2023魯教版新教材高中物理必修第一冊同步練習(xí)-第4章 力與平衡測評卷

第4章力與平衡

注意事項

1.本試卷滿分100分,考試用時75分鐘。

2

2.無特殊說明，本試卷中g(shù)取10m/s0

一、單項選擇題（本題共8小題,每小題3分，共24分,在每小題給出的四個選項中，只有一項

是符合題目要求的）

1.如圖所示,木箱A中放一個光滑的鐵球B,它們一起靜止于斜面上,對鐵球B（不包括木箱A）

2.下列哪組力作用在物體上,有可能使物體處于平衡狀態(tài)（）

A.3N,4N,8NB.7N,9N,17N

C.4N,7N,8ND.3N,5N,1N

3.如圖所示,一個大人拉著載有兩個小孩的小車（其拉桿可自由轉(zhuǎn)動）沿水平地面勻速直線前進(jìn),

則下列說法正確的是（）

A.拉力的水平分力等于小孩和車所受的合力

B.拉力與摩擦力的合力大小等于重力大小

C.拉力與摩擦力的合力方向豎直向上

D.小孩和車所受的合力方向向前

4.物體在同一平面內(nèi)受用、H、F3三個共點力的作用處于平衡狀態(tài)，當(dāng)把H的方向在同平面內(nèi)

旋轉(zhuǎn)90°時舊大小不變,用、F?大小方向都不變）。則三力的合力大小為（）

A.0B.V2F:i

D.J2-&F3

C.2F;i

5.如圖所示,三個共點力作用在同一個物體上,物體處于平衡狀態(tài)。已知F尸3N,F2=4N,件、F2

之間的夾角為90°。則第三個力的大小和方向分別是（

北

西。

南札

A.5N,西偏北B.5N,東偏南

C.7N,西偏北D.7N,東偏南

6.如圖所示,將一光滑輕桿固定在地面上，桿與地面間的夾角0=30°，一光滑輕環(huán)（不計重力）

套在桿上,一個大小和質(zhì)量都不計的滑輪通過輕繩0P懸掛在天花板上,用另一輕繩繞過滑輪系

在輕環(huán)上,現(xiàn)用水平向右的力緩慢拉繩，當(dāng)輕環(huán)靜止不動時,OP繩與天花板之間的夾角為（）

e.

A.30°B.45°

C.60°D.75°

7.如圖所示,A、B兩球用輕桿相連，用兩根細(xì)線L、k將它們懸掛在水平天花板上的0點?，F(xiàn)

