高中物理鲁科版 (2019)必修 第一册第3节 共点力的平衡练习

第四章 第3节 共点力的平衡   同步课时训练

学校：___________姓名：___________班级：___________考号：___________

一、单选题(共32分)

1、(4分)如图所示，甲、乙两人分别乘坐两种电动扶梯，此时两电梯均匀速向上运转，则(   )

A.甲受到三个力的作用 B.甲对扶梯有摩擦力的作用

C.乙受到三个力的作用 D.乙对扶梯作用力的方向垂直扶梯向上

2、(4分)如图所示，一条不可伸长的轻绳一端固定于悬点O，另一端连接着一个质量为m的小球。在水平力F的作用下，小球处于静止状态，轻绳与竖直方向的夹角为θ，已知重力加速度为g，则下列说法正确的是(   )

A.绳的拉力大小为 B.绳的拉力大小为

C.水平力F大小为 D.水平力F大小为

3、(4分)如图所示，轻绳的两端分别系在圆环A和小球B上，圆环A套在粗糙的水平直杆上．现用水平力F拉着绳子上的一点O，使小球B从图中实线位置缓慢上升到虚线位置，但圆环A始终保持在原位置不动．在这一过程中，环对杆的摩擦力为和环对杆的压力的变化情况是(   )

A．不变，不变 B．不变，减小

C．增大，减小 D．增大，不变

4、(4分)如图所示，上表面为四分之一光滑圆弧的物体A静止在粗糙的水平地面上，一小物块B从圆弧底端受到水平外力F的作用缓慢沿圆弧向上移动一小段距离，在此过程中，A始终处于静止状态。下列说法正确的是(   )
 

A.水平外力F保持不变 B.地面对A的摩擦力逐渐增大

C.A对B的支持力逐渐减小 D.地面对A的支持力逐渐减小

5、(4分)如图所示，为竖直墙面上等高的两点，为长度相等的两根轻绳，在同一水平面内，初始时，为一根轻杆，可绕C点无摩擦转动，C点在中点D的正下方，在O点处悬挂一个质量为m的物体，整个系统处于平衡状态，现将绳的A端缓缓向D端移动，O点位置保持不动，系统仍然保持平衡，则(   )

A.绳的拉力逐渐增大 B.绳的拉力逐渐增大

C.杆受到的压力逐渐增大 D.绳的拉力的合力逐渐增大

6、(4分)某同学参加“筷子夹玻璃珠”游戏。如图所示，夹起玻璃珠后，左侧筷子与竖直方向的夹角θ为锐角，右侧筷子竖直，且两筷子始终在同一竖直平面内。保持玻璃珠静止，忽略筷子与玻璃珠间的摩擦力。下列说法正确的是(   )
 

A.两侧筷子对玻璃珠的合力比重力大

B.两侧筷子对玻璃珠的合力比重力小

C.左侧筷子对玻璃珠的弹力一定比玻璃珠的重力大

D.右侧筷子对玻璃珠的弹力一定比玻璃珠的重力大

7、(4分)如图所示，用一个质量不计的网兜把足球挂在光滑竖直墙壁上的A点，足球与墙壁的接触点为B。若只增大悬绳的长度，足球始终保持静止状态，关于悬绳对球的拉力F和墙壁对球的支持力，下列说法正确的是(   )
 

A.F和都增大 B.F增大，减小 C.F减小，增大 D.F和的合力不变

8、(4分)如图所示，将一质量为m的木块静置在半球体上，半球体与木块均处于静止状态，已知木块与半球体间的动摩擦因数为μ，木块与球心的连线和水平地面的夹角，则下列说法正确的是(   )
 

A.地面对半球体的摩擦力方向水平向右 B.木块对半球体的压力大小为

C.地面对半球体的摩擦力方向水平向左 D.木块所受摩擦力的大小为

二、多选题(共24分)

9、(6分)如图所示，质量为m的物体在恒力F的作用下静止于倾角为的光滑斜面上，则恒力F的大小可能为(   )

A. B. C. D.

10、(6分)工程师研究出一种可以用于人形机器人的合成肌肉，可模仿人体肌肉做出推、拉、弯曲和扭曲等动作。如图所示，连接质量为m的物体的足够长细绳一端固定于墙壁，另一端连接重物，用合成肌肉做成的“手臂”的d端固定一滑轮，c端固定于墙壁，细绳绕过滑轮，c和e类似于人手臂的关节，由“手臂”合成肌肉控制。设与竖直墙壁夹角为θ，不计滑轮与细绳的摩擦，下列说法正确的是(   )

A.若保持θ不变，增大长度，细绳部分拉力大小不变

B.若保持，增大长度，细绳对滑轮的力始终沿方向

C.若保持等于，增大长度，细绳对滑轮的力始终沿方向

D.若θ从90°逐渐变为零，长度不变，且保持，则细绳对滑轮的力先增大后减小

11、(6分)如图所示，轻质不可伸长的晾衣绳两端分别固定在竖直杆上的两点，悬挂衣服的衣架挂钩是光滑的，衣架挂于绳上处于静止状态。下列说法正确的有(   )
 

