高中物理 第五章 力与平衡 第三节 力的平衡同步测试 鲁科版必修1

高中物理 第五章 力与平衡 第三节 力的平衡同步测试 鲁科版必修1一、单选题（共12题；共24分）1.如图所示，两段等长细线串接着两个质量相等的小球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b球上的力大小为F、作用在a球上的力大小为2F，则此装置平衡时的位置可能如下图中的哪幅图（ ）A.B.C.D.2.如图所示，用三根轻绳将A、B两小球以及水平天花板上的固定点O之间两两连接然后用一水平方向的力F作用于A球上，此时三根轻绳均处于直线状态，且OB绳恰好处于竖直方向，两球均处于静止状态已知三根轻绳的长度之比为OA：AB：OB=3：4：5，两球质量关系为mA=2mB=2m，则下列说法正确的是（ ）A.OB绳的拉力大小为2mgB.OA绳的拉力大小为 mgC.F的大小为 mgD.AB绳的拉力大小为mg3.L型木板P（上表面光滑）放在固定斜面上，轻质弹簧一端固定在木板上，另一端与置于木板上表面的滑块Q相连，如图所示。若P、Q一起沿斜面匀速下滑，不计空气阻力。则木板P 的受力个数为（）A.3B.4C.5D.64.如图所示，在一根水平的粗糙的直横梁上，套有两个质量均为m的铁环，两铁环系有等长的细绳，共同拴着质量为M的小球，两铁环与小球均保持静止，现使两铁环间距离增大少许，系统仍保持静止，则水平横梁对铁环的支持力FN和摩擦力f 将（）A.FN增大，f不变B.FN增大，f增大C.FN不变，f不变D.FN不变，f增大5.很多教室里都安装有吊扇，下列关于吊扇对悬挂点的作用力的判断正确的是（ ）A.不转动与正常转动时相比，吊扇对悬挂点的拉力相等B.不转动与正常转动时相比，吊扇对悬挂点的拉力要小一些C.不转动与正常转动时相比，吊扇对悬挂点的拉力要大一些D.在不转动与正常转动的实际情况下，吊扇对悬挂点可能存在拉力、压力或没有作用力三种情况6.架在A、B两根电线杆之间的均匀电线在夏、冬两季由于热胀冷缩的效应，电线呈现如图所示的两种形状，下列说法中正确的是（ ）A.夏季、冬季电线对电线杆的拉力一样大B.夏季电线杆对地面的压力较大C.夏季电线对电线杆的拉力较大D.冬季电线对电线杆的拉力较大7.（2016新课标）如图，两个轻环a和b套在位于竖直面内的一段固定圆弧上：一细线穿过两轻环，其两端各系一质量为m的小球。在a和b之间的细线上悬挂一小物块。平衡时，a、b间的距离恰好等于圆弧的半径。不计所有摩擦。小物块的质量为（）A.B.C.mD.2m8.如图所示，斜劈A静止放置在水平地面上质量为m的物体B在外力F1和F2的共同作用下沿斜劈表面向下运动当F1方向水平向右，F2方向沿斜劈的表面向下时，斜劈A受到地面的摩擦力方向向左若物体B和斜面间没有摩擦力作用，则下列说法中正确的是()A.若只撤去F1 ， 在物体B仍向下运动的过程中，斜劈A所受地面摩擦力方向可能向右B.若只撤去F1 ， 在物体B仍向下运动的过程中，斜劈A所受地面摩擦力不变C.若只撤去F2 ， 在物体B仍向下运动的过程中，斜劈A所受地面摩擦力方向可能向右D.若只撤去F2 ， 在物体B仍向下运动的过程中，斜劈A所受地面摩擦力不变9.如图球静置于水平地面OA并紧靠斜面OB，一切摩擦不计，则 （ ）A.小球只受重力和地面支持力B.小球一定受斜面的弹力C.小球受重力、地面支持力和斜面弹力D.小球受到的重力和对地面的压力是一对平衡力10.两个可视为质点的小球a和b,用质量可忽略的刚性细杆相连放置在一个光滑的半球面内,如图所示,已知细杆长度是球面的半径的倍,当两球处于平衡状态时,细杆与水平面的夹角=150 ,则小球a和b的质量之比为( )A.2:1B.:1C.1: D.:111.