2019-2020年新人教版高一物理必修一 第三章第5节共点力平衡练习题(含答案及详解)

2019-2020年新人教版高一物理必修一 第三章第5节共点力平衡练习题（含答案及详解）
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共点力平衡
一、单选题（本大题共10小题，共40.0分）
1. 如图所示，走钢丝是一项传统的杂技项目，常常给观众带来惊险、刺
激．走钢丝的过程中，演员往往手拿一根很长的木棍，关于木棍的作
用，下列说法正确的是( )
A. 为了增大演员与钢丝间的压力
B. 为了增大演员与钢丝间
的摩擦力
C. 为了调节演员自身重心的位置
D. 为了增加观众的观赏性
2. 如图所示，细绳AO 与OB 所能承受的最大拉力相同，则在不断增加重物
G 的重力过程中(吊重物的绳不会断) （）
A. OA 绳先被拉断
B. OB 绳先被拉断
C. OA 绳和OB 绳同时被拉断
D. 条件不足,无法判断
3. 如图所示，两小球A 、B 固定在轻杆的两端，并通过轻绳挂在光滑的
定滑轮上，系统处于平衡状态。

若A 、B 的质量之比为1:2，则OA 、
OB 段的绳长之比为
A. B. C. D.
4. 跳伞运动员在空中打开降落伞一段时间后，保持匀速下降．已知运动员的重
量为G 1，圆顶形伞面的重量为G 2，在伞面边缘有24条均匀分布的相同轻细
拉线与运动员相连，每根拉线和竖直方向都成30°角．设运动员所受空气阻力
不计，则每根拉线上的张力大小为（）
A. B. C. D.
5. 如图所示，为运动员立定跳远脚蹬地起跳瞬间的受力示意图，正确的是（ ）
A.
B.
C.
D.
6. 如图所示,两个质量都是m 的小球A 、B 用轻杆连接后靠在墙上处于平衡状
态,已知墙面光滑,水平地面粗糙,现将A 球向上移动一小段距离,两球再次达
到平衡,那么将移动后平衡状态和原来的平衡状态比较,地面对B 球的支持
力 和摩擦力 的大小变化情况是( )
A. 不变, 增大
B. 不变, 减小
C. 增大, 增大
D. 增大, 减小
7.如图甲、乙所示，倾角为的固定斜面上分别有一个滑块M，图甲中滑块上表面水平，图
乙中滑块的上表面平行斜面，在滑块M上分别有一个质量为m的物块，现在M和m相对静止，一起沿斜面匀速下滑，下列说法正确的是（）
A. 图甲中物块m受摩擦力,方向水平向左
B. 图甲中物块M受5个力
C. 图乙中物块m受摩擦力,方向平行斜面向上
D. 图乙中物块M受6个力
8.半圆柱体P放在粗糙的水平地面上，其右端有固定放置的竖直挡板
MN。