A.将绳的右端缓慢上移到，绳子拉力变大 B.将绳的右端缓慢上移到，绳子拉力不变

C.将杆N缓慢向左移一些，绳子拉力变小 D.将杆N缓慢向左移一些，绳子拉力变大

12、(6分)如图所示，物体用轻质细绳和轻质弹簧连接后跨过定滑轮，A静止在倾角为θ的斜面上，B被悬挂着，已知，不计滑轮摩擦，现将斜面倾角θ由30°增大到60°，物体始终保持静止，下列说法正确的是(   )
 

A.弹簧的伸长量增大

B.物体A受到的斜面的作用力不变

C.若使物体A始终保持静止，则物体A与斜面间的动摩擦因数应满足

D.滑轮受到的绳的作用力增大

三、计算题(共28分)

13(本题 14 分)某同学设计了一个测量风速大小的装置，用一根细线拴着一个小球，细线上端固定，如图所示。当风速的方向水平向右时，小球静止，该同学测得此时细线与竖直方向的夹角为，已知小球的质量，风对小球的作用力大小，其中k为比例系数，，v为风速大小，。忽略细线质量、空气浮力和风对细线的作用力，已知，。

（1）求此时细线对小球的拉力的大小；

（2）求此时风速v的大小。

14(本题 14 分)小孩在小区斜坡上玩滚玩具，可以简化为质量的滑块以的初速度沿倾角的斜面上滑，经滑行到最高点，然后滑块返回到出发点。如图所示，已知取，求滑块:

（1）最大位移x的大小；

（2）与斜面间的动摩擦因数；

（3）从最高点返回到出发点时的速度大小。

四、实验题(共16分)

15、(16分)某同学采用如图甲所示的竖直实验装置图,来探究共点力的平衡条件.其中,弹簧测力计固定于点，下端用细线悬挂一个重物,用一端固定于细线上点的弹簧测力计水平向左拉细线，使结点静止于图中位置则:

(1)下列实验操作中,属于必要的实验操作是（   ）

A.手拉弹簧测力计的方向可以与板面不平行

B.弹簧测力计使用前需要调零

C.用弹簧测力计测量出重物的重力

D.改变弹簧测力计拉力的大小,进行多次实验,每次都要使结点静止在同一位置

(2)在实验中，弹簧测力计的示数为,弹簧测力计的示数如图乙所示,在图丙的坐标纸上,已画出了两个分力的方向.请选用合适的标度，作出两个分力的合力,并用刻度尺测出两个分力的合力大小约为_____.然后,将分力的合力与重物的重力进行比较,多次实验即可得出共点力的平衡条件.

参考答案

1、答案：C

解析：AB.题图甲中，人处于匀速直线运动状态，受力平衡，受到重力和支持力，不受摩擦力，重力，支持力，故AB错误；

C.题图乙中，人处于匀速直线运动状态，受力平衡，受到重力G、斜面的支持力以及沿斜面向上的摩擦力三个力作用，故C正确；

D.扶梯对人有支持力和摩擦力，如图所示

根据共点力作用下的平衡可知，支持力和摩擦力的合力与重力等大反向，故扶梯对人的作用力竖直向上，则人对扶梯的作用力竖直向下，故D错误。

故选C。

2、答案：C

解析：以小球为研究对象进行受力分析，如图所示

根据平衡条件可得：绳的拉力大小为

水平力F大小为

故C正确，ABD错误。

故选C。

3、答案：D

解析：

4、答案：B

解析：对小物块B进行受力分析，它受到支持力N、水平外力F与重力，如图所示，设物块B所在处切线与水平方向夹角为θ，因它处于平衡状态，水平外力，物体A对小物块B的支持力；在物块B缓慢沿圆弧向上移动一小段距离的过程中，θ增大，则水平外力F增大，故选项A错误；整体水平方向受力平衡，可得地面对物体A的摩擦力，所以地面对物体A的摩擦力逐渐增大，故选项B正确；物块B缓慢沿圆弧向上移动一小段距离的过程中，θ增大，减小，物体A对小物块B的支持力逐渐增大，故选项C错误；把看成一个整体，根据其在竖直方向受力平衡可得地面对物体A的支持力不变，故选项D错误。
 

5、答案：A

解析：当A点逐渐靠近D点时，将绳和绳的拉力合成如图所示

可知绳的拉力逐渐增大，绳的拉力逐渐减小，选项A正确，选项B错误；设绳和绳拉力的合力为F，以O点为研究对象，O点受到绳的拉力、杆的支持力和绳与绳拉力的合力F，如图所示，

