2022版高中物理 第五章 力與平衡檢測試題 魯科版必修1

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1、2022版高中物理 第五章 力與平衡檢測試題 魯科版必修1 【二維選題表】 物理觀念 科學(xué)思維 科學(xué)探究 科學(xué)態(tài)度與責(zé)任 合力與分力的關(guān)系 1(易) 力的合成與 分解 2(易),3(易), 7(易), 9(中),15(易) 2(易),3(易) 靜態(tài)平衡問題 4(中),8(中) 動態(tài)平衡問題 5(中),12(中) 平衡問題的綜合應(yīng)用 6(中),11(中), 16(中),18(難) 16(中) 整體法、隔離法的應(yīng)用 10(中),17(中) 實(shí)驗(yàn):驗(yàn)證力的平行四邊形 定則

2、13(易), 14(中) 一、選擇題(第1～6題為單項(xiàng)選擇題,第7～12題為多項(xiàng)選擇題,每小題4分,共48分) 1.關(guān)于兩個(gè)大小不變的共點(diǎn)力與其合力的關(guān)系,下列說法正確的是(　A　) A.合力隨兩力間夾角的減小而增大 B.合力隨兩力間夾角的增大而增大 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,因此求兩個(gè)力的合力遵循平行四邊形定則.兩個(gè)大小不變的力的合成,利用平行四邊形定則,如圖,則①合力隨兩力間夾角的減小而增大,隨夾角的增大而減小;②合力可能大于最大分力,也可能小于最小分力;③合力最大值為兩分力大小之和,最小值為兩分

3、力大小之差,故選項(xiàng)A正確,B,C,D錯(cuò)誤. 2. 在圖中兩個(gè)體重相同的小孩靜止坐在秋千上,兩秋千的繩子是一樣的.下面的敘述正確的是 (　B　) A.甲中繩子容易斷 B.乙中繩子容易斷 C.甲、乙中繩子一樣容易斷 D.不確定 解析:小孩的重力和兩根繩子拉力的合力等值反向,合力一定,兩分力夾角越大,分力越大,所以夾角越大,繩子拉力越大.則乙中繩子容易斷.故B正確,A,C,D錯(cuò)誤. 3. 帆船航行時(shí),遇到側(cè)風(fēng)需要調(diào)整帆面至合適的位置,保證船能有足夠的動力前進(jìn).如圖所示是帆船航行時(shí)的俯視圖,風(fēng)向與船航行方向垂直,關(guān)于帆面的a,b,c,d四個(gè)位置,可能正確的是(　B　) A.

4、a B.b C.c D.d 解析:對c而言,帆面與風(fēng)向平行,風(fēng)力不起作用;對a而言,風(fēng)力垂直于帆面,無法分解出沿航行方向的力;對d而言,風(fēng)力沿航行方向的分力對船來說是阻力;只有b情況下,風(fēng)力沿航行方向的分力提供船航行的動力,故A,C,D錯(cuò)誤,B正確. 4. 如圖所示,一輕繩的兩端分別固定在不等高的A,B兩點(diǎn),現(xiàn)用另一輕繩將一物體系于O點(diǎn),設(shè)輕繩AO,BO相互垂直,α>β,且兩繩中的拉力分別為FA,FB,物體受到的重力為G,下列表述正確的是(　B　) A.FA一定大于G B.FA一定大于FB C.FA一定小于FB D.FA與FB大小之和一定等于G 解析: 以結(jié)點(diǎn)O為研究對象

5、,分析受力,作出受力示意圖如圖,根據(jù)平衡條件得知,拉力FA和FB的合力與重力G大小相等、方向相反.由題知,α>β,兩個(gè)繩子垂直,根據(jù)幾何知識得到:G=F>FA>FB.故A,C錯(cuò)誤,B正確;根據(jù)圖中幾何關(guān)系知,三角形兩邊之和大于第三邊,則FA與FB之和一定大于G.故D錯(cuò)誤. 5. 一鐵架臺放于水平地面上,其上有一輕質(zhì)細(xì)繩懸掛一小球,開始時(shí)細(xì)繩豎直,現(xiàn)將水平力F作用于小球上,使其緩慢地由實(shí)線位置運(yùn)動到虛線位置,鐵架臺始終保持靜止,則在這一過程中(　C　) A.鐵架臺對地面的壓力逐漸增大 B.鐵架臺對地面的壓力逐漸減小 C.細(xì)線拉力逐漸增大 D.鐵架臺所受地面的摩擦力方向向右,大