在P和MN之间放有一个光滑均匀的小圆柱体Q，整个装置
处于静止状态。

如图所示是这个装置的纵截面图。

若用外力使MN
保持竖直，缓慢地向右移动，在Q落到地面以前，发现P始终保
持静止。

在此过程中，下列说法中正确的是（）
A. MN对Q的弹力先减小后增大
B. 地面对P的摩擦力逐渐减小
C. P、Q间的弹力逐渐增大
D. Q所受的合力逐渐增大
9.如图所示，用完全相同的轻弹簧A、B、C将两个相同的小球
连接并悬挂，小球处于静止状态，弹簧A与竖直方向的夹角
为30°，弹簧C水平，则弹簧A、C的伸长量之比为( )
A. B.
C. D.
10.在水平地面上,质量的小球用轻绳跨过光滑的半圆形碗连
接质量分别为和的物体,平衡时小球恰好与碗之间没有
弹力作用,则、和的比值为( )
A. 1：2：3
B. 2：1：1
C. 2：：1
D. 2：1：
二、多选题（本大题共4小题，共16.0分）
11.以下相关情景的受力描述正确的是：
A. 甲图中表面粗糙的皮带上物块随皮带一起匀速运动,物块不受摩擦力
B. 乙图中静止在光滑地面的球体,受竖直墙面水平方向支持力
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C. 丙图中斜放在半圆弧槽的细杆,C 端受竖直向上支持力
D. 丁图中B 端装有铰链的轻杆,右端受到绳子沿杆水平向左压力
12. 如图所示，一根轻绳上端固定在O 点，下端拴一个重量为G 的小
球，开始时轻绳处于垂直状态，轻绳所能承受的最大拉力为2G ，
现对小球施加一个方向始终水平向右的力F ，使球缓慢地移动，则
在小球缓慢地移动过程中，下列说法正确的是（）
A. 力F 逐渐增大
B. 力F 的最大值为
C. 力F 的最大值为2G
D. 轻绳与竖直方向夹角最大值
13. 如图所示，两楔形物块A 、B 两部分靠在一起，物块B 放置在水平地面上，物块A 上端用绳子拴在天花板上，绳子处于竖直方向的伸直状态，A 、B 两
物块均保持静止，则A 物体可能受到几个力的作用（ ）
A. 2个
B. 3个
C. 4个
D. 5个
14. 如图所示，小圆环Q 套在水平固定放置的横杆上，细绳上端与小圆环Q 相
连，下端吊着一重物P ，开始时拉P 的水平力为F ，P 和Q 处于静止
状态；现缓慢增大F ，但在未拉动Q 的过程中，关于细绳对环的拉力
T 、环对杆的弹力N 和摩擦力f 的变化情况是（ ）
A. N 增大
B. T 增大
C. N 不变
D. f 增
大
三、实验题（本大题共2小题，共18.0分）
15. 在做“互成角度的共点力合成”的实验中：
（1）如图1所示，实验步骤如下：
①在水平放置的木板上，固定一张白纸；
②把橡皮筋的一端固定在 点，另一端栓两根带套的细线，细线和橡皮筋的交点叫做结点； ③在纸面离 点比橡皮筋略长的距离上标出A 点；
④用两个弹簧秤分别沿水平方向拉两个绳套，把结点拉至A 点，如图1，记下此时两力F 1和F 2的方向和大小；
⑤改用一个弹簧秤沿水平方向拉绳套，仍把结点拉至A 点，记下此时力F 的方向和大小； ⑥拆下弹簧秤和橡皮筋。

⑦用作图法作出F 1、F 2和F ；
下面应继续进行的实验步骤为：____________________________
（2）实验小组甲和实验小组乙得出的数据处理图分别如图2甲和乙，则实验小组______（填“甲”或“乙”）得出的结果更符合实验事实。

（3）在符合实验事实的数据处理图中，_________是F1与F2合成的理论值；_________是F1与F2合力的实际值。

（填“F”或“F＇”）
（4）实验小组丙研究了如图3所示的办法：使弹簧秤Ⅱ从图示位置开始顺时针方向缓慢转动到竖直位置，若保持F1的方向不变，且结点始终位于A点，那么，在该过程中弹簧秤Ⅰ和Ⅱ的读数的变化情况是___________。

A. F1增大，F2减小
B. F1减小，F2增大
C. F1增大，F2先增大后减小
D. F1减小，F2先减小后增大
（5）本实验采用的科学方法是_________。

A．理想实验法B．等效替代法C．控制变量法D．建立物理模型法
16.研究表明：头发能承受的拉力随年龄而变化，20岁组人的头发能承受的最大拉力平均约
1.72N，30岁组的平均约1.5N，40岁组的平均约1.38N，60岁组的平均约0.95N……小萍
利用简易实验器材：一把刻度尺，一质量为m=300g的重物，测量一头发丝能承受的最大拉力，并与上述数据进行对比来推测该头发丝对应者的年龄范围。

实验步骤如下：
①水平固定刻度尺；
②用手指尖紧握住头发丝两端，用直尺测量出头发丝拉直时两手指尖之间的距离a=40.0cm；
③如图所示，重物用光滑轻挂钩挂在头发丝上，两手缓慢沿刻度尺水平向外移动，直至头
发丝恰好被拉断；从刻度尺上读出此时两手指尖之间的距离b=20.0cm（取重力加速度
g=10m/s2）。