当重力不变、杆与竖直方向的夹角不变时，杆的支持力不变，绳与绳拉力的合力F也不变，仍沿方向，选项C、D错误。

6、答案：C

解析：对玻璃珠受力分析如图

受到重力G、左侧筷子对玻璃珠的弹力、右侧筷子对玻璃珠的弹力，在三个力的作用下处于平衡状态。
根据力的平衡条件可知，两侧筷子对玻璃珠的合力与重力等大反向，故A、B错误；
根据力的平衡条件，竖直方向有
水平方向有
联立得
由于θ小于90°，则一定有
而不一定大于G，故C正确，D错误。

7、答案：D

解析：对小球受力分析，由平衡条件得悬绳对球的拉力F满足，墙壁对球的支持力满足，所以当增大悬绳的长度时，夹角θ减小，则由几何关系知增大，减小，所以F和都减小，选项A、B、C错误；因为足球始终保持静止状态，所以合力始终为零，选项D正确。

8、答案：B

解析：将木块与半球体看作一个整体，这个整体只受到重力和地面给他们的支持力，选项A、C错误；对木块受力分析，并沿木块与半球体的切线方向建立坐标轴进行正交分解有，选项B正确，选项D错误。

9、答案：ABC

解析：B.根据题意，对物体受力分析，若斜面对物块的支持力为零，物块保持静止，则物体受竖直向上的恒力，大小等于物体的重力，即，故B正确；

ACD.根据题意，对物体受力分析，若斜面对物块的支持力不为零，受重力、支持力和恒力F，物体保持静止，根据共点力平衡的特点可知，恒力F与重力和支持力的合力大小相等，方向相反，即恒力F的方向在与之间，如图所示

设恒力F与斜面的夹角为α，由平衡条件有

可得

又由几何关系可知

可知，当时，F有最小值，则恒力

则恒力的大小可能是、，不可能是，故D错误，AC正确。

故选ABC。

10、答案：ACD

解析：根据平衡条件可知绳的张力大小等于物体的重力，即绳中张力大小不变，选项A正确；保持，增大长度，绳中张力大小不变，细绳对滑轮的力沿的角平分线，选项B错误；保持等于，，即为的角平分线，绳中张力不变，方向沿着，选项C正确；长度不变，d点的轨迹如图虚线所示，为一段圆弧

当d的位置满足与圆弧相切时，最小，此时细绳对滑轮的力最大，因此θ从90°逐渐变为零，细绳对滑轮的力先增大后减小，选项D正确。

11、答案：BC

解析：如图所示

绳子上张力各处相等，故挂钩两端绳子与竖直方向夹角是相等的，假设绳子的长度为x，两根杆的水平距离为L，则，绳的右端缓慢上移到，绳子的长度不变，两杆之间的距离不变，则θ角不变，两个绳子的合力竖直向上，大小等于衣架和衣服的总重力，由于夹角不变，所以绳子的拉力不变，故A错误，B正确；将杆N缓慢向左移一些，根据，即L变小，绳长不变，所以θ角增大，，绳子的拉力变小，故C正确，D错误。

12、答案：CD

解析：初始时刻对受力分析，如图所示

对B列平衡方程可得，斜面倾角θ由30°增大到60°的过程中，始终保持静止，故弹簧弹力不变，弹簧伸长量不变，选项A错误；斜面对A的作用力与A的重力和绳子的拉力的合力平衡，因为绳子拉力与重力大小不变，但是夹角改变，故拉力与重力的合力发生改变，所以斜面对A的作用力发生改变，选项B错误；斜面倾角为30°时，因为A重力沿斜面向下的分力，所以绳子拉力等于A重力沿斜面向下的分力，初始时刻摩擦力为零，斜面倾角θ由30°增大到60°的过程中，重力沿斜面向下的分力逐渐变大，但是拉力不变，故摩擦力逐渐增大，最大静摩擦力减小，当夹角为60°时需满足摩擦力小于等于最大静摩擦力，列方程可得与斜面的最大静摩擦力为，若保持A静止，需满足，联立可得，选项C正确；作用在滑轮上的两段绳子拉力大小不变，夹角逐渐减小，故两绳合力变大，即滑轮受到的绳的作用力增大，选项D正确。

13、

（1）答案：50N

解析：小球的受力分析如图

根据平衡条件可得，细线对小球的拉力为

（2）答案：15m/s

解析：由平衡条件可得，风力大小为

根据

代入数据解得

14、

（1）答案：4 m

解析：滑块向上做匀减速直线运动，根据匀变速直线运动推论有，代入数据解得；

（2）答案：0.25

解析：滑块向上做匀减速直线运动，根据加速度定义得加速度大小，上滑过程，得；

（3）答案：

解析：下滑过程，由运动学公式得。

15、答案：（1）BC

（2）如图所示

2.50（2.30~2.70）

解析：