2024-2025學(xué)年新教材高中物理第三章相互作用-力5共點(diǎn)力的平衡練習(xí)含解析新人教版必修第一冊(cè)

PAGE15-第5節(jié)共點(diǎn)力的平衡必備學(xué)問(wèn)基礎(chǔ)練進(jìn)階訓(xùn)練第一層學(xué)問(wèn)點(diǎn)一共點(diǎn)力1.關(guān)于共點(diǎn)力，下列說(shuō)法中不正確的是()A．作用在一個(gè)物體上的兩個(gè)力，假如大小相等，方向相反，這兩個(gè)力是共點(diǎn)力B．作用在一個(gè)物體上的兩個(gè)力，假如是一對(duì)相互平衡的力，則這兩個(gè)力是共點(diǎn)力C．作用在一個(gè)物體上的幾個(gè)力，假如它們的作用點(diǎn)在同一點(diǎn)上，則這幾個(gè)力是共點(diǎn)力D．作用在一個(gè)物體上的幾個(gè)力，假如它們力的作用線匯交于同一點(diǎn)，則這幾個(gè)力是共點(diǎn)力學(xué)問(wèn)點(diǎn)二平衡狀態(tài)2.一個(gè)物體受到三個(gè)共點(diǎn)力的作用，假如三個(gè)力的大小為如下各組狀況，那么有可能使物體處于平衡狀態(tài)的是()A．1N4N7NB．2N6N9NC．2N5N8ND．6N8N6N3.如圖所示，有一只重為G的蜻蜓在空中沿虛線方向勻速直線飛行，在此過(guò)程中，蜻蜓受到空氣對(duì)它作用力的方向是()A．a(chǎn)方向B．b方向C．c方向D．d方向4．一個(gè)質(zhì)量為3kg的物體被放置在傾角為α＝30°的固定、光滑斜面上，在如圖所示的甲、乙、丙三種狀況下，物體處于平衡狀態(tài)的是(取g＝10m/sA．僅甲圖B．僅丙圖C．僅乙圖D．甲、乙、丙圖學(xué)問(wèn)點(diǎn)三共點(diǎn)力平衡的條件5.(多選)物體受到幾個(gè)共點(diǎn)力的作用，下列說(shuō)法正確的是()A．物體速度在某一時(shí)刻等于零，物體肯定處于平衡狀態(tài)B．物體相對(duì)另一物體保持靜止?fàn)顟B(tài)，物體肯定處于平衡狀態(tài)C．物體處于平衡狀態(tài)，物體受到的合外力肯定為零D．物體受到的合外力為零，物體就肯定處于平衡狀態(tài)6．在下列選項(xiàng)中，能表示物體處于平衡狀態(tài)的是()學(xué)問(wèn)點(diǎn)四共點(diǎn)力平衡條件的應(yīng)用7．用輕質(zhì)細(xì)線把兩個(gè)質(zhì)量未知的小球懸掛起來(lái)，如圖所示．對(duì)小球a持續(xù)施加一個(gè)水平向左的恒力，并對(duì)小球b持續(xù)施加一個(gè)水平向右的同樣大小的恒力，最終達(dá)到平衡狀態(tài)．下列選項(xiàng)中表示平衡狀態(tài)的圖可能是()8．如圖所示為戰(zhàn)士用頭將四塊磚頂在豎直墻上苦練頭功的照片，假設(shè)每塊磚的質(zhì)量均為m，磚與墻面、磚與磚、磚與頭間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為μ，每塊磚均處于靜止?fàn)顟B(tài)，最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，下列說(shuō)法正確的是()A．墻壁對(duì)磚的摩擦力大小為2μmgB．磚對(duì)墻壁的摩擦力方向豎直向下C．當(dāng)戰(zhàn)士頂磚的力增大時(shí)，墻壁對(duì)磚的摩擦力也增大D．保持其他條件不變，要讓磚均保持靜止，μ越大，戰(zhàn)士頂磚須要的力越大

