高三物理三力平衡试题答案及解析
高三物理三力平衡试题答案及解析1.如图所示，物块在力F作用下向右沿水平方向匀速运动，则物块受到的摩擦力F与拉力F的合f力方向应该是()A．水平向右B．竖直向上C．向右偏上D．向左偏上【答案】B【解析】物体受向下的重力G、斜向上的拉力F和水平向左的摩擦力F三个力的作用下处于平衡f与拉力F的合力方向应和重力方向状态，则任意两个力的合力与第三个力等大反向，故摩擦力Ff相反即竖直向上，向下B正确。
【考点】物体的平衡。
2.小车上有一根固定的水平横杆，横杆左端固定的斜杆与竖直方向成θ角，斜杆下端连接一质量为m的小铁球。
横杆右端用一根轻质细线悬挂一相同的小铁球，当小车在水平面上做直线运动时，细线保持与竖直方向成α角（α≠θ），设斜杆对小铁球的作用力为F，下列说法正确的是A．F沿斜杆向上，F＝B．F沿斜杆向上，F＝C．F平行于细线向上，F＝D．F平行于细线向上，F＝【答案】D【解析】对右边的小铁球研究，受重力和细线的拉力，如图根据牛顿第二定律，得：mgtanα=ma得到：a=gtanα…①对左边的小铁球研究，受重力和细杆的弹力，如图，设轻杆对小球的弹力方向与竖直方向夹角为θ由牛顿第二定律，得：m′gtanβ=m′a′…②F′＝…③因为a=a′，得到β=α≠θ，则：轻杆对小球的弹力方向与细线平行，大小为F′＝=；【考点】本题考查共点力的平衡条件。
3.在倾角为的固定光滑斜面上有两个用轻弹簧相连接的物块A、B，它们的质量分别为m1、m2，弹簧劲度系数为k，C为一固定挡板，系统处于静止状态。
现用一平行于斜面向上的恒力F拉物块A使之向上运动，当物块B刚要离开挡板C时，物块A运动的距离为d，速度为v，则A．物块B的质量满足B．此时物块A的加速度为C．此时拉力做功的瞬时功率为D．此过程中，弹簧的弹性势能变化了【答案】D【解析】开始系统处于静止状态，弹簧弹力等于A的重力沿斜面下的分力，当B刚离开C时，弹簧的弹力等于B的重力沿斜面下的分力，故m2gsinθ=kx2，但由于开始是弹簧是压缩的，故d＞x2，故m2gsinθ＜ kd，A错误；当B刚离开C时，弹簧的弹力等于B的重力沿斜面下的分力，故m2gsinθ=kx2，但由于开始是弹簧是压缩的，故d＞x2，故m2gsinθ＜ kd，故物块A加速度小于，B错误；拉力的瞬时功率P=Fv，C错误；根据功能关系，弹簧弹性势能的增加量等于拉力的功减去系统动能和重力势能的增加量，即为，D正确；【考点】本题考查共点力的平衡条件。
4.（20分）如图所示，直角坐标系xoy位于竖直平面内，y轴正方向竖直向上，x轴正方向水平向右。
空间中存在相互垂直的匀强电场和匀强磁场，匀强磁场垂直xoy平面向里，磁感应强度大小为B。
匀强电场（图中未画出）方向平行于xoy平面，小球（可视为质点）的质量为m、带电量为+q，已知电场强度大小为，g为重力加速度。
（1）若匀强电场方向水平向左，使小球在空间中做直线运动，求小球在空间中做直线运动的速度大小和方向；（2）若匀强电场在xoy平面内的任意方向，确定小球在xoy平面内做直线运动的速度大小的范围；（3）若匀强电场方向竖直向下，将小球从O点由静止释放，求小球运动过程中距x轴的最大距离。
【答案】（1）；方向斜向下与x轴方向夹角45°；（2）；（3）。
【解析】（1）由题意知小球做匀速直线运动（2分）受力分析如图（2分）匀速直线运动速度大小（1分）方向如图，斜向下与x轴方向夹角45°（1分）（2）小球做直线运动的条件为：洛仑兹力与电场力和重力的合力为一对平衡力。
当电场在xoy 平面内方向任意时，电场力与重力合力最大值为2mg （1分）最小值为零（1分）则：（2分）（2分）得（2分）（3）设小球运动到最低位置时下落高度为H，此时速度最大为v，方向水平（2分）任意时刻v沿x轴正向、y轴负向的分速度分别为vx ，vy.。
与vy.对应的洛仑兹力水平分力方向沿x轴正向，小球由静止释放到最低点的过程中，应用动量定理得：（2分）小球由静止释放到最低点的过程中，由动能定理得：（1分）解得：（1分）【考点】洛伦兹力，力的平衡，动量定理，动能定理。
5.如图所示，倾角为的粗糙斜劈放在粗糙水平面上，物体a放在斜面上，轻质细线一端固定在物体a上，另一端绕过光滑的滑轮固定在c点，滑轮2下悬挂物体b，系统处于静止状态．若将固定点c向右移动少许，而a与斜劈始终静止，则A．细线对物体a的拉力增大B．斜劈对地面的压力减小C．斜劈对物体a的摩擦力减小D．地面对斜劈的摩擦力增大【答案】AD【解析】对物体b进行受力分析，自身重力和两个拉力，同一根绳子各段拉力相等，根据力的合成可得绳子拉力，若将固定点c向右移动少许，使得变大，拉力变大，对a的拉力变大，选项A对。
对a受力分析，沿斜面方向，若重力的分力，斜劈对a的摩擦力方向向上，随拉力增大而减小，若重力的分力，斜劈对a的摩擦力方向向下，随拉力增大而增大，选项C错。
对斜面和a做为一个整体受力分析，受到两个自身重力，地面支持力，绳子拉力，由于绳子拉力斜向下，拉力的水平分力变大，地面对斜劈的摩擦力增大选项D对。
竖直分力大小不变，，地面对斜劈的支持力不变，斜劈对地面的压力不变选项B错。
【考点】共点力的平衡6.在如图所示装置中，两物体质量分别为m1、m2，悬点a、b间的距离远大于滑轮的直径，不计一切摩擦，整个装置处于静止状态。
由图可知A．α一定等于βB．m1一定大于m2C．m1一定小于2m2D．m1可能大于2m2【答案】AC【解析】据题意，a、b段是同一根绳子，张力处处相等，则有：，在x轴方向上有：，所以一定有：，A选项正确；在y轴方向有：，即，整理得：，故C选项正确而B、D选项错误。
【考点】本题考查物体的平衡条件。
7.如图所示的水平面上，橡皮绳一端固定，另一端连接两根弹簧，连接点P在F1、F2和F3三力作用下保持静止，下列判断正确的是()A．F3>F1>F2B．F1>F2>F3C．F2>F3>F1D．F3>F2>F1【答案】A【解析】根据力的矢量三角形可得，，所以,故A正确，【考点】考查了力的矢量三角形定则的应用点评：在做力的合成与分解时，需要将三个力放在同一个三角形中，然后根据三角函数分析8.如图为一攀岩运动员正沿竖直岩壁缓慢攀登，由于身背较重的行囊，重心上移至肩部的O点，总质量为60kg。
此时手臂与身体垂直，手臂与岩壁夹角为53°。
则手受到的拉力和脚受到的作用力分别为（设手、脚受到的作用力均通过重心O，g取10m/s2，sin53°="0.8," cos53°=0.6）A．360N 480N B．480N 360 NC．450N 800N D．800N 450N【答案】A【解析】根据共点力的平衡：，，联立解得N=360N,T=480N,故A对。
9.如图所示，质量M=kg的木块A套在水平杆上，并用轻绳将木块A与质量m=kg的小球相连。
今用跟水平方向成α=300角的力F=N,拉着球带动木块一起向右匀速运动，运动中M、m相对位置保持不变，取g=10m/s2。
求：【1】运动过程中轻绳与水平方向夹角θ；【答案】θ=30°【2】木块与水平杆间的动摩擦因数μ。
【答案】10.如图所示，质量为m的球置于斜面上，被一个竖直挡板挡住。
现用一个力F拉斜面，使斜面在水平面上向右做加速度为a的匀加速直线运动，忽略一切摩擦，以下说法中正确的是（）A．若加速度足够小，竖直挡板对球的弹力可能为零B．若加速度足够大，斜面对球的弹力可能为零C．斜面和挡板对球的弹力的合力等于maD．斜面对球的弹力不仅有，而且是一个定值【答案】D【解析】略11.如图所示，物体的质量，用与竖直方向成的斜向右上方的推力把该物体压在竖直墙壁上，并使它沿墙壁在竖直方向上做匀速直线运动。
物体与墙壁间的动摩擦因数，取重力加速度，试分别求出物体向上和向下运动时推力的大小。
（，）【答案】88N 40N【解析】略12.如图所示，在绳下端挂一物体，用力F拉物体使悬线偏离竖直方向的夹角为α，且保持其平衡．保持α不变，当拉力F有最小值时，F与水平方向的夹角β应是A．0B．C．2αD．α【答案】D【解析】【考点】共点力平衡的条件及其应用；力的合成与分解的运用．专题：共点力作用下物体平衡专题．分析：以结点O为研究对象，分析受力情况，作出力图，其中上面两根绳子的拉力的合力与物体的重力大小相等，方向相反，保持不变，作出F在三个不同方向时力合成图，比较F的大小，得出F最小时α与β的关系．解答：解：以结点O为研究对象，分析受力情况，作出力图，拉力F1与F的合力与重力平衡，保持不变，作出F在三个不同方向时力的合成图．由力图比较可知，当F与F垂直时，拉力F最小，由数学知识得到β=α．1故选D点评：本题可作为动态变化分析问题处理，运用图解法形象直观反映F的变化，也可以根据平衡条件得出F与β的函数关系式，再由数学知识求极值．13.轻绳一端系在质量为m的物体A上，另一端系在一个套在粗糙竖直杆MN的圆环上。
