高中人教版 (2019)5 共点力的平衡同步训练题

这是一份高中人教版 (2019)5 共点力的平衡同步训练题，共11页。试卷主要包含了5 共点力的平衡》同步练习等内容，欢迎下载使用。


一 、单选题（本大题共8小题，共48分）
1.（6分）作用在同一个物体上的两个共点力，一个力的大小是2N，另一个力的大小是10N，它们合力的大小可能是( )
A. 6NB. 3NC. 10ND. 13N
2.（6分）如图所示，滑块穿在水平横杆上并可沿杆左右滑动，它的下端通过一根细线与小球相连，小球受到水平向右的拉力F的作用，此时滑块与小球处于静止状态．保持拉力F始终沿水平方向，改变F的大小，使细线与竖直方向的夹角缓慢增大，这一过程中滑块始终保持静止，则( )
A. 滑块对杆的压力增大
B. 滑块受到杆的摩擦力不变
C. 小球受到细线的拉力大小增大
D. 小球所受各力的合力增大
3.（6分）如图，两段等长轻质细线将质量分别为m、3m的小球a、b，悬挂于O点。现在两个小球上分别加上水平方向的外力，其中作用在a球上的力大小为F1、作用在b球上的力大小为F2，则此装置平衡时，出现了如图右所示的状态，b球刚好位于O点的正下方。则F1与F2的大小之比为( )
A. 4：3B. 3：4C. 7：3D. 3：7
4.（6分）如图所示，物体在大小为10N，方向与水平方向夹角为60°的恒力F作用下，沿水平桌面做匀速直线运动，物体所受的摩擦力大小为( )
A. 2NB. 5NC. 10ND. 15N
5.（6分）如图所示，质量为m的小球，用OB和O'B两根轻绳吊着，两轻绳与水平天花板的夹角分别为30°和60°，这时OB绳的拉力大小为F1，若烧断O'B绳，当小球运动到最低点C时，OB绳的拉力大小为F2，则F1：F2等于( )
A. 1：1B. 1：2C. 1：3D. 1：4
6.（6分）如图，在斜面上木块 A 与 B 的接触面是水平的，绳子呈水平状态，两木块均保持静止．则 关于木块 A 和木块 B 受力个数不可能的( )
A. 2 个和 4 个B. 3 个和 4 个
C. 4 个和 4 个D. 4 个和 5 个
7.（6分）如图所示，一光滑小球静置在光滑半球面上，被竖直放置的光滑挡板挡住，现水平向右缓慢地移动挡板，则在小球运动的过程中(该过程小球未脱离球面且球面始终静止)，挡板对小球的弹力F、半球面对小球的支持力FN的变化情况是( )
A. F减小，FN减小B. F减小，FN增大
C. F增大，FN增大D. F增大，FN减小
8.（6分）图为喜庆节日里挂的灯笼，由于天气刮风，重量为G的灯笼向右飘起，设风对灯笼的作用力F恒定，灯笼看成质点．在某一时间内灯笼偏离竖直方向的角度恒为θ，设轻绳对灯笼的拉力为T.下列说法正确的是( )
A. T与F的合力方向竖直向下B. T与F的合力大于G
C. T和G是一对平衡力D. 绳索所受拉力的大小为T=Gcsθ
二 、多选题（本大题共3小题，共18分）
9.（6分）如图所示，静止于水平地面上的重为G的木块，受到一个竖直向上，并逐渐增大的力F的作用，但F始终小于G，则下列说法中不正确的是( )
A. 木块对地面的压力就是重力B. 地面对木块的支持力随F增大而增大
C. 木块对地面的压力随F增大而减小D. 木块受到的重力随F增大而减小
10.（6分）如图所示，有三个相同的物体叠放在一起，置于粗糙的水平地面上，现用水平力F作用在B上，三个物体仍然静止，下列说法中正确的是( )
A. B对A有摩擦力作用B. B受到A、C的摩擦力作用
C. B只受到C的摩擦力作用D. 地面对C有摩擦力作用，大小等于F
11.（6分）如图所示，物体A放在水平桌面上，通过水平细绳绕过光滑定滑轮悬挂一个重为8N的物体B，且已知物体A与桌面间的最大静摩擦力为3N.要使A静止，需加一水平向左的力F1，则力F1的取值可以为( )