有一水平力F作用于小球B上，使A、B兩球和輕桿組成的系統(tǒng)保持靜止?fàn)顟B(tài)且A、B兩球在同

一水平線上，細(xì)線L垂直于輕桿。已知兩球的重力均為G,輕桿與細(xì)線L的長度均為L。則

（）

A.細(xì)線L的拉力的大小為2G

B.細(xì)線L的拉力的大小為G

C.水平力F的大小為2G

D.水平力F的大小為G

8.氣象研究小組用如圖所示的簡易裝置測定水平風(fēng)速。在水平地面上豎直固定一直桿,半徑為

R、質(zhì)量為m的薄空心塑料球用細(xì)線懸于桿頂端0,當(dāng)水平風(fēng)吹來時,球在風(fēng)力的作用下飄起來。

已知風(fēng)力大小正比于風(fēng)速，當(dāng)風(fēng)速v0=3m/s時,測得球平衡時細(xì)線與豎直方向的夾角0=30°,

重力加速度為g,則下列說法正確的是（）

A.細(xì)線拉力的大小為空舞

B.細(xì)線的拉力與風(fēng)力的合力大小大于mg

C.風(fēng)速變?yōu)?m/s,則0變?yōu)?0°

D.風(fēng)速增大到某一值時，9可以等于90°

二、多項選擇題（本題共4小題,每小題4分，共16分。在每小題給出的選項中，有多項符合

題目要求。全部選對的得4分,選對但不全的得2分,有選錯的得0分）

9.如圖所示,把一個物體用兩根等長的細(xì)繩0a和0b懸掛在半圓環(huán)上,0點為半圓環(huán)的圓心。

讓a端固定不動，當(dāng)b端由最高點向最低點d緩慢移動的過程中,0a和0b兩繩對物體的拉力

7和丁2的大小變化是（）

A.%始終增大B.「逐漸減小

C」2先增大后減小D.T2先減小后增大

10.如圖所示,不計質(zhì)量的光滑小滑輪懸掛于墻上的0點,跨過滑輪的細(xì)繩連接物塊A、B,物塊

A懸于空中，物塊B位于水平面上,且物塊A、B均處于靜止?fàn)顟B(tài)。已知物塊A的質(zhì)量mA=0.1

kg、物塊B的質(zhì)量琬=0.4kg,0=60°，下列說法中正確的是（）

AO

A.物塊A對細(xì)繩的拉力FT=1N

B.水平面對B的支持力FN=3N

C.B與水平面間的摩擦力Fr=yN

D.B與水平面間的動摩擦因數(shù)U=y

11.如圖所示,AC是上端帶定滑輪的固定豎直桿,質(zhì)量不計的輕桿AB一端通過較鏈固定在A點,

另一端B懸掛一重為G的物體,且B端系有一根輕繩并繞過定滑輪C,用力F拉繩,開始時

ZBA0900，現(xiàn)使NBAC緩慢變大,直到桿AB接近豎直桿AC。此過程中（）

A.拉力F逐漸增大

B.拉力F逐漸減小

C.AB桿彈力先減小后增大

D.AB桿彈力大小不變

12.如圖所示，在高度不同的兩水平臺階上放有質(zhì)量分別為m、m?的A、B兩物體，兩物體間用

輕彈簧相連，彈簧與豎直方向夾角為0。在A左端施加水平拉力F,使A、B均處于靜止?fàn)顟B(tài),

已知A表面光滑,重力加速度為g,則下列說法正確的是（）

A.彈簧彈力的大小為工

B.地面對B的摩擦力大小為F

C.地面對B的支持力可能為零

D.in,與uh一定相等

三、非選擇題（本題共6小題,共60分）

13.（6分）⑴圖為“探究兩個互成角度的力的合成規(guī)律”的實驗裝置示意圖，橡皮條的一端固

定在木板上A位置，另一端系有輕質(zhì)小圓環(huán);輕質(zhì)細(xì)繩OB和0C一端系在小圓環(huán)上,另一端分別

系在彈簧測力計的掛鉤上?，F(xiàn)用彈簧測力計通過細(xì)繩拉動小圓環(huán),使橡皮條沿平行木板平面伸

長至某位置。對于上述實驗過程,下列說法中正確的是。

A.只需要記錄彈簧測力計的示數(shù)

B.0B和0C繩拉力的方向應(yīng)與木板平面平行

C.只需要記錄0B和0C繩的長度和彈簧測力計拉力方向

D.需要記錄兩個彈簧測力計的示數(shù)和拉力方向

(2)該實驗中某同學(xué)在坐標(biāo)紙上畫出了如圖所示的兩個已知力E和握,圖中小正方形的邊長表

示2N,兩力的合力用F表示,R、F2與F的夾角分別為th和下列說法正確的

是。

C.ol=45°D.