现用水平力F拉住绳子上一点O，使物体A从图中实线位置缓慢下降到虚线位置，但圆环仍保持在原来位置不动。
则在这一过程中，环对杆的摩擦力F1和环对杆的压力F2的变化情况是A．F1保持不变，F2逐渐增大B．F1逐渐增大，F2保持不变C．F1逐渐减小，F2保持不变D．F1保持不变，F2逐渐减小【解析】【考点】共点力平衡的条件及其应用；力的合成与分解的运用．专题：共点力作用下物体平衡专题．分析：以圆环、物体A及轻绳整体为研究对象，分析受力情况，根据平衡条件分析杆对环的摩擦力和弹力，再由牛顿第三定律分析环对杆的摩擦力F1的变化情况．以结点O为研究对象，分析F 的变化，根据F与杆对环的弹力的关系，分析杆对环的弹力的变化情况．解答：解：以圆环、物体A及轻绳整体为研究对象，分析受力情况，作出力图如图1所示．根据平衡条件得到，杆对环的摩擦力F1=G，保持不变．杆对环的弹力F2=F．再以结点O为研究对象，分析受力情况，作出力图如图2所示．由平衡条件得到F=mgtanθ当物体A从图中实线位置缓慢下降到虚线位置过程中，θ逐渐减小，则F逐渐减小，F2逐渐减小．所以F1保持不变，F2逐渐减小．故选D．点评：本题是力平衡中动态变化分析问题，关键是灵活选择研究对象，分析物体的受力情况．14.如右图所示，ACB是一光滑的、足够长的、固定在竖直平面内的“∧”形框架，其中CA、CB边与竖直方向的夹角均为θ.P、Q两个轻质小环分别套在CA、CB上，两根细绳的一端分别系在P、Q环上，另一端和一绳套系在一起，结点为O.将质量为m的钩码挂在绳套上，OP、OQ两根细绳拉直后的长度分别用l1、l2表示，若l1∶l2＝2∶3，则两绳受到的拉力之比F1∶F2等于()A．1∶1 B．2∶3 C．3∶2 D．4∶9【答案】A【解析】由于P、Q小环重力不计，小环P、Q平衡时合力为零，杆对小环的弹力垂直于杆，则绳对小环的拉力也垂直于杆．则由几何关系可知，两绳与竖直方向的夹角相等，两绳的拉力相等，故.，A正确，故选A【考点】共点力平衡的条件及其应用；力的合成与分解的运用．点评：本题的解题关键是抓住两环只受两个力，二力平衡，确定出两绳的方向．还要能正确的受力分析，并且能熟练运用几何知识分析力的关系．15.如图所示,一根重8N的均匀直棒AB,A端用绳吊在固定点0,用一沿水平方向的力F=6N作用于B端,使棒处于平衡状态,则绳与竖直方向的夹角为( sin370="0.6 " cos370="0.8" ):A 300B 370C 450D 600【答案】B16.物体静止在斜面上，以下的几种分析中正确的是（）A．物体所受静摩擦力的反作用力是重力沿斜面的分力B．物体所受重力沿垂直斜面的分力就是物体对斜面的压力C．物体所受重力的反作用力就是斜面对它的静摩擦力和支持力这两个力的合力D．物体所受支持力的反作用力就是物体对斜面的压力【答案】D【解析】略17.重为G粗细均匀的棒AB用轻绳MPN悬吊起来，如图所示．当棒静止时，有：（）A．棒必处于水平B．棒必与水平相交成300角且N高M低C．绳子MP和NP的张力必有T MP > T NP，且绳子OP的张力T OP = GD．绳子MP和NP的张力必有T MP < T NP，且绳子OP的张力T OP = G【答案】BC【解析】略18.一质量为M的探空气球在匀速下降，若气球所受浮力F始终保持不变，气球在运动过程中所受阻力仅与速率有关，重力加速度为g．现欲使该气球以同样速率匀速上升，则需从气球吊篮中减少的质量为（）A．B．C．D．0【答案】A【解析】设减少的质量为△m，匀速下降时：Mg=F＋kv，匀速上升时：Mg－△mg＋kv = F，解得△mg = 2(M－)19.物块静止在固定的斜面上，分别按图示的方向对物块施加大小相等的力F，A中F垂直于斜面向上。
三力测试考试题目及答案
三力测试考试题目及答案1. 描述牛顿第一定律的内容。
答案：牛顿第一定律，也称为惯性定律，指出在没有外力作用的情况下，一个物体将保持静止或匀速直线运动的状态。
2. 简述重力加速度的值及其单位。
答案：重力加速度的值约为9.8米每秒平方（m/s²），在地球表面附近，这个值几乎保持不变。
3. 列出三种常见的力的类型。
答案：常见的三种力的类型包括：摩擦力、重力和弹力。
4. 阐述动量守恒定律的基本原理。
答案：动量守恒定律表明，在一个封闭系统中，如果没有外力作用，系统总动量保持不变。
5. 说明什么是弹性碰撞，并给出一个例子。
答案：弹性碰撞是指在碰撞过程中，碰撞前后系统的动能和动量都守恒的碰撞。
例如，两个质量相等的台球在没有摩擦的理想平面上相撞，碰撞后它们会交换速度。
6. 描述胡克定律的内容及其数学表达式。
答案：胡克定律描述了弹性物体在受到力的作用时，其形变与施加的力成正比。
数学表达式为：F = -kx，其中F是力，k是弹簧常数，x是形变量。
7. 简述能量守恒定律的意义。
答案：能量守恒定律表明，在一个封闭系统中，能量不能被创造或销毁，只能从一种形式转换为另一种形式，总能量保持不变。
8. 列出三种提高机械效率的方法。
答案：提高机械效率的方法包括：减小摩擦、使用更轻的材料以及优化机械设计以减少不必要的能量损失。
9. 计算一个物体在自由落体运动中，从10米高处落下所需的时间，假设重力加速度为9.8 m/s²。
答案：使用公式t = √(2h/g)，其中h为高度，g为重力加速度，代入数值得到t = √(2*10/9.8) ≈ 1.43秒。
10. 解释什么是向心力，并给出一个例子。
答案：向心力是使物体沿圆周路径运动的力，它始终指向圆心。
例如，当一辆车在圆形轨道上行驶时，车辆受到的向心力是由轮胎与地面之间的摩擦力提供的。
高中物理力与物体的平衡习题解析与专题训练(附答案)
力与物体的平衡例题解析力的合成与分解1.物体受共点力F1、F2、F3作用而做匀速直线运动，则这三个力可能选取的数值为A.15 N、5 N、6 NB.3 N、6 N、4 NC.1 N、2 N、10 ND.1 N、6 N、8 N解析：物体在F1、F2、F3作用下而做匀速直线运动，则三个力的合力必定为零，只有B选项中的三个力的合力可能为零，故选B.答案：B2.一组力作用于一个物体，其合力为零.现把其中的一个大小为20 N的力的作用方向改变90°而大小不变，那么这个物体所受力的合力大小是_______.解析：由于物体所受的合力为零，则除20 N以外的其他力的合力大小为20 N，方向与20 N的力方向相反.若把20 N的力的方向改变90°，则它与其余力的合力垂直，由平行四边形定则知物体所受力的合力大小为202N.答案：202N3.如图1－2－15所示，物块在力F作用下向右沿水平方向匀速运动，则物块受的摩擦力F f与拉力F的合力方向应该是图1－2－15A.水平向右B.竖直向上C.向右偏上D.向左偏上解析：对物块进行受力分析如图所示：除F与F f外，它还受竖直向下的重力G及竖直向上的支持力F N，物块匀速运动，处于平衡状态，合力为零.由于重力G和支持力F N在竖直方向上，为使这四个力的合力为零，F与F f的合力必须沿竖直方向.由平行四边形定则可知，F与F f的合力只能竖直向上.故B正确.F答案：B4.如图1－2－16所示，物体静止于光滑水平面M 上，力F 作用于物体O 点，现要使物体沿着OO '方向做加速运动（F 和O O '都在M 水平面内）.那么，必须同时再加一个力F '，这个力的最小值是图1－2－16A.F cos θB.F sin θC.F tan θD.F cot θ解析：为使物体在水平面内沿着O O '做加速运动，则F 与F '的合力方向应沿着O O '，为使F '最小，F '应与OO '垂直，如图所示.故F '的最小值为F '=F sin θ，B 选项正确.答案：B5 .某运动员在单杠上做引体向上的动作，使身体匀速上升.第一次两手距离与肩同宽，第二次两手间的距离是肩宽的2倍.比较运动员两次对单杠向下的作用力的大小，其结果为_______.解析：由于运动员匀速上升，运动员两次所受单杠的作用力都等于他的重力，故他对单杠向下的作用力都是mg .答案：mg6. 一根轻质细绳能承受的最大拉力是G ，现把一重为G 的物体系在绳的中点，两手先并拢分别握住绳的两端，然后缓慢地左右对称分开.为使绳不断，两绳间的夹角不能超过A.45°B.60°C.120°D.135°解析：当两绳间的夹角为120°时，两绳的拉力等于G ；若两绳的夹角大于120°，两绳的拉力大于G ；若两绳间的夹角小于120°，两绳的拉力小于G ，故选C.