专题强化三力学受力平衡必刷解答题（25道）-2022-2023学年高一物理精讲与精练高分突破考点专题系列（人教版2019必修第一册）.docx

1、专题强化三：力学受力平衡必刷解答题（25道）1如图所示，质量为2kg的物体放在水平地板上，用一原长为8cm的轻质弹簧水平拉该物体，当其刚开始运动时，弹簧的长度为11cm，当弹簧拉着物体匀速前进时，弹簧的长度为10.5cm，已知弹簧的劲度系数。求：（1）物体所受的滑动摩擦力的大小；（2）物体与地板间的动摩擦因数是多少。（g均取）2有一个木箱质量m=60kg，静止在水平地面上，工人推木箱，若动摩擦因数为=0.3，最大静摩擦力等于滑动摩擦力求：（sin37=0.6，cos37=0.8，g=10N/kg ）（1）当沿水平方向推力F1=150N时，此木箱所受的摩擦力大小f1（2）当与水平成37的斜向上的

2、推力F2=400N时，此木箱所受的摩擦力大小f23如图所示,质量为的木板B放在水平地面上,质量为的货箱A放在木板B上一根轻绳一端拴在货箱上，另一端拴在地面绳绷紧时与水平面的夹角为已知货箱A与木板B之间的动摩擦因数，木板B与地面之间的动摩擦因数重力加速度g取现用水平力F将木板B从货箱A下面匀速抽出，试求：（，）（1）绳上张力T的大小；（2）拉力F的大小4如图所示，物体A放在某一水平面上，已知物体A重60N，A与水平面之间的动摩擦因数为=0.3，A、B均处于静止状态，绳AC水平，绳CD与水平方向成37角，CD绳上的拉力为15N。sin37=0.6，cos37=0.8。求：(1)物体A受到的摩擦力为

3、多大？(2)物体B重力为多大？5如图所示，质量为M的直角三棱柱放在水平地面上，三棱柱的斜面是光滑的，且斜面倾角为。质量为m的光滑球放在三棱柱和光滑竖直墙壁之间，和都处于静止状态，重力加速度为g。（1）画出的受力图；（2）求出三棱柱对球的支持力和竖直墙壁对球压力各为多少。6如图所示，倾角为、质量为M的斜面体C置于水平地面上，质量为m的小物块B置于斜面上，通过细绳跨过光滑的定滑轮与质量也为m的物块A相连接，连接B的一段细绳与斜面平行，物块B与斜面间的动摩擦因数为，重力加速度为g，A、B、C都处于静止状态。求：（1）斜面对B的摩擦力；（2）地面对斜面体的支持力和摩擦力。7如图所示，质量为30kg的小

4、孩坐在10kg的雪橇上，大人用与水平方向成37度角，斜向上的大小为100牛的拉力拉雪橇时，雪橇沿水平面做匀速运动求：（1）雪橇对水平地面的压力大小（2）雪橇与水平地面的动摩擦因数（已知sin37=0.6cos37=0.8，g=10m/s2）8如图所示，物体A在水平力F作用下沿着倾角为37的斜面匀速上滑。已知物体A所受到的重力为G=300N，它与斜面之间的动摩擦因数=0.5，sin37=0.6，cos37=0.8。求：（1）物体A所受到的支持力大小；（2）水平外力F的大小。9如图所示，质量M5.5kg的木块套在水平固定杆上，并用轻绳与质量m1kg的小球相连。今用跟水平方向成60角的力F10N拉着

5、球并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，g取10m/s2。求：(1)轻绳与水平方向夹角；(2)木块M与水平杆间的动摩擦因数。10如图甲所示，轻绳AD跨过固定的水平横梁BC右端的定滑轮挂住一个质量为M1的物体，ACB30；图乙中轻杆HG一端用铰链固定在竖直墙上，另一端G通过细绳EG拉住，EG与水平方向也成30，轻杆的G点用细绳GF拉住一个质量为M2的物体，求：(1)轻绳AC段的张力FAC与细绳EG的张力FEG之比；(2)轻杆BC对C端的支持力；(3)轻杆HG对G端的支持力。11如图所示，质量M=2kg的木块A套在水平杆上，并用轻绳将木块与质量m=kg的小球B相连。今用与水平方