6、小不變 解析: 以整體為研究對象,根據(jù)平衡條件得:地面對鐵架臺的支持力FN=(M+m)g,FN保持不變,則鐵架臺對地面的壓力不變,故A,B錯(cuò)誤.對小球受力分析,受繩的拉力、重力、水平力F,根據(jù)平衡條件,有: F=mgtan θ,θ逐漸增大,則F逐漸增大,以整體為研究對象,根據(jù)平衡條件得:地面對鐵架臺的摩擦力Ff=F,則Ff逐漸增大,方向向右.細(xì)線的拉力T=,θ增大,T增大,故C正確,D錯(cuò)誤. 6. 如圖所示的裝置中,增加B的重力,A仍然保持靜止?fàn)顟B(tài),則下列說法正確的是(　A　) A.懸掛滑輪的軸對滑輪的作用力一定增大 B.繩子對A的拉力不變 C.地面對A物體的摩擦力可能減小

7、 D.A物體對地面的壓力增大 解析:繩子對A,B兩物體的拉力大小相等,增加B的重力,A,B仍靜止,繩子的拉力增大,所以懸掛滑輪的軸對滑輪的作用力一定增大,選項(xiàng)A正確,B錯(cuò)誤;物體A始終靜止,繩子對A的拉力增大,拉力在水平、豎直兩方向的分力增大,由共點(diǎn)力的平衡可知,地面對A物體的摩擦力增大,地面對物體A的支持力變小,選項(xiàng)C,D錯(cuò)誤. 7. (2017·南京高一檢測)如圖所示,重力為G的物體靜止在傾角為α的斜面上,將重力G分解為垂直斜面向下的力F1和平行斜面向下的力F2,那么(　B　) A.F1就是物體對斜面的壓力 B.物體對斜面的壓力方向與F1方向相同,大小為Gcos α C.F

8、2就是物體受到的靜摩擦力 D.物體共受到重力、斜面對物體的支持力、靜摩擦力、F1和F2共五個(gè)力的作用 解析:重力G是物體受的力,其兩個(gè)分力F1和F2作用在物體上,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;F2是重力的分力,不是物體受到的靜摩擦力,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;F1,F2不能與物體的重力G同時(shí)作為物體受到的力,D錯(cuò)誤;F1的作用使物體對斜面產(chǎn)生擠壓,因此物體對斜面的壓力的大小等于重力G的分力F1=Gcos α,方向與F1方向相同,選項(xiàng)B正確. 8. 如圖所示,用兩根細(xì)線把A,B兩小球懸掛在天花板上的同一點(diǎn)O,并用第三根細(xì)線連接A,B兩小球,然后用某個(gè)力F作用在小球A上,使三根細(xì)線處于直線狀態(tài),且OB細(xì)線恰好沿豎直方向,兩

9、小球處于靜止?fàn)顟B(tài),則該力可能為圖中的(　BC　) A.F1 B.F2 C.F3 D.F4 解析:首先對B球受力分析,合力為零,故B球受重力和OB繩子向上的拉力,由于B球保持靜止,受力平衡,故AB繩子的拉力為零;再對A球受力分析,受重力,OA繩子的拉力和一個(gè)題中需要求解的力,根據(jù)三力平衡條件,可以知道,任意兩個(gè)力的合力必定與第三個(gè)力等值、反向、共線,由于重力和OA繩子的拉力的合力必定在AO方向和豎直方向之間,故只有F2與F3符合,故選項(xiàng)B,C正確. 9. 兩個(gè)共面共點(diǎn)力,F1=6 N,F2=3 N,F1的方向保持不變,當(dāng)兩個(gè)力之間的夾角θ在0°～180°變化時(shí),關(guān)于兩個(gè)力的合力,下列

