高中物理第五章力与平衡检测试题鲁科版必修
《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)
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
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F A,F B,物体受到的重力为G,下列表述正确的是( B )
A.F A一定大于G
B.F A一定大于F B
C.F A一定小于F B
D.F A与F B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F A和F B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>F A>F B.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F A与F B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 )
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F N=(Mm)g,F N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F f=F,则F f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
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 )
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=G P=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:Ff=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F fa≠0,b 所受摩擦力F fb=0.现将右侧细绳剪断,则剪断瞬间( AD )
A.F fa大小不变
B.F fa方向改变
C.F fb仍然为零
D.F fb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.
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) l010.97 12.02 13.00 13.98 15.05
O O′
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F OA,OB段的拉力记为F OB.
完成下列作图和填空:
(1)利用表中数据在图(丙)中画出Fl图线,根据图线求得l0= cm.
(2)测得OA=6.00 cm,OB=7.60 cm,则F OA的大小为N.
(3)根据给出的标度,在图(丁)中作出F OA和F OB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Fl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=OAOB=13.60 cm,根据Fl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F O 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)
(4)F O 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m B=14 kg 的木板B放在水平地面上,质量为m A=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
f=Tcos θ (1分)
Tsin θm A g=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=μ1N1μ2N2 (1分)
m B gN1=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 θmg=0 (1分)
解得θ=30°. (2分)
(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°μF N=0 (2分)
竖直方向:Fsin 60°F N(mM)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 解析:因为μ mgsin θ=Fcos θf,f=μN, N=mgcos θFsin θ 解得F= mg (5分) 当物体恰好不上滑时,受力如图(乙)所示,有 mgsin θf=Fcos θ f=μN,N=mgcos θFsin θ 解得F= mg. (5分) 答案: mg mg