6、向成=30角的力F=10N，拉着小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，g取10m/s2求：（1）运动过程中轻绳与水平方向的夹角；（2）木块与水平杆间的动摩擦因数；（3）当为多大时，使小球和木块一起向右匀速运动的拉力最小？12如图，钉子A、B相距5l，处于同一高度细线的一端系有质量为M的物块，另一端绕过A固定于B小球固定在细线上C点，B、C间的线长为3l小球和物块都静止时，BC与水平方向的夹角为53忽略一切摩擦，重力加速度为g，取sin53=0.8，cos 53=0.6，cos 26.5=0.89，求：(1)小球的质量；(2)钉子A所受压力FN的大小和方向13质量为m=0.

7、8kg的砝码悬挂在轻绳PA和PB的结点上并处于静止状态。PA与竖直方向的夹角37，PB沿水平方向。质量为M=10kg的木块与PB相连，静止于倾角为37的斜面上，如图所示。（取g=10m/s2，sin37=0.6，cos37=0.8）求：（1）轻绳PB拉力的大小；（2）木块所受斜面的摩擦力和弹力大小。14轻质弹簧的右端及轻绳BO的上端连接于O点。轻质弹簧中轴线沿水平方向，轻绳的OC段与竖直方向的夹角=60，斜面倾角=30，物块A和B的质量分别为mA=5kg，mB=1.5kg，弹簧的劲度系数为k=500N/m，重力加速度g=10 m/s2。求：（1）弹簧的伸长量x；（2）物块A受到的摩擦力f的大小

8、和方向。15如图所示，放在粗糙的固定斜面上的物块A和悬挂的物体B均处于静止状态。轻绳 AO 绕过光滑的定滑轮与轻弹簧的右端及轻绳BO的上端连接于O点， 轻弹簧中轴线沿水平方向，轻绳的OC段与竖直方向的夹角=53，斜面倾角=37，物块A和B的质量分别为mA=5kg，mB=1.5kg，弹簧的劲度系数 k=500N/m，（sin37=0.6，cos37=0.8，重力加速度 g=10m/s2），求：（1）弹簧的伸长量 x；（2）物块 A 受到的摩擦力。16如图所示，物块甲放在水平地面上，上面有一固定的光滑小环A，一端固定在天花板B点的轻质不可伸长细线绕过小环A和光滑定滑轮C，另一端吊着物块乙，这时两物

9、块均静止。已知物块乙的质量为m，物块甲的质量为3.4m，细线AB与竖直方向的夹角为37，细线AC与竖直方向的夹角为53，重力加速度为g，。求：（1）物块甲对地面的压力大小及地面对物块甲的摩擦力；（2）若逐渐增大物块乙的质量，当物块乙的质量为2m时，物块甲刚好要滑动，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则物块甲与地面间的动摩擦因数为多少。17如图所示，小球A、B的质量分别为mA=0.3kg和mB=0.1Kg，用劲度系数为k=100Nm的轻质弹簧将两个小球拴接在一起，并用细线a、b将小球A、B分别悬挂在竖直墙上，细线a与竖直方向成60夹角，细线b水平，两个小球均处于静止状态g取10ms2求：(1)细线a、

10、b分别对小球A、B的拉力大小；(2)弹簧的伸长量18如图所示，粗糙水平地面上放置一个截面为半圆的柱状物体A，A与竖直墙壁之间再放一光滑圆球B，整个装置处于静止状态。已知A、B的质量分别为M和m，圆球B和半圆的柱状物体A的半径均为r，已知A的圆心到墙角的距离为2r，重力加速度为g。求：（1）物体A受到地面的支持力大小；（2）物体A受到地面的摩擦力。19质量m=1kg的物块恰好能沿倾角为37的固定斜面匀速下滑，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，如图所示。已知最大静摩擦力等于滑动摩擦力（g取10m/s2，sin370.6，cos370.8），（1）求拉力F的大小；（2）若