10、說法正確的是(　AB　) A.兩個(gè)力的合力的最小值為3 N B.兩個(gè)力的合力可能為8 N C.當(dāng)兩個(gè)力之間的夾角為90°時(shí),合力為3 N D.兩個(gè)力的合力方向與F1方向之間的夾角的最大值為60° 解析:根據(jù)力的合成,則兩個(gè)力的合力的最小值為3 N,最大值為9 N,因此合力可能為8 N,故選項(xiàng)A,B正確;當(dāng)兩個(gè)力之間的夾角為90°時(shí),根據(jù)力的合成法則,結(jié)合勾股定理,解得,合力大小為F== 3 N,故選項(xiàng)C錯(cuò)誤; 運(yùn)用三角形定則作出兩個(gè)力F1和F2的合力F,如圖,根據(jù)幾何知識得,當(dāng)F2與合力F垂直時(shí),θ最大,設(shè)θ的最大值為θm,則有sin θm==,則θm=30°,所以θ不可能為

11、60°,故選項(xiàng)D錯(cuò)誤. 10.如圖所示,A,B,C三個(gè)物塊重均為100 N,小球P重40 N,作用在物塊B的水平力F=20 N,整個(gè)系統(tǒng)靜止,則(　BD　) A.A和B之間的摩擦力是20 N B.B和C之間的摩擦力是20 N C.物塊C受4個(gè)力作用 D.C與桌面間摩擦力為20 N 解析:結(jié)點(diǎn)受P的拉力及兩繩子的拉力;由幾何關(guān)系可知,繩子對C的拉力F1=GP=40 N;對A,B,C三個(gè)物塊整體受力分析,整體受重力、支持力、兩拉力;根據(jù)平衡條件,在水平方向:F+f=F1,得f=20 N,方向向左,故C與桌面間的摩擦力為20 N,所以D正確;對A用隔離法受力分析,根據(jù)平衡條件知水

12、平方向不受外力,即AB之間沒有摩擦力;所以A錯(cuò)誤;對B用隔離法進(jìn)行受力分析,根據(jù)平衡條件B受C對它的摩擦力f=F=20 N,根據(jù)牛頓第三定律:B對C的摩擦力也等于20 N.所以B正確.對C用隔離法受力分析,受重力、桌面的支持力、B對它的壓力、B對它的摩擦力、繩子拉力,桌面對它的摩擦力共6個(gè)力的作用,所以C錯(cuò)誤. 11. 如圖所示,將兩相同的木塊a,b置于粗糙的水平地面上,中間用一輕彈簧連接,兩側(cè)用細(xì)繩系于墻壁.開始時(shí)a,b均靜止,彈簧處于伸長狀態(tài),兩細(xì)繩均有拉力,a所受摩擦力Ffa≠0,b所受摩擦力Ffb=0.現(xiàn)將右側(cè)細(xì)繩剪斷,則剪斷瞬間(　AD　) A.Ffa大小不變 B.Ffa方向

13、改變 C.Ffb仍然為零 D.Ffb方向向右 解析:初始狀態(tài),a在水平方向上受繩子拉力、彈簧的彈力還有摩擦力處于平衡,b受彈簧的彈力和繩子的拉力處于平衡.右側(cè)細(xì)繩剪斷的瞬間,彈簧的彈力不變,a仍然受三個(gè)力作用,摩擦力的大小和方向不變,而b受到向左的彈力,將受到向右的摩擦力.故A,D正確,B,C錯(cuò)誤. 12. 如圖所示,物體在沿粗糙斜面向上的拉力F作用下處于靜止?fàn)顟B(tài).當(dāng)F逐漸增大到物體即將相對于斜面向上運(yùn)動的過程中,斜面對物體的作用力可能(　AD　) A.逐漸增大 B.逐漸減小 C.先增大后減小 D.先減小后增大 解析: 因?yàn)槌跏紶顟B(tài)拉力F的大小未知,所以斜面對物體的摩擦

