高中物理人教版 (2019)必修 第一册5 共点力的平衡精品课件ppt

第5节 共点力平衡（第2课时）

姓名：___________班级：___________

1．（2023秋·湖北孝感·高一统考开学考试）我国农村生活条件越来越好，在修建乡村住房时，工人用上了简易机械如图所示。甲站在地面上通过支架上的定滑轮拉着绳把建筑材料缓慢提升到楼顶，乙再在楼顶水平拉着绳把建筑材料缓慢移到楼顶平台上，在乙缓慢移动建筑材料的过程中，下列说法正确的是（　　）

A．乙对绳的拉力大小不变 B．乙与楼层之间的摩擦力大小不变

C．甲对绳的拉力逐渐减小 D．甲与地面之间的摩擦力逐渐增大

【答案】D

【详解】AC．依题意，设建筑材料的重力为，绳右端与竖直方向夹角为，且对建筑材料的拉力为，乙对绳的拉力大小为，则乙再在楼顶水平拉着绳把建筑材料缓慢移到楼顶平台上的过程中，对建筑材料受力分析，根据平衡条件有（也可以对点用动态矢量三角形法）

增大，则增大，增大，所以可知甲对绳的拉力增大，乙对绳的拉力增大，故AC错误；

B．对乙受力分析，根据平衡条件可知乙与楼层之间的摩擦力大小等于绳对乙的拉力大小，由于逐渐增大，所以可得乙与楼层之间的摩擦力逐渐增大，故B错误；

D．对甲受力分析，由平衡条件可知，甲与地面之间的摩擦力大小等于绳对甲的拉力在水平方上的分力，由于绳对甲的拉力逐渐增大且绳与水平方向夹角不变，所以可得甲与地面之间的摩擦力逐渐增大，故D正确。

故选D。

2．（2023春·广东阳江·高一统考期末）可调节角度的散热底座上放着一本笔记本电脑，如图所示，对比底座处于卡位1和卡位4时（　　）

A．电脑处于卡位4时受到的支持力小

B．电脑处于卡位4时受到的摩擦力大

C．底座对电脑的作用力始终不变

D．电脑受到的支持力与摩擦力大小之和等于其重力

【答案】C

【详解】AB．设底座与水平面的倾角为，电脑的质量为，底座对电脑的摩擦力大小为，支持力大小为，根据受力平衡可得

对比底座处于卡位1和卡位4时，由于卡位4的倾角较小，则卡位4电脑受到的摩擦力小，电脑受到的支持力大，故AB错误；

C．根据平衡可知，底座对电脑的作用力大小等于电脑的重力，方向竖直向上，即底座对电脑的作用力始终不变，故C正确；

D．电脑受到的支持力与摩擦力大小之和为

不一定等于mg，故D错误。

故选C。

3．（2023春·云南红河·高一统考期末）如图所示，一细线与竖直墙面相接于O点，另一端悬挂一重为20N的工艺品，现用垂直于细线方向的力F拉工艺品，使其处于静止状态，并保持细线与竖直方向夹角θ为30°，则力F大小为（　　）

A．N B．10N C．N D．40N

【答案】B

【详解】以工艺品为对象，可知细线拉力和力的合力大小等于工艺品的重力，方向竖直向上，由于力与细线拉力垂直，则有

故选B。

4．（2023春·云南昭通·高一校考期末）用一段轻绳将一个小球悬挂于O点正下方的P点，小球在水平拉力作用下，从P点缓慢移到点，与竖直方向夹角为，如图所示。在此过程中，下列说法正确的是（　　）

A．水平拉力逐渐增大 B．轻绳拉力逐渐减小

C．水平拉力先减小后增大 D．轻绳拉力先增大后减小

【答案】A

【详解】小球每一位置都处于平衡状态，对小球受力分析

轻绳拉力

则随着θ增加，F逐渐变大，轻绳拉力逐渐变大。

故选A。

5．（2023春·江苏盐城·高一统考期末）某同学在列车车厢的顶部用细线悬挂一个小球，小球会相对车厢保持静止。在某次测定中，车厢沿斜面匀速下滑，观察到的情形是（    ）

