可知整体受到a球上方的细线的拉力F线的大小等于a、b的重力大小之和，方向沿竖直方向，故此细线必定沿竖直方向，故A正确．答案：A8．解析：对四块砖整体受力分析，可知2f＝4mg，可知墙壁对砖的摩擦力大小为f＝2mg，选项A错误；墙对砖的摩擦力方向竖直向上，则砖对墙壁的摩擦力方向竖直向下，选项B正确；由上述分析可知，当战士顶砖的力增大时，墙壁对砖的摩擦力不变，选项C错误；保持其他条件不变，要让砖均保持静止，则须要最大静摩擦力大于等于砖的重力，设战士顶砖的力为F，即需满意2μF≥4mg，μ答案：B关键实力综合练1．解析：本题考查受力分析、力的合成与分解等相关学问点，意在考查考生的理解实力和推理实力．考查的核心素养是科学思维．分析可知工件受力平衡，对工件受到的重力依据压紧斜面Ⅰ和Ⅱ的效果进行分解如图所示，结合几何关系可知工件对斜面Ⅰ的压力大小为F1＝mgcos30°＝eq\f(\r(3),2)mg、对斜面Ⅱ的压力大小为F2＝mgsin30°＝eq\f(1,2)mg，选项D正确，A、B、C均错误．答案：D2．解析：轻绳b处在三个不同位置时，小球均处于平衡状态；对小球受力分析并依据平衡条件可知，它受到的三个力可以构成矢量三角形，如右图所示，依据几何关系可知，F2垂直于轻绳a对小球的拉力T，所以F1＝F3>F2，而轻绳a的拉力T渐渐减小，故A选项正确．答案：A3．解析：依据“一个物体受到1N、2N、3N、4N四个力作用而处于平衡”可知，本题考查力的平衡条件，依据平行四边形定则，运用多力平衡的推论求解剩下的力的合力．由题意可知四力的合力为零，则可知1N、3N、4N三个力的合力为2N，与2N的力大小相等方向相反；则2N的力绕O点旋转60°，其他三力的合力不变，那么现在变为2N的两个力，其夹角成120°，因此这两个力的合力大小为2N，故A正确，B、C、D错误．答案：A4．解析：对物体受力分析如图，由平衡条件可得：mgsinθ＝Ff，FN＝mgcosθ，sinθ＝eq\f(\r(R2－\f(R,2)2),R)＝eq\f(\r(3),2)，Ff＝eq\f(\r(3),2)mg.答案：B5．解析：对第2块石块进行受力分析，如图所示．由几何关系知F42＝eq\f(mg,sin30°)＝2mg，故D正确，A、B、C错误．答案：D6．解析：分析水桶的受力状况，分析平衡条件，求解小娟、小明的手臂受到的拉力大小与重力的关系．由于两人手臂均与竖直方向成θ角，依据对称性可知，两人对水桶的拉力大小相等，据此列式，即可求解．设小娟、小明的手臂对水桶的拉力大小为F，由题小娟、小明的手臂夹角成θ角，依据对称性可知，两人对水桶的拉力大小相等，则依据平衡条件得2Fcoseq\f(θ,2)＝G，解得F＝eq\f(G,2cos\f(θ,2))，当θ＝0°时，coseq\f(θ,2)值最大，此时F＝eq\f(G,2)；当θ为120°时，F＝G；当θ越大时，F越大．故C正确，ABD错误．答案：C7．解析：以楔形物块为探讨对象，分析其受力如下图所示，依据平衡条件解得FN＝eq\f(F,sinθ)＝eq\f(mg,cosθ).答案：BD8．解析：对A、B整体受力分析，如图甲所示，整体受到向下的重力和向上的推力F，由平衡条件可知B与墙壁之间不行能有弹力，因此也不行能有摩擦力，故C错；对B受力分析，如图乙所示，其受到重力、A对B的弹力及摩擦力而处于平衡状态，故B受到三个力作用，B错；对A受力分析，如图丙所示，A受到重力、推力、B对A的弹力和摩擦力四个力作用，A、D对．答案：AD9．解析：把两个物体看成一个整体，分析受力，水平方向有两个弹力，竖直方向有重力和支持力，在竖直方向上由二力平衡可得，水平面对正方体的弹力大小为(M＋m)g，选项A正确；以直角劈为探讨对象，其受竖直向下的重力mg，右面墙的弹力F2，方向水平向左，正方体对直角劈的支持力F，方向过两物体的接触点垂直于直角劈的斜面，即与水平方向的夹角为α，由力的合成和二力平衡可知，F2与F的合力与重力等大反向，故F＝eq\f(mg,sinα)，F2＝Fcosα＝eq\f(mg,tanα)，所以选项C错误；由牛顿第三定律知直角劈对墙面的弹力大小为eq\f(mg,tanα)，所以选项D错误；再以整体为探讨对象得墙面对正方体的弹力大小与F2相等，即eq\f(mg,tanα)，所以选项B正确．答案：AB10．解析：对钢索上与人接触的点受力分析，如图所示．其中FT1、FT2为两侧钢索对O点的拉力，且FT1＝FT2，FN为O点受到的人的压力，FT1和FT2合力FT的大小与FN大小相等，FN在数值上等于人和平衡棒的重力G.由几何关系得2FT1cos75°＝G，所以FT1＝eq\f(G,2cos75°)＝eq\f(80×10,2×0.259)N≈1544N，即FT1＜2000N，钢索能平安运用．答案：钢索能平安运用11．解析：对物块受力分析如图所示，沿斜面对上为x轴正方向，垂直斜面对上为y轴正方向建立直角坐标系，将重力沿x轴及y轴分解，因物块处于平衡状态，由共点力的平衡条件可知：平行于斜面方向：F－mgsinθ－Ff＝0垂直于斜面方向：FN－mgcosθ＝0，其中Ff＝μFN由以上三式解得：F＝mgsinθ＋μmgcosθ＝mgeq\f(1,2)＋eq\f(\r(3),2)×eq\f(\r(3),2)＝eq\f(5,4)mg.答案：eq\f(5,4)mg学科素养升级练1．解析：“涂料滚”受三个力的作用，重力mg、墙壁对“涂料滚”水平向左的弹力F2′、撑竿对“涂料滚”的推力F1，重力的大小方向确定，墙壁对“涂料滚”的弹力方向确定，粉刷工人站在离墙壁某一距离处缓缓上