2024-2025學(xué)年高中物理第5章力與平衡章末測(cè)評(píng)4含解析魯科版必修1

PAGE8-章末綜合測(cè)評(píng)(四)力與平衡(時(shí)間：90分鐘分值：100分)一、選擇題(本題共10小題，每小題4分，共40分．在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，第1～6題只有一項(xiàng)符合題目要求，第7～10題有多項(xiàng)符合題目要求，全部選對(duì)的得4分，選對(duì)但不全的得2分，有選錯(cuò)的得0分)1．物體同時(shí)受到同一平面內(nèi)三個(gè)共點(diǎn)力的作用，下列幾組力的合力不行能為零的是()A．5N、7N、8N B．5N、2N、3NC．1N、5N、10N D．10N、10N、10NC[分析各選項(xiàng)中前兩力合力范圍：A選項(xiàng)，2N≤F合≤12N，第三力在其范圍內(nèi)；B選項(xiàng)，3N≤F合≤7N，第三力在其合力范圍內(nèi)；C選項(xiàng)，4N≤F合≤6N，第三力不在其合力范圍內(nèi)；D選項(xiàng)，0≤F合≤20N，第三力在其合力范圍內(nèi)．故C項(xiàng)中的三力的合力不行能為零，選項(xiàng)C正確．]2．如圖所示，AB、AC兩光滑斜面相互垂直，AC與水平方向成30°角．若把球O的重力依據(jù)其作用效果分解，則兩個(gè)分力的大小分別為()A．eq\f(G,2)，eq\f(\r(3),2)G B．eq\f(\r(3),3)G，eq\r(3)GC．eq\f(\r(2),2)G，eq\f(\r(2),2)G D．eq\f(\r(2),2)G，eq\f(\r(3),2)GA[把重力按作用效果進(jìn)行分解得，F(xiàn)1＝Gsin30°＝eq\f(G,2)，F(xiàn)2＝Gsin60°＝eq\f(\r(3),2)G，故A正確．]3．物塊受向上偏右的拉力作用而做向右的勻速直線運(yùn)動(dòng)，如圖所示，則物塊所受拉力與摩擦力的合力的方向?yàn)?)A．向右偏上 B．向上偏左C．豎直向上 D．豎直向下C[對(duì)物塊受力分析知，受豎直向下的重力mg、豎直向上的彈力N、斜向上的拉力F、水平向左的摩擦力f，物塊勻速，處于平衡態(tài)，則有F沿水平方向的分力與f相等，故合力等于F沿豎直方向的分力，故選C項(xiàng)．]4．體育器材室里，籃球擺放在如圖所示的球架上．已知球架的寬度為d，每只籃球的質(zhì)量為m、直徑為D，不計(jì)球與球架之間摩擦，則每只籃球?qū)σ粋?cè)球架的壓力大小為()A．eq\f(1,2)mgB．eq\f(mgD,d)C．eq\f(mgD,2\r(D2－d2))D．eq\f(2mg\r(D2－d2),D)C[以隨意一只籃球?yàn)樘接憣?duì)象．分析受力狀況，設(shè)球架對(duì)籃球的支持力N與豎直方向的夾角為α．由幾何學(xué)問(wèn)得：cosα＝eq\f(\r(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(D,2)))\s\up12(2)－\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(d,2)))\s\up12(2)),\f(D,2))＝eq\f(\r(D2－d2),D)依據(jù)平衡條件得：2Ncosα＝mg解得：N＝eq\f(mgD,2\r(D2－d2))則得籃球?qū)η蚣艿膲毫Υ笮椋篘′＝N＝eq\f(mgD,2\r(D2－d2))．故選C．]5．如圖所示的四腳支架常常運(yùn)用在架設(shè)高壓線路、通信的基站塔臺(tái)等領(lǐng)域．現(xiàn)有一質(zhì)量為m的四腳支架置于水平地面上，其四根鐵質(zhì)支架等長(zhǎng)，與豎直方向均成θ角，重力加速度為g，則地面對(duì)每根支架的作用力大小為()A．eq\f(mg,4sinθ)B．eq\f(mg,4cosθ)C．eq\f(1,4)mgtanθD．eq\f(1,4)mgB[由結(jié)構(gòu)的對(duì)稱性可知，四根支架的作用力大小相同，與豎直方向的夾角均為θ，依據(jù)力的合成與分解學(xué)問(wèn)可得4Fcosθ＝mg，解得F＝eq\f(mg,4cosθ)，B正確．]6．如圖所示，100個(gè)大小相同、質(zhì)量均為m且光滑的小球，靜止放置于兩個(gè)相互垂直且光滑的平面上．平面AB與水平面的夾角為30°．則第2個(gè)小球?qū)Φ?個(gè)小球的作用力大小為()A．