A．   B．  

C．   D．  

【答案】C

【详解】车厢沿斜面匀速下滑，小球处于平衡状态，重力竖直向下，可知拉力竖直向上，C图符合题意。

故选C。

6．（2023春·湖南邵阳·高二统考期末）如图所示，水平地面上有一带支架的小车，在支架上用轻绳悬挂一小球。现使小车从静止开始匀加速运动，当速度达到时，做匀速直线运动。在匀速运动过程中绳子保持与竖直方向成角不变。已知球质量为，且在运动过程中受到的空气阻力大小与其速度大小成正比，重力加速度为。下列说法正确的是（  ）

A．空气阻力大小与球速大小的比例系数

B．空气阻力大小与球速大小的比例系数

C．在加速阶段，绳子与竖直方向的夹角随小车速度变化的关系为

D．在加速阶段，绳子与竖直方向的夹角随小车速度变化的关系为

【答案】C

【详解】AB．在匀速运动过程中绳子保持与竖直方向成角不变，由平衡条件有

解得空气阻力大小与球速大小的比例系数

故AB错误；

CD．在加速阶段，设绳子与竖直方向的夹角为，受力分析如图

在水平方向由牛顿第二定律可得

竖直方向由平衡条件得

解得绳子与竖直方向的夹角随小车速度变化的关系为

故C正确，D错误。

故选C。

7．（2023春·湖南·高二校联考期末）“抖空竹”是中国传统的体育活动之一，在我国有悠久的历史，为国家级非物质文化遗产之一。现将抖空竹中的一个变化过程简化成以下模型：轻质弹性绳（弹力特点类比于弹簧）系于两根轻杆的端点位置，左、右手分别握住两根轻杆的另一端，一定质量的空竹架在弹性绳上。接下来做出如下动作，左手抬高的同时右手放低，使绳的两个端点匀速移动，其轨迹为竖直面内等腰梯形的两个腰（梯形的上下底水平），如图所示。则两端点分别自A、C两点，沿、以同一速度匀速移动，忽略摩擦力及空气阻力的影响，则运动过程中（    ）

A．左右两边绳的弹力均不变且相等 B．弹性绳的总长度变大

C．左边绳的弹力变大 D．右边绳的弹力变小

【答案】A

【详解】ACD．以空竹为研究对象进行受力分析，同一根绳子拉力处处相等，所以F1=F2，，在水平方向空竹

处于共点力平衡，设F1与水平方向的夹角为，F2与水平方向的夹角为

所以

所以两根绳与竖直方向的夹角相等，为，则

两端点移动的过程，两端点在水平方向上的距离不变，所以不变，不变，从而得出F1和F2均不变，故A正确，CD错误；

B．根据

可知弹性绳的总长度不变，B错误。

故选A。

8．（2023秋·高一单元测试）（多选题）如图所示是骨折病人的牵引装置示意图，绳的一端固定，绕过定滑轮和动滑轮后挂着一个重物，与动滑轮相连的帆布带拉着病人的脚，整个装置在同一竖直平面内。为了使脚所受的拉力减小，可采取的方法是（　　）

A．只增加绳的长度

B．只减小重物的质量

C．只将病人的脚向左移动

D．只将两定滑轮的间距增大

【答案】BD

【详解】脚所受拉力为两绳的合力，如图所示

合力大小为

F=2Tcos θ

又

T=mg

联立解得

F=2mgcos θ

可知增大θ角或减小重物的质量都会使脚所受的合力减小

A．只增加绳的长度，脚所受的拉力不变，故A错误；

B．只减小重物的质量，脚所受的拉力减小，故B正确；

C．只将病人的脚向左移动，θ角减小，脚所受的拉力变大，故C错误；

D．只将两定滑轮的间距增大，θ角增大，脚所受的拉力减小，故D正确。

故选BD。

9．（2023秋·高一单元测试）（多选题）如图所示，用相同的弹簧秤将同一个重物m，分别按甲、乙、丙三种方式悬挂起来，读数分别是F1、F2、F3、F4，已知θ=30°，则有（　　）

A．F4最大 B．F1=F3

C．F2最大 D．F1比其他各读数都小

【答案】BC

【详解】分别受力分析，由平衡条件可得，四个弹簧秤的读数分别为

可知

F1=F3

其中F2最大。

故选BC。

10．（2023春·山东济宁·高一济宁一中校考阶段练习）（多选题）如图所示，一根不可伸长的轻绳两端连接两轻环A、B，两环分别套在相互垂直的水平杆和竖直杆上。轻绳绕过光滑的轻小滑轮，重物悬挂于滑轮下，始终处于静止状态。下列说法正确的是（　　）