由以上数据可知所用刻度尺最小分度为______cm；利用所测数据可求得头发丝能承受的最大拉力为______N，由此可推测该人的大致年龄。

四、计算题（本大题共3小题，共30.0分）
17.把质量为2kg的物体A放到倾角为θ＝30°的斜面上，如图(a)所示。

已知物体A与斜面间的
动摩擦因数为0.4,设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。

(a) (b)
（1）通过计算判断图（a）中物体A处于运动状态还是静止状态。

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（2）现用细线系住物体A ，并平行于斜面向上绕过光滑的定滑轮，另一端系住物体B ，如图(b )所示。

若要使A 在斜面上保持静止，物体B 质量的范围是多少？
18. 如图所示，
质量为m =4kg 的物体在水平恒力F =26N 的作用下静止于斜面上，斜面的倾角θ=37°，（sin37°
=0.6，cos37°=0.8，g =10m /s 2） 求： （1）物体受到斜面的支持力大小；
（2）物体受到的摩擦力。

19. 如图所示，物体重60牛，放在倾角为θ=37°的斜面上，用F =20
牛的水平推力推物体，物体沿斜面匀速向下滑动．求：
（sin37°
=0.6，cos37°=0.8） （1）物体所受滑动摩擦力的大小．
（2）物体与斜面间的动摩擦因数．
答案和解析
1.【答案】C
【解析】在走钢丝过程中，演员往往手拿一根很长的木杆，主要是调节他自身重心的位置，以便时时保持平衡；当他的重心移动到适当的位置，就可以避免其倾倒，故C正确，ABD错误。

故选C。

2.【答案】B
【解析】O点受力平衡，对O点进行受力分析，受到重物的拉力，OA绳的
拉力和OB绳的拉力，合力为零，如图所示：
根据平行四边形定则及边长的关系得：OB绳的拉力大于OA绳的拉力，所以
当重力逐渐增大，OB绳先达到最大拉力，OB绳先断，故ACD错误，B正
确。

故选B。

3.【答案】B
【解析】先对A、B整体分析，受重力和两个拉力，根据平衡条件，
两个拉力的合力竖直向上，如图所示：
绳子的两个拉力大小相等、合力竖直向上，故两侧绳子与竖直方向的
夹角相等；对整体，以O为支点，根据力矩平衡条件，有：
，故。

故B正确，ACD错误。

故选B。

4.【答案】A
【解析】如图：
以一根丝线为例，每根丝线拉力向上的分力F1=F cos30°=F；
由共点力的平衡条件可知：
24F1=G1；
解得：F=G1；故A正确，BCD错误。

故选A。

5.【答案】A
【解析】运动员受到重力，方向竖直向下，弹力，方向竖直向上，和地面给他的摩擦力，方向向前，故A正确，BCD错误。

故选A。

6.【答案】B
【解析】对整体进行受力分析，知F1=2mg，移动两球后，仍然平衡，则F1仍然等于2mg，所以F1不变．墙壁对小球A的弹力始终等于地面对B的摩擦力F2；
再隔离对A进行受力分析，墙壁对A的弹力F A=mg tanθ，当A球向上移动一小段距离，夹角θ
2019-2020年新人教版高一物理必修一 第三章第5节共点力平衡练习题（含答案及详解） 7 / 10 减小，所以F A 减小，而墙壁对小球A 的弹力始终等于地面对B 的摩擦力F 2，所以F 2减小，故B 正确，ACD 错误。

故选B 。

7.【答案】C
【解析】A .图甲中以m 为研究的对象，则由于两个物体一起做匀速运动，所以m 只受到重力与支持力的作用，水平方向没有摩擦力，故A 错误；
B .图甲中以M 为研究的对象，则受重力、m 的压力、斜面的支持力和沿斜面的向上的摩擦力，故B 错误；
C .图乙中以物块m 为研究的对象，m 受到重力、斜面的支持力和沿斜面向上的摩擦力，故C 正确 ;
D .图乙中以M 为研究对象，受重力、斜面的支持力和滑动摩擦力，m 的压力和静摩擦力，故D 错误。

