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高考物理一轮复习课时练习 第2章第3练 牛顿第三定律 共点力的平衡（含详解）
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这是一份高考物理一轮复习课时练习 第2章第3练 牛顿第三定律 共点力的平衡（含详解），共8页。
1.(2024·上海市建平中学月考)如图所示是厨房用来悬挂厨具的小吸盘，其原理是排开吸盘与墙壁之间的空气，依靠大气压紧紧地将吸盘压在厨房的竖直墙壁上，可用来悬挂比较轻的厨具，安装拆卸都很方便，以下说法正确的是( )
A．墙壁对吸盘的作用力的合力竖直向上
B．大气压变大，吸盘受到的摩擦力也变大
C．吸盘与墙壁之间只有一对作用力与反作用力
D．空气对吸盘的压力与墙壁对吸盘的支持力是一对平衡力
2．(2023·广东卷·2)如图所示，可视为质点的机器人通过磁铁吸附在船舷外壁面检测船体。壁面可视为斜面，与竖直方向夹角为θ。船和机器人保持静止时，机器人仅受重力G、支持力FN、摩擦力Ff和磁力F的作用，磁力垂直壁面。下列关系式正确的是( )
A．Ff＝G B．F＝FN
C．Ff＝Gcs θ D．F＝Gsin θ
3.(多选)(2023·海南海口市联考)如图所示，三段不可伸长的细绳OA、OB、OC的结点为O，在O点竖直悬挂一质量为m＝5 kg的重物，A、B两端点均固定，重物处于静止状态，此时OB是水平的，OA与水平方向的夹角为θ＝45°，重力加速度g取10 m/s2，则( )
A．OC绳上的拉力大小为50eq \r(2) N
B．OB绳上的拉力大小为50 N
C．OA绳上的拉力大小为50 N
D．OA绳上的拉力大小为50eq \r(2) N
4.(多选)如图所示，在水平力F作用下，A、B保持静止。若A与B的接触面是水平的，且F≠0，则B的受力个数可能为( )
A．3个 B．4个 C．5个 D．6个
5．(2024·四川省仁寿第一中学月考)2023年的春晚舞蹈《锦绣》，艺术地再现了古代戍边将士与西域各民族化干戈为玉帛并建立深厚友谊的动人故事。图(a)是一个优美且难度极大的后仰动作，人后仰平衡时，可粗略认为头受到重力G、肌肉拉力F2和颈椎支持力F1。如图(b)，若弯曲后的头颈与水平方向成60°角，F2与水平方向成45°角，则可估算出F1的大小为( )
A．(eq \r(3)＋1)G B．(eq \r(3)－1)G
C．(eq \r(3)＋2)G D．(eq \r(3)－2)G
6．(2024·黑龙江鹤岗市第一中学月考)如图甲所示，A、B两小球通过两根轻绳连接并悬挂于O点，已知两轻绳OA和AB的长度之比为eq \r(3)∶1，A、B两小球质量分别为2m和m，现对A、B两小球分别施加水平向右的力F1和水平向左的力F2，两球恰好处于图乙的位置静止，此时B球恰好在悬点O的正下方，轻绳OA与竖直方向成30°角，则( )
A．F1＝F2 B．F1＝eq \r(3)F2
C．F1＝2F2 D．F1＝3F2
7．(2020·全国卷Ⅲ·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°
8.(2022·浙江6月选考·10)如图所示，一轻质晒衣架静置于水平地面上，水平横杆与四根相同的斜杆垂直，两斜杆夹角θ＝60°。一重为G的物体悬挂在横杆中点，则每根斜杆受到地面的( )
A．作用力为eq \f(\r(3),3)G B．作用力为eq \f(\r(3),6)G
C．摩擦力为eq \f(\r(3),4)G D．摩擦力为eq \f(\r(3),8)G
9.(多选)(2023·吉林松原市模拟)如图所示，穿过光滑动滑轮的轻绳两端分别固定在M、N两点，质量为m的物块通过轻绳拴接在动滑轮的轴上，给物块施加一个水平向左的拉力F，系统静止平衡时，滑轮到固定点M、N的两部分轻绳与水平方向的夹角分别为53°和37°，滑轮质量忽略不计，重力加速度为g，sin 37°＝0.6，sin 53°＝0.8。下列说法正确的是( )
A．跨过滑轮的轻绳中的张力大小为eq \f(5mg,7)