如图所示，一个重为5N的砝码，用细线悬挂在O点，现在用力F拉砝码，使悬线偏离竖直方向30时处于静止状态，此时所用拉力F的最小值为（ ）A.3.75NB.2.5NC.5ND.4N12.图示是杂技节目“力量”表演中的一个高难度动作，左侧演员身体悬空，右侧演员脚着地，两人用手互拉且躯干几乎成水平，两个演员均保持静止状态已知左侧演员所受的重力大小为G，则（ ）A.右侧演员对左侧演员的作用力大小等于GB.右侧演员受到表演台向左的摩擦力C.左侧演员对右侧演员的作用力大小大于GD.如果左侧演员脚部缓慢上翘，则右侧演员对左侧演员的作用力逐渐增大二、多选题（共4题；共12分）13.如图所示，质量均为m的小球A、B用两根不可伸长的轻绳连接后悬挂于O点，在外力F的作用下，小球A、B处于静止状态若要使两小球处于静止状态且悬线OA与竖直方向的夹角保持30不变，则外力F的大小可能为（）A.mgB.mgC.2mgD.100mg14.如图所示，一物块P用两根无弹性的轻绳悬在空中，现保持绳OA的位置不变，让绳OB在竖直平面内由水平方向逆时针转动，则在绳OB由水平转至竖直的过程中，绳OA和OB的拉力大小变化情况是（ ）A.绳OA的拉力一直变大B.绳OA的拉力一直变小C.绳OB的拉力先变大后变小D.绳OB的拉力先变小后变大15.如图，一质量为m的正方体物块置于风洞内的水平面上，其一面与风速垂直，当风速为v0时刚好能推动该物块已知风对物块的推力F成正比Sv2 ， 其中v为风速、S为物块迎风面积当风速变为2v0时，刚好能推动用同一材料做成的另一正方体物块，则下列说法中正确的是（ ）A.风对物块的推力F变为原来的32倍B.风对物块的推力F变为原来的64倍C.另一正方体物块的质量为原来物块质量的4倍D.另一正方体物块的质量为原来物块质量的64倍16.如图所示，光滑水平地面上放有截面为 圆周的柱状物体A，A与墙面之间放一光滑的圆柱形物体B，对A施加一水平向左的力F，整个装置保持静止若将A的位置向左移动少许，整个装置仍保持平衡，则移动后和移动前相比较（ ）A.水平外力F减小B.A对B的作用力增大C.地面对A的支持力减小D.B对A的作用力减小三、解答题（共2题；共10分）17.三条轻绳结于O点，通过一轻弹簧秤将一重物悬挂起来，如图所示已知系在竖直墙上的绳与墙成37角，弹簧秤水平且读数为3N，求重物的质量（g=10m/s2）18.如图所示，轻绳OA一端系于天花板上，与竖直方向的夹角为30，水平轻绳OB的一端系于竖直墙上，O点挂一重物如果绳OA能承受的最大拉力是300N，其余两绳能承受的拉力足够大，那么在O点最多能挂多重的重物？此时绳OB的拉力是多大？四、综合题（共3题；共30分）19.如图所示，轻绳OA一端系于天花板上，与竖直方向的夹角为，水平轻绳OB的一端系于竖直墙上，O点挂一重物当重物的重力为 N时，水平绳OB的拉力为300N，求：（1）角的大小； （2）此时绳OA的拉力是多大？ 20.如图，轻绳OA一端系在天花板上，与竖直线夹角37，轻绳OB水平，一端系在墙上，O点处挂一重为40N的物体（cos37=0.8，sin37=0.6）（1）求AO、BO的拉力各为多大？ （2）若AO、BO、CO所能承受的最大拉力均为100N，则所吊重物重力最大不能超过多大？ 21.如图所示，物块的质量m=30kg，细绳一端与物块相连，另一端绕过光滑的轻质定滑轮，当人用100N的力斜向下拉绳子时，滑轮两侧细绳与水平方向的夹角均为30，物体在水平面上保持静止，滑轮上端的悬绳竖直（取g=10m/s2）求： （1）地面对物体的弹力大小和摩擦力大小； （2）滑轮上方竖直悬绳的拉力大小 答案解析部分一、单选题1.