2021-2022学年高中物理鲁科版必修第一册练习：第4章 力与平衡 测评 WORD版含解析.docx

1、第4章测评(时间:60分钟满分:100分)一、单项选择题(本题共8小题,每小题3分,共24分。每个小题中只有一个选项是正确的)1.如图所示,质量为m的木块在置于水平桌面上的木板上滑行,木板静止,它的质量为M=3m,木板与木块间的动摩擦因数为,则木板受桌面的摩擦力大小为()A.mgB.2mgC.3mgD.4mg解析木板受木块的滑动摩擦力为f=mg,木板静止,所受地面的静摩擦力f静=f=mg。答案A2.如图所示,物体A和B一起沿斜面匀速下滑,则物体A受到的力是()A.重力、B对A的支持力B.重力、B对A的支持力、下滑力C.重力、B对A的支持力、摩擦力D.重力、B对A的支持力、摩擦力、下滑力答案A3

2、.已知某力的大小为10 N,则不可能将此力分解为下列哪组力()A.3 N3 NB.6 N6 NC.100 N100 ND.400 N400 N解析合力与分力之间满足平行四边形定则,合力10N。必须介于两分力的合力的范围内才有可能,但A项中,两力的合力范围为0F6N,所以10N的力不可能分解为两个3N的力。选项A不可能,而选项B、C、D均可能。答案A4.用卡车运输质量为m的匀质圆筒状工件,为使工件保持固定,将其置于两光滑斜面之间,如图所示。两斜面、固定在车上,倾角分别为30和60。重力加速度为g。当卡车沿平直公路匀速行驶时,圆筒对斜面、压力的大小分别为F1、F2,则()A.F1=33mg,F2=

3、32mgB.F1=32mg,F2=33mgC.F1=12mg,F2=32mgD.F1=32mg,F2=12mg解析对圆筒进行受力分析知圆筒处于三力平衡状态,受力分析如图,由几何关系可知,F1=mgcos30,F2=mgsin30,解得F1=32mg,F2=12mg由牛顿第三定律知,F1=32mg,F2=12mg,故D正确。答案D5.如图所示,一个足球用网兜悬挂于O点,A点为网兜上对称分布的网绳的结点,OA为一段竖直绳,设网绳的长短和足球重力不变,若足球越大,则()A.网绳的拉力越大B.网绳的拉力越小C.网绳的拉力不变D.竖直绳OA的拉力越大解析设有n根网绳,每根网绳与竖直方向的夹角为,则nTc

4、os=mg得T=mgncos。若足球越大,网绳与竖直方向的夹角越大,cos越小,则T越大,故A正确,B、C错误;以网绳和足球整体为研究对象,根据平衡条件,竖直绳OA的拉力总是与足球的重力相等,保持不变,故D错误。答案A6.如图所示,一定质量的物体通过两轻绳悬挂,结点为O。人沿水平方向拉着OB绳,物体和人均处于静止状态。若OB绳中的拉力方向不变,人缓慢向左移动一小段距离,则下列说法正确的是()A.OA绳中的拉力先减小后增大B.OB绳中的拉力不变C.人对地面的压力逐渐减小D.地面对人的摩擦力逐渐增大解析对结点O受力分析,如图所示,结点O受到方向始终竖直向下的拉力、OA绳中的拉力FA、OB绳中的拉力

5、FB而处于静止状态。若OB绳中的拉力方向不变,人缓慢向左移动一小段距离,由于FA与FB的合力不变(大小等于重力mg,方向竖直向上),由矢量图可以看出,拉力FA会增大,拉力FB也增大,选项A、B错误。由于人的拉力方向沿水平方向,所以拉力增大不影响人对地面的压力,选项C错误。对人受力分析,在水平方向,由平衡条件可知,地面对人的摩擦力随OB绳中的拉力增大而逐渐增大,选项D正确。答案D7.如图所示,左侧是倾角为60的斜面、右侧是14圆弧面的物体固定在水平地面上,圆弧面底端的切线水平,一根两端分别系有质量为m1、m2小球的轻绳跨过其顶点上的小滑轮。当它们处于平衡状态时,连接m2小球的轻绳与水平线的夹角为

6、60,不计一切摩擦,两个小球可视为质点。两个小球的质量之比m1m2等于()A.11B.23C.32D.34解析m1、m2静止,由平衡条件,m1gsin60=T1,m2g=2T2cos30,又T1=T2,则m1m2=23。答案B8.如图所示,物体A重4 N,物体B重1 N,摩擦及绳子、滑轮的质量均不计,以下说法正确的是()A.地面对A的支持力是3 NB.测力计的示数为1 NC.地面对A的支持力为2 ND.测力计的示数为3 N解析向上拉A的力大小应等于B的重力1N,这样A受三个力的作用:向下的重力为4N,向上的绳子的拉力为1N,地面对A的支持力应竖直向上为3N,故A正确,C错误;而测力计的示数等于

