2021-2022学年高一上学期期末考试专题卷 物理03

专题 03 共点力作用下物体的平衡

一、选择题

1.春节期间有挂灯笼的传统习俗。如图是同一型号灯笼的四种悬挂方式，其中绳子OA所受拉力最大的是（　　）

A.  B.

C.  D.

【答案】C

【解析】由共点力的平衡条件可知，两根绳子的拉力与灯笼重力的合力大小相等，方向相反；则由几何关系可知，AB中重力大于OA的拉力，C中重力小于OA的拉力，D中重力等于OA的拉力。

AB.拉力小于重力，不是最大的，AB错误 

CD.D中拉力等于重力，C中拉力大于重力最大，C正确D错误； 

故C中OA的拉力最大。故选C。

【点睛】四种情况下，灯笼均处于平衡状态，根据物体平衡知识列方程可以求解。

2.如图所示，某球用一根轻绳悬在空中，球的重量为G，轻绳对球的拉力大小为F1，墙壁对球的支持力大小为F2，则（　　）

A. 若增加悬绳的长度，则F1、F2都增大

B. 若增加悬绳的长度，则F1、F2都减小

C. 若增大球半径，则F1增大、F2减小

D. 若增大球的半径，则F1减小、F2增大

【答案】B

【解析】球受到沿绳的拉力，竖直向下的重力，水平向左的弹力，满足

AB.若增加悬绳的长度，减小，则、都减小，B正确，A错误；

CD.若增大球的半径，增大，则、都增大，CD错误。

故选B。

3. 如图所示，在卫生大扫除中，某同学用质量为m的拖把拖地，沿质量不计的推杆方向对拖把施加推力F，推杆与水平方向的夹角为，若拖把头在地板上匀速移动。则（　　）

A. 拖把对地面的压力大小等于

B. 地面对拖把的摩擦力大小等于

C. 拖把对地面的压力大小等于

D. 地面与拖把间的动摩擦因数等于

【答案】B

【解析】AC．拖把对地面的压力大小等于，所以AC错误；

B．地面对拖把的摩擦力大小等于，所以B正确；

D．地面与拖把间的动摩擦因数等于，所以D错误；

故选B

4．图示为一种学生小黑板，将黑板展开放在水平地面上，使得其顶角为，此时黑板擦恰好能静止放置在小黑板上。已知黑板擦的质量为，黑板与黑板擦之间的动摩擦因数为，重力加速度大小为。下列说法正确的是　　

A．黑板擦对黑板的压力大小为 

B．黑板擦对黑板的压力大小为 

C．黑板对黑板擦的摩擦力大小为 

D．黑板对黑板擦的作用力大小为

【答案】D

【解析】如图所示，对黑板擦进行受力分析，如图所示：

根据平衡条件：

、根据牛顿第三定律，黑板擦对黑板的压力大小为，故错误。

、黑板对黑板擦的摩擦力大小为，故错误。

、黑板对黑板擦的作用力大小为与的合力，大小和重力相等，故正确。

故选：。

5. 某人用轻绳牵住一只质量为0.5kg的氢气球，由于水平风力的作用，轻绳与水平方向成角，如图所示。已知空气对气球的浮力大小为20N，人的质量为50kg。取重力加速度大小，，，下列说法正确的是（　　）

A. 水平风力的大小为20N 

B. 人对水平地面的压力大小为480N

C. 若水平风力增大，人对水平地面的压力减 

D. 若水平风力减小，人对水平地面的压力不变

【答案】AD

【解析】对气球进行受力分析如图所示

竖直方向上，水平方向上，解得，A正确；

BCD．将气球和人作为一个整体进行受力分析，在竖直方向上，解得地面的支持力，与水平风力大小无关，无论水平风力增大还是减小，地面的支持力保持不变，BC错误，D正确。

故选AD。

6. 如图所示，小球A和B的质量均为m，长度相同的四根细线分别连接在两球间、球与水平天花板上P点以及与竖直墙上的Q点之间，它们均被拉直，且P、B间细线恰好处于竖直方向，两小球均处于静止状态，则Q、A间水平细线对球的拉力大小为(　　)

A. mg B. mg

C. mg D. mg

【答案】C

【解析】由题，P、B间细线恰好处于竖直方向，两小球均处于静止状态，则知A、B间细线的拉力为零．

对A球，分析受力情况，作出力图如图，由平衡条件得：TQA=mgtan60°= mg，选项ABD错误，C正确．故选C.

7. 如图所示，木块在水平力F作用下静止在固定于水面上的光滑半球体上，半球体与木块均处于静止状态，木块与球心的连线与水平地面的夹角为，现改变力 F的大小使物体沿斜面缓慢下滑很小一段距离，则下列说法正确的是（　　）

A. 半球体对木块支持力变小

B.半球体对木块支持力不变

C.力F变大

D.力F变小

【答案】C

【解析】木块受到重力，支持力和外力F处于平衡状态，当物体沿斜面缓慢下滑很小一段距离的过程中，木块受到的作用力的动态三角形如图所示

由三角形可知，外力F 逐渐增大，半球体对木块的支持力N逐渐增大。故选C。

8. 如图所示，电灯悬挂于两壁之间，更换水平绳OA使连接点A向上移动而保持O点的位置不变，则A点向上移动时（　　）

A. 绳OA拉力逐渐增大

B. 绳OA的拉力逐渐减小

C. 绳OA的拉力先增大后减小

D. 绳OA的拉力先减小后增大

【答案】D

【解析】以O点为研究对象，根据受力平衡，有：

由图可知，绳子OB上的拉力逐渐减小，OA上的拉力先减小后增大．

A．绳OA的拉力逐渐增大，与分析不符，故A项错误；

B．绳OA的拉力逐渐减小，与分析不符，故B项错误；

C．绳OA的拉力先增大后减小，与分析不符，故C项错误；

D．绳OA的拉力先减小后增大，与分析相符，故D项正确．

9．如图所示，一根不可伸长的轻质细绳，一端绕过光滑定滑轮与物体乙相连，另一端固定在墙上，O点处悬挂甲物体的细线拴牢在细绳上。系统平衡时，O点两侧细绳与竖直方向的夹角分别为和。已知甲物体的质量为M，则乙物体的质量为（    ）