14、力大小和方向未知,故在F逐漸增大的過程中,斜面對物體的作用力的變化存在多種可能.斜面對物體的作用力是斜面對物體的支持力與摩擦力的合力.因?yàn)槲矬w始終保持靜止?fàn)顟B(tài),所以斜面對物體的作用力和物體重力G與拉力F的合力是平衡力.因此,判斷斜面對物體的作用力的變化就轉(zhuǎn)化為分析物體的重力G和拉力F的合力的變化.物體的重力G和拉力F的合力的變化如圖所示,由圖可知,F合可能先減小后增大,也可能逐漸增大.選項(xiàng)A,D正確. 二、非選擇題(共52分) 13. (5分)在“探究求合力的方法”的實(shí)驗(yàn)中,實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示,關(guān)于實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)注意的事項(xiàng),其中正確的是　　　(選填字母符號).? A.拉橡皮條時(shí),彈簧測力

15、計(jì)、橡皮條、細(xì)繩應(yīng)貼近木板且與木板平面平行 B.與橡皮條相連的細(xì)繩越短,實(shí)驗(yàn)效果越好 C.拉力F1和F2夾角越大越好 D.彈簧測力計(jì)的拉力要適當(dāng)大一些 解析:在拉彈簧測力計(jì)時(shí)必須要求彈簧測力計(jì)與木板平面平行,否則會影響力的大小,故A正確;與橡皮條相連的細(xì)繩要適當(dāng)長些,這樣在確定力的方向時(shí)誤差較小,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;為了減小實(shí)驗(yàn)的誤差,兩分力的夾角不能太大,也不能太小,故C錯(cuò)誤;彈簧測力計(jì)的拉力要適當(dāng)大一些,這樣在確定力的大小時(shí)誤差較小,選項(xiàng)D正確. 答案:AD(5分) 14.(12分)某同學(xué)通過下述實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證力的平行四邊形定則. 實(shí)驗(yàn)步驟: ①將彈簧秤固定在貼有白紙的豎直木板上,使其軸

16、線沿豎直方向. ②如圖(甲)所示,將環(huán)形橡皮筋一端掛在彈簧秤的秤鉤上,另一端用圓珠筆尖豎直向下拉,直到彈簧秤示數(shù)為某一設(shè)定值時(shí),將橡皮筋兩端的位置標(biāo)記為O1,O2,記錄彈簧秤的示數(shù)F,測量并記錄O1,O2間的距離(即橡皮筋的長度l).每次將彈簧秤示數(shù)改變0.50 N,測出所對應(yīng)的l,部分?jǐn)?shù)據(jù)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時(shí)橡皮筋兩端的位置,重新標(biāo)記為O,O′,橡皮筋的拉力記為FO O′. ④在秤鉤上涂抹少許

17、潤滑油,將橡皮筋搭在秤鉤上,如圖(乙)所示.用兩圓珠筆尖成適當(dāng)角度同時(shí)拉橡皮筋的兩端,使秤鉤的下端達(dá)到O點(diǎn),將兩筆尖的位置標(biāo)記為A,B,橡皮筋OA段的拉力記為FOA,OB段的拉力記為FOB. 完成下列作圖和填空: (1)利用表中數(shù)據(jù)在圖(丙)中畫出F-l圖線,根據(jù)圖線求得l0=　 cm.? (2)測得OA=6.00 cm,OB=7.60 cm,則FOA的大小為　　　　N.? (3)根據(jù)給出的標(biāo)度,在圖(丁)中作出FOA和FOB的合力F′的圖示. (4)通過比較F′與　　　　的大小和方向,即可得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論.? 解析:(1)根據(jù)表格數(shù)據(jù)描點(diǎn),作出F-l圖線,圖線的橫截距即表示橡皮筋