B．作用在物块上的水平拉力大小为mg
C．物块与滑轮间的轻绳中的张力大小为eq \f(10mg,7)
D．物块与滑轮间的轻绳与竖直方向夹角的正切值为eq \f(3,4)
10.(2022·海南卷·8)我国的石桥世界闻名，如图，某桥由六块形状完全相同的石块组成，其中石块1、6固定，2、5质量相同为m，3、4质量相同为m′，不计石块间的摩擦，则m∶m′为( )
A.eq \f(\r(3),2) B.eq \r(3) C．1 D．2
11.(2023·西北师范大学附属中学期中)如图所示，质量M＝2eq \r(3) kg的木块A套在水平杆上，并用轻绳将木块与质量m＝eq \r(3) kg的小球B相连。用与水平方向成α＝30°角的恒力F＝
10eq \r(3) N拉着球带动木块一起向右匀速运动，运动中A、B相对位置保持不变，g取10 m/s2。求：
(1)运动过程中轻绳与水平方向的夹角θ；
(2)木块与水平杆间的动摩擦因数μ。
12.(2023·江苏徐州市模拟)质量为m粗细均匀的麻绳如图所示悬挂，悬点处切线与竖直方向夹角分别为37°和53°，P点为最低点，重力加速度为g，sin 37°＝0.6，则( )
A．左侧悬点对麻绳拉力为0.6mg
B．右侧悬点对麻绳拉力为0.8mg
C．最低点P处张力为0.3mg
D．P点右侧麻绳质量为0.36m
第3练 牛顿第三定律 共点力的平衡
1．D [墙壁对吸盘的作用力有竖直向上的摩擦力和水平方向的支持力，合力方向不是竖直向上，故A错误；吸盘受到的摩擦力与吸盘和物体所受重力大小相等，不会变化，故B错误；吸盘与墙壁之间有水平方向和竖直方向两对作用力与反作用力，故C错误；空气对吸盘的压力与墙壁对吸盘的支持力是一对平衡力，故D正确。]
2．C [如图所示，将机器人(包括磁铁)重力垂直于斜面方向和沿斜面方向分解。沿斜面方向，由平衡条件得Ff＝Gcs θ，故A错误，C正确；垂直斜面方向，由平衡条件得F＝Gsin θ＋FN，故B、D错误。]
3．BD [对结点O受力分析可得FTOC＝mg＝50 N，FTOB＝FTOC＝50 N，FTOA＝eq \f(mg,sin θ)＝eq \r(2)mg＝50eq \r(2) N，故选B、D。]
4．BC [先对A、B整体受力分析，受重力、水平力F、斜面的支持力；当水平力F平行斜面向上的分力大于重力沿斜面向下的分力时，有上滑趋势，此时受到沿斜面向下的静摩擦力；当水平力F平行斜面向上的分力小于重力沿斜面向下的分力时，有下滑趋势，此时受到沿斜面向上的静摩擦力；当水平力F平行斜面向上的分力等于重力沿斜面向下的分力时，无相对滑动趋势，此时与斜面间无摩擦力；再对A受力分析，受水平力F、重力、支持力和向左的静摩擦力，共4个力；最后对B受力分析，受重力、A对它的压力、向右的静摩擦力和斜面对B的支持力，若B相对斜面有滑动趋势，则还要受到斜面的静摩擦力，若B相对斜面无滑动趋势，则不受斜面的摩擦力，即B可能受4个力，也可能受5个力，故选B、C。]
5．A [由力的平衡条件可得F1sin 60°＝G＋F2sin 45°，F1cs 60°＝F2cs 45°，解得F1＝(eq \r(3)＋1)G，故选A。]
6．C [由题意知两轻绳OA和AB的长度之比为eq \r(3)∶1，B球恰好在悬点O的正下方，由几何关系可知，OA与AB垂直；以B球为研究对象，受力示意图如图(a)所示，由平衡条件得F2＝mgtan(90°－30°)＝eq \r(3)mg，以A、B两球整体为研究对象，受力示意图如图(b)所示，由平衡条件得F1－F2＝3mgtan 30°＝eq \r(3)mg，可得F1＝2eq \r(3)mg，即F1＝2F2，故选C。]
7．B [取O点为研究对象，O点在三力的作用下处于平衡状态，对其受力分析如图所示，FT1＝FT2，两力的合力与F等大反向，根据几何关系可得
2β＋α＝180°，
所以β＝55°，故选B。]
8．B [设斜杆的弹力大小为F，以水平横杆和物体为整体，在竖直方向上根据受力平衡可得4Fcs 30°＝G，解得F＝eq \f(\r(3),6)G，以其中一斜杆为研究对象，其受力如图所示，可知每根斜杆受到地面的作用力应与F平衡，即大小为eq \f(\r(3),6)G，每根斜杆受到地面的摩擦力大小为Ff＝