A． B． C．M D．

【答案】C

【解析】物体的平衡分析如图所示，由几何关系可得，可知和的合力与和的夹角相等，所以，选项C正确。

二、非选择题

10. 用三根轻绳将质量为m的物块悬挂在空中，如图所示，已知绳ac和bc与竖直方向的夹角分别为和，则ac绳和bc绳中的拉力分别为多大？

【答案】mg；mg

【解析】以O点为分析对象。 受到3个力，分别是下面物体拉力mg，ac拉力Fa，bc拉力Fb。三个力平衡。

根据平衡条件可得

11.如图所示，横截面为直角三角形的物块ABC的质量m=10kg，其中∠ABC==37°，AB边靠在竖直墙面上．现物块在垂直于斜面BC的F=100N的外力作用下，沿墙面向下做匀加速运动。加速度大小，取重力加速度，sin37°=0.6，cos37°=0.8。求：

(1)物块对竖直墙面的压力大小；

(2)物块与竖直墙面间的动摩擦因数

【答案】(1)80N；(2)

【解析】(1)物块在水平方向上平衡，对物块受力分析可知

解得

由牛顿第三定律知

(2)物块在竖直方向做匀加速直线运动，由牛顿第二定律得

又

解得

12. 如图所示，用一个轻质三角支架悬挂重物，已知AB杆的左端用铰链固定，且它所能承受的最大压力为2000 N，AC绳所能承受的最大拉力为 1000 N，α＝30°．为不使支架断裂，求悬挂的重物应满足的条件．

【答案】G≤500 N．

【解析】对结点受力分析杆对结点的力与AC绳子的拉力的合力一定与重力大小相等方向相反；如图所示：

由几何关系可知AC的拉力最大，故AC最先达到最大拉力1000N；则可知

即悬挂的重物应满足：G≤500 N.

一、选择题

1. 用如图所示的工程机械装置移动重物，其中轻杆的A端用铰链固定，滑轮在轻杆A端的正上方（滑轮大小及摩擦均可不计），轻杆的B端吊一重物，将轻绳的一端拴在轻杆的B端，用拉力F将B端缓慢放下，直到轻杆AB达到水平，下列说法正确的是（　　）

A. F不变 B. F增大

C. 轻杆AB受力增大 D. 轻杆AB受力减小

【答案】B

【解析】以B点为研究对象，该点一共受三个力的作用：重物竖直向下的拉力F拉（大小等于重物的重量），轻杆的弹力，绳子的拉力F。B端缓慢移动，可认为其始终处于平衡状态，即所受合力为零。所以这三个力将构成一个闭合的矢量三角形，这个三角形与图中的三角形AOB相似，所以有如下比例关系，由于、、三者均保持不变，随着B端缓慢放下而不断增大，可知轻杆的弹力保持不变、绳子的拉力不断增大。故ACD错误，B正确。

2.如图所示是轿车常用的千斤顶，当摇动把手时，螺纹轴就能迫使千斤顶的两臂靠拢，从而将汽车顶起。当车轮刚被顶起时汽车对千斤顶的压力为4.0×103N，此时千斤顶两臂间的夹角为120°。下列判断正确的是（   ）

A. 该汽车的重力等于

B. 此时千斤顶每臂受到的压力大小均为

C. 若继续摇动把手，将汽车顶起，千斤顶每臂受到的压力将减小

D. 若继续摇动把手，将汽车顶起，千斤顶每臂受到的压力将增大

【答案】BC

【解析】A．由图可知，该千斤顶只顶起一个车轮，千斤顶受到的压力只是汽车重力的一部分，所以汽车的重力一定大于4.0×103N，故A错误；

B．对千斤顶两臂交叉点进行受力分析：

千斤顶两臂间的夹角为120°时，结合几何关系运用共点力平衡条件得F压=F=N1=N2，所以此时两臂受到的压力大小均为4.0×103N，故B正确；

CD．从力图中发现，若继续摇动手把，F不变，θ减小，cosθ增大，减小。所以两臂受到的压力将减小。故C正确，D错误。

故选BC。

二、非选择题

3. 为质检某品牌瓷砖的光洁程度，用如图所示的装置测试瓷砖与标准件间的动摩擦因数。将标准件放置在水平的测试瓷砖上，用原长=18cm的轻弹簧水平拉该标准件，当其刚开始运动时，弹簧的长度，当弹簧拉着标准件匀速前进时，弹簧的长度，已知该标准件的质量，弹簧的劲度系数，取重力加速度大小。

(1)求标准件所受的最大静摩擦力大小f静；

(2)已知瓷砖的动摩擦因数小于0.09视为合格请通过计算判断该瓷砖是否合格。

【答案】(1)5N；(2)该瓷砖合格

【解析】 (1)由胡克定律可得

解得

(2)标准件匀速前进时，弹簧的拉力等于滑动摩擦力，所以有

解得

所以该瓷砖合格。