【答案】C 【解析】【解答】解：设每个球的质量为m，oa与ab和竖直方向的夹角分别为、以两个小球组成的整体为研究对象，分析受力情况，如图1，根据平衡条件可知，oa绳的方向不可能沿竖直方向，否则整体的合力不为零，不能保持平衡由平衡条件得：tan= ，以b球为研究对象，分析受力情况，如图2，由平衡条件得：tan= ，则故C正确故选：C【分析】以整体为研究对象，分析受力情况，确定上面绳子oa的方向，再以下面的小球为研究对象，分析受力，根据平衡条件确定下面绳子的方向2.【答案】B 【解析】【解答】解：A、对球B受力分析，受到重力、OB的拉力，二力方向相反，假设AB绳子有拉力，则拉力的方向一定是沿着绳子由B指向A的，球B会偏离竖直方向，与题目矛盾，故AB绳子的拉力为零，故OB绳子的拉力等于球B的重力为mg，故A错误；B、C、D、对球A受力分析，受拉力F、重力mg和AO绳子的拉力T，如图根据几何关系，有F= 2mg= mgT= 2mg= mg故B正确，C错误，D错误；故选B【分析】先对B球受力分析，根据平衡条件得到OB绳子拉力和AB绳子的拉力；再对球A受力分析，根据平衡条件并运用合成法得到拉力F和OA绳子的拉力3.【答案】C 【解析】【分析】整体匀速下滑，合力为零，加速度为零整体受重力，支持力，和斜面的摩擦力；隔离Q受重力，支持力和弹簧给的沿斜面向上的弹力；所以P受重力，Q对其的压力，弹簧给的沿斜面向下的弹力，斜面个的支持力和摩擦力共5个力作用。故选C。【点评】本题难度较小，主要是应用整体隔离法判断求解。4.【答案】D 【解析】【分析】以两个铁环和小球组成的系统为研究对象，竖直方向受到重力和水平横梁对铁环的支持力FN和摩擦力f，力图如图1所示根据平衡条件得：，得到可见，水平横梁对铁环的支持力不变以左侧环为研究对象，力图如图2所示竖直方向：水平方向： 由分析可知不变，减小，则F增大由分析cos增大，F增大，则f增大。【点评】要灵活选择对象，分析受力，作出力图是关键。5.【答案】C 【解析】【解答】解：A、吊扇不转动时，吊扇对悬挂点的拉力等于吊扇的重力，吊扇旋转时要向下扇风，即对空气有向下的压力，根据牛顿第三定律，空气也对吊扇有一个向上的反作用力，使得吊扇对悬挂点的拉力变小，C符合题意，AB不符合题意；D、吊扇不转动时，吊扇对悬挂点只有拉力，不可能产生压力；正常转动时吊扇对悬挂点可能存在拉力、或没有作用力两种情况，在实际的情况下，是不会出现空气对吊扇的作用力大于其重力的D不符合题意故答案为：C【分析】吊扇不转动或正常转动时，受力平衡。6.【答案】D 【解析】【解答】解：ACD、对电线受力分析可知冬季电线拉力的夹角更大，合力不变则可得冬季对电线杆的拉力较大，AC不符合题意，D符合题意；B、求夏季电线杆对地面的压力可以把杆和电线看做整体，所以电线杆对地面的压力大小始终等于电线杆和电线整体重力之和故B错误故答案为：D【分析】以电线为研究对象对电线进行受力分析,利矢量三角形法求解.7.【答案】C 【解析】【解答】根据设悬挂小物块的点为 ,圆弧的圆心为O，由于ab=R，所以三角形Oab为等边三角形，根据几何知识可得 ，而一条绳子上的拉力相等，故 ，小物块受到两条绳子的拉力作用。两力大小相等，夹角为120，故受到的拉力的合力等于 ，因为小物块受到绳子的拉力和重力作用，处于静止作用，故拉力的合力等于小物块的重力，为 ，所以小物块的质量为m，C正确。【分析】同一根绳子上的张力大小相等，根据ab距离等于圆环半径可知绳所成角度，据此由平衡分析即可8.【答案】D 【解析】【分析】由题知，物体B沿斜劈向下运动，斜劈A保持静止并受到地面给它向左的静摩擦力作用，说明A有向右运动的趋势，由于物体B和斜面间没有摩擦力作用，物体B向下运动的性质是匀加速直线运动。