14.(8分)用如圖所示的器材和方法可以驗證“力的平行四邊形定則”。在圓形桌子透明桌面

上平鋪一張白紙,在桌子邊緣安裝三個光滑的滑輪,其中,滑輪Pl固定在桌子邊,滑輪P2、P3可

沿桌邊移動。第一次實驗中，步驟如下：

A.在三根輕繩下掛上一定數(shù)量的鉤碼,并使結(jié)點0靜止；

B.在白紙上描下0點的位置和三根繩子的方向，以0點為起點，作出三個拉力的圖示；

C.以繞過P2>P3繩上的兩個力為鄰邊作平行四邊形，作出以0點為起點的平行四邊形的對角線,

量出對角線的長度；

D.檢驗對角線的長度和繞過Pi繩上拉力的圖示的長度是否相等,方向是否在一條直線上。

（1）這次實驗中，若一根繩上掛的鉤碼質(zhì)量為m,另一根繩上掛的鉤碼質(zhì)量為2m,則第三根繩上

掛的質(zhì)量一定大于且小于。

（2）第二次實驗時，改變滑輪P?、P3的位置和相應(yīng)繩上鉤碼的數(shù)量,使結(jié)點平衡,繩的結(jié)點

（選填“必須”或“不必”）與第一次實驗中白紙上描下的0點重合。實驗中，若桌面不水平

（選填“會”或“不會”）影響實驗的結(jié)論。

15.（8分）某人用一根輕繩繞過樹枝將物體A懸掛起來,如圖所示,此時輕繩與水平地面的夾角

0=30°。已知物體A的質(zhì)量為70kg,人的質(zhì)量為50kg,不計輕繩與樹枝間的摩擦。求：

⑴輕繩對人的拉力的大小。

（2）地面對人的支持力的大小。

16.（10分）斜面傾角為30°,一質(zhì)量m=lkg的物塊在與斜面成30°角的拉力F作用下恰好不

上滑。已知物塊與斜面間的動摩擦因數(shù)口與，求F的大小。（設(shè)最大靜摩擦力等于滑動摩擦

力）

17.(14分)如圖所示，質(zhì)量M=2bkg的木塊套在水平桿上,并用輕繩與質(zhì)量m=8kg的小球

相連，今用跟水平方向成a=30°角的力F=10bN拉著球帶動木塊一起向右勻速運動，運動中

木塊、小球相對位置保持不變，求:

(1)運動過程中輕繩與水平方向的夾角。；

(2)木塊與水平桿間的動摩擦因數(shù)口(結(jié)果保留兩位小數(shù))。

18.(14分)如圖所示,質(zhì)量為m.的物體甲通過三段輕繩相連,三段輕繩的結(jié)點為0,輕繩0B水

平且B端與站在水平面上的質(zhì)量為電的人相連，輕繩0A與豎直方向的夾角0=37°,物體甲及

人均處于靜止?fàn)顟B(tài)。(已知sin37°=0.6,cos37°=0.8,tan37°=0.75,重力加速度為g。設(shè)

最大靜摩擦力等于滑動摩擦力)求：

(1)輕繩0A、0B的拉力是多大？

(2)人受到的摩擦力是多大?方向如何？

(3)若人的質(zhì)量m2=60kg,人與水平面之間的動摩擦因數(shù)為口=0.3,則欲使人在水平面上不滑

動,物體甲的質(zhì)量nh最大不能超過多少？

A/

/0

附加題

華人諾貝爾獎得主李政道博士曾經(jīng)說：“中華民族是一個優(yōu)秀民族，中國人早在兩漢時期就發(fā)

明了筷子。如此簡單的兩根東西卻高妙絕倫地應(yīng)用了物理學(xué)上的原理?！比鐖D所示，用力使筷

子夾住小球靜止不動,若小球所受力均在同一豎直平面內(nèi)，每根筷子和豎直方向的夾角均為

0=30°，小球的質(zhì)量m=0.2kgo

(1)若小球和筷子間沒有摩擦力，則每根筷子對小球的壓力大小是多少？

(2)若小球與筷子之間的動摩擦因數(shù)為口=等,為使筷子夾住小球靜止不動,求每根筷子對小球

壓力N的取值范圍。(假設(shè)筷子與小球間最大靜摩擦力等于滑動摩擦力)

答案全解全析

1.A對B球受力分析，受重力、木箱對球垂直斜面向上的支持力和木箱對球平行斜面向上的支持力，三力平衡,

故選A?