A. 4NB. 7NC. 12ND. 11N
三 、作图题（本大题共1小题，共6分）
12.（6分）图中各物体均处于静止状态。请用力的示意图画出图中小球A所受弹力的情况。
四 、计算题（本大题共2小题，共24分）
13.（12分）如图所示，细绳OA与竖直方向成45°角，细绳OB水平；细绳OA、OB所能承受的最大拉力均为1002N，细绳OC能够承受足够大的拉力，重力加速度g取10ms2.求：
(1)当所悬挂重物的重力为50N时，细线OA、OB的拉力分别是多大？
(2)为使细绳OA、OB均不被拉断，则细绳OC下端所悬挂重物的最大重力应为多大？
14.（12分）一长度为l=50cm的细绳拴着一个质量为m=3kg的小球，小球用固定在墙上的弹簧支撑，平衡时弹簧位于水平方向，细绳与竖直方向的夹角为53°，如图所示。(不计弹簧和细绳的质量；已知cs53°=0.6，sin53°=0.8，取g=10ms2)求：
(1)细绳对小球的拉力的大小；
(2)已知弹簧的原长为x0=50cm，求弹簧的劲度系数的大小。
答案和解析
1.【答案】C;
【解析】解：一个力的大小是2N，另一个力的大小是10N，这两个力的合力范围为8N⩽F合⩽12N.故C正确，ABD错误。
故选：C。
两个力的合力范围为|F1-F2|⩽F合⩽F1+F2.根据两个力的大小，求出合力范围，可知合力大小的可能值。
解决本题的关键掌握两个力的合力范围|F1-F2|⩽F合⩽F1+F2。
2.【答案】C;
【解析】
先对球分析，根据平衡条件求解拉力和细线的张力情况；然后对球和滑块整体分析，根据平衡条件求解支持力和静摩擦力情况。
此题主要考查了动态平衡分析；本题关键在于运用整体法和隔离法对整体和小球受力分析，然后根据共点力平衡条件列式求解，对于研究对象的灵活选择，有时可以使问题大大简化，起到事半功倍的效果。
CD.对球分析，受重力mg、拉力F和细线的拉力T，如图所示：

根据平衡条件，有：
F=mgtanθ；
T=mgcsθ；
故拉力F不断增加，拉力T也增加；小球的合力为零，保持不变；
故C正确，D错误；
AB.对球和滑块整体分析，受到总重力、支持力、拉力和静摩擦力，根据平衡条件，有：
N=(M+m)g；
f=F=mgtanθ；
支持力不变，根据牛顿第三定律，压力也不变；
静摩擦力等于拉力，不断增加；
故AB错误。
故选C。
3.【答案】C;
【解析】解：受到F1水平向右的力，b受到F2的水平向左的力，以整体为研究对象，分析受力如图：
设Oa绳与竖直方向的夹角为α，则由平衡条件得：
tanα=F1-F23mg+mg …①
以b球为研究对象，受力如图。设ab绳与竖直方向的夹角为β，则由平衡条件得：
tanβ=F23mg …②
由几何关系得到：α=β…③
联立①②③解得：F1F2=73，
所以ABD错误、C正确；
故选：C。
运用整体法研究OA绳与竖直方向的夹角；再隔离B研究，分析AB绳与竖直方向的夹角；由几何关系得到两夹角相等，判断两个拉力的关系。
解决该题的关键是掌握整体法和隔离法求解的原理，正确进行受力分析，掌握正交分解或三角形定则求解力的原理；
4.【答案】B;
【解析】解：对物体受力分析，受拉力、重力、支持力、摩擦力，如图所示：
物体匀速运动，受力平衡，根据平衡条件，有：Fcsθ-f=0，
故摩擦力大小为f=Fcs60°=10×12N=5N，故B正确、ACD错误。
故选：B。
对物体受力分析，水平方向根据平衡条件列方程即可求解摩擦力的大小。
本题关键是对物体受力分析，正确找出物体受到的各个力，明确平衡条件的应用即可。
5.【答案】D;
【解析】解：烧断O'B绳前，小球处于平衡状态，合力为零，

根据几何关系得：F1=mgsin30°=12mg；