答案：C7. 刀、斧、凿、刨等切削工具的刃都叫做劈，劈的截面是一个三角形，如图1－2－17所示，使用劈的时候，在劈背上加力F ，这个力产生的作用效果是使劈的两侧面推压物体，把物体劈开.设劈的纵截面是一个等腰三角形，劈背的宽度是d ，劈的侧面的长度是L .试求劈的两个侧面对物体的压力F 1、F 2.2图1－2－17解析：根据力F 产生的作用效果，可以把力F 分解为两个垂直于侧面的力'1F 、'2F ，如图所示，由对称性可知，'1F ='2F .根据力三角形△O '1F F 与几何三角形△ACB 相似可得L F '1=dFF2'所以'1F ='2F =dLF 由于F 1='1F ，F 2='2F ， 故F 1=F 2=dL F . 答案：F 1=F 2=dL F8. 如图1－2－18所示，保持θ不变，将B 点向上移，则BO 绳的拉力将图1－2－18 A.逐渐减小B.逐渐增大C.先减小后增大D.先增大后减小解析：对结点O 受力分析如图甲所示.由于结点O 始终处于平衡状态，合力为零，故F 1、F B 、F A 经过平移可构成一个矢量三角形，其中F 1=mg ，其大小和方向始终不变；F A 方向也不变，大小可变；F B 的大小、方向都在变.在绳向上偏移的过程中，可能作出一系列矢量三角形如图乙所示，显而易见在F B 变化到与F A 垂直前，F B 是逐渐变小的，然后F B 又逐渐变大.同时看出F A 是逐渐变小的，故C 正确.应用此方法可解决许多相关动态平衡问题.AA甲乙答案：C9.用细绳AC 和BC 吊起一重物，两绳与竖直方向的夹角如图1－2－19所示，AC 能承受的最大拉力为150 N ，BC 能承受的最大拉力为100 N.为使绳子不断裂，所吊重物的质量不得超过多少?图1－2－19解析：重物受到的三个力的方向已确定.当AC 、BC 中有一条绳的拉力达到最大拉力时，设F AC 已达到F AC ＝150 N ，已知F BC ＝F AC tan30°＝86.6 N ＜100 N.A CG ＝30cos AC F =22150N ＝172 N. G ＝172 N 时，F AC ＝150 N ，而F BC ＜100 N ，AC 要断. 所以G ≤172 N ，m ≤17.2 kg. 答案：m ≤17.2 kg10.（2003年高考新课程理科综合，19）如图1－2－20所示，一个半球形的碗放在桌面上，碗口水平，O 点为其球心，碗的内表面及碗口是光滑的.一根细线跨在碗口上，线的两端分别系有质量为m 1和m 2的小球，当它们处于平衡状态时，质量为m 1的小球和O 点的连线与水平线的夹角为α=60°.两小球的质量比12m m 为2图1－2－20A.33B.32C.23D.22 解析：由F N 与F T 水平方向合力为零可知，F N =F T ；竖直方向有2F T cos30°=m 1g ，又F T =m 2 g ，从而得2m 2 g ×23=m 1 g ，解得12m m =33.答案：A11.如图1－2－21所示，重为G 的均匀链条，两端用等长的轻绳连接，接在等高的地方，绳与水平方向成θ角.试求：（1）绳子的张力；（2）链条最低点的张力.图1－2－21解析：（1）如图所示，设两端绳的拉力均为F 1，则有2F 1sin θ=G1F 1=θsin 2G. （2）设链条最低点的张力为F 2，则有 F 2=F 1cos θ=21G cot θ. 答案：（1）θsin 2G （2）21G cot θ12. 水平横梁的一端A 插在墙壁内，另一端装有一小滑轮B .一轻绳的一端C 固定在墙壁上，另一端跨过滑轮后悬挂一质量m =10 kg 的重物，∠CBA =30°，如图1－2－22 所示.则滑轮受到绳子的作用力为（g 取10 m/s 2）ABCm图1－2－22A.50 NB.503 NC.100 ND.200 N解析：滑轮所受绳子的作用力是滑轮两侧绳子拉力的合力.根据定滑轮的特点，两侧绳的拉力均为F =mg =100 N.由于两侧绳的夹角为120°，所以，它们的合力也等于100 N ，C 选项正确.答案：C 13.（2003年辽宁大综合，36）如图1－2－23所示，一质量为M 的楔形木块放在水平桌面上，它的顶角为90°，两底角为α和β；a 、b 为两个位于斜面上质量均为m 的小木块.已知所有接触面都是光滑的.现发现a 、b 沿斜面下滑，而楔形木块静止不动，这时楔形木块对水平桌面的压力等于♋♌Ma b图1－2－23 A.Mg +mgB.Mg +2mgC.Mg +mg （sin α+sin β）D.Mg +mg （cos α+cos β）解析：以楔形木块为研究对象，它受到重力、支持力、两木块的压力，根据平衡条件得F N =Mg +mg cos 2α+mg cos 2β 由于α+β=90°， 故cos 2α+cos 2β=1，所以楔形木块对地面的压力为F N =Mg +mg 正确选项为A. 答案：A14.如图1－2－24所示，用光滑的粗铁丝做成一直角三角形，BC 水平，AC 边竖直，∠ABC =α，AB 及AC 两边上分别套有细线连着的铜环，当它们静止时，细线跟AB 所成的角θ的大小为（细线长度小于BC ）图1－2－24A.θ=αB.θ＞2π C.θ＜αD.α＜θ＜2π 解析：若铜环Q 质量为零，则它仅受线的拉力和铁丝AC 的弹力，它们是一对平衡力.由于铁丝对Q 环的弹力垂直于AC ，则细线必定垂直于AC ，此时θ=α，由于Q 环的质量大于零，故θ＞α.同样的道理，若铜环P 的质量为零，则θ=2π，而铜环P 的质量大于零，则θ＜2π，故α＜θ＜2π.选项D 正确.答案：D15.（2004年天津理综，17）中子内有一个电荷量为+32e 的上夸克和两个电荷量为－31e 的下夸克，一简单模型是三个夸克都在半径为r 的同一圆周上，如图1－2－25所示.图1－2－26给出的四幅图中，能正确表示出各夸克所受静电作用力的是+23e图1－2－25+23e+23e+23e+23eBD图1－2－26解析：电荷量为－31e 的下夸克所受的另一个电荷量为－31e 的下夸克给它的静电力，为电荷量为+32e 的上夸克给它静电力的21，则由受力图及相应的几何知识可得到，两个电荷量为－31e 的下夸克所受的静电力的合力均竖直向上，电荷量为+32e 的上夸克所受的静电力的合力竖直向下，故B 选项正确.答案：B16.有点难度哟！如图1－2－27所示，在倾角α=60°的斜面上放一个质量为m 的物体，用k =100 N/m 的轻质弹簧平行斜面吊着.发现物体放在PQ 间任何位置都处于静止状态，测得AP =22 cm ，AQ =8 cm ，则物体与斜面间的最大静摩擦力等于多少？图1－2－27解析：物体位于Q 点时，弹簧必处于压缩状态，对物体的弹力F Q 沿斜面向下；物体位于P 点时，弹簧已处于拉伸状态，对物体的弹力F P 沿斜面向上，P 、Q 两点是物体静止于斜面上的临界位置，此时斜面对物体的静摩擦力都达到最大值F m ，其方向分别沿斜面向下和向上.根据胡克定律和物体的平衡条件得： k （l 0－l 1）+mg sin α=F m k （l 2－l 0）=mg sin α+F m解得F m =21k （l 2－l 1）=21×100×0.14 N=7 N. 答案：7 N17.有点难度哟！压榨机如图1－2－28所示，B 为固定铰链，A 为活动铰链.在A 处作用一水平力F ，C 就以比F 大得多的力压D .已知L =0.5 m ，h =0.1 m ，F =200 N ，C 与左壁接触面光滑，求D 受到的压力.图1－2－28解析：根据水平力产生的效果，它可分解为沿杆的两个分力F 1、F 2，如图a 所示.则F 1＝F 2=αcos 21F=αcos 2FFF F 2F F F 34a b而沿AC 杆的分力F 1又产生了两个效果：对墙壁的水平推力F 3和对D 的压力F 4，如图b 所示，则F 4=F 1sin α=21F tan α而tan α=hL故F 4=hLF 2=1.022005.0⨯⨯ N=500 N. 答案：500 N18．(06广东模拟)如图1-2所示是山区村民用斧头劈柴的剖面图，图中BC 边为斧头背，AB 、AC 边是斧头的刃面。
2025高考物理步步高同步练习第三章第1课时 共点力平衡的条件 三力平衡问题含答案