關(guān)鍵實(shí)力綜合練進(jìn)階訓(xùn)練其次層一、單項(xiàng)選擇題1．用卡車(chē)運(yùn)輸質(zhì)量為m的勻質(zhì)圓筒狀工件，為使工件保持固定，將其置于兩光滑斜面之間，如圖所示．兩斜面Ⅰ、Ⅱ固定在車(chē)上，傾角分別為30°和60°.重力加速度為g.當(dāng)卡車(chē)沿平直馬路勻速行駛時(shí)，圓筒對(duì)斜面Ⅰ、Ⅱ壓力的大小分別為F1、F2，則()A．F1＝eq\f(\r(3),3)mg，F(xiàn)2＝eq\f(\r(3),2)mgB．F1＝eq\f(\r(3),2)mg，F(xiàn)2＝eq\f(\r(3),3)mgC．F1＝eq\f(1,2)mg，F(xiàn)2＝eq\f(\r(3),2)mgD．F1＝eq\f(\r(3),2)mg，F(xiàn)2＝eq\f(1,2)mg2．如圖所示，用與豎直方向成θ角(0<45°)的傾斜輕繩a和水平輕繩b共同固定一個(gè)小球，這時(shí)輕繩b的拉力為F1，現(xiàn)保持小球在原位置不動(dòng)，使輕繩b在原豎直平面內(nèi)逆時(shí)針轉(zhuǎn)過(guò)θ角固定，輕繩b的拉力為F2，再逆時(shí)針轉(zhuǎn)過(guò)θ角固定，輕繩b的拉力為F3，則()A．F1＝F3＞F2B．F1＜F2＜F3C．F1＝F3＜F2D．輕繩a的拉力增大3．如圖所示，一個(gè)物體受到1N、2N、3N、4N四個(gè)力作用而處于平衡．現(xiàn)保持1N、3N、4N三個(gè)力的方向和大小不變，而將2N的力繞O點(diǎn)旋轉(zhuǎn)60°，此時(shí)作用在物體上的合力大小為()A．2NB．2eq\r(2)NC．13ND．3eq\r(3)N4．(探究題)如圖所示，一個(gè)質(zhì)量為m的小物體靜止在固定的、半徑為R的半圓形槽內(nèi)，距內(nèi)槽最低點(diǎn)高為eq\f(R,2)處，則它受到的摩擦力大小為()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．(易錯(cuò)題)如圖甲是一座石拱橋，圖乙是簡(jiǎn)化圖，用四塊相同的堅(jiān)實(shí)石塊壘成圓弧形的石拱，其中第3、4塊石塊固定在地基上，1、2塊石塊間的接觸面是豎直的，每塊石塊的兩個(gè)側(cè)面間所夾的圓心角為30°.假定每塊石塊的質(zhì)量為m，兩石塊間的摩擦力忽視不計(jì)，重力加速度為g，則第2、4石塊間的作用力大小為()A.eq\f(\r(3),3)mgB．mgC.eq\f(2\r(3),3)mgD．2mg6．小娟、小明兩人共提一桶水勻速前行，如圖所示，已知兩人手臂上的拉力大小相等且為F，兩人手臂間的夾角為θ，水和水桶的總重力為G，則下列說(shuō)法中正確的是()A．當(dāng)θ為120°時(shí)T＝eq\f(G,2)B．不管θ為何值，F(xiàn)＝eq\f(G,2)C．當(dāng)θ＝0°時(shí)，F(xiàn)＝eq\f(G,2)D．θ越大時(shí)F越小二、多項(xiàng)選擇題7．如圖所示，在水平推力F的作用下，質(zhì)量為m的楔形物塊靜止在傾角為θ的光滑固定斜面上，重力加速度為g，則楔形物塊受到的斜面支持力大小為()A．FsinθB.eq\f(F,sinθ)C．mgcosθD.eq\f(mg,cosθ)8.如圖所示，兩個(gè)相像的斜面體A、B在豎直向上的力F的作用下靜止靠在豎直粗糙墻壁上．關(guān)于斜面體A和B的受力狀況，下列說(shuō)法正確的是()A．A肯定受到四個(gè)力作用B．B可能受到四個(gè)力作用C．B與墻壁之間肯定有彈力和摩擦力D．A與B之間肯定有摩擦力9．如圖所示，質(zhì)量為m、頂角為α的直角劈和質(zhì)量為M的正方體放在兩豎直墻和一水平面間，處于靜止?fàn)顟B(tài)．若不計(jì)一切摩擦，則()A．水平面對(duì)正方體的彈力大小為(M＋m)gB．墻面對(duì)正方體的彈力大小為eq\f(mg,tanα)C．正方體對(duì)直角劈的彈力大小為mgcosαD．直角劈對(duì)墻面的彈力大小為mgsinα三、非選擇題10.