11、给物块施加平行于斜面向上、大小为10N的拉力，求物块受到的摩擦力。20如图所示是扩张机的原理示意图，A、B为活动铰链，C为固定铰链，在A处作用一水平力F，B就以比F大得多的压力向上顶物体D，已知图中2l=1.0m，b=0.05m，F=400N，B与左壁接触，接触面光滑，铰链和杆受到的重力不计，求：（1）扩张机AB杆的弹力大小（用含的三角函数表示）；（2）D受到向上顶的力。21如图所示，质量为m的物体放在一固定斜面上，当斜面倾角为30时恰能沿斜面匀速下滑对物体施加一大小为F、方向水平向右的恒力，物体可沿斜面匀速向上滑行设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，当斜面倾角增大并超过某一临界角0时，不论水平恒力

12、F多大，都不能使物体沿斜面向上滑行，试求： (1)物体与斜面间的动摩擦因数；(2)这一临界角0的大小22如图所示6本相同的厚书被两块相同的竖直木板夹在中间，书静止不动，此时两侧对木板施加的水平压力为FN=40N，每本书的质量为m=0.5kg，重力加速度g取10m/s2，木板和书之间的动摩擦因数为0.4，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。则(1)左侧木板对书的静摩擦力为多大？(2)书和书之间的动摩擦因数至少为多大？(3)如果把左侧第二本书向上抽出至少需要多大的竖直拉力？23如图所示，倾角为、质量为M的斜面体A置于水平地面上，在斜面体和竖直墙面之间放置一质量为m的光滑球B，斜面体受到水平向右的外力，系统

13、始终处于静止状态。已知，重力加速度大小为g。（1）求球B受到斜面体的弹力大小和墙面的弹力大小；（2）若斜面体受到水平向右的外力大小为mg，求此时斜面体受到的水平地面的摩擦力；（3）若斜面体与水平地面间的动摩擦因数为，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，为了使系统处于静止状态，求水平向右的外力大小F的范围。24如图所示，质量均为1kg的物块A、B静止在水平面上，A、B由劲度系数为3N/cm的轻弹簧相连，物块A套在竖直杆上，在竖直向上的力F作用下沿杆缓慢上移，已知物块A、B处于水平面时距离为16cm，弹簧原长为18cm，物块B与地面间动摩擦因数为0.75，物块A与杆间动摩擦因数为0.5，设最大静摩擦力等于

14、滑动摩擦力。（，）（1）当A在地面时，B所受的摩擦力为多少？（2）当A上升到c点时，弹簧的弹力恰为使物块B运动的最小值，已知c点的高度，B运动之前，力F随上升高度h的变化如图所示，求出坐标a、b和Fc的数值。25如图所示，质量为m1 kg的物体置于倾角37的固定斜面上，物体与斜面之间的动摩擦因数0.5（重力加速度g10 m/s2，sin370.6，cos370.8）(1)如图甲所示，用平行于斜面的推力F1作用于物体上，使其沿斜面匀速上滑，求F1大小；(2)如图乙所示，若斜面不固定，改用水平推力F2作用于物体上，使物体沿斜面匀速下滑，此过程中斜面仍保持静止，求F2大小和斜面受到地面的摩擦力f地。