2025高考物理步步高同步练习第三章5 共点力的平衡第1课时 共点力平衡的条件 三力平衡问题[学习目标] 1.理解共点力平衡的条件.2.利用合成法或分解法解决三力平衡问题．一、共点力几个力如果都作用在物体的同一点，或者它们的作用线相交于一点，这几个力叫作共点力． 二、共点力平衡的条件 1．平衡状态：物体受到几个力作用时，保持静止或匀速直线运动的状态． 2．在共点力作用下物体平衡的条件是合力为0.即F 合＝0或⎩⎪⎨⎪⎧F x 合＝0F y 合＝0，其中F x 合和F y 合分别是将力进行正交分解后，在x 轴和y 轴上所受的合力．1．判断下列说法的正误．(1)只有静止的物体才受力平衡．( × )(2)物体处于平衡状态，一定是受到共点力的作用．( × ) (3)某时刻物体的速度为零，物体一定处于平衡状态．( × ) (4)物体处于平衡状态时加速度一定为零．( √ )(5)如果一个物体受到三个力作用而保持静止状态，则其中任意两力的合力与第三力等大、反向．( √ )2.如图1所示，静止于倾角为30°的斜面上的物体，重力为10 N ，则它受到的支持力为____________ N ，摩擦力为________ N.图1答案 53 5一、共点力平衡的条件导学探究1．什么是平衡状态？答案物体受到几个力作用时，保持静止或匀速直线运动的状态．2．一个物体在某一时刻速度v＝0，那么物体在这一时刻一定受力平衡吗？答案不一定．例如，竖直上抛的物体运动到最高点时，这一瞬间速度为零，但此时加速度不为0，因而竖直上抛物体在最高点不能称为受力平衡，即速度为零不等同于受力平衡．知识深化1．平衡状态(1)物体处于静止或匀速直线运动的状态．(2)对“平衡状态”的理解不管是静止还是匀速直线运动，速度保持不变，所以Δv＝0，a＝ΔvΔt，对应加速度为零，速度为零不代表a＝0.[深度思考]物体做竖直上抛运动，当运动到最高点时，是否处于平衡状态？答案物体在最高点时速度为零，但加速度不为零，不是平衡状态．2．共点力平衡的条件(1)共点力平衡的条件是合力为0.(2)表示为：F合＝0；或将各力分解到x轴和y轴上，满足F x合＝0，且F y合＝0.①二力平衡：若物体在两个力作用下处于平衡状态，则这两个力一定等大、反向、共线．②三力平衡：若物体在三个共点力作用下处于平衡状态，则其中任意两个力的合力与第三个力等大、反向、共线．③多力平衡：若物体在多个共点力作用下处于平衡状态，则其中任意一个力与其余所有力的合力等大、反向、共线．(3)当物体受三个力平衡，将表示这三个力的有向线段依次首尾相连，则会构成一个矢量三角形，表示合力为0.[深度思考]三个力大小分别为7 N、8 N和9 N，这三个力合力的最大值是多少？合力的最小值是多少？答案最大值是24 N，最小值是0.物体在五个共点力的作用下保持平衡，如图2所示，其中F1大小为10 N，方向水平向右，求：图2(1)若撤去力F1，而保持其余四个力不变，其余四个力的合力的大小和方向；(2)若将F1转过90°，物体所受的合力大小．答案(1)10 N方向水平向左(2)10 2 N解析(1)五个共点力平衡时合力为零，则其余四个力的合力与F1等大、反向，故其余四个力的合力大小为10 N，方向水平向左．(2)若将F1转过90°得到F1′，则F1′与其余四个力的合力F垂直，F合＝F1′2＋F2＝102＋102N＝10 2 N.针对训练1(2021·常州市联盟高一期中)一物体静止于水平桌面上，两者之间的最大静摩擦力为5 N，现将水平面内三个力同时作用于物体的同一点，三个力的大小分别为2 N、2 N、3 N．下列关于物体的受力情况和运动情况判断正确的是()A．物体所受静摩擦力不可能为2 NB．物体所受静摩擦力不可能为4 NC．物体可能仍保持静止D．物体一定被拉动答案 C解析 2 N和2 N的力的合力范围为0≤F合≤4 N,3 N在此范围内，故当两个2 N的力的合力为3 N，且与第三个力大小相等方向相反时，三个力的合力为0，故2 N、2 N、3 N三个力的合力范围为0≤F合′≤7 N．2 N在三个力的合力范围内，故当三个力的合力为2 N时，物体所受静摩擦力为2 N，故A错误；4 N在三个力的合力范围内，故当三个力的合力为4 N时，物体所受静摩擦力为4 N，故B错误；当三个力的合力小于或等于最大静摩擦力5 N时，物体仍保持静止状态，故C正确，D错误．二、三力平衡问题1．合成法：物体受三个共点力的作用而平衡，则任意两个力的合力一定与第三个力大小相等、方向相反，据此画出这两个力合成的平行四边形，利用几何知识求解．2．正交分解法：物体受到三个或三个以上力的作用而平衡，将物体所受的力分解到相互垂直的x、y轴上，则x轴与y轴上各分力的合力均为零．用三根轻绳将质量为m的物块悬挂在空中，如图3所示．已知ac和bc与竖直方向的夹角分别为30°和60°，重力加速度为g，则ac绳和bc绳中的拉力大小分别为()图3A.32mg，12mg B.12mg，32mgC.34mg，12mg D.12mg，34mg答案 A解析对结点c受力分析如图所示，设ac绳上的拉力为F1、bc绳上的拉力为F2，根据平衡条件知F1、F2的合力F与重力mg等大、反向，由几何知识得F1＝F cos 30°＝32mg，F2＝F sin30°＝12mg.选项A正确．在科学研究中，可以用风力仪直接测量风力的大小，其原理如图4所示．仪器中一根轻质金属丝悬挂着一个金属球．无风时，金属丝竖直下垂；当受到沿水平方向吹来的风时，金属丝偏离竖直方向一个角度．风力越大，偏角越大．通过传感器，就可以根据偏角的大小指示出风力．那么风力大小F跟金属球的质量m、偏角θ之间有什么样的关系呢？(重力加速度为g)图4答案见解析解析选取金属球为研究对象，它受到三个力的作用，金属球处于平衡状态，这三个力的合力为零．法一力的合成法如图甲所示，风力F和拉力F T的合力与重力等大反向，由平行四边形定则可得F＝mg tan θ. 法二正交分解法以金属球为坐标原点，取水平方向为x轴，竖直方向为y轴，建立坐标系，如图乙所示．则水平方向的合力F x合和竖直方向的合力F y合分别等于零，即F x合＝F T sin θ－F＝0F y合＝F T cos θ－mg＝0解得F＝mg tan θ.针对训练2如图5所示，光滑半球形容器固定在水平面上，O为球心．一质量为m的小滑块，在水平力F的作用下静止于P点．设滑块所受支持力为F N，OP与水平方向的夹角为θ，重力加速度为g，下列关系正确的是()图5A．F＝mgtan θB．F＝mg tan θC．F N＝mgtan θD．F N＝mg tan θ答案 A解析对小滑块进行受力分析，如图所示，将F N沿水平方向和竖直方向进行分解，根据平衡条件列方程．水平方向有：F N cos θ＝F竖直方向有：F N sin θ＝mg 联立解得F ＝mg tan θ，F N ＝mgsin θ.分析平衡问题的基本思路 1．明确平衡状态(合力为零)． 2．巧选研究对象．3．受力分析(画出规范的受力分析图)．4．列平衡方程(灵活运用力的合成法、效果分解法、正交分解法)． 5．求解或讨论(解的结果及物理意义)．考点一 平衡状态与平衡条件1．下列关于共点力的平衡与平衡条件的说法正确的是( ) A ．如果物体的运动速度为零，则必处于平衡状态 B ．如果物体的运动速度大小不变，则必处于平衡状态 C ．如果物体处于平衡状态，则物体沿任意方向的合力都必为零D ．如果物体受到三个共点力的作用而处于平衡状态，则任意两个力的合力与第三个力大小相等、方向相同 答案 C解析 物体运动速度为零时不一定处于平衡状态，A 选项错误；物体运动速度大小不变、方向变化时，物体不做匀速直线运动，一定不处于平衡状态，B 选项错误；物体处于平衡状态时，合力为零，物体沿任意方向的合力都必为零，C 选项正确；物体受到三个共点力作用而处于平衡状态时，合力为零，则任意两个力的合力与第三个力等大反向，D 选项错误． 2．光滑水平面上，某物体在水平方向两个力的作用下处于静止状态，将其中一个力F 在大小不变的情况下，将方向在水平面内逆时针转过90°，保持另一个力的大小、方向都不变，则欲使物体仍能保持静止状态，必须再加上力的大小为( )A．F B.2FC．2F D．3F答案 B解析物体水平方向受到两个力的作用而处于静止状态，由物体的平衡条件可知，力F与另一个力一定等大反向，当力F转过90°时，力F与另一个力的合力大小为2F，因此，欲使物体仍能保持静止状态，必须再加一个大小为2F的力，故B项正确．3．(2021·扬州市高一上期末)如图1所示，一只松鼠站立在倾斜的树枝上．关于松鼠所受树枝作用力的方向，下列说法正确的是()图1A．竖直向下B．竖直向上C．沿树枝向上D．沿树枝向下答案 B4.如图2所示，某个物体在F1、F2、F3、F4四个力的作用下处于静止状态．若保持F4大小不变、方向改变180°，其余三个力的大小和方向均不变，则此时物体所受到的合力大小为()图2A.2F4B．2F4C．F4 D.3F4答案 B考点二三力平衡问题5.