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)

PAGE8-第5節(jié)共點(diǎn)力的平衡考點(diǎn)1平衡狀態(tài)和平衡條件1.(江蘇無錫2024高一檢測(cè))物體在共點(diǎn)力作用下,下列說法中正確的是()。A.物體的速度在某一時(shí)刻等于零時(shí),物體就肯定處于平衡狀態(tài)B.物體相對(duì)于另一物體保持靜止時(shí),物體肯定處于平衡狀態(tài)C.物體所受合力為零時(shí),就肯定處于平衡狀態(tài)D.做自由落體運(yùn)動(dòng)的物體在剛起先下落的瞬間處于平衡狀態(tài)答案：C解析：處于平衡狀態(tài)的物體,從運(yùn)動(dòng)形式上看,物體處于靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài);從受力上看,物體所受合力為零。某一時(shí)刻速度為零的物體,受力不肯定為零,故不肯定處于平衡狀態(tài),選項(xiàng)A錯(cuò)誤;物體相對(duì)于另一物體保持靜止時(shí),該物體不肯定處于平衡狀態(tài),如當(dāng)另一物體做變速運(yùn)動(dòng)時(shí),該物體也做相同的變速運(yùn)動(dòng),此物體處于非平衡狀態(tài),故選項(xiàng)B錯(cuò)誤;選項(xiàng)C符合平衡條件的推斷;物體做自由落體運(yùn)動(dòng)的下落瞬間,雖然速度為零但加速度不為零,故不是平衡狀態(tài),選項(xiàng)D錯(cuò)誤。2.(廣西桂林2024高一檢測(cè))物體處于平衡狀態(tài)的條件是()。A.物體只有受到大小相等、方向相反、作用在同始終線上的兩個(gè)力作用時(shí),才處于平衡狀態(tài)B.物體只受到一個(gè)力的作用,也可能處于平衡狀態(tài)C.在共點(diǎn)力作用下的物體,假如所受合力為零,肯定處于平衡狀態(tài)D.以上說法都不對(duì)答案：C解析：物體的平衡條件:合力為零,但不肯定只受兩個(gè)力,故選項(xiàng)A錯(cuò)誤;當(dāng)物體只受一個(gè)力時(shí),合力不為零,故物體肯定不處于平衡狀態(tài),選項(xiàng)B錯(cuò)誤?？键c(diǎn)2靜態(tài)平衡問題3.(蘇州中學(xué)2024月考)(多選)如圖3-5-1所示,固定天花板與水平面的夾角為θ(0°<θ<90°),一木塊在水平推力F的作用下始終保持靜止?fàn)顟B(tài),則下列推斷正確的是()。圖3-5-1A.天花板與木塊間的彈力可能為零B.天花板與木塊間肯定有摩擦力C.推力F漸漸增大的過程中,木塊受天花板的摩擦力肯定增大D.推力F漸漸增大的過程中,木塊受天花板的摩擦力肯定不變答案：BC解析：由題圖知,木塊處于靜止?fàn)顟B(tài),合外力為零,則肯定受到摩擦力的作用,故與天花板間肯定有彈力作用,所以A項(xiàng)錯(cuò)誤,B項(xiàng)正確;木塊受到的靜摩擦力f=mgsinθ+Fcosθ,所以在F增大的過程中,摩擦力肯定增大,所以C項(xiàng)正確,D項(xiàng)錯(cuò)誤。4.如圖3-5-2所示,在豎直墻壁間有質(zhì)量分別是m和2m的半圓球A和圓球B,其中B球球面光滑,半球A與左側(cè)墻壁之間存在摩擦。兩球心之間連線與水平方向成30°的夾角,兩球恰好不下滑,設(shè)最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力(g為重力加速度),則半球A與左側(cè)墻壁之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為()。圖3-5-2A.32 B.33 C.34答案：A解析：隔離光滑勻稱圓球B,對(duì)B受力分析如圖所示,可得FN=Fcosθ,2mg-Fsinθ=0,解得FN=2mgtanθ,又對(duì)兩球組成的整體有3mg-μFN=0,聯(lián)立解得μ=35.如圖3-5-3所示,固定桿與水平面的夾角α=30°,穿在桿上的兩小球A、B通過一條跨過定滑輪的輕繩相連接,小球中心孔的孔徑略大于桿的直徑,滑輪的轉(zhuǎn)軸為O,通過輕桿固定于天花板下,平衡時(shí)OA繩與桿的夾角也為α。OB繩豎直,滑輪大小、質(zhì)量不計(jì),全部摩擦均可忽視。下列說法正確的是()。圖3-5-3A.平衡時(shí)B球受三個(gè)力的作用B.轉(zhuǎn)軸O對(duì)滑輪的作用力豎直向上C.小球A、B的質(zhì)量之比為3∶1D.