Fsin 30°＝eq \f(\r(3),12)G，B正确，A、C、D错误。]
9．AB [把动滑轮及物块看作一个整体，设跨过滑轮的轻绳上的张力大小为FT，整体在竖直方向上受力平衡，则有FTsin 53°＋FTsin 37°＝mg，解得FT＝eq \f(5,7)mg，水平方向上有FTcs 53°＋FTcs 37°＝F，得作用在物块上的水平拉力大小为F＝mg，故A、B正确；隔离物块进行受力分析，则由平衡条件可得物块与滑轮间的轻绳中的张力大小为FT′＝eq \r(mg2＋F2)＝
eq \r(2)mg，由数学知识可知物块与滑轮间的轻绳中的张力与竖直方向成45°角，则tan 45°＝1，故C、D错误。]
10．D [六块形状完全相同的石块围成半圆对应的圆心角为180°，每块石块对应的圆心角为30°，对第3块石块受力分析如图。
结合力的合成可知tan 60°＝eq \f(F4,m′g)，对第2块和第3块石块整体受力分析如图，
tan 30°＝eq \f(F4,m＋m′g)，
联立解得eq \f(m,m′)＝2，故选D。]
11．(1)30° (2)eq \f(\r(3),5)
解析 [(1)对B进行受力分析，设轻绳对B的拉力为FT，由平衡条件可得
Fcs 30°＝FTcs θ，Fsin 30°＋FTsin θ＝mg
解得FT＝10eq \r(3) N，tan θ＝eq \f(\r(3),3)，即θ＝30°
(2)对A进行受力分析，由平衡条件有FTsin θ＋Mg＝FN，FTcs θ＝μFN
解得μ＝eq \f(\r(3),5)。]
12．D [对麻绳受力分析，受重力mg、左侧悬点对麻绳的拉力F1、右侧悬点对麻绳的拉力F2，
则F1cs 37°＋F2cs 53°＝mg，
F1sin 37°＝F2sin 53°，
解得F1＝0.8mg，F2＝0.6mg，故A、B错误；对P点右侧麻绳受力分析，受重力m2g、最低点P处张力F、右侧悬点对麻绳的拉力F2，则F＝F2sin 53°＝0.48mg，m2g＝F2cs 53°＝0.36mg，所以P点右侧麻绳质量为m2＝0.36m，故C错误，D正确。]
1.(2024·上海市建平中学月考)如图所示是厨房用来悬挂厨具的小吸盘，其原理是排开吸盘与墙壁之间的空气，依靠大气压紧紧地将吸盘压在厨房的竖直墙壁上，可用来悬挂比较轻的厨具，安装拆卸都很方便，以下说法正确的是( )
A．墙壁对吸盘的作用力的合力竖直向上
B．大气压变大，吸盘受到的摩擦力也变大
C．吸盘与墙壁之间只有一对作用力与反作用力
D．空气对吸盘的压力与墙壁对吸盘的支持力是一对平衡力
2．(2023·广东卷·2)如图所示，可视为质点的机器人通过磁铁吸附在船舷外壁面检测船体。壁面可视为斜面，与竖直方向夹角为θ。船和机器人保持静止时，机器人仅受重力G、支持力FN、摩擦力Ff和磁力F的作用，磁力垂直壁面。下列关系式正确的是( )
A．Ff＝G B．F＝FN
C．Ff＝Gcs θ D．F＝Gsin θ
3.(多选)(2023·海南海口市联考)如图所示，三段不可伸长的细绳OA、OB、OC的结点为O，在O点竖直悬挂一质量为m＝5 kg的重物，A、B两端点均固定，重物处于静止状态，此时OB是水平的，OA与水平方向的夹角为θ＝45°，重力加速度g取10 m/s2，则( )
A．OC绳上的拉力大小为50eq \r(2) N
B．OB绳上的拉力大小为50 N
C．OA绳上的拉力大小为50 N
D．OA绳上的拉力大小为50eq \r(2) N
4.(多选)如图所示，在水平力F作用下，A、B保持静止。若A与B的接触面是水平的，且F≠0，则B的受力个数可能为( )
A．3个 B．4个 C．5个 D．6个
5．(2024·四川省仁寿第一中学月考)2023年的春晚舞蹈《锦绣》，艺术地再现了古代戍边将士与西域各民族化干戈为玉帛并建立深厚友谊的动人故事。图(a)是一个优美且难度极大的后仰动作，人后仰平衡时，可粗略认为头受到重力G、肌肉拉力F2和颈椎支持力F1。如图(b)，若弯曲后的头颈与水平方向成60°角，F2与水平方向成45°角，则可估算出F1的大小为( )