2.C物體處于平衡狀態(tài)時,合力為零,A中3N、4N的合力范圍是1NWF令W7N,8N不在其范圍內(nèi)，故A錯誤。

B中7N、9N的合力范圍是2NWF臺W16N,17N不在其范圍內(nèi)，故B錯誤。C中4N、7N的合力范圍是3

NWF令NilN,8N在其范圍內(nèi)，故C正確。D中3N、5N的合力范圍是2NWF臺W8N,1N不在其范圍內(nèi)，故D

錯誤。

3.C小孩和車整體受重力、支持力、拉力和摩擦力，利用正交分解法分析可知，拉力的水平分力等于小孩和車所

受的摩擦力,故選項A錯誤;根據(jù)力的合成和二力平衡可知,拉力、摩擦力的合力與重力、支持力的合力平衡，重

力、支持力的合力方向豎直向下，故拉力與摩擦力的合力方向豎直向上,大小等于重力大小減支持力的大小，故選

項B錯誤,C正確；小孩和車做勻速直線運動,所受的合力為零，故選項D錯誤。

4.B根據(jù)共點力平衡的特點可知,件、E的合力與F*大小相等，方向相反，當(dāng)把F*的方向在同平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)90°時，

就相當(dāng)于計算兩個大小相等的力，在夾角為90°時的合力的大小,根據(jù)平行四邊形定則可知,此時合力的大小為

F力月+F獰企故選Bo

5.A由平衡條件可知，第三個力與B和J的合力等大反向，根據(jù)平行四邊形定則可知,R和艮的合力

F力性+理=132+42N=5N,方向為東偏南，則第三個力大小為5N,方向為西偏北，故選A。

6.C設(shè)輕繩0P的張力大小為F,繞過滑輪的繩子張力大小為T.對輕環(huán)Q進(jìn)行受力分析如圖1,則只有繩子的拉

力垂直于桿的方向時,繩子的拉力沿桿的方向沒有分力，輕環(huán)靜止不動；由幾何關(guān)系可知,繩子與豎直方向之間的

夾角是30°。

圖2

對滑輪進(jìn)行受力分析如圖2,由于滑輪的質(zhì)量不計,則0P對滑輪的拉力與兩個繩子上拉力的合力大小相等,方向

相反,所以0P的方向一定在繞在滑輪上的兩段繩子夾角的平分線上，由幾何關(guān)系得0P與豎直方向之間的夾

角：6=里羅-30°=30°,則0P與天花板之間的夾角為90°-B=60°,故選3

7.DA球受到細(xì)線L的拉力與其重力是一對平衡力,輕桿對A球的作用力為零,故輕桿對B球的作用力也為零,B

球只受到重力G、細(xì)線上的拉力F'和水平拉力F的作用，根據(jù)幾何知識和力的平衡條件有F=G,F'=V2G,所以D正

確。

8.A小球受重力、細(xì)線拉力和風(fēng)力處于平衡，小球的受力如圖所示,根據(jù)共點力平衡條件得1=號=守,細(xì)線拉

cos03

力和風(fēng)力的合力大小等于mg,故A正確,B錯誤；當(dāng)風(fēng)速vo=3m/s時,測得球平衡時細(xì)線與豎直方向的夾角

。=30°,則風(fēng)力F=mgtan30°,當(dāng)0=60°時，風(fēng)力不是原來的2倍,則風(fēng)速也不是原來的2倍，故C錯誤;因為