烧断水平细线，设小球摆到最低点时速度为v，绳长为L.小球摆到最低点的过程中，由机械能守恒定律得：
mgL(1-sin30°)=12mv2
在最低点，有F2-mg=mv2L
联立解得F2=2mg；
故F 1：F2等于1：4；
故选：D。
烧断水平细线前，小球处于平衡状态，合力为零，根据平衡条件求F1.烧断水平细线，当小球摆到最低点时，由机械能守恒定律求出速度，再由牛顿牛顿第二定律求F2．
本题是共点力平衡和机械能守恒、牛顿第二定律的综合，要善于分析物体的状态和运动过程，准确选择解题规律．
6.【答案】B;
【解析】解：B至少受到重力、A对B的压力和静摩擦力、斜面的支持力四个力。斜面对物体B可能有静摩擦力，也有可能没有静摩擦力，因此B受到4个力或5个力；
而A受到力支持力与重力外，可能受到拉力与B对A的摩擦力。因此A可能受到2个力或4个力。故ACD正确，B错误；
题目要求选不可能的，故选：B。
先对A分析，可能受到2个力，重力与支持力；也可能受到4个力，增加拉力与B对A有向右的静摩擦力；再分析B受力，除受到重力、支持力、A对B的静摩擦力，A对B的压力，可能受到斜面的静摩擦力，也可能不受斜面的静摩擦力，B受力情况有两种可能．
本题关键先对A分析，根据平衡条件得到B对A有向左的静摩擦力，然后根据牛顿第三定律得到A对B有向右的静摩擦力；再按照重力、弹力、摩擦力的顺序找力．明确所有的可能性才能准确求解．
7.【答案】C;
【解析】解：先对圆球受力分析，受重力、半圆球对其的支持力和挡板对其的支持力，如图：

根据共点力平衡条件，有：FN=mgcsθ，F=mgtanθ。
挡板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，FN变大，故C正确、ABD错误。
故选：C。
先对圆球物体受力分析，受重力、支持力和挡板对其的支持力，根据平衡条件求解出两个支持力表达式进行分析。
本题是三个力平衡问题，分析受力情况是解答该题的关键步骤，根据共点力平衡条件求出各个力的表达式，最后再进行讨论，也可以运用图解法分析。
8.【答案】D;
【解析】解：A、B、灯笼受重力、拉力和风力，三力平衡，故T与F的合力与重力平衡，方向竖直向上，故A错误，B错误；
C、T和G方向不共线，不是平衡力，故C错误；
D、根据平衡条件，有：T=mgcsθ，故D正确；
故选：D。
对灯笼受力分析，受重力、拉力和风力，三力平衡，任意两个力的合力与第三力等值、反向、共线，结合合成法求解拉力．
本题是三力平衡问题，可以用合成法、正交分解法处理，列平衡方程是关键，基础问题．
9.【答案】ABD;
【解析】解：对木块受力分析：木块受竖直向下的重力G，竖直向上的F和支持力N：
F总小于G，所以木块一直处于平衡状态，所以：N+F=G，即：N=G-F，当F逐渐增大时，N逐渐减小，而重力不变，即：木块对地面的压力和地面对木块的支持力均减小．故C正确，ABD错误．
本题选错误的，故选：ABD
F总小于G，所以木块一直处于平衡状态，受力分析后判断支持力的变化即可，还考察到了平衡力和作用力与反作用力的区分，主要区分点在看这两个力作用在几个物体上
本题是平衡条件的应用，顺带考查了牛顿第三定律，考查的都比较简单，明确平衡力与作用力与反作用力的区别即可
10.【答案】CD;
【解析】解：A、对A受力分析，处于平衡状态，只受重力和支持力，不受到摩擦力作用，若存在摩擦力，则出现不平衡现象，故A错误；
B、根据牛顿第三定律可知A对B没有摩擦力作用，故B错误；
C、对AB整体受力分析，水平方向受拉力和向左的摩擦力，根据平衡条件，B受到的摩擦力大小为F，方向向左；因AB间没有摩擦力，故C正确；
D、对ABC整体分析可知，C受地面的摩擦力大小为F，方向向左，故D正确。
故选：CD。