A．(eq \r(3)＋1)G B．(eq \r(3)－1)G
C．(eq \r(3)＋2)G D．(eq \r(3)－2)G
6．(2024·黑龙江鹤岗市第一中学月考)如图甲所示，A、B两小球通过两根轻绳连接并悬挂于O点，已知两轻绳OA和AB的长度之比为eq \r(3)∶1，A、B两小球质量分别为2m和m，现对A、B两小球分别施加水平向右的力F1和水平向左的力F2，两球恰好处于图乙的位置静止，此时B球恰好在悬点O的正下方，轻绳OA与竖直方向成30°角，则( )
A．F1＝F2 B．F1＝eq \r(3)F2
C．F1＝2F2 D．F1＝3F2
7．(2020·全国卷Ⅲ·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°
8.(2022·浙江6月选考·10)如图所示，一轻质晒衣架静置于水平地面上，水平横杆与四根相同的斜杆垂直，两斜杆夹角θ＝60°。一重为G的物体悬挂在横杆中点，则每根斜杆受到地面的( )
A．作用力为eq \f(\r(3),3)G B．作用力为eq \f(\r(3),6)G
C．摩擦力为eq \f(\r(3),4)G D．摩擦力为eq \f(\r(3),8)G
9.(多选)(2023·吉林松原市模拟)如图所示，穿过光滑动滑轮的轻绳两端分别固定在M、N两点，质量为m的物块通过轻绳拴接在动滑轮的轴上，给物块施加一个水平向左的拉力F，系统静止平衡时，滑轮到固定点M、N的两部分轻绳与水平方向的夹角分别为53°和37°，滑轮质量忽略不计，重力加速度为g，sin 37°＝0.6，sin 53°＝0.8。下列说法正确的是( )
A．跨过滑轮的轻绳中的张力大小为eq \f(5mg,7)
B．作用在物块上的水平拉力大小为mg
C．物块与滑轮间的轻绳中的张力大小为eq \f(10mg,7)
D．物块与滑轮间的轻绳与竖直方向夹角的正切值为eq \f(3,4)
10.(2022·海南卷·8)我国的石桥世界闻名，如图，某桥由六块形状完全相同的石块组成，其中石块1、6固定，2、5质量相同为m，3、4质量相同为m′，不计石块间的摩擦，则m∶m′为( )
A.eq \f(\r(3),2) B.eq \r(3) C．1 D．2
11.(2023·西北师范大学附属中学期中)如图所示，质量M＝2eq \r(3) kg的木块A套在水平杆上，并用轻绳将木块与质量m＝eq \r(3) kg的小球B相连。用与水平方向成α＝30°角的恒力F＝
10eq \r(3) N拉着球带动木块一起向右匀速运动，运动中A、B相对位置保持不变，g取10 m/s2。求：
(1)运动过程中轻绳与水平方向的夹角θ；
(2)木块与水平杆间的动摩擦因数μ。
12.(2023·江苏徐州市模拟)质量为m粗细均匀的麻绳如图所示悬挂，悬点处切线与竖直方向夹角分别为37°和53°，P点为最低点，重力加速度为g，sin 37°＝0.6，则( )
A．左侧悬点对麻绳拉力为0.6mg
B．右侧悬点对麻绳拉力为0.8mg
C．最低点P处张力为0.3mg
D．P点右侧麻绳质量为0.36m
第3练 牛顿第三定律 共点力的平衡
1．D [墙壁对吸盘的作用力有竖直向上的摩擦力和水平方向的支持力，合力方向不是竖直向上，故A错误；吸盘受到的摩擦力与吸盘和物体所受重力大小相等，不会变化，故B错误；吸盘与墙壁之间有水平方向和竖直方向两对作用力与反作用力，故C错误；空气对吸盘的压力与墙壁对吸盘的支持力是一对平衡力，故D正确。]
2．C [如图所示，将机器人(包括磁铁)重力垂直于斜面方向和沿斜面方向分解。沿斜面方向，由平衡条件得Ff＝Gcs θ，故A错误，C正确；垂直斜面方向，由平衡条件得F＝Gsin θ＋FN，故B、D错误。]
3．BD [对结点O受力分析可得FTOC＝mg＝50 N，FTOB＝FTOC＝50 N，FTOA＝eq \f(mg,sin θ)＝eq \r(2)mg＝50eq \r(2) N，故选B、D。]