故选C 。

8.【答案】C
【解析】先对Q 受力分析，受重力、P 对Q 的支持力和MN 对Q 的
支持力，如图：
根据共点力平衡条件，有： ， ；
再对P 、Q 整体受力分析，受重力、地面支持力、MN 挡板对其向
左的支持力和地面对其向右的支持力，如图：
根据共点力平衡条件，有： ，N =（M +m ）g ，故 ，
MN 保持竖直且缓慢地向右移动过程中，角θ不断变大，故f 变大，N 不
变， 变大， 变大，P 、Q 受到的合力为零，不变，故C 正确，ABD 错
误。

故选C 。

9.【答案】D
【解析】将两球和弹簧B 看成一个整体，整体受到总重力G 、弹簧A 和C 的
拉力，如图，设弹簧A 、C 的拉力分别为F 1和F 2．由平衡条件得知，F 2和G
的合力与F 1大小相等、方向相反
则得：F 2=F 1sin30°=0.5F 1。

根据胡克定律得：F =kx ，k 相同，则 弹簧A 、C 的伸长量之比等于两弹簧拉
力之比，即有x A ：x C =F 1：F 2=2：1，故D 正确，ABC 错误。

故选D 。

10.【答案】C
【解析】对碗内的小球m 1受力分析，受重力、两个细线的两个
拉力，由于碗边缘光滑，相当于动滑轮，故细线对物体m 2的拉
力等于m 2g ，细线对物体m 3的拉力等于m 3g ，
如图
根据共点力平衡条件，两个拉力的合力与重力等值、反向、共
线，有
G2=G1cos30°=m2g
G3=G1sin30°=m3g
故解得m1：m2：m3=2：：1，故C正确，ABD错误。

故选C。

11.【答案】AD
【解析】A.甲图中表面粗糙的皮带上物块随皮带一起匀速运动，物块不受摩擦力，故A正确；
B.乙图中静止在光滑地面的球体，由于物体与竖直墙面没有挤压，不受竖直墙面水平方向支持力，故B错误；
C.丙图中斜放在半圆弧槽的细杆，C端受垂直于接触点的切线的支持力，故C错误；
D.丁图中B端装有铰链的轻杆，右端受到绳子沿杆水平向左压力，故D正确。

故选AD。

12.【答案】AB
【解析】解：A.对小球受力分析，如图：
由平衡条件得：F=mg tanθ，θ逐渐增大，则F逐渐增大，故A正确；
BCD.如图，小球缓慢地移动过程中，θ逐渐增大，T的最大值为2G，则可得cosθ==，θ=60°，
此时F达到最大值为：G，故B正确，CD错误。

故选AB。

13.【答案】ABC
【解析】解：对A物体分析，若绳子的拉力等于A的重力，则A对B没有压力；故A可能受两个力；
若拉力小于重力，则AB间有弹力的作用，根据共点力的平衡条件可知，若AB间没有摩擦力，则A不可能平衡；故AB间一定有摩擦力；故A受4个力；
若拉力为零，则物体受重力、支持力和摩擦力而处于平衡状态；可能受三个力；
故选：ABC．
14.【答案】BCD
【解析】以重物P为研究对象，分析受力情况，如图1
所示，根据平衡条件得：
T=，F=mg tanθ
2019-2020年新人教版高一物理必修一 第三章第5节共点力平衡练习题（含答案及详解） 9 / 10 缓慢增大F 时，θ增大，cosθ减小，则T 增大。

