物体平衡常见试题及准确答案

物体平衡常见试题及准确答案

一、单选题（每题2分，共20分）

1.物体处于平衡状态时，其受到的合外力大小为（）（2分）A.一定为零B.可能不为零C.一定不为零D.无法确定【答案】A【解析】物体处于平衡状态时，其加速度为零，根据牛顿第二定律F=ma，合外力必为零

2.一个质量为2kg的物体静止在水平桌面上，物体与桌面间的动摩擦因数为

0.2，现用水平力F=10N推物体，则物体受到的摩擦力大小为（）（2分）A.2NB.4NC.6ND.10N【答案】B【解析】最大静摩擦力f_max=μmg=

0.2×2×

9.8=

3.92N，因F=10N

3.92N，物体被拉动，摩擦力f=μmg=

0.2×2×

9.8=

3.92N≈4N

3.如图所示，一个倾角为30°的斜面上放一个质量为m的物体，物体与斜面间的动摩擦因数为

0.5，要使物体沿斜面向上匀速运动，施加的水平推力F应为多大？（）（2分）A.

0.5mgB.

0.8mgC.

1.2mgD.

1.5mg【答案】C【解析】沿斜面向上的分力F=mgsin30°+f，垂直斜面向下的分力N=mgcos30°，摩擦力f=μN=

0.5mgcos30°，则F=mgsin30°+

0.5mgcos30°=

1.2mg

4.一个质量为m的物体放在倾角为θ的斜面上，物体与斜面间的动摩擦因数为μ，物体恰好开始沿斜面向下滑动时，下列说法正确的是（）（2分）A.物体受到的合外力为零B.物体受到的静摩擦力最大C.物体受到的摩擦力方向沿斜面向上D.物体受到的摩擦力方向沿斜面向下【答案】C【解析】物体沿斜面下滑时，摩擦力方向沿斜面向上，且静摩擦力达到最大值f_max=μmgcosθ

5.三个共点力F

1、F

2、F3作用在一个物体上，物体处于平衡状态，若撤去F1，则物体受到的合外力大小为（）（2分）A.F1B.F2C.F3D.F1+F2+F3【答案】A【解析】三个力平衡时F1+F2+F3=0，撤去F1后，物体受F

2、F3的合力与F1大小相等方向相反

6.一个质量为m的物体悬挂在两根等长的细线下，两细线与水平方向夹角均为θ，则每根细线受到的拉力大小为（）（2分）A.mgB.mgcosθC.mgsinθD.mg/2cosθ【答案】B【解析】物体受力平衡，水平方向F1cosθ=F2cosθ，竖直方向F1sinθ+F2sinθ=mg，联立解得F1=F2=mg/cosθ

7.如图所示，一个质量为m的物体放在倾角为θ的斜面上，物体与斜面间的动摩擦因数为μ，现用一个与斜面成30°角的力F推物体，使物体沿斜面向上匀速运动，则力F的大小为（）（2分）A.mgμ+sinθ/cos30°B.mgμ+sinθ/sin30°C.mgμ+cosθ/cos30°D.mgμ+cosθ/sin30°【答案】A【解析】沿斜面向上的分力Fcos30°=mgsinθ+μN，垂直斜面向下的分力Fsin30°+N=mgcosθ，联立解得F=mgsinθ+μmgcosθ/cos30°=mgμ+sinθ/cos30°

8.一个质量为m的物体放在水平桌面上，物体与桌面间的动摩擦因数为μ，现用与水平方向成30°角的力F推物体，使物体沿桌面匀速运动，则力F的大小为（）（2分）A.μmg/2B.μmgC.2μmgD.μmg/√3【答案】A【解析】沿水平方向Fcos30°=μN，垂直方向Fsin30°+N=mg，联立解得F=μmg/2cos30°=μmg/

29.一个质量为m的物体放在倾角为θ的斜面上，物体与斜面间的动摩擦因数为μ，现用一个水平力F推物体，使物体沿斜面向上匀速运动，则力F的大小为（）（2分）A.mgμ+sinθ/cosθB.mgμ+sinθ/sinθC.mgμ+cosθ/cosθD.mgμ+cosθ/sinθ【答案】A【解析】沿斜面向上的分力Fcosθ=mgsinθ+μN，垂直斜面向下的分力Fsinθ+N=mgcosθ，联立解得F=mgsinθ+μmgcosθ/cosθ=mgμ+sinθ/cosθ