4．BC [先对A、B整体受力分析，受重力、水平力F、斜面的支持力；当水平力F平行斜面向上的分力大于重力沿斜面向下的分力时，有上滑趋势，此时受到沿斜面向下的静摩擦力；当水平力F平行斜面向上的分力小于重力沿斜面向下的分力时，有下滑趋势，此时受到沿斜面向上的静摩擦力；当水平力F平行斜面向上的分力等于重力沿斜面向下的分力时，无相对滑动趋势，此时与斜面间无摩擦力；再对A受力分析，受水平力F、重力、支持力和向左的静摩擦力，共4个力；最后对B受力分析，受重力、A对它的压力、向右的静摩擦力和斜面对B的支持力，若B相对斜面有滑动趋势，则还要受到斜面的静摩擦力，若B相对斜面无滑动趋势，则不受斜面的摩擦力，即B可能受4个力，也可能受5个力，故选B、C。]
5．A [由力的平衡条件可得F1sin 60°＝G＋F2sin 45°，F1cs 60°＝F2cs 45°，解得F1＝(eq \r(3)＋1)G，故选A。]
6．C [由题意知两轻绳OA和AB的长度之比为eq \r(3)∶1，B球恰好在悬点O的正下方，由几何关系可知，OA与AB垂直；以B球为研究对象，受力示意图如图(a)所示，由平衡条件得F2＝mgtan(90°－30°)＝eq \r(3)mg，以A、B两球整体为研究对象，受力示意图如图(b)所示，由平衡条件得F1－F2＝3mgtan 30°＝eq \r(3)mg，可得F1＝2eq \r(3)mg，即F1＝2F2，故选C。]
7．B [取O点为研究对象，O点在三力的作用下处于平衡状态，对其受力分析如图所示，FT1＝FT2，两力的合力与F等大反向，根据几何关系可得
2β＋α＝180°，
所以β＝55°，故选B。]
8．B [设斜杆的弹力大小为F，以水平横杆和物体为整体，在竖直方向上根据受力平衡可得4Fcs 30°＝G，解得F＝eq \f(\r(3),6)G，以其中一斜杆为研究对象，其受力如图所示，可知每根斜杆受到地面的作用力应与F平衡，即大小为eq \f(\r(3),6)G，每根斜杆受到地面的摩擦力大小为Ff＝
Fsin 30°＝eq \f(\r(3),12)G，B正确，A、C、D错误。]
9．AB [把动滑轮及物块看作一个整体，设跨过滑轮的轻绳上的张力大小为FT，整体在竖直方向上受力平衡，则有FTsin 53°＋FTsin 37°＝mg，解得FT＝eq \f(5,7)mg，水平方向上有FTcs 53°＋FTcs 37°＝F，得作用在物块上的水平拉力大小为F＝mg，故A、B正确；隔离物块进行受力分析，则由平衡条件可得物块与滑轮间的轻绳中的张力大小为FT′＝eq \r(mg2＋F2)＝
eq \r(2)mg，由数学知识可知物块与滑轮间的轻绳中的张力与竖直方向成45°角，则tan 45°＝1，故C、D错误。]
10．D [六块形状完全相同的石块围成半圆对应的圆心角为180°，每块石块对应的圆心角为30°，对第3块石块受力分析如图。
结合力的合成可知tan 60°＝eq \f(F4,m′g)，对第2块和第3块石块整体受力分析如图，
tan 30°＝eq \f(F4,m＋m′g)，
联立解得eq \f(m,m′)＝2，故选D。]
11．(1)30° (2)eq \f(\r(3),5)
解析 [(1)对B进行受力分析，设轻绳对B的拉力为FT，由平衡条件可得
Fcs 30°＝FTcs θ，Fsin 30°＋FTsin θ＝mg
解得FT＝10eq \r(3) N，tan θ＝eq \f(\r(3),3)，即θ＝30°
(2)对A进行受力分析，由平衡条件有FTsin θ＋Mg＝FN，FTcs θ＝μFN
解得μ＝eq \f(\r(3),5)。]
12．D [对麻绳受力分析，受重力mg、左侧悬点对麻绳的拉力F1、右侧悬点对麻绳的拉力F2，
则F1cs 37°＋F2cs 53°＝mg，
F1sin 37°＝F2sin 53°，
解得F1＝0.8mg，F2＝0.6mg，故A、B错误；对P点右侧麻绳受力分析，受重力m2g、最低点P处张力F、右侧悬点对麻绳的拉力F2，则F＝F2sin 53°＝0.48mg，m2g＝F2cs 53°＝0.36mg，所以P点右侧麻绳质量为m2＝0.36m，故C错误，D正确。]
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