(2020·梅河口市博文学校高一上期末)如图3所示，两根完全相同的轻弹簧a、b上端固定在竖直墙壁上，下端连接在小球上．小球静止时，弹簧a、b与竖直方向的夹角分别为53°和37°(sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8)，则a、b两弹簧的伸长量之比为()图3A.34B.43C.45D.54 答案 A解析 对小球受力分析，受到重力和两个弹簧的弹力，如图所示，则有：F a F b ＝mg sin 37°mg cos 37°＝34而F a ＝kx a ，F b ＝kx b 解得x a x b ＝34故A 正确，B 、C 、D 错误．6．(2019·全国卷Ⅲ)用卡车运输质量为m 的匀质圆筒状工件，为使工件保持固定，将其置于两光滑斜面之间，如图4所示．两斜面Ⅰ、Ⅱ固定在车上，倾角分别为30°和60°.重力加速度为g .当卡车沿平直公路匀速行驶时，圆筒对斜面Ⅰ、Ⅱ压力的大小分别为F 1、F 2，则( )图4A ．F 1＝33mg ，F 2＝32mg B ．F 1＝32mg ，F 2＝33mg C ．F 1＝12mg ，F 2＝32mgD ．F 1＝32mg ，F 2＝12mg 答案 D解析分析可知工件受力平衡，对工件受到的重力按照压紧斜面Ⅰ和Ⅱ的效果进行分解，如图所示，结合几何关系可知工件对斜面Ⅰ的压力大小为F1＝mg cos 30°＝32mg，对斜面Ⅱ的压力大小为F2＝mg sin 30°＝12mg，选项D正确，A、B、C错误．7.屋檐下重为G的风铃被水平风力吹起，在偏离竖直方向θ角的位置保持静止，如图5所示．设风力为F，系风铃的轻绳对风铃的拉力为F T，若F恒定，则下列说法正确的是()图5A．F T和G是一对平衡力B．F T一定小于FC．F T与F合力方向竖直向下D．轻绳所受拉力的大小为G cos θ答案 D解析以风铃为研究对象，受力分析如图所示，可知F T与F的合力与重力是一对平衡力，A 错误；由图可知，F T一定大于F，B错误；F T与F的合力与重力是一对平衡力，方向竖直向上，C错误；根据图中几何关系可得轻绳所受拉力的大小为F T′＝F T＝Gcos θ，D正确．8.如图6所示，两根等长的轻绳将日光灯悬挂在天花板上，两绳与竖直方向的夹角都为45°，日光灯保持水平，所受重力为G.则()图6A．两绳对日光灯拉力的合力大小等于2GB ．两绳的拉力和重力不是共点力C ．两绳的拉力大小均为22G D ．两绳的拉力大小均为G2答案 C解析 对日光灯受力分析如图，两绳拉力的作用线与重力作用线的延长线交于一点，这三个力是共点力，B 选项错误；由于日光灯在两绳拉力和重力作用下处于静止状态，所以两绳的拉力的合力与重力G 等大反向，A 选项错误；由于两个拉力的夹角为直角，且都与竖直方向成45°角，则由力的平行四边形定则可知G ＝F 12＋F 22，且F 1＝F 2，故F 1＝F 2＝22G ，C 选项正确，D 选项错误．9．(2021·徐州市高一期中)一质量分布均匀的物块用两根轻绳吊起处于静止状态，如图所示，其中合理的是( )答案 D解析 质量分布均匀的物块的重心在其几何中心，物体受到重力、两根绳子的拉力作用下处于静止状态(平衡状态)，故三个力属于共点力，则三个力的作用线必交于一点，根据题图可知，只有D 选项的三个力的作用线相交于一点，故D 正确、A 、B 、C 错误．10.(2021·江苏省五校联考)如图7所示，原长L 0＝10 cm 、劲度系数k ＝500 N/m 的轻弹簧下端悬挂小球，轻绳一端系小球，另一端固定在拉力传感器上．小球静止时，轻绳水平，传感器读数F ＝3 N ，弹簧的轴线与竖直方向的夹角θ＝37°.sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，g ＝10 m/s 2.求：图7(1)小球的质量m ； (2)此时弹簧的长度L . 答案 (1)0.4 kg (2)11 cm解析 (1)对小球受力分析如图所示：根据平衡条件得：tan θ＝Fmg代入数据解得小球的质量m 为：m ＝0.4 kg (2)对小球，由平衡条件得：F 1＝Fsin θ由胡克定律得：F 1＝kx 联立解得：x ＝0.01 m解得此时弹簧长度：L ＝L 0＋x ＝0.10 m ＋0.01 m ＝0.11 m ＝11 cm11.在杂技表演中，A 、B 、C 、D 四人造型如图8所示，B 演员两臂与竖直方向夹角均为30°，A 演员两臂水平．已知C 、D 两演员的质量均为m ，当地重力加速度为g .求：图8(1)B 演员手臂的拉力大小； (2)A 演员手臂的推力大小． 答案 (1)233mg (2)33mg解析 以C 演员为研究对象，将其视为质点，其受力如图所示，建立直角坐标系，将F B 正交分解．(1)竖直方向由平衡条件得F B cos 30°＝mg解得F B＝233mg(2)水平方向由平衡条件得F B sin 30°＝F A解得F A＝33mg.12．(2021·宿迁市高一上期末)如图9所示，悬挂甲物体的细线拴牢在一不可伸长的轻质细绳上的O点，绳的一端固定在墙上，另一端绕过光滑定滑轮与物体乙相连．系统平衡时，O点两侧绳与竖直方向的夹角分别为α＝70°，β＝55°.则甲、乙两物体质量之比为()图9A．1∶1 B．1∶3C．2∶1 D．3∶1答案 A13.(2021·连云港市高一上期末)如图10所示，竖直平面内有半径为R的光滑半圆弧形轻杆，圆心为O，其直径AB位于水平桌面上，原长为R的轻弹簧一端固定在A点，另一端连接着质量为m的小球，小球套在弧形杆上的C点处于静止状态．已知OC与水平面间的夹角为θ＝60°，重力加速度为g.图10(1)画出小球的受力示意图； (2)求小球对弧形杆的弹力大小； (3)求弹簧的劲度系数． 答案 见解析解析 (1)小球的受力示意图如图所示(2)F N ＝2mg cos 30° 解得F N ＝3mg 由牛顿第三定律得 F N ′＝F N ＝3mg(3)AC 长为L ＝2R cos 30°＝3R F 弹＝k (L －R )＝mg 解得k ＝(3＋1)mg 2R .第2课时 多力平衡问题[学习目标] 1.知道建立坐标系的原则.2.会用正交分解法分析平衡问题．1．当物体受到不在同一条直线上的多个共点力时，一般要采用正交分解法． 2．用正交分解法解决平衡问题的一般步骤． (1)对物体受力分析．(2)建立坐标系：使尽可能多的力落在x 、y 轴上，这样需要分解的力比较少，计算方便． (3)根据共点力平衡的条件列方程：F x ＝0，F y ＝0.(2020·华中师大一附中期中)如图1，一质量m ＝6 kg 的物块，置于水平地面上，物块与地面间的动摩擦因数μ＝13，为了使物块沿水平地面做匀速直线运动，现用一与水平方向夹角为37°的力斜向上拉物体，求此拉力的大小．(已知sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，g取10 m/s2)图1答案20 N解析物块做匀速直线运动，受力分析如图，则水平方向：F T cos 37°＝F f竖直方向：F N＝mg－F T sin 37°且F f＝μF N代入数据解得F T＝20 N.针对训练如图2所示，水平地面上质量为m＝10 kg的物体，在与水平方向成37°角的推力F作用下做匀速直线运动．已知sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，物体与地面间的动摩擦因数为μ＝0.5，重力加速度为g＝10 m/s2，求推力F的大小．图2答案100 N解析对物体受力分析如图所示．物体在推力F的作用下做匀速直线运动，处于平衡状态，物体受到的摩擦力为滑动摩擦力．在竖直方向上：F N＝mg＋F sin 37°在水平方向上：F f＝F cos 37°F f＝μF N联立解得F＝100 N.同学们都有过擦黑板的经历．如图3所示，一黑板擦(可视为质点)的质量为m＝0.2 kg，当手臂对黑板擦的作用力F＝10 N且F与黑板面所成角度为53°时，黑板擦恰好沿黑板表面缓慢竖直向上擦黑板．(取g＝10 m/s2，sin 53°＝0.8，cos 53°＝0.6)图3(1)求黑板擦与黑板间的动摩擦因数μ；(2)若作用力F方向保持不变，当F多大时能完成向下缓慢擦黑板的任务？(3)比较以上两种情况，试判断哪次黑板擦得更干净，说明理由．答案(1)0.5(2)2 N(3)见解析解析(1)当黑板擦缓慢向上滑动时，受力分析如图甲所示．