高中物理鲁科版 (2019)必修 第一册第4章 力与平衡本章综合与测试同步测试题

这是一份高中物理鲁科版 (2019)必修 第一册第4章 力与平衡本章综合与测试同步测试题，共8页。

(时间：60分钟 分值：100分)


一、单项选择题(本题共6小题，每小题6分，共36分．在每小题给出的四个选项中，只有一个选项正确)


1．力的合成和分解在生产和生活中有着重要的作用，下列说法中正确的是( )


A．高大的桥要建很长的引桥，减小斜面的倾角，是为了减小汽车行驶过程中的摩擦力


B．幼儿园的滑梯很陡，是为了增加小孩滑梯时受到的重力，使小孩下滑得更快


C．运动员做引体向上(缓慢上升)动作时，双臂张开很大的角度时要比双臂竖直平行时觉得手臂用力大，是因为张开时手臂产生的合力增大的缘故


D．帆船能逆风行驶，说明风力一定能分解出沿船前进方向的分力


解析：选D.汽车上桥时重力沿斜面向下分力为mgsin θ，当引桥长时θ角小，重力向下的分力小时行驶方便、安全，A错；B中滑梯陡与小孩重力互不相干，B错；C中双臂产生的合力大小均等于人的重力，C错；风吹船帆使之向前航行一定是风力分解力前进方向的分力，D对．


2．(2019·陕西西安一中期末)作用在物体上能使物体做匀速直线运动的一组力是( )


A．1 N，4 N，8 N B．6 N，7 N，9 N


C．2 N，3 N，6 N D．3 N，5 N，15 N


解析：选B.1 N和4 N的合力的范围是3 N≤F≤5 N，与8 N合成，三个力合力不可能为零，故A错误；6 N和7 N的合力的范围是1 N≤F≤13 N，与9 N合成，合力可以为零，故B正确；2 N和3 N的合力的范围是1 N≤F≤5 N，与6 N合成，合力不可能为零，故C错误；3 N和5 N的合力的范围是2 N≤F≤8 N，与15 N合成，合力不可能为零，故D错误．


3．(2019·海淀区高一检测)如图所示，质量为m的物体静止在水平地面上，它与地面间的动摩擦因数为μ.现将大小为F、与水平方向夹角为α的恒力作用在物体上，物体仍保持静止．则( )





A．物体所受支持力的大小为mg


B．物体所受支持力的大小为Fsin α


C．物体所受摩擦力的大小为Fcs α


D．物体所受摩擦力的大小为μmg


解析：选C.受力如图：





物体所受支持力的大小为：FN＝mg－Fsin α，故A、B错误；物体所受摩擦力的大小为：f＝Fcs α，故C正确，D错误．





4．(2019·佛山市高一检测)如图所示，用三根等长的轻质细链悬拉花盆，花盆与墙壁未接触，连接处间距相等，已知花盆的重力为G，每根轻质细链和竖直方向都成30°角，则每根轻质细链对花盆的拉力大小为( )


A.eq \f(1,3)G B．eq \f(1,6)G


C.eq \f(2\r(3),9)G D．G


解析：选C.设每根轻质细链对花盆的拉力大小为F


由平衡条件得：3Fcs 30°＝G


解得：F＝eq \f(2\r(3),9)G.


故选C.





5．(2019·深圳市宝安区高一检测)在第十一届全运会男子举重56公斤级比赛中，龙清泉以302公斤的总成绩获得冠军，并以169公斤超该级别挺举世界纪录．如图所示，设龙清泉所举杠铃的总重为G，杠铃平衡时每只手臂与竖直线所成的夹角为30°，则他每只手臂承受的张力为( )


A.eq \f(G,2) B．eq \f(\r(3),3)G


C.eq \f(\r(3)G,2) D．G





解析：选B.以杠铃为研究对象，分析受力情况，受力图如图所示，根据平衡条件得2Fcs 30°＝G，解得F＝eq \f(\r(3),3)G，则他每只手臂承受的张力为eq \f(\r(3),3)G，故B项正确，A、C、D错误．


6．有一个力F大小为100 N，将它分解为两个力，已知它的一个分力F1方向与该力方向的夹角为30°.那么，它的另一个分力F2的最小值为( )


A．0 B．50 N


C．100 N D．eq \f(100 \r(3),3) N





解析：选B.根据三角形定则作图，如图所示，由几何知识可知F2＝Fsin θ＝100×eq \f(1,2) N＝50 N.