7、两绳子向下的拉力之和,故为2N,所以B、D错误。答案A二、多项选择题(本题共4小题,每小题4分,共16分。在每小题给出的四个选项中,有多项符合题目要求。全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分)9.如图所示,用水平力F推静止在斜面上的物块,力F由零开始逐渐增大而物块仍保持静止状态,则物块()A.所受合力逐渐增大B.所受斜面摩擦力逐渐增大C.所受斜面摩擦力先减小后增大D.所受斜面弹力逐渐增大解析物块保持静止状态,所受合力仍为零,A错。开始时摩擦力方向沿斜面向上,力F增大,摩擦力减小,当摩擦力方向沿斜面向下时,力F增大,摩擦力增大,B错,C正确。物块所受斜面弹力大小等于重力和F沿垂直于

8、斜面方向的分力之和,而重力沿垂直于斜面方向的分力不变,F沿垂直于斜面方向的分力增大,故随着F的增大,物块所受斜面弹力增大,D对。答案CD10.下列关于力的合成和分解的说法,正确的是()A.3 N、6 N、7 N三个共点力合力的最小值为0B.两个力合力的大小不可能等于两个分力中的任何一个C.以两个分力为邻边的平行四边形的两条对角线都是它们的合力D.某个力的分力,不一定比这个力小解析3N和6N的合力在3N到9N之间,7N在合力范围内,则三个共点力的最小合力为0,故A正确;力的合成遵守平行四边形定则,两个力的合力可以比分力大,也可以比分力小,还可以等于分力,故B错误,D正确;在以两个分力为邻边的平行

9、四边形中,以两个分力的起点为起点的对角线是它们的合力,另一个对角线不是它们的合力,故C错误。答案AD11.如图所示,粗糙水平面上放置质量分别为m和2m的四个木块,其中两个质量为m的木块间用一不可伸长的轻绳相连。木块间的动摩擦因数均为,木块与水平面间的动摩擦因数相同但未知,可认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力。现用水平拉力F拉其中一个质量为2m的木块,使四个木块一起匀速前进。则需要满足的条件是()A.木块与水平面间的动摩擦因数最大为3B.木块与水平面间的动摩擦因数最大为23C.水平拉力F最大为2mgD.水平拉力F最大为6mg解析设木块与水平面间的动摩擦因数为,把四个物体看作整体,分析受力,由平衡条件

10、,水平拉力F=6mg。当质量为m的木块受的静摩擦力刚达到最大静摩擦力时F最大,则F=3mg+mg,联立解得=3,F=2mg,选项A、C正确,B、D错误。答案AC12.如图所示,放在水平桌面上的木块A处于静止状态,所挂的砝码和托盘的总质量为0.6 kg,弹簧测力计的读数为2 N,若轻轻取走盘中的部分砝码,使砝码和托盘的总质量减小到0.3 kg 时,将会出现的情况是(g取10 N/kg,不计滑轮摩擦)()A.弹簧测力计的读数将变小B.A仍静止不动C.A对桌面的摩擦力不变D.A对桌面的摩擦力将变小解析当砝码和托盘的总质量m1=0.6kg时,A处于静止状态,A所受摩擦力为f1=m1g-F1=4N,方向

11、向左,则最大静摩擦力fmax4N,当m1减小到0.3kg时,m2g-F1=1Nfmax,故A仍静止不动,弹簧测力计读数不变,A对桌面的摩擦力为1N,方向向左。答案BD三、非选择题(本题共6小题,共60分。按题目要求作答,计算题要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要注明单位)13.(6分)在“探究求合力的方法”实验中,现有木板、白纸、图钉、橡皮筋、细绳套和一只弹簧测力计。(1)为了完成实验,某同学另找来一根弹簧,先测量其劲度系数,得到的实验数据如下表:弹力F/N0.501.001.502.002.503.003.50伸长量x/(10-2m)0.741.802.803.724.605.586

12、.42则该弹簧的劲度系数k=N/m(结果保留两位有效数字)。(2)某次实验中,弹簧测力计的指针位置如图甲所示,其读数为N;同时利用(1)中结果获得弹簧上的弹力值为2.50 N,请在图乙中画出这两个共点力的合力F合的图示。(3)由图得到F合=N(结果保留两位有效数字)。解析(1)以水平方向为x轴,竖直方向为F轴,建立直角坐标系,然后描点,选尽可能多的点连成一条线,其图线的斜率即为弹簧的劲度系数k,在直线上任取一点,如(610-2,3.25),则k=3.25610-2N/m54N/m。(2)弹簧测力计的读数为2.10N,选标度合力F合的图示如图所示。(3)经测量,合力F合=3.3N。答案(1)54