10.一个质量为m的物体放在水平桌面上，物体与桌面间的动摩擦因数为μ，现用一个与水平方向成30°角的力F推物体，使物体沿桌面匀速运动，则物体受到的摩擦力大小为（）（2分）A.μmgcos30°B.μmgsin30°C.μmgD.μmgcos30°【答案】A【解析】沿水平方向Fcos30°=f+μN，垂直方向Fsin30°+N=mg，联立解得f=μmgcos30°

二、多选题（每题4分，共20分）

1.下列说法正确的是？（）（4分）A.物体处于平衡状态时，其受到的合外力为零B.物体处于平衡状态时，其加速度一定为零C.物体处于平衡状态时，其速度一定为零D.物体处于平衡状态时，其受到的静摩擦力可能不为零【答案】A、B【解析】平衡状态的定义是物体所受合外力为零，加速度为零，但速度可以不为零

2.一个质量为m的物体放在倾角为θ的斜面上，物体与斜面间的动摩擦因数为μ，现用一个水平力F推物体，使物体沿斜面向上匀速运动，则下列说法正确的是？（）（4分）A.力F的大小可能小于mgcosθB.力F的大小一定大于mgsinθ+μmgcosθC.力F的大小一定小于mgsinθ+μmgcosθD.力F的大小等于mgsinθ+μmgcosθ【答案】B、D【解析】沿斜面向上的分力Fcosθ=mgsinθ+μN，垂直斜面向下的分力Fsinθ+N=mgcosθ，联立解得F=mgsinθ+μmgcosθ/cosθ=mgsinθ+μmgcosθ

3.一个质量为m的物体悬挂在两根等长的细线下，两细线与水平方向夹角均为θ，则下列说法正确的是？（）（4分）A.每根细线受到的拉力大小相等B.每根细线受到的拉力大小不等C.两细线受到的拉力方向相同D.两细线受到的拉力方向相反【答案】A、C【解析】两细线受力平衡，拉力大小相等，方向沿细线向上

4.一个质量为m的物体放在水平桌面上，物体与桌面间的动摩擦因数为μ，现用与水平方向成30°角的力F推物体，使物体沿桌面匀速运动，则下列说法正确的是？（）（4分）A.力F的大小等于μmgB.力F的大小小于μmgC.物体受到的摩擦力大小等于μmgcos30°D.物体受到的摩擦力大小等于μmg【答案】C、D【解析】沿水平方向Fcos30°=f，垂直方向Fsin30°+N=mg，联立解得f=μmgcos30°，F=μmg/2cos30°=μmg

5.一个质量为m的物体放在倾角为θ的斜面上，物体与斜面间的动摩擦因数为μ，现用一个水平力F推物体，使物体沿斜面向上匀速运动，则下列说法正确的是？（）（4分）A.力F的大小等于mgsinθ+μmgcosθB.力F的大小大于mgsinθ+μmgcosθC.物体受到的摩擦力方向沿斜面向上D.物体受到的摩擦力方向沿斜面向下【答案】A、C【解析】沿斜面向上的分力Fcosθ=mgsinθ+μN，垂直斜面向下的分力Fsinθ+N=mgcosθ，联立解得F=mgsinθ+μmgcosθ/cosθ=mgsinθ+μmgcosθ，摩擦力方向沿斜面向上

三、填空题（每题4分，共20分）

1.一个质量为2kg的物体静止在水平桌面上，物体与桌面间的动摩擦因数为

0.2，现用水平力F=10N推物体，则物体受到的摩擦力大小为______N（4分）【答案】4【解析】最大静摩擦力f_max=μmg=

0.2×2×

9.8=

3.92N，因F=10N

3.92N，物体被拉动，摩擦力f=μmg=

0.2×2×

9.8=

3.92N≈4N

2.一个倾角为30°的斜面上放一个质量为m的物体，物体与斜面间的动摩擦因数为

0.5，要使物体沿斜面向上匀速运动，施加的水平推力F应为______mg（4分）【答案】

1.2【解析】沿斜面向上的分力F=mgsin30°+f，垂直斜面向下的分力N=mgcos30°，摩擦力f=μN=

0.5mgcos30°，则F=mgsin30°+

0.5mgcos30°=

1.2mg

3.一个质量为m的物体放在倾角为θ的斜面上，物体与斜面间的动摩擦因数为μ，物体恰好开始沿斜面向下滑动时，物体受到的摩擦力方向______，大小为______（4分）【答案】沿斜面向上；μmgcosθ【解析】物体沿斜面下滑时，摩擦力方向沿斜面向上，且静摩擦力达到最大值f_max=μmgcosθ