二、多项选择题(本题共4小题，每小题6分，共24分．在每小题给出的四个选项中，有多个选项符合题目要求，全选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错或不答的得0分)


7．若两个力F1、F2的夹角为α(α≠π)，且α保持不变，则下列说法中正确的是( )


A．一个分力增大，合力一定增大


B．两个分力都增大，合力一定增大


C．两个分力都增大，合力可能减小


D．两个分力都增大，合力可能不变


解析：选CD.为了方便比较，以二力作用点O为圆心，以原合力F的大小为半径画圆，从图(a)中可以看出：当F1增大到F′1，F2增大到F′2时，合力F′




8．(2019·银川一中高一检测)2018年9月的雅加达亚运会上，中国队包揽了跳水项目的全部10 金．图示为跳水运动员在走板时，从跳板的a端缓慢地走到b端，跳板逐渐向下弯曲(相当于斜面倾角不断变大)，在此过程中，跳板对运动员的( )





A．摩擦力不断增大 B．作用力不断减小


C．作用力不断增大 D．支持力不断减小


解析：选AD.设运动员质量为m，跳板与水平方向的夹角为θ，运动员受力平衡，对运动员受力分析，则跳板对运动员的摩擦力：Ff＝mgsin θ，随θ增大，摩擦力增大；跳板对运动员的支持力：FN＝mgcs θ，随θ增大，支持力减小；运动员受力平衡，跳板对运动员的作用力与重力等大反向，不变．故A、D正确，B、C错误．


9．(2019·龙岩高一检测)如图，在挪威的两座山峰间夹着一块岩石，吸引了大量游客前往观赏．该景观可简化成如图所示的模型，右壁竖直，左壁稍微倾斜．设左壁与竖直方向的夹角为θ，由于长期的风化，θ将会减小．石头与山崖间的摩擦很小，可以忽略不计．若石头质量一定，θ减小，石头始终保持静止，下列说法正确的是( )





A．山崖左壁对石头的作用力将增大


B．山崖右壁对石头的作用力不变


C．山崖对石头的作用力不变


D．石头受到的合力将增大


解析：选AC.对石头受力分析如图所示：





根据平衡可知N2cs θ＝N1


N2sin θ＝mg


随着θ减小，根据公式可知N1、N2都在增大，故A对、B错；根据共点力平衡可知，山崖对石头的作用力始终不变大小等于石头的重力，所以作用力不变，故C对；由于石头处于静止状态，所以石头受合力一直为零，故D错．


10．如图所示，重为G的小孩沿斜面匀速滑下，小孩受力如图所示，这些力之间的大小关系是( )





A．N＝Gcs θ B．f＝Gsin θ


C．f＋N＝G D．G2＝N2＋f2


解析：选ABD.将重力G沿平行于斜面和垂直于斜面两个方向正交分解如图所示，则N＝G2＝Gcs θ，A对；f＝G1＝Gsin θ，B对；重力G大小等于N与f合力大小，G2＝N2＋f2，D对．





三、非选择题(本题共3小题，共40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)


11．(12分)“探究力的平行四边形定则”的实验如图甲所示，其中A为固定橡皮筋的图钉，O为橡皮筋与细线的结点，OB与OC为细绳．





(1)在做“互成角度的两个力的合成”实验时，以下说法中错误的有________．


A．用两只弹簧秤拉橡皮筋时，应使两细绳套之间的夹角为90°，以便算出合力的大小


B．用两只弹簧秤拉橡皮筋时，结点的位移必须与用一只弹簧秤拉时结点的位置重合


C．若用两只弹簧秤拉时合力的图示F与用一只弹簧秤拉时拉力的图示F′不完全重合，说明“力的合成”的平行四边形定则不一定普遍成立


D．若F1和F2的方向不变，而大小各增加1 N，则合力F的方向不变，大小也增加1 N


(2)实验作出图中__________(选填“F′”或“F”)是用一根弹簧测力计拉橡皮条的力，若由于F1的误差使F1与F2的合力F方向略向左偏，如图乙所示，但F大小等于F′，引起这一结果的原因可能是F1的大小比真实值偏__________，F1的方向使它与F2的夹角比真实值偏__________．


