2020版高中物理 第五章 力与平衡检测试题 鲁科版必修1 10页

‎《力与平衡》检测试题 ‎(时间:90分钟　满分:100分)‎ ‎【二维选题表】‎ 物理观念 科学思维 科学探究 科学态度与责任 合力与分力的关系 ‎1(易)‎ 力的合成与 分解 ‎2(易),3(易),‎ ‎7(易),‎ ‎9(中),15(易)‎ ‎2(易),3(易)‎ 静态平衡问题 ‎4(中),8(中)‎ 动态平衡问题 ‎5(中),12(中)‎ 平衡问题的综合应用 ‎6(中),11(中),‎ ‎16(中),18(难)‎ ‎16(中)‎ 整体法、隔离法的应用 ‎10(中),17(中)‎ 实验:验证力的平行四边形 定则 ‎13(易),‎ ‎14(中)‎ 一、选择题(第1～6题为单项选择题,第7～12题为多项选择题,每小题4分,共48分)‎ ‎1.关于两个大小不变的共点力与其合力的关系,下列说法正确的是(　A　)‎ A.合力随两力间夹角的减小而增大 B.合力随两力间夹角的增大而增大 C.合力一定大于分力中的最大者 D.合力不可能小于分力中的最小者 解析: 力是矢量,有大小、有方向,因此求两个力的合力遵循平行四边形定则.两个大小不变的力的合成,利用平行四边形定则,如图,则①合力随两力间夹角的减小而增大,随夹角的增大而减小;②合力可能大于最大分力,也可能小于最小分力;③合力最大值为两分力大小之和,最小值为两分力大小之差,故选项A正确,B,C,D错误.‎ ‎2. 在图中两个体重相同的小孩静止坐在秋千上,两秋千的绳子是一样的.下面的叙述正确的是 (　B　)‎ A.甲中绳子容易断 B.乙中绳子容易断 10‎ C.甲、乙中绳子一样容易断 D.不确定 解析:小孩的重力和两根绳子拉力的合力等值反向,合力一定,两分力夹角越大,分力越大,所以夹角越大,绳子拉力越大.则乙中绳子容易断.故B正确,A,C,D错误.‎ ‎3. 帆船航行时,遇到侧风需要调整帆面至合适的位置,保证船能有足够的动力前进.如图所示是帆船航行时的俯视图,风向与船航行方向垂直,关于帆面的a,b,c,d四个位置,可能正确的是(　B　)‎ A.a B.b ‎ C.c D.d 解析:对c而言,帆面与风向平行,风力不起作用;对a而言,风力垂直于帆面,无法分解出沿航行方向的力;对d而言,风力沿航行方向的分力对船来说是阻力;只有b情况下,风力沿航行方向的分力提供船航行的动力,故A,C,D错误,B正确.‎ ‎4. 如图所示,一轻绳的两端分别固定在不等高的A,B两点,现用另一轻绳将一物体系于O点,设轻绳AO,BO相互垂直,α>β,且两绳中的拉力分别为FA,FB,物体受到的重力为G,下列表述正确的是(　B　)‎ A.FA一定大于G B.FA一定大于FB C.FA一定小于FB D.FA与FB大小之和一定等于G 解析: 以结点O为研究对象,分析受力,作出受力示意图如图,根据平衡条件得知,拉力FA和FB的合力与重力G大小相等、方向相反.由题知,α>β,两个绳子垂直,根据几何知识得到:G=F>FA>FB.故A,C错误,B正确;根据图中几何关系知,三角形两边之和大于第三边,则FA与FB之和一定大于G.故D错误.‎ ‎5. 一铁架台放于水平地面上,其上有一轻质细绳悬挂一小球,开始时细绳竖直,现将水平力F作用于小球上,使其缓慢地由实线位置运动到虚线位置,铁架台始终保持静止,则在这一过程中(　C　)‎ 10‎ A.铁架台对地面的压力逐渐增大 B.铁架台对地面的压力逐渐减小 ‎ C.细线拉力逐渐增大 D.铁架台所受地面的摩擦力方向向右,大小不变 解析: 以整体为研究对象,根据平衡条件得:地面对铁架台的支持力FN=(M+m)g,FN保持不变,则铁架台对地面的压力不变,故A,B错误.对小球受力分析,受绳的拉力、重力、水平力F,根据平衡条件,有:‎ F=mgtan θ,θ逐渐增大,则F逐渐增大,以整体为研究对象,根据平衡条件得:地面对铁架台的摩擦力Ff=F,则Ff逐渐增大,方向向右.