4.三个共点力F

1、F

2、F3作用在一个物体上，物体处于平衡状态，若撤去F1，则物体受到的合外力大小为______（4分）【答案】F1【解析】三个力平衡时F1+F2+F3=0，撤去F1后，物体受F

2、F3的合力与F1大小相等方向相反

5.一个质量为m的物体悬挂在两根等长的细线下，两细线与水平方向夹角均为θ，则每根细线受到的拉力大小为______（4分）【答案】mg/cosθ【解析】物体受力平衡，水平方向F1cosθ=F2cosθ，竖直方向F1sinθ+F2sinθ=mg，联立解得F1=F2=mg/cosθ

四、判断题（每题2分，共10分）

1.物体处于平衡状态时，其受到的合外力为零（）（2分）【答案】（√）【解析】平衡状态的定义是物体所受合外力为零

2.物体处于平衡状态时，其加速度一定为零（）（2分）【答案】（√）【解析】平衡状态的定义是物体所受合外力为零，根据牛顿第二定律F=ma，加速度必为零

3.物体处于平衡状态时，其速度一定为零（）（2分）【答案】（×）【解析】平衡状态时速度可以不为零，如匀速直线运动

4.物体处于平衡状态时，其受到的静摩擦力可能不为零（）（2分）【答案】（√）【解析】平衡状态下静摩擦力可以不为零，只要不超过最大静摩擦力

5.物体处于平衡状态时，其受到的合外力一定为零（）（2分）【答案】（√）【解析】平衡状态的定义是物体所受合外力为零

五、简答题（每题5分，共15分）

1.简述物体平衡的条件（5分）【答案】物体平衡的条件是受到的合外力为零，即F=0对于共点力系，要求所有力的矢量和为零；对于有固定转轴的物体，要求所有力矩的代数和为零此外，物体在各个方向上的分力也必须满足平衡条件

2.简述静摩擦力的特点（5分）【答案】静摩擦力的特点包括

（1）方向静摩擦力的方向总是与物体相对运动趋势的方向相反

（2）大小静摩擦力的大小在零和最大静摩擦力之间变化，即0≤f≤f_max

（3）最大静摩擦力最大静摩擦力f_max与正压力N成正比，即f_max=μsN，其中μs为静摩擦因数

（4）作用效果静摩擦力可以阻止物体相对运动，也可以提供使物体运动的外力

3.简述动摩擦力的特点（5分）【答案】动摩擦力的特点包括

（1）方向动摩擦力的方向总是与物体相对运动的方向相反

（2）大小动摩擦力的大小与正压力N成正比，即f_k=μkN，其中μk为动摩擦因数

（3）作用效果动摩擦力总是阻碍物体的相对运动

（4）与相对速度的关系动摩擦力的大小通常与相对速度无关，但在某些情况下，动摩擦因数可能与相对速度有关

六、分析题（每题10分，共20分）

1.一个质量为m的物体放在倾角为θ的斜面上，物体与斜面间的动摩擦因数为μ，现用一个水平力F推物体，使物体沿斜面向上匀速运动，分析力F的大小（10分）【答案】

（1）沿斜面向上的分力Fcosθ必须克服重力沿斜面向下的分力mgsinθ和摩擦力f

（2）垂直斜面向下的分力Fsinθ与重力沿斜面向下的分力mgcosθ共同作用在斜面上，产生正压力N

（3）摩擦力f=μN=μmgcosθ-Fsinθ

（4）沿斜面向上的分力Fcosθ=mgsinθ+μmgcosθ-Fsinθ

（5）解得F=mgsinθ+μmgcosθ-Fsinθ，即Fcosθ+Fsinθ=mgsinθ+μmgcosθ

（6）联立解得F=mgsinθ+μmgcosθ/cosθ=mgsinθ+μmgcosθ

2.一个质量为m的物体悬挂在两根等长的细线下，两细线与水平方向夹角均为θ，分析每根细线受到的拉力大小（10分）【答案】

（1）物体受力平衡，水平方向F1cosθ=F2cosθ，竖直方向F1sinθ+F2sinθ=mg

（2）由于两细线等长，F1=F2

（3）水平方向F1cosθ=F1cosθ，满足平衡条件

（4）竖直方向F1sinθ+F1sinθ=mg，即2F1sinθ=mg

（5）解得F1=F2=mg/2sinθ

（6）因此，每根细线受到的拉力大小为mg/cosθ

七、综合应用题（每题25分，共50分）

1.一个质量为m的物体放在倾角为θ的斜面上，物体与斜面间的动摩擦因数为μ，现用一个水平力F推物体，使物体沿斜面向上匀速运动，分析力F的大小，并计算物体受到的摩擦力大小（25分）【答案】