A．只将环A向下移动少许，绳上拉力不变，环B所受摩擦力不变

B．只将环A向下移动少许，绳上拉力变大，环B所受摩擦力变大

C．只将环B向右移动少许，绳上拉力变大，环A所受杆的弹力变大

D．只将环B向右移动少许，绳上拉力变大，环A所受杆的弹力不变

【答案】AC

【详解】设滑轮两侧绳子与竖直方向的夹角为，绳子的长度为，B环到墙壁的距离为，如图所示

根据几何关系可得

以滑轮作为研究对象，设绳子拉力大小为，由平衡条件可知

解得

对B环进行受力分析，由平衡条件可知，环B所受摩擦力为

对A环进行受力分析，由平衡条件可知，环A所受杆的弹力为

AB．只将环A向下移动少许，和都不变，则不变，可知绳上拉力不变，环B所受摩擦力不变，故A正确，B错误；

CD．只将环B向右移动少许，变大，不变，则变大，可知绳上拉力变大，环A所受杆的弹力变大，故C正确，D错误。

故选AC。

11．（2023秋·云南保山·高一统考期末）如图所示，物体甲放置在水平地面上，通过跨过定滑轮的轻绳与小球乙相连，整个系统处于静止状态。现对小球乙施加一个水平力，使小球乙缓慢上升一小段距离，整个过程中物体甲保持静止，则该过程中（　　）

A．变大，地面对甲的摩擦力变大

B．变小，地面对甲的摩擦力变小

C．变小，地面对甲的支持力变大

D．变大，甲物体的合外力变大

【答案】A

【详解】ABCD.对乙物体，根据受力情况，设绳与竖直方向的夹角为α，则水平力：

绳的拉力

随着α的逐渐增加，水平力增加。绳的拉力也增加。

对甲物体受力分析得，绳拉力的水平分力逐渐增加，根据平衡可得，地面对甲的摩擦力增加；绳拉力的竖直分力逐渐增加，地面对甲的支持力变小，故选项A正确，选项BCD错误。

故选A。

12．（2023春·河北邢台·高二校联考阶段练习）如图所示，质量为的小球A与质量未知的滑环B用绕过光滑定滑轮的不可伸长的轻绳连接，连接滑环B的绳与杆垂直并在同一竖直平面内。滑环B套在与竖直方向成的粗细均匀的固定杆上，滑环和杆间的动摩擦因数，初始时滑环恰好不下滑，现对小球A施加一个水平力F，使小球A在水平力的作用下沿着圆弧轨迹缓慢上移，设滑环与杆间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力（），下列说法正确的是（　　）

A．绳子拉力保持不变

B．滑环B的质量

C．固定杆给滑环B的弹力方向垂直于杆向上

D．滑环B受到的摩擦力变大

【答案】B

【详解】A．对小球A施加一个水平力，使小球A在水平力的作用下沿着圆弧轨迹缓慢上移，在圆周上任一位置时，根据平衡条件有

整理可得

随着小球A沿着圆弧轨迹缓慢上移，增大，可知，拉力变大，绳子的弹力变大，故A错误；

BC．由A分析可知，绳子的弹力逐渐增大，且小球A到点的距离不变，即滑环B一直处于静止状态，由于初始时滑环恰好不下滑，则随着绳子的弹力变大，固定杆给滑环B的弹力增大，由平衡条件有

即固定杆给滑环B的弹力方向垂直于杆向下，又有

联立解得

故C错误，B正确；

D．由上述分析可知，滑环B一直处于静止状态，则滑环B受静摩擦力，由平衡条件有

保持不变，故D错误。

故选B。

13．（2023秋·山东菏泽·高一统考期末）（多选题）如图所示，一只小鸟沿着均匀树枝从右向左缓慢爬行，在小鸟从A运动到B的过程中（不考虑树枝的形状变化），则（　　）

A．树枝对小鸟的作用力先减小后增大

B．树枝对小鸟的摩擦力先减小后增大

C．树枝对小鸟的弹力先增大后减小

D．树枝对小鸟的弹力保持不变

【答案】BC

【详解】A．对小鸟进行受力分析，其受力分析图如图所示

因为小鸟是缓慢爬行的，所以小鸟始终处于平衡态，即合力始终为零。即树枝对小鸟的作用力的合力与小鸟所受重力等大反向，所以树枝对小鸟的作用力大小不变，方向为竖直向上，故A项错误；