13、(说明:2范围内都可)(2)2.10(说明:有效数字位数正确,0.02范围内都可)见解析图(3)3.3(说明:0.2范围内都可)14.(8分)某同学用图甲所示的装置测量木块与木板之间的动摩擦因数,跨过光滑定滑轮的细线两端分别与木块和弹簧测力计相连,滑轮和木块间的细线保持水平,在木块上方放置砝码。缓慢向左拉动水平放置的木板,当木块和砝码相对桌面静止且木板仍在继续滑动时,弹簧测力计的示数即为木块受到的滑动摩擦力的大小。某次实验所得数据在下表中给出,其中f4的值可从图乙中弹簧测力计的示数读出。甲砝码的质量m/kg0.050.100.150.200.25滑动摩擦力f/N2.152.362.55f42.

14、93回答下列问题:(1)f4= N。(2)在图丙的坐标纸上补齐未画出的数据点并绘出f-m图线。(3)f与m、木块质量M、木板与木块之间的动摩擦因数及重力加速度大小g之间的关系式为f=,f-m图线(直线)的斜率的表达式为k=。(4)取g=9.80 m/s2,由绘出的f-m图线求得=。(保留2位有效数字)解析(1)弹簧测力计的最小刻度为0.1N,读数时应估读到0.01N,题中示数为2.75N。(2)(3)实验中木块处于平衡状态,有f=(M+m)g=Mg+mg,即f-m图像的斜率k=g。(4)由(3)知=kg,由绘出的图像求得k值,代入数据得值。答案(1)2.75 (2)见解析图(3)(M+m)gg

15、(4)0.4015.(8分)倾角为的斜面上有质量为m的木块,它们之间的动摩擦因数为,且tan ,现用水平力F推动木块,如图所示,若斜面和木块始终保持静止,求水平推力F的最大值。解析当木块具有向上运动趋势,静摩擦力向下且达到最大值时,推力F最大。木块受力情况如图所示:沿斜面方向:Fcos=mgsin+fmax垂直斜面方向:N=F1sin+mgcos又fmax=N解得F=mg(sin+cos)cos-sin。答案mg(sin+cos)cos-sin16.(8分)如图所示,质量为M的直角三棱柱A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B放在三棱柱和光滑竖直墙壁之间,A和B

16、都处于静止状态,求地面对三棱柱的支持力和摩擦力的大小。解析选取A、B整体为研究对象,它受到重力(M+m)g、地面支持力N、墙壁的弹力F和地面的摩擦力f的作用,如图所示,处于平衡状态。根据平衡条件有:N-(M+m)g=0F=f由解得N=(M+m)g再以B为研究对象,它受到重力mg、三棱柱对它的支持力FAB、墙壁对它的弹力F的作用,如图所示,处于平衡状态。根据平衡条件有:竖直方向上:FABcos=mg水平方向上:FABsin=F由解得F=mgtan,所以f=F=mgtan。答案(M+m)gmgtan 17.(14分)如图所示,质量为50 kg的重物A静止在固定斜面C上。质量为12 kg的重物B通过

17、水平细绳与重物A相连于O点,O点通过另一根细绳悬挂于天花板上,绳子与竖直方向夹角以及斜面倾角均为37,g取10 m/s2,sin 37=0.6,cos 37=0.8。求:(1)连接重物A的水平细绳的拉力大小;(2)重物A对斜面C的压力大小及重物A受到的摩擦力大小和方向。解析(1)对O点进行受力分析,可知O受到B的拉力、A的拉力以及左侧绳子的拉力,受力如图甲所示,可得F1=mBgtan37=121034N=90N。(2)物体A受到重力、斜面的支持力、绳子的拉力以及斜面的摩擦力,设摩擦力的方向沿斜面向上,受力如图乙所示,垂直于斜面的方向有F1sin37+N=mAgcos37沿斜面的方向有mAgsi

18、n37+F1cos37=f又F1=F1=90N联立解得N=346N,f=372N根据牛顿第三定律可知,A对斜面的压力大小N=N=346N。答案(1)90 N(2)346 N372 N方向沿斜面向上18.(16分)如图所示,两个质量均为m的小环套在一水平放置的粗糙长杆上,两根长度均为l的轻绳一端系在小环上,另一端系在质量为M的木块上,两个小环之间的距离也为l,小环保持静止。试求:(1)小环对杆的压力大小。(2)小环与杆之间的动摩擦因数至少为多大?解析(1)整体法分析有:2N=(M+2m)g,即N=12Mg+mg由牛顿第三定律得:小环对杆的压力N=12Mg+mg。(2)研究M得2Tcos30=Mg临界状态时小环受到的静摩擦力达到最大值,则有Tsin30=N解得动摩擦因数至少为=3M3(M+2m)。答案(1)12Mg+mg(2)3M3(M+2m)