细线的拉力T=,θ增大,T增大,故C正确,D错误.‎ ‎6. 如图所示的装置中,增加B的重力,A仍然保持静止状态,则下列说法正确的是(　A　)‎ A.悬挂滑轮的轴对滑轮的作用力一定增大 B.绳子对A的拉力不变 C.地面对A物体的摩擦力可能减小 D.A物体对地面的压力增大 解析:绳子对A,B两物体的拉力大小相等,增加B的重力,A,B仍静止,绳子的拉力增大,所以悬挂滑轮的轴对滑轮的作用力一定增大,选项A正确,B错误;物体A始终静止,绳子对A的拉力增大,拉力在水平、竖直两方向的分力增大,由共点力的平衡可知,地面对A物体的摩擦力增大,地面对物体A的支持力变小,选项C,D错误.‎ ‎7. (2017·南京高一检测)如图所示,重力为G的物体静止在倾角为α的斜面上,将重力G分解为垂直斜面向下的力F1和平行斜面向下的力F2,那么(　B　)‎ A.F1就是物体对斜面的压力 B.物体对斜面的压力方向与F1方向相同,大小为Gcos α C.F2就是物体受到的静摩擦力 D.物体共受到重力、斜面对物体的支持力、静摩擦力、F1和F2共五个力的作用 10‎ 解析:重力G是物体受的力,其两个分力F1和F2作用在物体上,选项A错误;F2是重力的分力,不是物体受到的静摩擦力,选项C错误;F1,F2不能与物体的重力G同时作为物体受到的力,D错误;F1的作用使物体对斜面产生挤压,因此物体对斜面的压力的大小等于重力G的分力F1=Gcos α,方向与F1方向相同,选项B正确.‎ ‎8. 如图所示,用两根细线把A,B两小球悬挂在天花板上的同一点O,并用第三根细线连接A,B两小球,然后用某个力F作用在小球A上,使三根细线处于直线状态,且OB细线恰好沿竖直方向,两小球处于静止状态,则该力可能为图中的(　BC　)‎ A.F1 B.F‎2 ‎C.F3 D.F4‎ 解析:首先对B球受力分析,合力为零,故B球受重力和OB绳子向上的拉力,由于B球保持静止,受力平衡,故AB绳子的拉力为零;再对A球受力分析,受重力,OA绳子的拉力和一个题中需要求解的力,根据三力平衡条件,可以知道,任意两个力的合力必定与第三个力等值、反向、共线,由于重力和OA绳子的拉力的合力必定在AO方向和竖直方向之间,故只有F2与F3符合,故选项B,C正确.‎ ‎9. 两个共面共点力,F1=6 N,F2=3 N,F1的方向保持不变,当两个力之间的夹角θ在0°～180°变化时,关于两个力的合力,下列说法正确的是(　AB　)‎ A.两个力的合力的最小值为3 N B.两个力的合力可能为8 N C.当两个力之间的夹角为90°时,合力为3 N D.两个力的合力方向与F1方向之间的夹角的最大值为60°‎ 解析:根据力的合成,则两个力的合力的最小值为3 N,最大值为9 N,因此合力可能为8 N,故选项A,B正确;当两个力之间的夹角为90°时,根据力的合成法则,结合勾股定理,解得,合力大小为F==‎ ‎3 N,故选项C错误;‎ 运用三角形定则作出两个力F1和F2的合力F,如图,根据几何知识得,当F2与合力F垂直时,θ最大,设θ的最大值为θm,则有sin θm==,则θm=30°,所以θ不可能为60°,故选项D错误.‎ ‎10.如图所示,A,B,C三个物块重均为100 N,小球P重40 N,作用在物块B的水平力F=20 N,整个系统静止,则(　BD　)‎ 10‎ A.A和B之间的摩擦力是20 N B.B和C之间的摩擦力是20 N C.物块C受4个力作用 D.C与桌面间摩擦力为20 N 解析:结点受P的拉力及两绳子的拉力;由几何关系可知,绳子对C的拉力F1=GP=40 N;对A,B,C三个物块整体受力分析,整体受重力、支持力、两拉力;根据平衡条件,在水平方向:F+f=F1,得f=20 N,方向向左,故C与桌面间的摩擦力为20 N,所以D正确;对A用隔离法受力分析,根据平衡条件知水平方向不受外力,即AB之间没有摩擦力;所以A错误;对B用隔离法进行受力分析,根据平衡条件B受C对它的摩擦力f=F=20 N,根据牛顿第三定律:B对C的摩擦力也等于20 N.