B．对如上图所示，该时刻来说，对小鸟受力分析，其摩擦力为静摩擦力，大小为

从A到B的过程中，先减小后增加，所以摩擦力的大小也是先减小后增大，故B项正确；

CD．如上图所示，对该时刻小鸟进行受力分析，其受到的树枝弹力大小为

从A到B的过程中，先减小后增加，所以弹力的大小先增加后减小，故C正确，D错误。

故选BC。

14．（2023秋·重庆渝中·高三重庆巴蜀中学校考阶段练习）（多选题）如图所示，A物块靠在粗䊁墙壁上，可转动的硬质轻杆端与物块A通过光滑铰链连接，另一端与一轻质光滑滑轮相连，一根轻绳一端固定于点，跨过滑轮下端系一重物B，轻绳与墙壁夹角为。物块A质量为，物块B质量为，A、B均保持静止状态。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取，则下列说法正确的是（    ）

A．轻杆上的弹力为

B．墙壁与物块之间动摩擦因数最小值为

C．若只将绳子与墙壁的系点从O点缓慢下移少许后固定，轻杆的角度与A的位置不变，则系统依然可以保持静止状态

D．若将物块B替换为质量更大的物块C，则物块A一定能够保持静止状态

【答案】BD

【详解】A．如图甲所示

两根绳子拉力的合力大小等于B物体重力，由力的平衡条件可知杆上弹力大小等于B物体重力，故A错误；

B．A物块受力平衡需满足

又最大静摩擦力为

若此时摩擦力刚好为最大静摩擦力，墙壁与物块之间动摩擦因数最小，即

由A选项可知

解得

故B正确；

C．当O点位置改变，两根绳子拉力的合力将不沿杆方向，轻杆将发生转动，不能在原位置保持平衡，故C错误；

D．由B选项分析可知

整理可得

若将物块B替换为质量更大的物块C，两根绳子拉力的合力依然沿杆的方向，杆上弹力F增大，F增大后，上式依然成立，因此物块A受到的摩擦力不会超过最大静摩擦力，物体依旧会保持静止状态，故D正确。

故选BD。

15．（2023秋·四川遂宁·高一射洪中学校考阶段练习）（多选题）如图所示，质量为m的小球A和质量为2m的物块B用跨过光滑定滑轮的细线连接，物块B放在倾角为的斜面体C上，C置于水平地面上，现用水平外力F将A小球从最低点沿圆弧缓慢拉至细线与竖直方向夹角，该过程物块B和斜面C始终静止不动（已知sin37°=0.6，cos37°=0.8）。则下列说法正确的是（　　）

A．水平外力F逐渐减小

B．物块B和斜面体C之间的摩擦力逐渐增大

C．斜面体C对地面的摩擦力逐渐增大

D．斜面体C对地面的压力逐渐增大

【答案】BC

【详解】A．当连接A的细线与竖直方向的夹角为时，对A进行受力分析，如图所示

根据平衡条件可得

向右水平力F缓慢拉动小球A，增大，则F增大，故A错误；

B．B的重力沿斜面向下的分力大小为

开始小球对细线的拉力等于mg，所以初状态B不受摩擦力；用水平力F将A小球缓慢拉动的过程中，细线的拉力

T逐渐增大，则B受到的摩擦力方向沿斜面向下且逐渐增大，故B正确；

CD．以B和C整体为研究对象，受力情况如图所示

竖直方向根据平衡条件可得

由于T增大、则地面对C的支持力减小，根据牛顿第三定律可得斜面体C对地面的压力逐渐减小；水平方向根据平衡条件可知斜面体C对地面的摩擦力

由于T增大，则f增大，根据牛顿第三定律可知斜面体C对地面的摩擦力逐渐增大，故C正确，D错误。

故选BC。

16．（2023秋·山东菏泽·高一统考期末）在竖直墙壁的左侧水平地面上，放置一个质量为M的正方体ABCD，在墙壁和正方体之间放置一个质量为m的光滑球，正方体和球均保持静止，球的球心为O，此时OB与竖直方向的夹角为，如图所示。正方体与水平地面间的动摩擦因数为，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g。求：

（1）正方体和墙壁对球的支持力、分别是多大？

（2）保持球的半径和角不变，只增大球的质量，为了不让正方体出现滑动，则球质量的最大值为多少？

【答案】（1），；（2）

【详解】（1）球的受力分析如图所示

根据受力平衡可得

解得

（2）设球的最大质量为，对整体受力分析可得

又

联立解得

17．（2023春·辽宁沈阳·高二沈阳市第一二〇中学校考期末）如图所示，质量的木块套在水平杆上，并用轻绳与质量的小球相连。今用跟水平方向成30°角的力拉着小球并带动木块一起向右匀速运动，运动中木块与小球的相对位置保持不变，g取10m/s2，求运动过程中轻绳与水平方向的夹角θ及木块与水平杆间的动摩擦因数。