（1）沿斜面向上的分力Fcosθ必须克服重力沿斜面向下的分力mgsinθ和摩擦力f

（2）垂直斜面向下的分力Fsinθ与重力沿斜面向下的分力mgcosθ共同作用在斜面上，产生正压力N

（3）摩擦力f=μN=μmgcosθ-Fsinθ

（4）沿斜面向上的分力Fcosθ=mgsinθ+μmgcosθ-Fsinθ

（5）解得Fcosθ+Fsinθ=mgsinθ+μmgcosθ-Fsinθ，即Fcosθ+2Fsinθ=mgsinθ+μmgcosθ

（6）联立解得F=mgsinθ+μmgcosθ/cosθ=mgsinθ+μmgcosθ

（7）摩擦力f=μmgcosθ-Fsinθ=μmgcosθ-Fsinθcosθ/mg=μmgcosθ-μFsinθcosθ/mg=μmgcosθ-μmgsinθ+μmgcosθsinθ/mg=μmgcosθ-μsinθmgsinθ+μmgcosθ/mg=μmgcosθ-μsinθmgsinθ+μmgcosθ/mg=μmgcosθ-μsinθmgsinθ/mg-μsinθμmgcosθ/mg=μmgcosθ-μsin^2θmg-μ^2sinθcosθmg=μmgcosθ-μsin^2θmg-μ^2sinθcosθmg=μmgcosθ-sin^2θ-μ^2sinθcosθ/mg=μcosθ-sin^2θ-μ^2sinθcosθ

2.一个质量为m的物体悬挂在两根等长的细线下，两细线与水平方向夹角均为θ，分析每根细线受到的拉力大小，并计算两细线受到的拉力方向（25分）【答案】

（1）物体受力平衡，水平方向F1cosθ=F2cosθ，竖直方向F1sinθ+F2sinθ=mg

（2）由于两细线等长，F1=F2

（3）水平方向F1cosθ=F1cosθ，满足平衡条件

（4）竖直方向F1sinθ+F1sinθ=mg，即2F1sinθ=mg

（5）解得F1=F2=mg/2sinθ

（6）因此，每根细线受到的拉力大小为mg/cosθ

（7）两细线受到的拉力方向分别沿两细线向上，与水平方向夹角均为θ---完整标准答案

一、单选题

1.A

2.B

3.C

4.C

5.A

6.B

7.A

8.A

9.A

10.A

二、多选题

1.A、B

2.B、D

3.A、C

4.C、D

5.A、C

三、填空题

1.

42.

1.

23.沿斜面向上；μmgcosθ

4.F

15.mg/cosθ

四、判断题

1.（√）

2.（√）

3.（×）

4.（√）

5.（√）

五、简答题

1.物体平衡的条件是受到的合外力为零，即F=0对于共点力系，要求所有力的矢量和为零；对于有固定转轴的物体，要求所有力矩的代数和为零此外，物体在各个方向上的分力也必须满足平衡条件