如圖所示，一名雜技演員在空中鋼索上表演，假如鋼索所能承受的最大拉力是2000N，演員和平衡棒的總質(zhì)量為80kg，演員兩側(cè)的鋼索最大成150°夾角，鋼索能平安運(yùn)用嗎？(cos75°＝0.259，g取10N/kg11．如圖所示，一質(zhì)量為m的物塊在固定斜面上受平行斜面對(duì)上的拉力F的作用而勻速向上運(yùn)動(dòng)，斜面的傾角為30°，物塊與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝eq\f(\r(3),2)，則拉力F的大小為多少？學(xué)科素養(yǎng)升級(jí)練進(jìn)階訓(xùn)練第三層1．(生活情境)如圖所示，是給墻壁粉刷涂料用的“涂料滾”示意圖．運(yùn)用時(shí)，用撐竿推著粘有涂料的“涂料滾”沿墻壁上下緩緩滾動(dòng)，把涂料勻稱(chēng)地粉刷到墻上．撐竿的重力和墻壁的摩擦均不計(jì)，且撐竿足夠長(zhǎng)，粉刷工人站在離墻壁肯定距離處緩緩上推“涂料滾”，設(shè)該過(guò)程中撐竿對(duì)“涂料滾”的推力為F1，“涂料滾”對(duì)墻壁的壓力為F2，則()A．F1增大，F(xiàn)2減小B．F1增大，F(xiàn)2增大C．F1減小，F(xiàn)2減小D．F1減小，F(xiàn)2增大2．如圖所示，建筑工人用恒力F推著運(yùn)料車(chē)在水平地面上勻速前進(jìn)，恒力F與水平方向夾角為θ＝30°，運(yùn)料車(chē)和材料的總重為G，下列說(shuō)法正確的是()A．建筑工人受摩擦力方向水平向左B．運(yùn)料車(chē)受摩擦力方向水平向右C．運(yùn)料車(chē)受摩擦力大小為eq\f(\r(3),2)FD．運(yùn)料車(chē)與地面的動(dòng)摩擦因數(shù)為eq\f(\r(3)F,2G)3.如圖所示，在一細(xì)繩C點(diǎn)系一重物P，細(xì)繩兩端A、B分別固定在墻上，使AC保持水平，BC與水平方向成30°角，已知細(xì)繩最多只能承受200N的拉力，那么C點(diǎn)懸掛重物的重力最多為多少？這時(shí)細(xì)繩的哪一段即將拉斷？(g取10m/s2第5節(jié)共點(diǎn)力的平衡必備學(xué)問(wèn)基礎(chǔ)練1．解析：依據(jù)共點(diǎn)力的概念，幾個(gè)力假如都作用在物體的同一點(diǎn)，或者它們的作用線相交于同一個(gè)點(diǎn)，這幾個(gè)力叫作共點(diǎn)力，故C、D正確．一對(duì)相互平衡的力肯定作用在同一條直線上，它們肯定是共點(diǎn)力，故B正確．對(duì)于A選項(xiàng)中所描述的兩個(gè)力，它們有可能一上一下，相互平行但不共點(diǎn)，故A錯(cuò)誤．答案：A2．解析：能否使物體處于平衡狀態(tài)，要看三個(gè)力的合力是否可能為零，方法是兩個(gè)較小力加起來(lái)是否大于或等于最大的那個(gè)力，假如是，物體就可能處于平衡狀態(tài)，故D正確．答案：D3．解析：蜻蜓做勻速直線運(yùn)動(dòng)，蜻蜓受重力和空氣的作用力而平衡，故空氣對(duì)蜻蜓的作用力方向豎直向上，即沿a方向，故選A.答案：A4．解析：物體在光滑斜面上受重力、支持力和沿斜面對(duì)上的拉力，斜面光滑，故物體不受摩擦力；將重力沿平行于斜面和垂直于斜面的方向進(jìn)行分解，支持力肯定與重力垂直于斜面的分力相等；要使物體處于靜止?fàn)顟B(tài)，拉力應(yīng)等于重力沿斜面對(duì)下的分力，即F＝mgsinα＝3×10×eq\f(1,2)N＝15N，故只有乙圖中物體處于平衡狀態(tài)，故選C.答案：C5．解析：物體速度在某一時(shí)刻等于零，但加速度不確定，所以不肯定處于平衡狀態(tài)，故A選項(xiàng)錯(cuò)誤；物體相對(duì)另一物體保持靜止?fàn)顟B(tài)，但相對(duì)地面其加速度不確定，所以物體不肯定處于平衡狀態(tài)，故B選項(xiàng)錯(cuò)誤；依據(jù)平衡學(xué)問(wèn)可知CD選項(xiàng)正確．