風(fēng)力和重力的合力方向不可能水平向右，可知拉力方向不可能水平向左，則（）不可能等于90°,故D錯誤。

9.AD作出力『和4的示意圖，因兩繩子拉力的合力與物體的重力大小相等、方向相反，作出平行四邊形如圖所

示：

在0b轉(zhuǎn)動的過程中，由圖可知,0a的拉力「一直增大,而0b的拉力%先減小后增大，當(dāng)0b垂直于0a時％最小，

故A、D正確,B、C錯誤。

10.AC對物塊A受力分析,受到重力和細(xì)繩的拉力，根據(jù)平衡條件,細(xì)繩對物塊A的拉力等于物塊A的重力，則物

塊A對細(xì)繩的拉力等于物塊A的重力,F尸m、g=lN,故A正確;對物塊B受力分析，受重力、支持力、拉力和靜摩擦

力，如圖所示：

\o

根據(jù)共點力的平衡條件，有FT'sin60°=F“F*+FT'COS60°=m“g,又F,=FT,代入數(shù)據(jù)解得:F考N,N,故B

錯誤,C正確；因為B受到的是靜摩擦力，所以無法求出B與水平面間的動摩擦因數(shù),故D錯誤。

11.AD以輕桿B端為研究對象,分析受力情況，作出力的合成圖如圖,根據(jù)平衡條件可知,F、N的合力F令=6。根

據(jù)三角形相似得:白步白,ZBAC緩慢變大的過程,AC、AB均不變,則N不變,BC變長,則F變大,故B、C錯誤,A、

ACABBC

D正確。

12.AB對整體受力分析可知，整體受重力、支持力、拉力，要使整體處于平衡狀態(tài)，則水平方向一定有向右的摩

擦力作用在B上,且大小與F相等,故B正確；因B與地面間有摩擦力，則支持力一定不為零,故C錯誤;對B受力

分析可知,彈簧彈力水平方向的分力應(yīng)等于F,故彈簧彈力為三,故A正確；因豎直方向上的受力不明確，無法確定

sinQ

兩物體的質(zhì)量關(guān)系，故D錯誤。

13.答案（1）BD（3分）（2）BC（3分）

解析（1）實驗中需記錄彈簧測力計拉力的大小、方向和小圓環(huán)被拉到的位置，故A、C錯誤,D正確;為保證拉力

的方向為在紙面上畫出的方向,0B和0C繩拉力的方向應(yīng)與木板平面平行,故B正確。

（2）根據(jù)平行四邊形定則，作出兩個力的合力，如圖。

由圖可知,F尸幺泛N,合力F=12N

根據(jù)幾何關(guān)系知B與F的夾角0尸45°。由圖可看出，（）,＞（）2?故B、C正確,A、D錯誤。

14.答案（l）m（2分）3m（2分）（2）不必（2分）不會（2分）

解析（1）若一根繩上掛的鉤碼質(zhì)量為m,另一根繩上掛的鉤碼質(zhì)量為2m,則兩繩子上的拉力分別為mg、2mg,兩

繩子拉力的合力F的范圍是I2mg-mg|WFWmg+2mg,即mgWFW3mg,三力的合力為零，則第三根繩上掛的鉤碼質(zhì)量

范圍為m?3m,即第三根繩上掛的質(zhì)量一定大于m且小于3m。

（2）本實驗不是先用一根繩拉,然后用兩根繩去拉，使一根繩拉的作用效果與兩根繩拉的作用效果相同，而是三根

繩都直接拉0點，所以0點的位置可以改變,不必與第一次實驗中白紙上描下的0點重合。桌面不水平不影響作

用效果的驗證，故不會影響實驗的結(jié)論。

15.答案（1）700N（2）150N

解析（D對物體受力分析，由平衡條件得:T=mg=700N（2分）

所以繩子對人的拉力大小T'=T=700N?（2分）

（2）對人受力分析,將繩子的拉力沿水平方向和豎直方向分解，由平衡條件可得,在豎直方向有:FN+T'sin

0=Mg（2分）

解得地面對人的支持力R=150N?（2分）

16.答案5V3N

解析對物塊受力分析，沿斜面方向和垂直斜面方向建立平面直角坐標(biāo)系，正交分解拉力F、重力mg如圖所示。

（2分）

F

x軸方向:Fcos30°-mgsin30°-F,=0（2分）

y軸方向:Fsin30°+F「mgcos30°=0（2分）

Fr=uF、（2分）

聯(lián)立各式并代入數(shù)據(jù)，解得F=5V3No（2分）

17.答案（1）30°（2）0.35

解析（D以球為研究對象，受力分析，根據(jù)共點力平衡條件得

Fcos30°-FTCOS0=0（2分）

Fsin30°+FTsin9=