再以圆环Q 、物体P 及轻绳整体为研究对象，分析受力情况，作出力图如图2所示。

根据平衡条件得：
杆对环的支持力N =G ，总重力G 不变，则N 保持不变。

杆对环的摩擦力f =F ，可知，f 增大，由牛顿第三定律知，环对杆的摩擦力f 增大。

所以BCD 正确、A 错误；
故选BCD 。

15.【答案】 用平行四边形法则作出 、 的合力 ，比较 与 并得出结论； 甲；
； ；
D ；
B 。

【解析】 将力的大小与方向确定后需要用平行四边形法则作出 、 的合力 ，比较 与 并得出结论；
由二力平衡可知用一根弹簧称作用时，弹簧称拉力与橡皮筋拉力等大共线，故甲符合事实； 与 通过平行四边形进行合力后的合力F ′是理论值，需要与用一根弹簧称拉橡皮筋的力 这一实际值进行比较分析，如果在误差允许范围内，则验证了平行四边形定则；
由平衡条件可知，两根弹簧称的拉力的合力与橡皮筋拉力等大反向，由作图法可以判断出 减小， 先减小后增大，且当两力垂直时， 最小。

故ABC 错误，D 正确。

故选D 。

两次拉橡皮筋时均使橡皮筋伸长相同的长度，所以产生的效果是相同的，故ACD 错误，B 正确。

故选B 。

故答案为： 用平行四边形法则作出 、 的合力 ，比较 与 并得出结论；
甲； F ′；F ； D ； B 。

16.【答案】1 1.73
【解析】解：由b =20.0cm ，根据读数规则，刻度尺需要估读，所以最小分度应为1cm ； 设头发与刻度尺之间的夹角为θ，由图中的几何关系可知，cosθ= =
头发与绳子的结点处受力平衡，设头发的拉力为F ，得：2F sinθ=mg
联立解得：F =1.73N
故答案为：1 1.73
17.【答案】解:
（1）当物体A 在斜面上时，重力沿斜面向下和垂直于斜面向下的
分力大小分别为：
沿斜面向下的方向上，F 1=mg sin θ=2×10×0.5N =10N
垂直斜面方向上，F 2=mg cosθ=2×10×0.866N ≈17.32N
物体A 受到的滑动摩擦力大小为：f =μFN =0.4×
17.3N =6.93N <F 1 故物A 沿斜面下滑；
（2）要物体A 静止在斜面上，且B 质量最小，此时最大静摩擦力沿斜面向上，A
受力图如图
乙，
对A根据平衡条件有：T +f－mg sinθ=0
对物体B有：T＝m B g
联立解得物体B的最小质量为：m B＝0.31kg
当B质量最大而A静止时，A受到的最大静摩擦力沿斜面向
下，A受力图如图丙，
对A根据平衡条件有：
F T＝f＋mg sin θ
对B有：F T=m B g
联立解得物体B的最大质量为：m B=1.69kg
故要物体A在斜面保持静止，重物B的质量范围是：0.31kg≤m B≤1.69kg 答：（1）物体A处于运动；
（2）物体B质量的范围是：0.31kg≤m B≤1.69kg。

18.【答案】解：如图受力分析，正交分解
G1=mg sinθ=4×10×sin37°N=24N；
G2=mg cosθ=4×10×cos37°N=32N
F1=F cosθ=26×cos37°N=20.8N；
F2=F sinθ=26×sin37°N=15.6N
（1）斜面对物体的支持力：F N=G2+F2=47.6N
（2）因为G1＞F1，故物体受到的摩擦力方向沿斜面向上，
摩擦力大小为：F f=G1-F1=3.2N
答：（1）物体受到斜面的支持力大小47.6N；
（2）物体受到的摩擦力3.2N，方向沿斜面向上。

19.【答案】解：（1）以物体为研究对象，受力分析如图，对重
力和水平推力正交分解，根据共点力作用下的平衡条件有：
沿斜面方向：F cos37°+F f-G sin37°=0
垂直于斜面方向：F N-F sin37°-G cos37°=0
联立并代入数据解得：F f=20N
F N=60N
由牛顿第三定律可知，物体对斜面的压力为：=F N=60N；
（2）根据滑动摩擦定律：F f=μ
得：μ===0.333。

答：（1）物体所受滑动摩擦力的大小为20N；
（2）物体与斜面间的动摩擦因数为0.333。