先后隔离物体A、B、整体进行受力分析，结合共点力平衡条件分析即可明确摩擦力的大小和方向．
两个相互接触的物体有相对运动趋势时，在接触面间便产生阻碍相对运动趋势的力，这种力叫静摩擦力．静摩擦力是被动性质的力，其方向与相对运动的趋势方向相反，其大小在一定范围(0-fmax)内变化．对于共点力平衡或处于静止状态的物体，可用共点力平衡的条件分析、判断静摩擦力的方向，计算其大小．
11.【答案】BD;
【解析】解：当拉力较小时，B相对水平面向右滑趋势，静摩擦力方向水平向左。则对AB由静止得：F1+fm=GB
解得：F1=5N
当拉力较大时，B相对水平面向左滑趋势，静摩擦力方向水平向右。则对AB由静止得：F1=GB+fm
解得：F1=11N
拉力F1的大小应满足的条件是：5N⩽F1⩽11N
故BD正确，AC错误；
故选：BD。
先隔离A受力分析根据平衡条件求出绳子拉力大小，然后隔离B受力分析，当向左的静摩擦力最大时F有最小值，当向右的静摩擦力最大时F有最大值。
解决本题的关键静摩擦力大小和方向的可变性，判断出临界情况的静摩擦力的方向和大小然后根据平衡条件求解。
12.【答案】解：图（1）中A球受重力、下面球的弹力和墙壁的支持力，两个支持力均垂直于接触面；
图（2）中A球受到大半圆对它的支持力N，方向沿过小球A与圆接触点的半径，且指向圆心的弹力，还有绳子的拉力；
图（3）A球受到竖直绳子的拉力F，斜绳的拉力应为零，该绳没有发生形变，否则球不能平衡；
图（4）中A球受重力和弹力，根据平衡条件，杆对小球的力应竖直向上；
答：小球A所受弹力的情况如图所示;
【解析】
弹力产生在接触面上，常见的支持力或压力是弹力，它们的方向是垂直接触面指向受力物体。
解决本题的关键是掌握支持力或压力的方向特点，知道它们都垂直接触面指向受力物体；要注意曲面上的弹力一定是过圆心的。
13.【答案】解：（1）选结点O为研究对象，受力分析并合成如图：

当重物为50N时，细线OA的拉力F1=Gsin45∘=502N
OB的拉力F2=G=50N
（2）当OC下端所悬物重不断增大时，细线OA、OB所受的拉力同时增大．
由于OA上的拉力F1大于OB上的拉力，所以在物重逐渐增大时，细线OA先被拉断．
再假设OA线上的拉力刚好达到最大值（即F2max=5N）
处于将被拉断的临界状态，根据平衡条件有
F1sin45°=G．
得悬挂最大重力为
Gmax=1002×22=100N．
答：（1）当所悬挂重物的重力为50N时，细线OA、OB的拉力分别是TOA=50 N，TOB=502N
（2）为使细绳OA、OB均不被拉断，则细绳OC下端所悬挂重物的最大重力应为100 N．;
【解析】
选结点O为研究对象，受力分析后应用平衡条件判断那根绳子先断，根据先断的绳子能承受的最大拉力求出最大重力．
本题为平衡条件的应用，关键点时判断那根绳子先断，分别用两根绳子能承受的最大拉力求出重物的重力，取小的即可．
14.【答案】解：（1）小球静止时，分析受力情况，如图，由平衡条件得：
细绳对小球的拉力大小为：T=mgcs53∘=300.6N=50N
弹簧弹力大小为：F=mgtan53°=43×30N=40N
（2）弹簧的压缩量为：x=x0-lsin53°=50cm-50×0.8=10cm=0.1m
根据胡克定律有：F=kx
得：k=400N/m
答：（1）细绳对小球的拉力的大小为50N；
（2）弹簧的劲度系数的大小为400N/m。;
【解析】
(1)小球静止时，分析受力情况，由平衡条件求解弹簧的弹力大小和细绳的拉力大小。
(2)根据已知条件求出弹簧的压缩量，再由胡克定律求弹簧的劲度系数。
本题中小球处于平衡状态，由平衡条件求解各力的大小时，可以用合成法也可以用正交分解。要注意公式F=kx中x是弹簧的形变量，不是弹簧的长度。