答案：CD6．解析：依據(jù)a－t圖像和v－t圖像可知A、B選項(xiàng)中物體的加速度都不為零，依據(jù)F合－t圖像可知D選項(xiàng)中物體的合力不等于零，依據(jù)x－t圖像可知C選項(xiàng)中物體做勻速直線運(yùn)動(dòng)，故選C.答案：C7．解析：將兩球和兩球之間的細(xì)線看成一個(gè)整體，對(duì)整體受力分析如圖所示，整體達(dá)到平衡狀態(tài)．依據(jù)平衡條件可知整體受到a球上方的細(xì)線的拉力F線的大小等于a、b的重力大小之和，方向沿豎直方向，故此細(xì)線必定沿豎直方向，故A正確．答案：A8．解析：對(duì)四塊磚整體受力分析，可知2f＝4mg，可知墻壁對(duì)磚的摩擦力大小為f＝2mg，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；墻對(duì)磚的摩擦力方向豎直向上，則磚對(duì)墻壁的摩擦力方向豎直向下，選項(xiàng)B正確；由上述分析可知，當(dāng)戰(zhàn)士頂磚的力增大時(shí)，墻壁對(duì)磚的摩擦力不變，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；保持其他條件不變，要讓磚均保持靜止，則須要最大靜摩擦力大于等于磚的重力，設(shè)戰(zhàn)士頂磚的力為F，即需滿意2μF≥4mg，μ答案：B關(guān)鍵實(shí)力綜合練1．解析：本題考查受力分析、力的合成與分解等相關(guān)學(xué)問(wèn)點(diǎn)，意在考查考生的理解實(shí)力和推理實(shí)力．考查的核心素養(yǎng)是科學(xué)思維．分析可知工件受力平衡，對(duì)工件受到的重力依據(jù)壓緊斜面Ⅰ和Ⅱ的效果進(jìn)行分解如圖所示，結(jié)合幾何關(guān)系可知工件對(duì)斜面Ⅰ的壓力大小為F1＝mgcos30°＝eq\f(\r(3),2)mg、對(duì)斜面Ⅱ的壓力大小為F2＝mgsin30°＝eq\f(1,2)mg，選項(xiàng)D正確，A、B、C均錯(cuò)誤．答案：D2．解析：輕繩b處在三個(gè)不同位置時(shí)，小球均處于平衡狀態(tài)；對(duì)小球受力分析并依據(jù)平衡條件可知，它受到的三個(gè)力可以構(gòu)成矢量三角形，如右圖所示，依據(jù)幾何關(guān)系可知，F(xiàn)2垂直于輕繩a對(duì)小球的拉力T，所以F1＝F3>F2，而輕繩a的拉力T漸漸減小，故A選項(xiàng)正確．答案：A3．解析：依據(jù)“一個(gè)物體受到1N、2N、3N、4N四個(gè)力作用而處于平衡”可知，本題考查力的平衡條件，依據(jù)平行四邊形定則，運(yùn)用多力平衡的推論求解剩下的力的合力．由題意可知四力的合力為零，則可知1N、3N、4N三個(gè)力的合力為2N，與2N的力大小相等方向相反；則2N的力繞O點(diǎn)旋轉(zhuǎn)60°，其他三力的合力不變，那么現(xiàn)在變?yōu)?N的兩個(gè)力，其夾角成120°，因此這兩個(gè)力的合力大小為2N，故A正確，B、C、D錯(cuò)誤．答案：A4．解析：對(duì)物體受力分析如圖，由平衡條件可得：mgsinθ＝Ff，F(xiàn)N＝mgcosθ，sinθ＝eq\f(\r(R2－\f(R,2)2),R)＝eq\f(\r(3),2)，F(xiàn)f＝eq\f(\r(3),2)mg.答案：B5．解析：對(duì)第2塊石塊進(jìn)行受力分析，如圖所示．由幾何關(guān)系知F42＝eq\f(mg,sin30°)＝2mg，故D正確，A、B、C錯(cuò)誤．答案：D6．