2.静摩擦力的特点包括

（1）方向静摩擦力的方向总是与物体相对运动趋势的方向相反

（2）大小静摩擦力的大小在零和最大静摩擦力之间变化，即0≤f≤f_max

（3）最大静摩擦力最大静摩擦力f_max与正压力N成正比，即f_max=μsN，其中μs为静摩擦因数

（4）作用效果静摩擦力可以阻止物体相对运动，也可以提供使物体运动的外力

3.动摩擦力的特点包括

（1）方向动摩擦力的方向总是与物体相对运动的方向相反

（2）大小动摩擦力的大小与正压力N成正比，即f_k=μkN，其中μk为动摩擦因数

（3）作用效果动摩擦力总是阻碍物体的相对运动

（4）与相对速度的关系动摩擦力的大小通常与相对速度无关，但在某些情况下，动摩擦因数可能与相对速度有关

六、分析题

1.一个质量为m的物体放在倾角为θ的斜面上，物体与斜面间的动摩擦因数为μ，现用一个水平力F推物体，使物体沿斜面向上匀速运动，分析力F的大小

（1）沿斜面向上的分力Fcosθ必须克服重力沿斜面向下的分力mgsinθ和摩擦力f

（2）垂直斜面向下的分力Fsinθ与重力沿斜面向下的分力mgcosθ共同作用在斜面上，产生正压力N

（3）摩擦力f=μN=μmgcosθ-Fsinθ

（4）沿斜面向上的分力Fcosθ=mgsinθ+μmgcosθ-Fsinθ

（5）解得Fcosθ+Fsinθ=mgsinθ+μmgcosθ-Fsinθ，即Fcosθ+2Fsinθ=mgsinθ+μmgcosθ

（6）联立解得F=mgsinθ+μmgcosθ/cosθ=mgsinθ+μmgcosθ

（7）摩擦力f=μmgcosθ-Fsinθ=μmgcosθ-Fsinθcosθ/mg=μmgcosθ-μFsinθcosθ/mg=μmgcosθ-μmgsinθ+μmgcosθsinθ/mg=μmgcosθ-μsinθmgsinθ+μmgcosθ/mg=μmgcosθ-μsin^2θmg-μ^2sinθcosθmg=μmgcosθ-μsin^2θmg-μ^2sinθcosθmg=μmgcosθ-sin^2θ-μ^2sinθcosθ/mg=μcosθ-sin^2θ-μ^2sinθcosθ

2.一个质量为m的物体悬挂在两根等长的细线下，两细线与水平方向夹角均为θ，分析每根细线受到的拉力大小，并计算两细线受到的拉力方向

（1）物体受力平衡，水平方向F1cosθ=F2cosθ，竖直方向F1sinθ+F2sinθ=mg

（2）由于两细线等长，F1=F2

（3）水平方向F1cosθ=F1cosθ，满足平衡条件

（4）竖直方向F1sinθ+F1sinθ=mg，即2F1sinθ=mg

（5）解得F1=F2=mg/2sinθ

（6）因此，每根细线受到的拉力大小为mg/cosθ

（7）两细线受到的拉力方向分别沿两细线向上，与水平方向夹角均为θ

七、综合应用题

1.一个质量为m的物体放在倾角为θ的斜面上，物体与斜面间的动摩擦因数为μ，现用一个水平力F推物体，使物体沿斜面向上匀速运动，分析力F的大小，并计算物体受到的摩擦力大小

（1）沿斜面向上的分力Fcosθ必须克服重力沿斜面向下的分力mgsinθ和摩擦力f

（2）垂直斜面向下的分力Fsinθ与重力沿斜面向下的分力mgcosθ共同作用在斜面上，产生正压力N

（3）摩擦力f=μN=μmgcosθ-Fsinθ

（4）沿斜面向上的分力Fcosθ=mgsinθ+μmgcosθ-Fsinθ

（5）解得Fcosθ+Fsinθ=mgsinθ+μmgcosθ-Fsinθ，即Fcosθ+2Fsinθ=mgsinθ+μmgcosθ

（6）联立解得F=mgsinθ+μmgcosθ/cosθ=mgsinθ+μmgcosθ

（7）摩擦力f=μmgcosθ-Fsinθ=μmgcosθ-Fsinθcosθ/mg=μmgcosθ-μFsinθcosθ/mg=μmgcosθ-μmgsinθ+μmgcosθsinθ/mg=μmgcosθ-μsinθmgsinθ+μmgcosθ/mg=μmgcosθ-μsin^2θmg-μ^2sinθcosθmg=μmgcosθ-μsin^2θmg-μ^2sinθcosθmg=μmgcosθ-sin^2θ-μ^2sinθcosθ/mg=μcosθ-sin^2θ-μ^2sinθcosθ

2.一个质量为m的物体悬挂在两根等长的细线下，两细线与水平方向夹角均为θ，分析每根细线受到的拉力大小，并计算两细线受到的拉力方向

（1）物体受力平衡，水平方向F1cosθ=F2cosθ，竖直方向F1sinθ+F2sinθ=mg

（2）由于两细线等长，F1=F2

（3）水平方向F1cosθ=F1cosθ，满足平衡条件

（4）竖直方向F1sinθ+F1sinθ=mg，即2F1sinθ=mg

（5）解得F1=F2=mg/2sinθ

（6）因此，每根细线受到的拉力大小为mg/cosθ

（7）两细线受到的拉力方向分别沿两细线向上，与水平方向夹角均为θ。