15、参考答案：1（1）5N；（2）0.25【详解】（1）匀速前进时，根据平衡条件有（2）根据滑动摩擦力公式得2（1）木箱所受的摩擦力大小为150N（2）当与水平成37的斜向上的推力F2=400N，木箱滑动起来，此时木箱所受的摩擦力大小为108N【详解】试题分析：（1）直接应用初中知识二力平衡即可求解； （2）受力分析后，进行正交分解，应用平衡条件即可求解；解：（1）木箱保持静止，水平方向二力平衡，则木箱受到静摩擦力为：f1=F1=150N（2）木箱滑动起来，受力如图所示：则木箱受到滑动摩擦力f2=FN 竖直方向：FN+F2 sin37=mg 由得滑动摩擦力：f2=（mgF2 sin37）=0.3（

16、60104000.6）N=108N答：（1）木箱所受的摩擦力大小为150N（2）当与水平成37的斜向上的推力F2=400N，木箱滑动起来，此时木箱所受的摩擦力大小为108N【点评】对木箱进行受力分析，运用力的合成或分解结合共点力平衡条件解决问题3（1）100N（2）200N【详解】(1)对物体A受力分析如图所示：A静止，受力平衡，则在x轴上：Tcos=f1在y轴上：N1=Tsin+mAg又f1=1N1联立解得：T=100 Nf=80N即绳上张力T的大小为100N(2)对物体B受力分析如图所示：B处于静止，根据平衡条件可得：在x轴上：F=f1+f2在y轴上：N2=N1+mBg又有：f2=2N2联

17、立解得：F=200 N即拉力F的大小为200N4(1)12N；(2)9N【详解】以结点C为研究对象，受力情况如图所示，因为处于静止状态，F1=15N，在x轴上，AC绳的拉力F2=F1cos37=12N在y轴上，BC绳的拉力 F3=F1sin37=9NA物体处于静止，在水平方向受到的摩擦力f大小与绳AC拉力大小相等，即f=F2=12NB物体处于静止，则GB=F3=9N5（1）；（2），与竖直方向夹角为斜向右上，水平向左【详解】（1）球受重力、三棱柱的支持力和竖直墙壁的压力，如图所示。（2）对球根据平衡条件并结合几何关系有解得其中N1与竖直方向夹角为斜向右上，N2水平向左。6（1），方向沿斜面向下

18、；（2），方向竖直向上，f=mgcos，方向水平向左【详解】（1）设斜面对B的摩擦力大小为fB，物块B受力如下图由平衡条件有T=mg解得方向沿斜面向下；（2）以B、C整体为研究对象，受到重力、拉力T、地面的支持力N和地面的摩擦力f作用，由平衡条件，在竖直方向上有解得方向竖直向上，在水平方向上有f=Tcos=mgcos方向水平向左。7（1）340N；（2）0.24【详解】（1）以小孩和雪橇整体为研究对象，总重力G=(30+10）10N=400N，分析整体的受力情况如图由于雪橇沿水平地面做匀速直线运动，根据平衡条件，在竖直方向上有N+Fsin37=G代入数据解得N= 340N故雪橇对水平地面的压力

19、大小N=N=340N，方向竖直向下。（2）在水平方向上，可得雪橇所受的滑动摩擦力大小为f=Fcos37=1000.8N=80N根据f=N代入数据解得0.248（1）600N；（2）600N【详解】对物体受力分析，受到重力、水平力、支持力和滑动摩擦力，对各力正交分解，如下图所示由平衡条件可知，平行于斜面方向上有Fcos=mgsin+Ff垂直于斜面方向上有FN=mgcos+Fsin又知Ff=FN（1）解得物体A所受到的支持力大小为FN=600N（2）解得水平外力F的大小为F=600N9(1)30；(2)【详解】(1)m处于平衡状态，受到重力、拉力F和轻绳拉力FT，如图所示以m为研究对象，由平衡条件

20、得水平方向Fcos60-FTcos=0竖直方向Fsin60-FTsin-mg=0联立解得=30(2)以M、m整体为研究对象，设杆对M的支持力为FN，由平衡条件得水平方向Fcos60-FN=0竖直方向FN+Fsin60-Mg-mg=0由解得10(1) ；(2)M1g，方向和水平方向成30指向右上方；(3)M2g，方向水平向右【详解】题图甲和乙中的两个物体M1、M2都处于平衡状态，根据平衡条件，首先判断与物体相连的细绳，其拉力大小等于物体的重力；分别取C点和G点为研究对象，进行受力分析如图1和2所示，根据平衡规律可求解(1)图1中轻绳AD跨过定滑轮拉住质量为M1的物体，物体处于平衡状态，轻绳AC段