eq\f(mg,2) B．48mgC．49mg D．98mgC[以第3個(gè)到第100個(gè)這98個(gè)小球的整體為探討對(duì)象，這個(gè)整體受到三個(gè)力的作用，即重力、斜面的支持力和第2個(gè)小球?qū)Φ?個(gè)小球的作用力，由于整體處于平衡狀態(tài)，那么沿斜面方向的受力應(yīng)平衡，所以有F23＝98mgsin30°＝49mg，故C選項(xiàng)正確．]7．如圖所示，豎直放置的輕彈簧一端固定在地面上，另一端與斜面體P連接，P的斜面與固定擋板MN接觸且處于靜止?fàn)顟B(tài)，則斜面體P此刻所受的外力個(gè)數(shù)有可能為()A．2個(gè) B．3個(gè)C．4個(gè) D．5個(gè)AC[對(duì)物體受力分析如圖甲所示．N＝G時(shí)，物體受力可以平衡，故P可能受2個(gè)力的作用．N<G時(shí)，P不行能平衡．N>G時(shí)，物體會(huì)受到擋板MN的彈力F和摩擦力f，受力分析如圖乙所示，故P可能受4個(gè)力的作用，A、C正確．甲乙]8．如圖所示，質(zhì)量為m的物體在沿斜面對(duì)上的拉力F作用下沿放在水平地面上的質(zhì)量為M的粗糙斜面勻速下滑．此過(guò)程中斜面體保持靜止，則地面對(duì)斜面()A．無(wú)摩擦力B．有水平向左的摩擦力C．支持力為(M＋m)gD．支持力小于(M＋m)gBD[用整體法易知：地面對(duì)斜面有向左的摩擦力，大小等于F在水平方向的分力；F在豎直方向有向上的分力，故支持力小于(M＋m)g，B、D正確．]9．如圖所示，A、B質(zhì)量分別為mA和mB，疊放在傾角為θ的斜面上以相同的速度勻速下滑，則()A．A、B間無(wú)摩擦力作用B．B受到的滑動(dòng)摩擦力大小為(mA＋mB)gsinθC．B受到的靜摩擦力大小為mAgsinθD．取下A物體后，B物體仍能勻速下滑BCD[將A、B看成整體，則(mA＋mB)gsinθ＝f，N＝(mA＋mB)·gcosθ，又f＝μN(yùn)，得μ＝tanθ．對(duì)A隔離，A受靜摩擦力，fA＝mAgsinθ．A對(duì)B的靜摩擦力也等于mAgsinθ，方向沿斜面對(duì)下．取下A物體后，B物體受到支持力NB＝mBgcosθ，摩擦力fB＝μN(yùn)B＝mBgcosθtanθ＝mBgsinθ，故B仍能勻速下滑．]10．如圖所示是骨折病人的牽引裝置示意圖，繩的一端固定，繞過(guò)定滑輪和動(dòng)滑輪后掛著一個(gè)重物，與動(dòng)滑輪相連的帆布帶拉著病人的腳，整個(gè)裝置在同一豎直平面內(nèi)．為了使腳所受的拉力減小，可實(shí)行的方法是()A．只增加繩的長(zhǎng)度B．只減小重物的質(zhì)量C．只將病人的腳向左移動(dòng)D．只將兩定滑輪的間距增大BD[腳所受拉力為兩繩的合力，如圖所示，合力F＝2TcosθT＝mg聯(lián)立解得F＝2mgcosθ，增大θ角或減小重物的質(zhì)量都會(huì)使腳所受的合力減小，因此B、D正確．]二、非選擇題(本題共6小題，共60分，按題目要求作答)11．(8分)“探究合力與分力的關(guān)系”的試驗(yàn)如圖甲所示，其中A為固定橡皮條的圖釘，P為橡皮條與細(xì)繩的結(jié)點(diǎn)，用兩根互成角度的彈簧測(cè)力計(jì)把結(jié)點(diǎn)P拉到位置O．甲乙(1)從圖甲可讀得彈簧測(cè)力計(jì)B的示數(shù)為________N．(2)為了更精確得到合力與分力的關(guān)系，要采納力的________(選填“圖示”或“示意圖”)來(lái)表示分力與合力．(3)圖乙中與F1、F2共同作用效果相同的力是________(選填“F”或“F′”)．(4)圖乙中方向肯定沿AO方向的力是________(選填“F”或“F′”)．解析：(1)彈簧測(cè)力計(jì)B的示數(shù)為3.8N．(2)為了更精確得到合力與分力的關(guān)系，要采納力的圖示來(lái)表示分力與合力．(3)題圖乙中與F1、F2共同作用效果相同的力是用一個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)把結(jié)點(diǎn)P拉到位置O的力F′．(4)題圖乙中方向肯定沿AO方向的力是F′，用平行四邊形定則求得的合力F與F′有偏差．答案：(1)3.8(2)圖示(3)F′(4)F′12．(10分)如圖甲是一個(gè)用來(lái)測(cè)方木塊和長(zhǎng)木板間動(dòng)摩擦因數(shù)的簡(jiǎn)潔裝置．