小球A的重力與輕繩拉力大小之比為1∶3答案：C解析：對(duì)B球受力分析可知,B球受到重力、繩子的拉力,兩個(gè)力合力為零,桿對(duì)B球沒有彈力,否則不能平衡,故A項(xiàng)錯(cuò)誤;轉(zhuǎn)軸受兩側(cè)繩子的兩個(gè)拉力和彈力而平衡,由于兩個(gè)拉力的合力斜向右下方,依據(jù)平衡條件,轉(zhuǎn)軸O對(duì)滑輪的作用力斜向左上方,故B項(xiàng)錯(cuò)誤;設(shè)繩的拉力為T,對(duì)B球有T=mBg,對(duì)A球平行桿的方向有Tcos30°=mAgsin30°,聯(lián)立解得mA∶mB=3∶1,mAg∶T=3∶1,故C項(xiàng)正確,D項(xiàng)錯(cuò)誤。考點(diǎn)3動(dòng)態(tài)平衡問題6.(三明一中2024月考)如圖3-5-4所示,物塊A放在傾斜的木板上,已知木板的傾角α為30°時(shí)物塊A還沒有滑動(dòng),傾角α為45°時(shí)物塊已經(jīng)加速下滑,假如這兩種狀況下物塊A所受摩擦力大小恰好相等,則物塊A和木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)為()。圖3-5-4A.12 B.22 C.32答案：B解析：依據(jù)題意知,當(dāng)傾角為30°木板處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí),物塊受到的靜摩擦力與傾角為45°時(shí)的滑動(dòng)摩擦力大小相等,由平衡條件有mgsin30°=f靜,且f靜=f滑=μmgcos45°,得μ=sin30°cos45°=227.(四川宜賓2024高一檢測(cè))(多選)如圖3-5-5所示,質(zhì)量均可忽視的輕繩與輕桿,輕桿A端用鉸鏈固定,滑輪在A點(diǎn)正上方(滑輪大小及摩擦均可不計(jì)),B端吊一重物?，F(xiàn)將繩的一端拴在桿的B端,用拉力F將B端緩慢上拉,在AB桿達(dá)到豎直前()。圖3-5-5A.繩子拉力不變 B.繩子拉力減小C.AB桿受力增大 D.AB桿受力不變答案：BD解析：以B點(diǎn)為探討對(duì)象,分析受力狀況:受到連接重物的繩子的拉力T(等于重物的重力G)、輕桿的支持力N和繩子的拉力F,如圖所示。由平衡條件得知,N和F的合力與T大小相等,方向相反,依據(jù)三角形相像可得NAB=FBO=TAO,又T=G,解得N=ABAO·G,F=BOAO·G。使∠BAO緩慢變小時(shí),AB、AO保持不變,BO變小,則N保持不變,F變小,故B、D8.(山東壽光現(xiàn)代中學(xué)2024月考)(多選)學(xué)校體育節(jié)籃球競(jìng)賽結(jié)束后,小明用網(wǎng)兜把籃球掛在室內(nèi)光滑的墻上A處,如圖3-5-6所示。小華望見后說:“網(wǎng)兜的懸線太長,這樣掛簡(jiǎn)單遇到人的頭?！庇谑侵匦聮焐?這次縮短了懸線AC的長度。則AC縮短后()。圖3-5-6A.線AC對(duì)球的拉力增大了B.線AC對(duì)球的拉力減小了C.墻對(duì)球的支持力增大了D.墻對(duì)球的支持力減小了答案：AC解析：對(duì)籃球受力分析如圖所示,設(shè)細(xì)線與墻壁的夾角為θ,則由幾何關(guān)系和平衡條件可得Tcosθ=G,Tsinθ=N,縮短懸線AC的長度,線與墻壁的夾角θ變大,所以線AC對(duì)球的拉力T增大,墻對(duì)球的支持力N增大,故A、C兩項(xiàng)正確,B、D兩項(xiàng)錯(cuò)誤。9.(黃石二中2024檢測(cè))目前,我國許多社區(qū)均配備了公共體育健身器材,如圖3-5-7所示的器材為一秋千,用兩根等長輕繩將一座椅懸掛在豎直支架上等高的兩點(diǎn)。由于長期運(yùn)用,兩根支架向內(nèi)發(fā)生了稍小傾斜,如圖中虛線所示,但兩懸掛點(diǎn)仍等高,座椅靜止時(shí)F表示所受合力的大小,F1表示單根輕繩對(duì)座椅拉力的大小,與傾斜前相比()。圖3-5-7A.F不變,F1變大 B.F不變,F1變小C.F變小,F1變小 D.F變大,F1變大答案：AC解析：如圖所示,座椅靜止時(shí),受重力和兩個(gè)拉力而平衡,故三個(gè)力的合力為零,即F=0,依據(jù)共點(diǎn)力平衡條件,有2F1cosθ=mg,解得F1=mg2cosθ。由于長期運(yùn)用,導(dǎo)致兩根支架向內(nèi)發(fā)生了稍小傾斜,圖中的θ角減小了,則cosθ增大,故F不變,F10.(武漢二中2024月考)如圖3-5-8所示,固定在豎直平面內(nèi)的光滑圓環(huán)的最高點(diǎn)有一個(gè)光滑的小孔。