所以B正确.对C用隔离法受力分析,受重力、桌面的支持力、B对它的压力、B对它的摩擦力、绳子拉力,桌面对它的摩擦力共6个力的作用,所以C错误.‎ ‎11. 如图所示,将两相同的木块a,b置于粗糙的水平地面上,中间用一轻弹簧连接,两侧用细绳系于墙壁.开始时a,b均静止,弹簧处于伸长状态,两细绳均有拉力,a所受摩擦力Ffa≠0,b所受摩擦力Ffb=0.现将右侧细绳剪断,则剪断瞬间(　AD　)‎ A.Ffa大小不变 B.Ffa方向改变 C.Ffb仍然为零 D.Ffb方向向右 解析:初始状态,a在水平方向上受绳子拉力、弹簧的弹力还有摩擦力处于平衡,b受弹簧的弹力和绳子的拉力处于平衡.右侧细绳剪断的瞬间,弹簧的弹力不变,a仍然受三个力作用,摩擦力的大小和方向不变,而b受到向左的弹力,将受到向右的摩擦力.故A,D正确,B,C错误.‎ ‎12. 如图所示,物体在沿粗糙斜面向上的拉力F作用下处于静止状态.当F逐渐增大到物体即将相对于斜面向上运动的过程中,斜面对物体的作用力可能(　AD　)‎ A.逐渐增大 ‎ B.逐渐减小 C.先增大后减小 ‎ D.先减小后增大 解析: 因为初始状态拉力F的大小未知,所以斜面对物体的摩擦力大小和方向未知,故在F逐渐增大的过程中,斜面对物体的作用力的变化存在多种可能.斜面对物体的作用力是斜面对物体的支持力与摩擦力的合力.因为物体始终保持静止状态,所以斜面对物体的作用力和物体重力G与拉力F的合力是平衡力.因此,判断斜面对物体的作用力的变化就转化为分析物体的重力G和拉力F的合力的变化.物体的重力G和拉力F的合力的变化如图所示,由图可知,F合可能先减小后增大,也可能逐渐增大.选项A,D正确.‎ 10‎ 二、非选择题(共52分)‎ ‎13. (5分)在“探究求合力的方法”的实验中,实验装置如图所示,关于实验时应注意的事项,其中正确的是　　　(选填字母符号). ‎ A.拉橡皮条时,弹簧测力计、橡皮条、细绳应贴近木板且与木板平面平行 B.与橡皮条相连的细绳越短,实验效果越好 C.拉力F1和F2夹角越大越好 D.弹簧测力计的拉力要适当大一些 解析:在拉弹簧测力计时必须要求弹簧测力计与木板平面平行,否则会影响力的大小,故A正确;与橡皮条相连的细绳要适当长些,这样在确定力的方向时误差较小,选项B错误;为了减小实验的误差,两分力的夹角不能太大,也不能太小,故C错误;弹簧测力计的拉力要适当大一些,这样在确定力的大小时误差较小,选项D正确.‎ 答案:AD(5分)‎ ‎14.(12分)某同学通过下述实验验证力的平行四边形定则.‎ 实验步骤:‎ ‎①将弹簧秤固定在贴有白纸的竖直木板上,使其轴线沿竖直方向.‎ ‎②如图(甲)所示,将环形橡皮筋一端挂在弹簧秤的秤钩上,另一端用圆珠笔尖竖直向下拉,直到弹簧秤示数为某一设定值时,将橡皮筋两端的位置标记为O1,O2,记录弹簧秤的示数F,测量并记录O1,O2间的距离(即橡皮筋的长度l).每次将弹簧秤示数改变0.50 N,测出所对应的l,部分数据如下表所示:‎ F(N)‎ ‎0‎ ‎0.50‎ ‎1.00‎ ‎1.50‎ ‎2.00‎ ‎2.50‎ l(cm)‎ l0‎ ‎10.97‎ ‎12.02‎ ‎13.00‎ ‎13.98‎ ‎15.05‎ ‎③找出②中F=2.50 N时橡皮筋两端的位置,重新标记为O,O′,橡皮筋的拉力记为FO O′.‎ 10‎ ‎④在秤钩上涂抹少许润滑油,将橡皮筋搭在秤钩上,如图(乙)所示.用两圆珠笔尖成适当角度同时拉橡皮筋的两端,使秤钩的下端达到O点,将两笔尖的位置标记为A,B,橡皮筋OA段的拉力记为FOA,OB段的拉力记为FOB.‎ 完成下列作图和填空:‎ ‎(1)利用表中数据在图(丙)中画出F-l图线,根据图线求得l0=　 cm. ‎ ‎(2)测得OA=‎6.00 cm,OB=‎7.60 cm,则FOA的大小为　　　　N. ‎ ‎(3)根据给出的标度,在图(丁)中作出FOA和FOB的合力F′的图示.