根据共点力的平衡条件可知水平方向：F N＝F sin 53°竖直方向：F cos 53°＝F f＋mg又因为：F f＝μF N联立解得μ＝0.5(2)在黑板擦缓慢向下擦的过程中，以黑板擦为研究对象进行受力分析，如图乙所示同理可知，水平方向：F N′＝F′sin 53°竖直方向：F′cos 53°＋F f′＝mg又因为：F f′＝μF N′解得F′＝2 N(3)缓慢向上移动时摩擦力比缓慢向下移动时摩擦力更大，擦得更干净．如图4，在倾角为37°的固定斜面上，一质量为10 kg的物块恰好沿斜面匀速下滑，重力加速度g＝10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，求：图4(1)物块与斜面间的动摩擦因数μ；(2)若用平行于斜面向上的力拉着物块沿斜面匀速上滑，求拉力F的大小．答案(1)0.75(2)120 N解析(1)把重力正交分解，由平衡条件知F f＝mg sin 37°F N＝mg cos 37°F f＝μF N联立以上三式解得μ＝tan 37°＝0.75(2)F＝mg sin 37°＋F f′.F f′＝μmg cos 37°解得F＝120 N.如图5所示，质量为m＝4 kg的物体在水平恒力F＝26 N的作用下静止于斜面上，斜面的倾角θ＝37°，求：(sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，g＝10 m/s2)图5(1)物体受到斜面的支持力大小；(2)物体受到的摩擦力大小．答案(1)47.6 N(2)3.2 N解析(1)对物体受力分析如图，正交分解各力有：G1＝mg sin θ＝24 NG2＝mg cos θ＝32 NF1＝F cos θ＝20.8 NF2＝F sin θ＝15.6 N则斜面对物体的支持力大小：F N＝G2＋F2＝47.6 N(2)因为G1>F1，故物体受到的摩擦力方向沿斜面向上，故摩擦力大小为：F f＝G1－F1＝3.2 N.1.如图1所示，某工人正在修理草坪，推力F与水平方向成α角，割草机沿水平方向做匀速直线运动，则割草机所受阻力的大小为()图1A．F sin αB．F cos αC.Fsin α D.Fcos α答案 B解析割草机沿水平方向做匀速直线运动，受到重力mg、推力F、地面的支持力F N和阻力F f，如图四个力的合力为零，则有：F f＝F cos α，故A、C、D错误，B正确．2.(2020·上海复旦附中期中)如图2所示，物块在力F作用下向右沿水平方向匀速运动，则物块受到的摩擦力F f与拉力F的合力方向应该是()图2A．水平向右B．竖直向上C．向右偏上D．向左偏上答案 B解析对物块受力分析如图所示，由于重力G与地面支持力F N的合力方向竖直向下，因此F 和F f的合力方向只有竖直向上时，四力合力才能为零，B正确．3.(2021·淮安市六校高一上第二次学情调查)如图3所示，质量为m的物体静止在水平地面上，它与地面间的动摩擦因数为μ.现将大小为F、与水平方向夹角为α的恒力作用在物体上，物体仍保持静止．重力加速度为g，则()图3A．物体所受支持力的大小为mgB．物体所受支持力的大小为F sin αC．物体所受摩擦力的大小为F cos αD．物体所受摩擦力的大小为μmg答案 C4.如图4所示，建筑装修中，工人用质量为m的磨石对斜壁进行打磨，当对磨石施加竖直向上大小为F的推力时，磨石恰好沿斜壁向上匀速运动，已知磨石与斜壁之间的动摩擦因数为μ，重力加速度为g，则磨石受到的摩擦力是()图4A．(F－mg)sin θB．μ(F－mg)sin θC．μ(F－mg)cos θD．μ(F－mg)答案 B解析对磨石进行受力分析，如图所示，由平衡条件得，沿斜壁方向：F cos θ－mg cos θ＝F f，选项A错误；垂直于斜壁方向：F N＝F sin θ－mg sin θ，故摩擦力F f＝μF N＝μ(F－mg)sin θ，选项B正确，C、D错误．5.(2021·盐城市响水中学高一期末)如图5所示，质量分别为m A＝1 kg、m B＝0.2 kg的物块A、B，通过一根绕过光滑定滑轮的轻质细绳相连，处于静止状态，细绳与水平面的夹角α＝53°.已知sin 53°＝0.8，cos 53°＝0.6，g＝10 m/s2，则：图5(1)细绳的拉力F为多大？(已知同一根细绳上拉力大小处处相等)(2)水平面对物块A的支持力为多大？(3)物块A受到的摩擦力F f为多大？答案(1)2 N(2)8.4 N(3)1.2 N解析(1)以B为研究对象，物块B受到重力和细绳拉力，根据平衡条件可得F＝m B g＝0.2×10 N＝2 N(2)水平面对物块A的支持力F N＝m A g－F sin α＝8.4 N(3)物块A处于平衡状态，其受到的摩擦力为F f＝F cos 53°＝2×0.6 N＝1.2 N6.如图6所示，质量为30 kg的小孩坐在10 kg的雪橇上，大人用与水平方向成37°角斜向上的大小为100 N的拉力拉雪橇，使雪橇沿水平地面做匀速直线运动．g取10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8.求：图6(1)雪橇对地面的压力大小；(2)雪橇与水平地面间的动摩擦因数．答案(1)340 N(2)417解析(1)以小孩和雪橇整体为研究对象，受力分析如图所示，根据共点力平衡条件知，竖直方向上，有F sin θ＋F N＝mg解得F N＝340 N由牛顿第三定律可得雪橇对地面的压力大小F N′＝F N＝340 N(2)根据共点力平衡条件知，水平方向上，有F cos θ－F f＝0滑动摩擦力F f＝μF N联立解得μ＝417.7．(2021·泰兴中学高一上第二次联考)如图7所示，质量为5 kg的木块恰好能沿倾角为θ＝37°的斜面匀速下滑(g取10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8)．求：图7(1)木块与斜面间的动摩擦因数；(2)要使木块沿斜面匀速向上运动，必须加多大的水平推力F.答案(1)0.75(2)171.4 N解析(1)木块匀速下滑时mg sin θ＝F f而F f＝μF NF N＝mg cos θ代入数据解得μ＝0.75(2)木块匀速上滑时，F cos θ＝mg sin θ＋F f′而F f′＝μF N′F N′＝mg cos θ＋F sin θ代入数据解得F≈171.4 N.8.(2020·广州八校期末联考)如图8所示，质量为m的木块在与水平方向成α角的推力F(大小未知)作用下，沿竖直墙壁向上匀速运动．已知木块与墙壁间的动摩擦因数为μ，重力加速度为g.求：图8(1)推力F的大小；(2)若将推力的方向改为竖直向上推动木块，且木块仍做匀速直线运动，则推力F′为多大．答案(1)mgsin α－μcos α(2)mg解析(1)以木块为研究对象，木块受到重力、支持力、推力和摩擦力作用，受力情况如图所示．水平方向：F N＝F cos α，竖直方向：F sin α＝mg＋F f，又因为：F f＝μF N，联立各式解得：F＝mgsin α－μcos α.(2)若将推力的方向改为竖直向上推动木块做匀速直线运动，木块只受重力和推力，根据平衡条件可得：F′＝mg.9．质量m＝1 kg的物块恰好能沿倾角为37°的斜面匀速下滑，现给物块施加与斜面成37°斜向上的拉力F，使物块沿斜面匀速上滑，如图9所示．已知最大静摩擦力等于滑动摩擦力(g 取10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8)，求：图9(1)拉力F的大小；(2)若给物块施加平行于斜面向上、大小为10 N的拉力，求物块受到的摩擦力．答案(1)9.6 N(2)4 N，方向沿斜面向下解析(1)物块恰好沿斜面匀速下滑物块沿斜面方向受力平衡，有mg sin 37°＝μmg cos 37°得：μ＝0.75物块沿斜面匀速上滑时，物块的受力情况如图甲所示在x方向：F cos 37°＝F f＋mg sin 37°在y方向：F N＋F sin 37°＝mg cos 37°F f＝μF N联立解得F＝9.6 N(2)因为F′>mg sin 37°，故物块受到沿斜面向下的摩擦力，如图乙所示，对物块受力分析物块所受最大静摩擦力为F fm＝μmg cos 37°因F f′＝F′－mg sin 37°<μmg cos 37°故物块处于静止状态物块受到的摩擦力F f′＝F′－mg sin 37°＝4 N，方向沿斜面向下．。
三力考试题目及答案大全
三力考试题目及答案大全一、单项选择题1. 力的合成遵循的规律是（）。
A. 叠加原理B. 并联原理C. 串联原理D. 独立原理答案：A2. 牛顿第一定律描述的是（）。