質(zhì)量為m的小球套在圓環(huán)上。一根細(xì)線的下端系著小球,上端穿過小孔用手拉住?，F(xiàn)拉動(dòng)細(xì)線,使小球沿圓環(huán)緩慢上移。在移動(dòng)過程中手對(duì)線的拉力F和圓環(huán)對(duì)小球的彈力FN的大小改變狀況是()。圖3-5-8A.F不變,FN增大 B.F減小,FN不變C.F不變,FN減小 D.F增大,FN減小答案：B解析：如圖所示,對(duì)小球受力分析,由幾何三角形AOB與力三角形BFND相像,知GOA=FNOB=FAB,又G、OA、OB為定值,故FN不變,選項(xiàng)A、C、D錯(cuò)誤;緩慢上移時(shí)AB減小,故F減小11.(江蘇南京2024高一檢測(cè))(多選)如圖3-5-9所示,一根彈性良好的橡皮繩固定在同一高度的A、B兩點(diǎn),中間懸掛一輕質(zhì)光滑滑輪,滑輪下端掛一質(zhì)量為m的重物,平衡時(shí)橡皮繩之間的夾角為θ?，F(xiàn)把B點(diǎn)水平右移到C點(diǎn),達(dá)到新的平衡(橡皮繩始終在彈性限度內(nèi)),則移動(dòng)后相比移動(dòng)前,下列說法正確的是()。圖3-5-9A.重物所受的合力變大B.橡皮繩的彈力變大C.橡皮繩對(duì)滑輪的合力變大D.橡皮繩之間的張角θ變大答案：BD解析：重新平衡時(shí),重物受到的合力仍為零,沒有改變,故A項(xiàng)錯(cuò)誤。對(duì)滑輪探討,依據(jù)力的合成和二力平衡得:橡皮繩對(duì)滑輪的合力大小等于重物的重力,保持不變。設(shè)橡皮繩的彈力大小為T,重物的重力為G,則有2Tcosθ2=G,θ變大,則得T變大,故B、D兩項(xiàng)正確,C12.(湖南長沙2024高一檢測(cè))(多選)如圖3-5-10所示,一根細(xì)線的兩端分別固定在M、N兩點(diǎn),用小鐵夾將一個(gè)玩具娃娃固定在細(xì)線上,使a段細(xì)線恰好水平,b段細(xì)線與水平方向的夾角為45°?，F(xiàn)將小鐵夾的位置稍稍向左移動(dòng)一段距離,待玩具平衡后,關(guān)于a、b兩段細(xì)線中的拉力,下列說法正確的是()。圖3-5-10A.移動(dòng)前,a段細(xì)線中的拉力等于玩具所受的重力B.移動(dòng)前,a段細(xì)線中的拉力小于玩具所受的重力C.移動(dòng)后,b段細(xì)線中拉力的豎直重量不變D.移動(dòng)后,b段細(xì)線中拉力的豎直重量變小答案：AD解析：本題易錯(cuò)之處是認(rèn)為細(xì)線越長拉力越小。移動(dòng)前,由力的合成與二力平衡可得,a段細(xì)線中的拉力Fa=Gtan45°=G,A項(xiàng)正確,B項(xiàng)錯(cuò)誤;夾子向左移動(dòng)一小段距離后,玩具的位置下移,a段細(xì)線不再水平,與重力平衡的力變?yōu)閍、b兩段細(xì)線中拉力的豎直重量之和,故移動(dòng)后b段細(xì)線中拉力的豎直重量變小,D項(xiàng)正確13.(湖北武漢三中2024檢測(cè))如圖3-5-11所示,擋板豎直固定在地面上,一滑塊m放在水平地面上,其上表面呈弧形且左端最薄,一球M擱在擋板與弧形滑塊間,水平推力F作用在弧形滑塊上,使球與滑塊均靜止,一切摩擦均不計(jì)。現(xiàn)將滑塊水平向左推過一較小的距離,球仍在擋板與滑塊間且處于靜止?fàn)顟B(tài),則與原來相比()。圖3-5-11A.推力F減小B.滑塊對(duì)球的彈力增大C.擋板對(duì)球的彈力減小D.水平地面對(duì)滑塊的彈力增大答案：B解析：對(duì)球受力分析,受重力和兩個(gè)支持力,其中重力大小和方向均不變,豎直擋板支持力方向不變,滑塊支持力與豎直方向的夾角變大,如圖甲所示。依據(jù)平衡條件,豎直擋板支持力和滑塊支持力均變大,故B項(xiàng)正確,C項(xiàng)錯(cuò)誤。對(duì)M和m整體分析,受重力、推力、地面支持力和豎直擋板的支持力,如圖乙所示。依據(jù)平衡條件,有F=N,FN=(M+m)g,由于豎直擋板的支持力變大,故推力增加,地面支持力不變,故A、D兩項(xiàng)錯(cuò)誤。14.(石家莊一中2024月考)如圖3-5-12所示,質(zhì)量M=23kg的木塊套在水平桿上,并用輕繩將木塊與質(zhì)量m=3kg的小球相連?，F(xiàn)用跟水平方向成30°角的力F=103N,拉著球帶動(dòng)木塊一起向右勻速運(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)中M、m相