AB、若只撤去F1 ， 使A相对地面发生相对运动趋势的外力大小是，方向向右,如图1所示,由于，所以A所受地面的摩擦力仍然是静摩擦力，其方向仍然是向左，大小为，摩擦力减小；错误CD、若只撤去， 在物体B仍向下运动的过程中，A所受地面摩擦力为，可见若只撤去F2 ， 在物体B仍向下运动的过程中，斜劈A所受地面摩擦力不变；D正确故选D【点评】连接体问题要注意选准研究对象并对其进行隔离，例如本题在讨论斜劈粗糙的情况下，分析A反而要比分析B简单。9.【答案】A 【解析】【分析】假设BO斜面不存在，小球依然静止，说明BO没有弹力作用，小球水平方向如果受到摩擦力的作用，水平方向的合外力不为零，因此小球不受摩擦力，故选A。【点评】本题难度较小，判断弹力和摩擦力的有无均可用假设法或平衡法判断。10.【答案】B 【解析】【分析】设细杆对两球的弹力大小为T，小球a、b的受力情况如图所示，其中球面对两球的弹力方向指向圆心，即有,解得：=45故FNa的方向为向上偏右，FNb的方向为向上偏左，即两球都受到重力、细杆的弹力和球面的弹力的作用，过O作竖直线交ab于c点，设球面的半径为R，由几何关系可得取a、b及细杆组成的整体为研究对象，由平衡条件得：水平方向上有：即，联立解得质量比为:1，B正确，【点评】利用平行四边形（三角形）定则分析物体的受力情况属于常见方法，掌握好这种方法的关键在于深刻地理解好“在力的图示中，有向线段替代了力的矢量”在理论上，本题也可用隔离法分析小球a、b的受力情况，根据正交分解法分别列平衡方程进行求解，但是求解三角函数方程组时难度很大故本题采用了水平向上由整体列平衡方程求解的方法11.【答案】B 【解析】【解答】解：以砝码为研究对象，受到重力G、拉力F和细线的拉力F1 ， 砝码静止时，F和F1的合力与G等大、反向、共线，根据合成图如图，由图可知，当拉力F与细线垂直时最小根据平衡条件得F的最小值为：Fmin=Gsin30=50.5N=2.5N故选：B【分析】以砝码为研究对象，采用作图法分析什么条件下拉力F最小再根据平衡条件求解F的最小值12.【答案】A 【解析】【解答】解：A、因两个演员保持静止状态，所以左侧的演员受力平衡，受重力和右侧的演员的作用力，由平衡条件可知右侧演员对左侧演员的作用力大小为G；故A正确；B、由于右侧演员没有相对地面的运动趋势，故不受地面的摩擦力，故B错误；C、根据作用力和反作用力可知，左侧演员对右侧演员的作用力大小为G，故C错误；D、如果左侧演员脚部缓慢上翘，但由于左侧演员一直处于平衡状态，故作用力一直为G，故D错误故选：A【分析】两个演员保持静止状态，对于右侧的演员受力平衡，受到重力以及左侧的演员的作用力，利用力的平衡即可得知正确选项二、多选题13.【答案】B,C,D 【解析】【解答】解：对AB两球整体受力分析，受重力G=2mg，OA绳子的拉力T以及拉力F，三力平衡，将绳子的拉力T和拉力F合成，其合力与重力平衡，如图当拉力F与绳子的拉力T垂直时，拉力F最小，最小值为Fmin=（2m）gsin30，即mg；由于拉力F的方向具有不确定性，因而从理论上讲，拉力F最大值可以取到任意值，故BCD正确故选：BCD【分析】对AB两球整体受力分析，受重力G，OA绳子的拉力T以及拉力F，其中重力大小和方向都不变，绳子的拉力方向不变大小变，拉力的大小和方向都变，根据共点力平衡条件，利用平行四边形定则作图可以得出拉力的最小值和最大值14.【答案】B,D 【解析】【解答】解：对O点受力分析，受三个拉力，其中物体对O点的拉力 F=mg，保持不变如图根据平衡条件知，O点的合力为零，将两个拉力合成，与F平衡，从图中可以看出，OB绳子的拉力先先变小后变大，OA绳子的拉力一直变小，故BD正确，AC错误故选：BD【分析】对点O受力分析，受重力和两根细线的拉力，然后根据平衡条件作图进行分析15.