【答案】，

【详解】以木块和小球整体为研究对象，由平衡条件得水平方向

竖直方向

解得

以小球为研究对象，由平衡条件得水平方向

竖直方向

解得

18．（2023·全国·高三假期作业）如图所示，质量为的物体放在倾角为的斜面上，与斜面间的动摩擦因数为，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，M用平行于斜面的轻绳绕过光滑的定滑轮与不计质量的吊盘连接，吊盘架足够高，两个劲度系数均为的轻弹簧和两个质量都是m的物体栓接，此时M刚好不上滑，取。问：

（1）m的质量是多大；

（2）现将上面的m物体缓慢向上提，当M刚要开始下滑时，绳子拉力为多少；

（3）此时上面的m物体缓慢向上提起的高度是多少。

【答案】（1）2kg；（2）10N；（3）

【详解】（1）对M和m的系统，由平衡知识可知

解得

m=2kg

（2）使M刚要开始下滑时，则绳的拉力为T

解得

T=10N

（3）此时吊盘中下面弹簧的弹力应为10N，因开始时下面弹簧的弹力为

2mg=40N

可知下面弹簧伸长了

对中间的物体m受力分析可知，上面的弹簧对之间物体应该是向上的拉力，大小为F=10N，即上面的弹簧应该处于拉长状态，则上面弹簧的伸长量应该是

可知上面的m物体向上提起的高度是

19．（2023·海南·统考高考真题）如图所示，工人利用滑轮组将重物缓慢提起，下列说法正确的是（   ）

A．工人受到的重力和支持力是一对平衡力

B．工人对绳的拉力和绳对工人的拉力是一对作用力与反作用力

C．重物缓慢拉起过程，绳子拉力变小

D．重物缓慢拉起过程，绳子拉力不变

【答案】B

【详解】AB．对人受力分析有

则有

FN＋FT= mg

其中工人对绳的拉力和绳对工人的拉力是一对作用力与反作用力，A错误、B正确；

CD．对滑轮做受力分析有

则有

则随着重物缓慢拉起过程，θ逐渐增大，则FT逐渐增大，CD错误。

故选B。

20．（2023·江苏·统考高考真题）如图所示，“嫦娥五号”探测器静止在月球平坦表面处。已知探测器质量为m，四条腿与竖直方向的夹角均为θ，月球表面的重力加速度为地球表面重力加速度g的。每条腿对月球表面压力的大小为（   ）

A． B． C． D．

【答案】D

【详解】对“嫦娥五号”探测器受力分析有

FN = mg月

则对一条腿有

根据牛顿第三定律可知每条腿对月球表面的压力为。

故选D。

21．（2022·浙江·统考高考真题）如图所示，学校门口水平地面上有一质量为m的石墩，石墩与水平地面间的动摩擦因数为，工作人员用轻绳按图示方式匀速移动石墩时，两平行轻绳与水平面间的夹角均为，则下列说法正确的是（　　）

A．轻绳的合拉力大小为

B．轻绳的合拉力大小为

C．减小夹角，轻绳的合拉力一定减小

D．轻绳的合拉力最小时，地面对石墩的摩擦力也最小

【答案】B

【详解】AB．对石墩受力分析，由平衡条件可知

联立解得

故A错误，B正确；

C．拉力的大小为

其中，可知当时，拉力有最小值，即减小夹角，轻绳的合拉力不一定减小，故C错误；

D．摩擦力大小为

可知增大夹角，摩擦力一直减小，当趋近于90°时，摩擦力最小，故轻绳的合拉力最小时，地面对石墩的摩擦力不是最小，故D错误；

故选B。

22．（2022·广东·高考真题）图是可用来制作豆腐的石磨。木柄静止时，连接的轻绳处于绷紧状态。O点是三根轻绳的结点，F、和分别表示三根绳的拉力大小，且。下列关系式正确的是（　　）

A． B． C． D．

【答案】D

【详解】以点为研究对象，受力分析如图

由几何关系可知

由平衡条件可得

联立可得

故D正确，ABC错误。

故选D。