方木塊放在水平長(zhǎng)木板上，方木塊被一根繩子系在右面一端固定的水平彈簧測(cè)力計(jì)上．長(zhǎng)木板下面有輪子可以滾動(dòng)，用一個(gè)平穩(wěn)的水平力向左推動(dòng)木板，木板向左緩慢移動(dòng)，待彈簧測(cè)力計(jì)的指針?lè)€(wěn)定后，讀出測(cè)力計(jì)的讀數(shù)Ff．在方木塊上放砝碼可以變更它對(duì)長(zhǎng)木板的壓力F的大小．將測(cè)得的各組Ff和F的數(shù)據(jù)用圓點(diǎn)標(biāo)于坐標(biāo)圖上，如圖乙所示．請(qǐng)你依據(jù)各點(diǎn)表示的數(shù)據(jù)描出Ff-F圖線，求出方木塊與長(zhǎng)木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝________．甲乙解析：作出Ff-F圖線如圖所示：由Ff＝μF可知，圖象的斜率k＝μ；由圖象可知，μ＝eq\f(10,50)＝0.2．答案：0.2(0.18～0.22都正確)13．(10分)如圖所示(俯視圖)，在水平地面上放一質(zhì)量為1.0kg的木塊，木塊與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.6．在水平方向上對(duì)木塊同時(shí)施加相互垂直的兩個(gè)拉力F1、F2，已知F1＝3.0N，F(xiàn)2＝4.0N，取g＝10m/s2，則木塊受到的摩擦力為多少？若將F2順時(shí)針轉(zhuǎn)90°，此時(shí)木塊在水平方向上受的合力大小為多少？解析：由平行四邊形定則可知，圖中F1與F2的合力大小F＝eq\r(F\o\al(2,1)＋F\o\al(2,2))＝5.0N若木塊滑動(dòng)時(shí)，木塊受到的滑動(dòng)摩擦力大小為F′＝μN(yùn)＝μmg＝6.0N由于F<F′，故木塊處于靜止?fàn)顟B(tài)，木塊與地面間的摩擦力為靜摩擦力，大小與F相等，即為5.0N．當(dāng)F2順時(shí)針旋轉(zhuǎn)90°時(shí)，F(xiàn)1與F2方向相同，它們的合力大小F′＝F1＋F2＝7.0N>6.0N此時(shí)木塊運(yùn)動(dòng)受滑動(dòng)摩擦力作用，木塊受的合力大小為1.0N．答案：5.0N1.0N14．(10分)一光滑圓環(huán)固定在豎直平面內(nèi)，環(huán)上套著兩個(gè)小球A和B(中心有孔)，A、B間由細(xì)繩連接著，它們處于如圖所示位置時(shí)恰好都能保持靜止?fàn)顟B(tài)．此狀況下，B球與環(huán)中心O處于同一水平面上，A、B間的細(xì)繩呈伸直狀態(tài)，且與水平線成30°角．已知B球的質(zhì)量為3kg(g取10N/kg)，求：(1)細(xì)繩對(duì)B球的拉力大?。?2)A球的質(zhì)量．解析：(1)設(shè)細(xì)繩對(duì)B球的拉力為T，對(duì)B球受力分析，如圖所示，將拉力T在水平方向和豎直方向進(jìn)行正交分解，依據(jù)豎直方向二力平衡有Tsin30°＝mBg則T＝2mBg＝2×3×10N＝60N．(2)對(duì)A球受力分析，在水平方向和豎直方向進(jìn)行正交分解，A球處于靜止?fàn)顟B(tài)，則在水平方向上有T′cos30°＝NAsin30°在豎直方向上有NAcos30°＝mAg＋T′sin30°又T＝T′解得mA＝6kg．答案：(1)60N(2)6kg15．(11分)所受重力G1＝10N的砝碼懸掛在繩PA和PB的結(jié)點(diǎn)上．PA偏離豎直方向30°角，PB在水平方向，且連在所受重力為G2＝20N的木塊上，木塊靜止于傾角為30°的斜面上，如圖所示．試求木塊與斜面間的摩擦力和木塊所受斜面的彈力．解析：以P點(diǎn)為探討對(duì)象進(jìn)行受力分析，利用力的平衡條件可解得水平繩PB中的張力F＝eq\f(10\r(3),3)N；再以木塊為探討對(duì)象進(jìn)行受力分析，如圖所示，運(yùn)用正交分解法，力的平衡方程為x方向：Fcos30°＋G2sin30°＝f，y方向：Fsin30°＋N＝G2cos30°，解得f＝15N，N＝eq\f(25\r(3),3)N，故木塊與斜面間的摩擦力和木塊所受斜面的彈力分別為15N、eq\f(25\r(3),3)N．答案：15Neq\f(25\r(3),3)N16．(11分)兩質(zhì)量分別為M和m的物體用跨過(guò)光滑定滑輪的輕繩相連，如圖所示放置，OA、OB與水平面的夾角分別為30°和60°，M重20N，m靜止在水