【答案】B,D 【解析】【解答】解：设正方向物块的边长为a，物块被匀速推动，根据平衡条件，有：F=fN=mg其中：F=kSv2=ka2v02f=N=mg=a3g解得：a= 现在风速v变为2倍，故能推动的物块边长为原来的4倍，故体积为原来的64倍，质量为原来的64倍；风对物块的推力F：F=kSv2= =64ka2v02=64F可知风对物块的推力变为原来的64倍BD符合题意，AC不符合题意故答案为：BD【分析】以物快为研究对象进行受力分析，根据平衡条件，结合滑动摩擦力公式列方程，求解。16.【答案】A,D 【解析】【解答】解：对B球受力分析，受到重力mg、A球对B球的支持力N和墙壁对B球的支持力N，如图当A球向左移动后，A球对B球的支持力N的方向不断变化，根据平衡条件结合合成法可以知道A球对B球的支持力N和墙壁对B球的支持力N都在不断减小，故D正确B错误；再对A和B整体受力分析，受到总重力G、地面支持力FN ， 推力F和墙壁的弹力N，如图根据平衡条件，有F=N；FN=G故地面的支持力不变，推力F随着壁对B球的支持力N的不断减小而不断减小，故A正确，C错误；故选：AD【分析】先对B球受力分析，受到重力mg、A球对B球的支持力N和墙壁对B球的支持力N，然后根据共点力平衡条件得到A球左移后各个力的变化情况；最后再对整体受力分析，根据平衡条件判断推力F和地面的支持力的变化情况三、解答题17.【答案】解：重物对O点的拉力等于重力将竖直绳对O点的拉力T沿另两绳的反方向进行分解，分力分别为T1和T2 ， 如图所示则T1=mgtan37由已知T1=3N，即3=mg 得：m=0.4kg 【解析】【分析】以结点O为研究对象，它受到重物的拉力、弹簧称的拉力和绳的拉力而处于平衡状态根据平衡条件求解重物对O的拉力，并得到重物的质量18.【答案】解：根据O点受力由正交分解有：FOAcos30=GFOAsin30=FOB由于FOA=300N所以G=300 =260NFOB=300 =150N答：O点最多挂260N的重物，此时OB绳的拉力为150N 【解析】【分析】对结点O进行受力分析，然后进行正交分解，根据平衡条件列方程即可求解四、综合题19.【答案】（1）解：根据O点受力由正交分解有：FOAcos=G FOAsin=FOB 联立，解得：tan= ，则：=30（2）解：FOA= = =600N 【解析】【分析】对O点受力分析，受重力和两个拉力，根据平衡条件并结合分解法列式求解即可20.【答案】（1）解：对结点0受力分析，如图所示：根据共点力平衡条件，有：TBO=Gtan37=30N（2）解：O点受三个力作用而处于平衡状态，结合图中三角形知识，可知由于TOATOCTOB ， 故：G1=TOAcos37=80N 【解析】【分析】（1）对结点0受力分析，根据共点力平衡，运用合成法求出AO和BO绳子的拉力；（2）通过分析哪根绳子承受的拉力最大，从而求出重物的最大重力21.【答案】（1）解：如图所示，对物体受力分析并由正交分解法得 Fsin30+FN=mg Fcos30=Ff 由得FN=mgFsin30=300N100N0.5=250N N答：地面对物体的弹力大小是250N，摩擦力大小是50 N（2）解：如图，对滑轮上一点受力分析有 FT=2Fcos60解得FT=100N答：滑轮上方竖直悬绳的拉力大小是100N 【解析】【分析】（1）以物体为研究对象，对物体进行受力分析根据平衡条件，列式求解。（2）对滑轮上一点，受力分析利用平衡条件列方程，求解。