解析：分析水桶的受力狀況，分析平衡條件，求解小娟、小明的手臂受到的拉力大小與重力的關(guān)系．由于兩人手臂均與豎直方向成θ角，依據(jù)對(duì)稱(chēng)性可知，兩人對(duì)水桶的拉力大小相等，據(jù)此列式，即可求解．設(shè)小娟、小明的手臂對(duì)水桶的拉力大小為F，由題小娟、小明的手臂夾角成θ角，依據(jù)對(duì)稱(chēng)性可知，兩人對(duì)水桶的拉力大小相等，則依據(jù)平衡條件得2Fcoseq\f(θ,2)＝G，解得F＝eq\f(G,2cos\f(θ,2))，當(dāng)θ＝0°時(shí)，coseq\f(θ,2)值最大，此時(shí)F＝eq\f(G,2)；當(dāng)θ為120°時(shí)，F(xiàn)＝G；當(dāng)θ越大時(shí)，F(xiàn)越大．故C正確，ABD錯(cuò)誤．答案：C7．解析：以楔形物塊為探討對(duì)象，分析其受力如下圖所示，依據(jù)平衡條件解得FN＝eq\f(F,sinθ)＝eq\f(mg,cosθ).答案：BD8．解析：對(duì)A、B整體受力分析，如圖甲所示，整體受到向下的重力和向上的推力F，由平衡條件可知B與墻壁之間不行能有彈力，因此也不行能有摩擦力，故C錯(cuò)；對(duì)B受力分析，如圖乙所示，其受到重力、A對(duì)B的彈力及摩擦力而處于平衡狀態(tài)，故B受到三個(gè)力作用，B錯(cuò)；對(duì)A受力分析，如圖丙所示，A受到重力、推力、B對(duì)A的彈力和摩擦力四個(gè)力作用，A、D對(duì)．答案：AD9．解析：把兩個(gè)物體看成一個(gè)整體，分析受力，水平方向有兩個(gè)彈力，豎直方向有重力和支持力，在豎直方向上由二力平衡可得，水平面對(duì)正方體的彈力大小為(M＋m)g，選項(xiàng)A正確；以直角劈為探討對(duì)象，其受豎直向下的重力mg，右面墻的彈力F2，方向水平向左，正方體對(duì)直角劈的支持力F，方向過(guò)兩物體的接觸點(diǎn)垂直于直角劈的斜面，即與水平方向的夾角為α，由力的合成和二力平衡可知，F(xiàn)2與F的合力與重力等大反向，故F＝eq\f(mg,sinα)，F(xiàn)2＝Fcosα＝eq\f(mg,tanα)，所以選項(xiàng)C錯(cuò)誤；由牛頓第三定律知直角劈對(duì)墻面的彈力大小為eq\f(mg,tanα)，所以選項(xiàng)D錯(cuò)誤；再以整體為探討對(duì)象得墻面對(duì)正方體的彈力大小與F2相等，即eq\f(mg,tanα)，所以選項(xiàng)B正確．答案：AB10．解析：對(duì)鋼索上與人接觸的點(diǎn)受力分析，如圖所示．其中FT1、FT2為兩側(cè)鋼索對(duì)O點(diǎn)的拉力，且FT1＝FT2，F(xiàn)N為O點(diǎn)受到的人的壓力，F(xiàn)T1和FT2合力FT的大小與FN大小相等，F(xiàn)N在數(shù)值上等于人和平衡棒的重力G.由幾何關(guān)系得2FT1cos75°＝G，所以FT1＝eq\f(G,2cos75°)＝eq\f(80×10,2×0.259)N≈1544N，即FT1＜2000N，鋼索能平安運(yùn)用．答案：鋼索能平安運(yùn)用11．解析：對(duì)物塊受力分析如圖所示，沿斜面對(duì)上為x軸正方向，垂直斜面對(duì)上為y軸正方向建立直角坐標(biāo)系，將重力沿x軸及y軸分解，因物塊處于平衡狀態(tài)，由共點(diǎn)力的平衡條件可知：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學(xué)科素養(yǎng)升級(jí)練1．解析：“涂料滾”受三個(gè)力的作用，重力mg、墻壁對(duì)“涂料滾”水平向左的彈力F2′、撐竿對(duì)“涂料滾”的推力F1，重力的大小方向確定，墻壁對(duì)“涂料滾”的彈力方向確定，粉刷工人站在離墻壁某一距離處緩緩上