21、的拉力图2中由得所以(2)图1中，三个力之间的夹角都为120，根据平衡规律有FNCFACM1g，方向和水平方向成30，指向右上方。(3)图2中，根据平衡方程有所以方向水平向右。【点睛】本题首先要抓住定滑轮不省力的特点，其次要根据平衡条件，以G点为研究对象，按力平衡问题的一般步骤求解细绳EG的张力。11（1）30；（2）；（3）arctan【详解】（1）对B进行受力分析设细绳对B的拉力为T，由平衡条件可得Fcos30=Tcos、Fsin30Tsin=mg解得T=10N，tan=即=30（2）对A进行受力分析，由平衡条件有TsinMg=FN、Tcos=FN解得=（3）对A、B进行受力分析，由平衡条

22、件有FsinFN=(Mm）g，Fcos=FN解得F=令sin=，cos=，即tan=则F=显然，当=90时，F有最小值，所以tan=时，即=arctanF的值最小。12(1)(2)FN = 1.78Mg【详解】（1）根据题意,对物体进行受力分析,由图知cos53=0.6所以C=90设小球质量为m，AC、BC的拉力分别为F1、F2，有F1sin53=F2cos53mg=F1cos53+ F2sin53F1=Mg解得m=（2）钉子所受压力等于两细线合力，合力方向沿与竖直方向成26.5向右下方故FN=2 Mgcos26.5解得FN=1.78Mg13（1）6N（2）64.8N， 76.4N【分析】考查

23、受力分析的正交分解法。【详解】（1）如图甲所示分析P点受力，由平衡条件可得：可解得：FB=6 N（2）再分析M的受力情况如图乙所示由物体的平衡条件可得：由牛顿第三定律，有：可求得：，。14（1）；（2）5 N，方向沿斜面向下【详解】（1）以结点O为研究对象，受力如图并正交分解据平衡条件有联立解得（2）物块A受力如图，并正交分解据平衡条件有解得方向沿斜面向下。15（1）；（2），方向沿斜面向上【详解】（1）对结点O受力分析如图所示： 根据平衡条件，有：Tcos-mBg=0Tsin-F=0且：F=kx解得：x=4cm（2）设物体A所受摩擦力沿斜面向下，对物体A做受力分析如图所示：根据平衡条件，有：

24、T-f-mAgsin=0解得：f=-5N即物体A所受摩擦力大小为5N，方向沿斜面向上16（1）2mg，方向水平向右；（2）【详解】（1）设地面对物块甲的支持力为，摩擦力为，则根据力的平衡解得根据牛顿第三定律，物块甲对地面的压力解得 ， 方向水平向右（2）当物块乙的质量为2m时，根据力的平衡有由题意知解得17（1）；（2）0.07m【分析】(1)以两个小球整体为研究对象，受力分析，根据平衡条件求出a和b两根细线的拉力；(2)隔离A球受力分析，正交分解，根据平衡条件列方程求解弹簧的拉力，然后由胡克定律求出弹簧的伸长量.【详解】(1)对两个小球构成的整体受力分析：根据平衡条件，水平方向：Fasin3

25、0=Fb竖直方向：Facos30=mAg+mBg得：Fa=8N，(2)B球受到重力b的弹力以及弹簧的拉力，设拉力为F，则：又：F=kx联立可得：x=0.07m【点睛】本题首先要选择好研究对象，其次正确分析受力情况，作出力图，再由平衡条件求解以上是利用正交分解法，也可以利用合成法.18（1）（Mm）g；（2） mg，方向水平向左【详解】（1）对A、B整体受力分析，如图甲所示，由平衡条件得FNA（Mm）g（2）对B受力分析，如图乙所示，由几何关系得sin 30由平衡条件得FNABcos mg0FNABsin FNB0联立解得FNBmgtan mg由整体法可得物体A受到地面的摩擦力FfFNBmg方向