‎ ‎(4)通过比较F′与　　　　的大小和方向,即可得出实验结论. ‎ 解析:(1)根据表格数据描点,作出F-l图线,图线的横截距即表示橡皮筋原长,因此l0=‎10.0 cm.‎ ‎(2)橡皮筋总长l=OA+OB=‎13.60 cm,根据F-l图线,可读出弹簧长度l=‎13.6 cm时橡皮筋的拉力为1.80 N.‎ ‎(3)根据平行四边形定则作图,对角线表示合力F′.‎ ‎(4)若F′与FO O′在误差范围内大小相等、方向相同,就表明力的平行四边形定则是正确的.‎ 答案:(1)如图(甲)所示(2分)　10.0(9.8,9.9,10.1均正确)(1分)‎ ‎(2)1.80(1.70～1.90均正确)(3分)‎ ‎(3)如图(乙)所示(3分)‎ 10‎ ‎(4)FO O′(3分)‎ ‎15. (5分)如图所示,一个重为100 N的小球被夹在竖直的墙壁和A点之间,已知球心O与A点的连线与竖直方向成θ角,且θ=60°,所有接触点和面均不计摩擦.试求小球对墙面的压力F1和对A点的压力F2.‎ 解析: 小球所受的重力产生两个作用效果:压紧墙壁和A点,作出重力及它的两个分力F1′和F2′构成的平行四边形如图所示.球对墙面的压力F1=F1′=G·tan 60°=100 N,方向垂直墙壁向右.(2分)‎ 球对A点的压力F2=F2′==200 N,方向沿O→A方向.(3分)‎ 答案:100 N　方向垂直墙壁向右　200 N　方向沿O→A方向 ‎16. (10分)如图所示,质量为mB=‎14 kg 的木板B放在水平地面上,质量为mA=‎10 kg的木箱A放在木板B上,一根轻绳一端拴在木箱上,另一端拴在地面的木桩上,绳绷紧时与水平面的夹角θ=37°,已知木箱A与木板B之间的动摩擦因数μ1=0.5,木板B与地面之间的动摩擦因数μ2=0.4,重力加速度g取‎10 m/s2,现用水平力F将木板B从木箱A下面匀速抽出(sin 37°=0.6,cos 37°=0.8).试求:‎ ‎(1)绳上张力T的大小;‎ ‎(2)拉力F的大小.‎ 解析: (1)隔离木箱A,对A进行受力分析,如图(甲)所示,由平衡条 件得 10‎ f=Tcos θ (1分)‎ Tsin θ+mAg=N1 (1分)‎ f=μ1N1 (1分)‎ 联立解得T==100 N. (2分)‎ ‎(2)木板B受力如图(乙)所示,‎ 对木板B,由平衡条件得 F=μ1N1+μ2N2 (1分)‎ mBg+N1=N2 (1分)‎ 解得F=200 N. (3分)‎ 答案:(1)100 N　(2)200 N ‎17. (10分)如图所示,质量M=‎1 kg的木块套在水平固定杆上,并用轻绳与质量m=‎0.5 kg的小球相连,今用跟水平方向成60°角的力F=‎ ‎5 N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=‎10 m/s2.在运动过程中,求:‎ ‎(1)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 解析:(1)小球处于平衡状态,其合力为零.以小球为研究对象,如图(甲)所示,由平衡条件得 水平方向:Fcos 60°-Tcos θ=0 (1分)‎ 竖直方向:Fsin 60°-Tsin θ-mg=0 (1分)‎ 解得θ=30°. (2分)‎ 10‎ ‎(2)以木块与小球整体为研究对象,如图(乙)所示,‎ 由平衡条件得水平方向:Fcos 60°-μFN=0 (2分)‎ 竖直方向:Fsin 60°+FN-(m+M)g=0 (2分)‎ 得μ=. (2分)‎ 答案:(1)30°　(2)‎ ‎18. (10分)如图所示,在倾角为θ的粗糙斜面上,有一个质量为m的物体被水平力F推着静止于斜面上,已知物体与斜面间的动摩擦因数为μ,且μ