A. 物体在没有外力作用下的运动状态B. 物体在受到平衡力作用下的运动状态C. 物体在受到非平衡力作用下的运动状态D. 物体在受到任何力作用下的运动状态答案：A3. 以下哪个选项不是力的三要素之一（）。
A. 大小B. 方向C. 作用点D. 速度答案：D4. 根据牛顿第三定律，作用力和反作用力的关系是（）。
A. 大小相等，方向相反B. 大小不等，方向相反C. 大小相等，方向相同D. 大小不等，方向相同答案：A5. 以下哪个选项是矢量（）。
A. 速度B. 质量C. 温度D. 密度答案：A二、多项选择题1. 以下哪些是力的合成和分解遵循的原则（）。
A. 平行四边形法则B. 三角形法则C. 叠加原理D. 独立原理答案：A|B2. 牛顿运动定律包括以下哪些定律（）。
A. 牛顿第一定律B. 牛顿第二定律C. 牛顿第三定律D. 牛顿第四定律答案：A|B|C3. 以下哪些是力的三要素（）。
A. 大小B. 方向C. 作用点D. 作用时间答案：A|B|C4. 以下哪些是矢量（）。
A. 速度B. 加速度C. 力D. 质量答案：A|B|C5. 以下哪些是标量（）。
A. 速度B. 质量C. 温度D. 密度答案：B|C|D三、判断题1. 力的合成和分解遵循平行四边形法则。
（）答案：√2. 牛顿第二定律描述的是物体在受到外力作用下的运动状态。
（）答案：√3. 力的三要素包括大小、方向和作用点。
（）答案：√4. 作用力和反作用力总是同时产生，同时消失。
（）答案：√5. 速度是标量，加速度是矢量。
（）答案：×四、简答题1. 请简述牛顿第一定律的内容。
答案：牛顿第一定律，也称为惯性定律，描述的是物体在没有外力作用下，将保持静止状态或匀速直线运动状态。
2. 请解释什么是力的三要素。
高中物理一轮复习3共点力的平衡含解析
3共点力的平衡1．从历年命题看,对共点力平衡的考查，主要在选择题中单独考查,同时对平衡问题的分析在后面的计算题中往往有所涉及。
高考命题两大趋势:一是向着选择题单独考查的方向发展;二是选择题单独考查与电学综合考查并存。
2．解决平衡问题常用方法:（1)静态平衡:三力平衡一般用合成法,合成后力的问题转换成三角形问题；多力平衡一般用正交分解法;遇到多个有相互作用的物体时一般先整体后隔离。
(2）动态平衡:三力动态平衡常用图解法、相似三角形法等，多力动态平衡问题常用解析法，涉及到摩擦力的时候要注意静摩擦力与滑动摩擦力的转换。
例1．(2020∙全国III卷∙17)如图，悬挂甲物体的细线拴牢在一不可伸长的轻质细绳上O点处;绳的一端固定在墙上，另一端通过光滑定滑轮与物体乙相连.甲、乙两物体质量相等。
系统平衡时,O点两侧绳与竖直方向的夹角分别为α和β.若α＝70°，则β等于(）A．45°B．55°C．60°D．70°【考题解读】本题考查共点力平衡的应用，掌握力的平行四边形定则的内容，利用几何关系列式即可求解。
体现了核心素养中科学推理、科学论证要素。
【答案】B【解析】甲物体是拴牢在O点，且甲、乙两物体的质量相等，则甲、乙绳的拉力大小相等，O点处于平衡状态,则左侧绳子拉力的方向在甲、乙绳子的角平分线上,如图所示，根据几何关系有180°＝2β＋α，解得β＝55°。
例2．（2020∙山东卷∙8)如图所示,一轻质光滑定滑轮固定在倾斜木板上，质量分别为m和2m的物块A、B，通过不可伸长的轻绳跨过滑轮连接，A、B间的接触面和轻绳均与木板平行。
A与B间、B与木板间的动摩擦因数均为μ，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力.当木板与水平面的夹角为45°时，物块A、B刚好要滑动，则μ的值为（）D．错误!A．错误!B．错误!C．15【考题解读】本题考查了多个物体的平衡问题，解题的关键是对选取的对象进行正确的受力分析，不多力,不少力，同时注意摩擦力中正压力的求解。
2020届高考物理必考经典专题 专题02 共点力的平衡(含解析)
2020届高考物理必考经典专题专题2: 共点力的平衡考点一平衡条件的应用1.解决平衡问题的常用方法合成法物体受三个共点力的作用而平衡,则任意两个力的合力一定与第三个力大小相等,方向相反物体受三个共点力的作用而平衡,将某一个力按力的效果分解,则其分力和其他两个力满足平效果分解法衡条件物体受到三个或三个以上力的作用时,将物体所受的力分解为相互垂直的两组,每组力都满足正交分解法平衡条件对受三力作用而平衡的物体,将表示力的矢量平移使三力组成一个首尾依次相接的矢量三角力的三角形法形,然后根据数学知识求解未知力考点二“死结”与“活结”“动杆”与“定杆”问题1.“死结”可理解为把绳子分成两段,且不可以沿绳子移动的结点.“死结”两侧的绳因结而变成了两根独立的绳,因此由“死结”分开的两段绳子上的弹力不一定相等.2.“活结”可理解为把绳子分成两段,且可以沿绳子移动的结点.“活结”一般是由绳跨过滑轮或者绳上挂一光滑挂钩而形成的.绳子虽然因“活结”而弯曲,但实际上是同一根绳,所以由“活结”分开的两段绳子上弹力的大小一定相等,两段绳子合力的方向一定沿这两段绳子夹角的平分线.3.“动杆”:轻杆用转轴或铰链连接,可以绕轴自由转动.当杆处于平衡时,杆所受到的弹力方向一定沿着杆,否则会引起杆的转动.4.“定杆”:轻杆被固定不发生转动.则杆所受到的弹力方向不一定沿杆的方向.杆所受到的弹力方向可以沿着杆,也可以不沿杆.考点三动态平衡问题1.动态平衡平衡物体所受某力发生变化,使得其他力也发生变化的平衡问题.2.基本思路化“动”为“静”,“静”中求“动”.3.分析动态平衡问题的两种方法方法步骤解析法(1)列平衡方程求出未知量与已知量的关系表达式(2)根据已知量的变化情况来确定未知量的变化情况图解法(1)根据已知量的变化情况,画出力的平行四边形(或三角形)边、角的变化(2)确定未知量大小、方向的变化考点四平衡中的临界极值问题1.“临界状态”:可理解为“恰好出现”和“恰好不出现”某种现象的状态.2.三种临界条件(1)两接触物体脱离与不脱离的临界条件:相互作用力为0(主要体现为两物体间的弹力为0).(2)绳子断与不断的临界条件:绳中的张力达到最大值;绳子绷紧与松弛的临界条件为绳中的张力为0.(3)存在摩擦力作用的两物体间发生相对滑动或相对静止的临界条件:静摩擦力达到最大静摩擦力. 3.突破临界和极值问题的三种方法解析法根据物体的平衡条件列方程,在解方程时采用数学知识求极值.通常用到的数学知识有二次函数求极值、讨论分式求极值、三角函数求极值以及几何法求极值等图解法根据物体的平衡条件作出力的矢量关系图,作出平行四边形或者矢量三角形进行动态分析,确定最大值或最小值极限法是指通过恰当选取某个变化的物理量将问题推向极端(“极大”“极小”“极右”“极左”等),从而把比较隐蔽的临界现象暴露出来,使问题明朗化,便于分析求解.典例精析★考点一：平衡条件的应用◆典例一：【2019·新课标全国Ⅲ卷】用卡车运输质量为m 的匀质圆筒状工件，为使工件保持固定，将其置于两光滑斜面之间，如图所示。
高三物理力与物体平衡试题答案及解析
高三物理力与物体平衡试题答案及解析1.如图所示，水平桌面上平放着一副扑克牌，总共有54张，每一张牌的质量都相等为m，牌与牌之间的动摩擦因数以及最下面一张牌与桌面之间的动摩擦因数也都相等为µ。
用手指以竖直向下的力按压第一张牌，并以一定的速度v水平移动手指，将第一张牌从牌摞中水平移出（牌与手指之间不滑动），设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。
则A．第1张牌受到手指的摩擦力方向与手指的运动方向相反B．从第2张牌到第54张牌之间的牌不可能发生相对滑动C．第2张牌与第3张牌之间摩擦力大小为2µmgD．第54张牌与桌面之间的摩擦力方向与手指的运动方向相反【答案】BD【解析】第1张牌对手的摩擦力是向左的，手对牌摩擦力是向右的，所以第1张牌受到手指的摩擦力方向与手指的运动方向相同，A错误；因为第一张牌和第二张牌之间的弹力小于下面各张牌之间的弹力，故第二张牌受到第一张牌向右的摩擦力，小于下面各张牌之间的最大静摩擦力，所以第2张牌到第54张牌之间的牌不可能发生相对滑动，B正确；设手对牌的压力为F，则第2张牌与第3张牌之间摩擦力为静摩擦力，小于其最大静摩擦力µ（2 mg+F），C错误；以53张牌整体作为研究对象，分析受力知，第一张牌对它们的摩擦力是向右的，因为牌整体平衡，桌面对第54张牌的摩擦力是向左的，与手指的运动方向相反，D正确。
【考点】本题考查了物体的受力分析问题2.如图所示，用恒力拉着质量为的物体从静止开始沿着粗糙的水平面运动，第一次物体的位移是，第二次物体的位移是。