解析：(1)合力是我们根据平行四边形画出来的，不是计算出来的，故A错误；为了使两次实验对橡皮筋产生的作用效果相同，故用两只弹簧秤拉时结点的位置必须与用一只弹簧秤拉时结点的位置重合，故B正确；由于实验存在误差，F与F′往往不完全重合，但不能说明“力的合成”的平行四边形定则不成立，如果画出的差距太大，说明实验时出现错误，故C错误；矢量相加减不是遵循算术加减法，故若F1和F2的方向不变，而大小各增加1 N，合力不一定增加1 N，D错误．





(2)由于实验存在误差，F与F′往往不完全重合，F是根据平行四边形得出的，所以F′是用一根弹簧测力计拉橡皮条的力，根据F1、F2和F′为平行四边形的邻边和对角线，作平行四边形，如图所示，根据图像知，F1的大小比真实值偏大，F1的方向使它与F2的夹角比真实值偏大．


答案：(1)ACD (2)F′ 大 大


12．(13分)(2019·信阳高一检测)在动画片《熊出没》中，熊二用一根轻绳绕过树枝将光头强悬挂起来，如图所示，此时轻绳与水平地面的夹角θ＝30°.已知光头强的质量为70 kg，熊二的质量为300 kg，不计轻绳与树枝间的摩擦．(g 取10 m/s2)求：





(1)轻绳对熊二的拉力的大小；


(2)地面对熊二的支持力的大小；


(3)熊二对地面的摩擦力的大小和方向．


解析：(1)对光头强受力分析，由平衡条件得：


T＝mg＝700 N


所以绳子对熊二的拉力大小为700 N.


(2)对熊二受力分析，将力分解成水平方向和竖直方向，由平衡条件可得：


FN＋Tsin θ＝Mg、f＝Tcs θ


解得：地面对熊二的支持力FN＝2 650 N、地面对熊二的摩擦力f＝350eq \r(3) N.


(3)据牛顿第三定律，熊二对地面的摩擦力f′＝f＝350eq \r(3) N，方向水平向左．


答案：(1)700 N (2)2 650 N (3)350eq \r(3) N，方向水平向左


13．(15分)用水平力F将木块压在竖直墙上，如图所示．已知木块重G＝6 N，木块与墙壁之间的动摩擦因数为μ＝eq \f(1,3)，假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力．求：





(1)当F＝24 N时，木块受到的摩擦力为多大？


(2)当F＝12 N时，木块受到的摩擦力为多大？


(3)若力F方向改为斜向上与竖直方向夹角为α＝37°，如图中虚线所示，要使木块保持静止，F的大小应为多少？(sin 37°＝0.6，cs 37°＝0.8)


解析：(1)当F＝24 N时，木块的最大静摩擦力fm1＝μF＝8 N>G，故木块静止不动．根据平衡条件可得木块受到的摩擦力为f1＝G＝6 N.


(2)当F＝12 N时，木块的最大静摩擦力


fm2＝μF＝4 N

故木块将要下滑，木块受到的摩擦力为f2＝μF＝4 N.


(3)木块刚好不上滑时，如图1，根据平衡条件得


F1cs 37°＝μF1sin 37°＋G


解得 F1＝10 N


木块刚好不下滑，如图2，根据平衡条件得


F2cs 37°＋μF2sin 37°＝G


解得 F2＝6 N





故F的范围为 6 N≤F≤10 N.


答案：(1)6 N (2)4 N (3)6 N≤F≤10 N