18、原長,因此l0=10.0 cm. (2)橡皮筋總長l=OA+OB=13.60 cm,根據(jù)F-l圖線,可讀出彈簧長度l=13.6 cm時(shí)橡皮筋的拉力為1.80 N. (3)根據(jù)平行四邊形定則作圖,對角線表示合力F′. (4)若F′與FO O′在誤差范圍內(nèi)大小相等、方向相同,就表明力的平行四邊形定則是正確的. 答案:(1)如圖(甲)所示(2分)　10.0(9.8,9.9,10.1均正確)(1分) (2)1.80(1.70～1.90均正確)(3分) (3)如圖(乙)所示(3分) (4)FO O′(3分) 15. (5分)如圖所示,一個(gè)重為100 N的小球被夾在豎直的墻壁和A點(diǎn)

19、之間,已知球心O與A點(diǎn)的連線與豎直方向成θ角,且θ=60°,所有接觸點(diǎn)和面均不計(jì)摩擦.試求小球?qū)γ娴膲毫1和對A點(diǎn)的壓力F2. 解析: 小球所受的重力產(chǎn)生兩個(gè)作用效果:壓緊墻壁和A點(diǎn),作出重力及它的兩個(gè)分力F1′和F2′構(gòu)成的平行四邊形如圖所示.球?qū)γ娴膲毫1=F1′=G·tan 60°=100 N,方向垂直墻壁向右.(2分) 球?qū)點(diǎn)的壓力F2=F2′==200 N,方向沿O→A方向.(3分) 答案:100 N　方向垂直墻壁向右　200 N　方向沿O→A方向 16. (10分)如圖所示,質(zhì)量為mB=14 kg 的木板B放在水平地面上,質(zhì)量為mA=10 kg的木箱A放在

20、木板B上,一根輕繩一端拴在木箱上,另一端拴在地面的木樁上,繩繃緊時(shí)與水平面的夾角θ=37°,已知木箱A與木板B之間的動摩擦因數(shù)μ1=0.5,木板B與地面之間的動摩擦因數(shù)μ2=0.4,重力加速度g取10 m/s2,現(xiàn)用水平力F將木板B從木箱A下面勻速抽出(sin 37°=0.6,cos 37°=0.8).試求: (1)繩上張力T的大小; (2)拉力F的大小. 解析: (1)隔離木箱A,對A進(jìn)行受力分析,如圖(甲)所示,由平衡條 件得 f=Tcos θ (1分) Tsin θ+mAg=N1

21、 (1分) f=μ1N1 (1分) 聯(lián)立解得T==100 N. (2分) (2)木板B受力如圖(乙)所示, 對木板B,由平衡條件得 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)如圖所示,質(zhì)量M=1 kg的木塊套在水平固定桿上,并用輕繩與質(zhì)量m=0.5 kg的小球相連,今用跟水平方向成60°角的力F= 5 N拉著小球

22、并帶動木塊一起向右勻速運(yùn)動,運(yùn)動中木塊與小球的相對位置保持不變,g=10 m/s2.在運(yùn)動過程中,求: (1)輕繩與水平方向的夾角θ; (2)木塊與水平桿間的動摩擦因數(shù)μ 解析:(1)小球處于平衡狀態(tài),其合力為零.以小球?yàn)檠芯繉ο?如圖(甲)所示,由平衡條件得 水平方向:Fcos 60°-Tcos θ=0 (1分) 豎直方向:Fsin 60°-Tsin θ-mg=0 (1分) 解得θ=30°. (2分) (2)以木塊與小球整體為研究對象,如圖(乙)所示, 由平衡條件得水平方向:Fcos 60

23、°-μFN=0 (2分) 豎直方向:Fsin 60°+FN-(m+M)g=0 (2分) 得μ=. (2分) 答案:(1)30°　(2) 18. (10分)如圖所示,在傾角為θ的粗糙斜面上,有一個(gè)質(zhì)量為m的物體被水平力F推著靜止于斜面上,已知物體與斜面間的動摩擦因數(shù)為μ,且μ