26、水平向左。19（1）9.6N；（2）4N，方向沿斜面向下【详解】（1）物块恰好沿斜面匀速下滑的时候，物块在沿斜面方向受到重力沿斜面向下的分力以及滑动摩擦力，两个力互相平衡，因此有解得物块沿斜面匀速上滑时，物块的受力情况如图甲所示，在x方向根据平衡条件可得在y方向根据平衡条件可得根据摩擦力公式可得联立解得（2）如图乙所示，以物块为研究对象进行受力分析，最大静摩擦力为重力沿斜面向下的分力为沿斜面向上的拉力大小为10N，所以故物体处于静止状态，根据平衡条件可得实际静摩擦力大小为所以物块受到的摩擦力大小为4N，方向沿斜面向下。20 2000【详解】（1）将力F按作用效果沿AB和AC两个方向进行分解，如

27、图甲所示，则有2F1cos=F则扩张机AB杆的弹力大小为（2）再将F1按作用效果分解为N和N，如图乙所示，则有N=F1sin联立得根据几何知识可知则N=5F=2000N21（1）（2）60【详解】试题分析：（1）斜面倾角为30时，物体恰能匀速下滑，满足解得（2）设斜面倾角为，由匀速直线运动的条件：，解得：当，即时，F，即“不论水平恒力F多大”，都不能使物体沿斜面向上滑行此时，临界角考点：考查了共点力平衡条件的应用【名师点睛】本题是力平衡问题，关键是分析物体的受力情况，根据平衡条件并结合正交分解法列方程求解利用正交分解方法解体的一般步骤：明确研究对象；进行受力分析；建立直角坐标系，建立坐标系的原

28、则是让尽可能多的力落在坐标轴上，将不在坐标轴上的力正交分解；x方向，y方向分别列平衡方程求解22（1）15N；（2）0.25；（3）25N【详解】（1）把书看作整体，受力平衡，则根据共点力的平衡条件可得两个木板对书施加的静摩擦力为解得，两侧的摩擦力相等，所以每个木板施加的静摩擦力为15N。（2）对左边第一本书受力分析则有解得左边第一二本书之间的摩擦力为则有解得（3）当向上抽出时，书受到两侧的向下的滑动摩擦力和重力，因此有23（1），；（2）；摩擦力方向水平向左；（3）当时，；当时，【详解】（1）研究B球，由共点力的平衡条件有解得，（2）研究A、B整体，设斜面体受到的摩擦力为f，则由共点力的平衡

29、条件有解得摩擦力方向水平向左。 （3）斜面体受到的最大静摩擦力水平向右的外力最大（设为）时，斜面体有向右运动的趋势，由平衡条件有解得水平向右的外力最小（设为Fmin）时，斜面体可能有向左运动的趋势（a）当时，则（b）当时，则24（1）6N；（2）0.08m，0.08246m，18.4N【详解】（1）当A在地面时，根据平衡关系，B所受的摩擦力大小与弹簧弹力大小相等（2）A缓慢上升，视为平衡状态，弹簧弹力先减小再增大，因为存在，此时弹簧处于原长初状态，坐标a点弹簧弹力斜向上，设弹簧弹力为T，弹簧与水平方向夹角为，则得 得当弹簧处于原长时，有当A上升到c点时，此时弹簧长度为弹簧弹力为设此时弹簧与水平方向夹角为，对A受力分析得又联立得25(1)10N；(2) ；【详解】(1)以物体m为研究对象，受力如下图所示根据题意有联立解得(2)分析物体m的受力如下图所示根据题意有解得以整体为研究对象方向水平向左。