下列说法正确的是A．物体一定受到四个力的作用B．两次物体的加速度一定是相同的C．两次合外力做功的平均功率一定是相同的D．合外力做的功第二次一定是第一次的两倍【答案】BD【解析】如果物体在拉力的作用下，拉力F在竖直方向的分力与物体的重力相等，则物体就不再受到下表面对它的支持力，则此时物体也不受摩擦力的作用，故物体也可能只受两个力的作用，重力与拉力，A不对；由于两次的拉力不变，质量不变，粗糙程度也不变，故两次物体受到的合外力是不变的，所以物体产生的加速度一定是相同的，B正确；两次的合外力相等，第二次物体通过的位移又是第一次的2倍，故第二次合外力对物体做的功是第一次合外力对物体所做功的2倍，D正确；如果物体做加速运动，则物体在二次运动中的时间可能是不相等的，故其平均功率并不相同，C不对。
高三物理力、物体的平衡测试(A)卷及答案
力、物体的平衡测试(A)卷一、选择题1.下列说法正确的是( )A.静止或匀速直线运动的物体,一定不受力作用B.当物体的速度为零时,物体一定处于平衡状态C.当物体的运动状态发生变化时,物体一定受外力的作用D.当物体受到的合外力为零时,物体的速度也一定为零2.如图所示，不计悬绳的质量，把B 和C 两物体悬吊在天花板A 上，当两物体静止后，下面哪一对力是平衡力 ( )A.天花板对绳的拉力和绳对B 物体的拉力B.上段绳对B 物体的拉力和下段绳对B 物体的拉力C.下段绳对B 物体的拉力和下段绳对C 物体的拉力D.下段绳对C 物体的拉力和C 物体的重力3.如图所示，位于斜面上的物块M 在沿斜面向上的力F 作用下，处于静止状态，则斜面作用于物块的摩擦力( )A.方向可能沿斜面向上B.方向可能沿斜面向下C.大小可能等于零D.大小可能等于F4.如图所示，物体放在水平桌面上，在水平方向上共受三个力作用，即1F 、2F 和摩擦力作用，物体处于静止状态，其中N F 101=，N F 22=，若撤去1F ，则物体受到的摩擦力是( )A.N 8，方向向右B. N 8，方向向左C.N 2，方向向右D. N 2，方向向左5.如图所示，杆BC 的B 端用铰链接于竖直墙上，另一端C 为一定滑轮.重物G 系一绳经过滑轮固定于墙上的A 点，杆恰好平衡。
若将绳的A 端沿墙向上移，再使之平衡，杆重、滑轮大小及各处摩擦均可省略，则 ( )A.绳子的拉力增大，BC 杆受到的压力增大B.绳子的拉力增大，BC 杆受到的压力减小C.绳子的拉力不变，BC 杆受到的压力不变D.绳子的拉力不变，BC 杆受到的压力减小6.在做“两个互成角度的力的合成”实验时，增大两弹簧秤对细绳拉力间的夹角，同时保证橡皮条两端点的位置不变。
则（ ）A ．两弹簧秤的示数一定都增大 B. 两弹簧秤的示数一定都减小C. 两弹簧秤的示数可能都增大 C. 两弹簧秤的示数可能都减小7．把一重为Ｇ的物体，用一个水平的推力Ｆ＝kt （k 为恒量，t 为时间）压在竖直的足够高的平整的墙上（如图），从t ＝0开始物体所受的摩擦力f 随t 的变化关系是( )图8．两个半球壳拼成的球形容器内部已抽成真空，球形容器的半径为R ，大气压强为P ，为使两个球壳沿图中箭头方向互相分离，应施加的力F 至少为（ ）A ．P R 224πB ．P R 24πC ．P R 2πD ．P R 221π 9.如图所示,一个半球形的碗放在桌面上,碗口水平,O 点为其球心,碗的内表面及碗口是光滑的,一根细线跨在碗口上,线的两端分别系有质量为1m 和2m 的小球,当它们处于平衡状态时,质量为1m 的小球与O 点的连线与水平线夹角为060=α,则两个小球的质量比12m m为( ) A.33 B.32 C.23 D.22 10.如图所示,质量为m 的木箱在推力F 作用下,在水平地面上做匀速运动,已知木块与地面间的动摩擦因数为μ,那么物体受到的滑动摩擦力为( )A. mg μB. )sin (θμF mg +C.)sin (θμF mg -D. θcos F二、填空题11.如图所示，物体受三个在同一平面上的共点力的作用，且N F F F 10321===，为了物体处于平衡状态，必须再施加一个外力，这个外力的大小是 N ，方向是 。
三力动态测试题及答案
三力动态测试题及答案一、选择题1. 在三力平衡中，下列哪一项不是力的平衡条件？A. 作用在同一物体上B. 作用在不同物体上C. 大小相等D. 方向相反答案：B2. 根据牛顿第三定律，下列说法正确的是：A. 作用力和反作用力大小相等，方向相反B. 作用力和反作用力可以是同种性质的力C. 作用力和反作用力可以同时消失D. 作用力和反作用力作用在不同物体上答案：A二、填空题3. 当一个物体受到两个力的作用时，如果这两个力大小相等、方向相反，并且________________，那么这两个力是平衡力。
答案：作用在同一直线上4. 牛顿第三定律指出，对于每一个作用力，总有一个大小相等、方向相反的力，这个力被称为_______。
答案：反作用力三、判断题5. 一个物体在受到两个力的作用下，如果这两个力的合力为零，则物体处于平衡状态。
（）答案：正确6. 牛顿第三定律只适用于宏观物体，对于微观粒子不适用。
（）答案：错误四、简答题7. 简述牛顿第三定律的内容。
答案：牛顿第三定律，也称为作用与反作用定律，指出当一个物体对另一个物体施加作用力时，另一个物体也会对第一个物体施加一个大小相等、方向相反的力。
这两个力是作用力和反作用力，它们总是成对出现，作用在两个不同的物体上。
8. 解释为什么在三力平衡的情况下，三个力的合力为零。
答案：在三力平衡的情况下，三个力能够相互抵消，使得物体保持静止状态或匀速直线运动。
这是因为这三个力的矢量和为零，即它们的大小和方向相互抵消，导致物体的净外力为零，根据牛顿第一定律，物体将保持其运动状态不变。
五、计算题9. 一个物体受到三个力的作用，分别为F1=10N，F2=20N，F3=15N，且这三个力的方向可以任意调整。
如果要求这三个力达到平衡状态，请计算F1和F2之间的夹角θ。
答案：首先，根据三力平衡的条件，三个力的矢量和必须为零。
设F1和F2之间的夹角为θ，那么根据矢量合成法则，我们有：F1 * cos(θ) + F2 * cos(180° - θ) + F3 = 010 * cos(θ) - 20 * cos(θ) + 15 = 0解得cos(θ) = 3/4，因此θ = arccos(3/4) ≈ 41.81°10. 如果在上题中，F3的方向与F1相反，且大小不变，求此时F1和F2之间的夹角θ。
高三物理力与物体平衡试题答案及解析
高三物理力与物体平衡试题答案及解析1.如图所示，在粗糙水平地面上放着一个截面为四分之一圆弧的柱状物体A，A的左端紧靠竖直墙，A与竖直墙之间放一光滑圆球B，整个装置处于静止状态，若把A向右移动少许后，它们仍处于静止状态，则（）A．B对墙的压力增大B．A与B之间的作用力增大C．地面对A的摩擦力减小D．A对地面的压力减小【答案】C【解析】A对B的支持力F1指向圆弧的圆心，当A向右移动时，Fl与竖直方向的夹角将减小，设F2为竖直墙对B的压力，根据力的平衡条件得：，，减小，则F1减小，B错误；，减小，F2减小，A错误，对A、B利用整体法分析，地面对物体的摩擦力Ff 的大小等于F2，F2减小，Ff减小，C正确；A对地面的压力大小等于A、B重力之和，是定值，D错误．2.一个静止的质点，在两个互成锐角的恒力F1、F2作用下开始运动，经过一段时间后撤掉其中的一个力，则质点在撤去该力前后两个阶段中的运动情况分别是（）A．匀加速直线运动，匀减速直线运动B．匀变速曲线运动，匀速圆周运动C．匀加速直线运动，匀变速曲线运动D．匀加速直线运动，匀速圆周运动【答案】C【解析】撤去前，由平行四边形定则知合力为其对角线，速度即沿合力方向，所以为匀加速直线运动，撤去后，剩余的这个力的方向与速度方向不一致，且成锐角，所以质点做匀变速曲线运动，C对。
3.如图所示，在半圆形光滑凹槽内，两轻质弹簧的下端固定在槽的最低点，另一端分别与小球P、Q相连。
已知两球在图示P、Q位置静止。
则下列说法中正确的是A．若两球质量相同，则P球对槽的压力较小B．若两球质量相同，则两球对槽的压力大小相等C．若P球的质量大，则O′P弹簧的劲度系数大D．若P球的质量大，则O′P弹簧的弹力大【答案】BD【解析】对两小球受力分析如图所示，都是受重力、支持力和弹簧的弹力三个力，两小球静止，受力平衡，根据平行四边形定则作平行四边形，有几何关系可知：∽，∽。
，，即支持力始终与重力相等，若两球质量相等，重力相等，则所受支持力相等，对槽的压力必然相等，故A错误、B正确；，得，，得，由图可知，又，则，故D正确；根据胡克定律，两弹簧的形变量未知，则劲度系数的大小关系无法确定，故C错误。