2024-2025年新教材高中物理第4章力與平衡章末檢測(cè)含解析魯科版必修第一冊(cè)

PAGEPAGE9章末綜合檢測(cè)四力與平衡(時(shí)間：90分鐘滿分：100分)一、單項(xiàng)選擇題：本題共8小題，每小題3分，共24分。每小題只有一個(gè)選項(xiàng)符合題目要求。1．力的合成和分解在生產(chǎn)和生活中有著重要的作用，下列說(shuō)法中正確的是()A．高大的橋要建很長(zhǎng)的引橋，減小斜面的傾角，是為了減小汽車(chē)行駛過(guò)程中的摩擦力B．幼兒園的滑梯很陡，是為了增加小孩滑梯時(shí)受到的重力，使小孩下滑得更快C．運(yùn)動(dòng)員做引體向上(緩慢上升)動(dòng)作時(shí)，雙臂張開(kāi)很大的角度時(shí)要比雙臂豎直平行時(shí)覺(jué)得手臂用力大，是因?yàn)閺堥_(kāi)時(shí)手臂產(chǎn)生的合力增大D．帆船能向前行駛，說(shuō)明風(fēng)力肯定能分解出沿船前進(jìn)方向的分力解析：選D汽車(chē)上橋時(shí)重力沿斜面對(duì)下分力為mgsinθ，當(dāng)引橋長(zhǎng)時(shí)θ角變小，重力沿斜面對(duì)下的分力變小，以使行駛便利、平安，A錯(cuò)；滑梯陡與小孩重力互不相干，B錯(cuò)；雙臂產(chǎn)生的合力大小均等于人的重力，C錯(cuò)；風(fēng)吹船帆使之向前航行，肯定是風(fēng)力分解出沿前進(jìn)方向的分力，D對(duì)。2．作用在物體上能使物體做勻速直線運(yùn)動(dòng)的一組力是()A．1N,4N,8N B．6N,7N,9NC．2N,3N,6N D．3N,5N,15N解析：選B1N和4N的合力的范圍是3N≤F≤5N，與8N合成，三個(gè)力合力不行能為零，故A錯(cuò)誤；6N和7N的合力的范圍是1N≤F≤13N，與9N合成，合力可以為零，故B正確；2N和3N的合力的范圍是1N≤F≤5N，與6N合成，合力不行能為零，故C錯(cuò)誤；3N和5N的合力的范圍是2N≤F≤8N，與15N合成，合力不行能為零，故D錯(cuò)誤。3．如圖所示，光滑半球形容器固定在水平面上，O為球心。一質(zhì)量為m的小滑塊，在水平力F的作用下靜止于P點(diǎn)。設(shè)滑塊所受支持力為N，OP與水平方向的夾角為θ，下列關(guān)系式正確的是()A．F＝eq\f(mg,tanθ) B．F＝mgtanθC．N＝eq\f(mg,tanθ) D．N＝mgtanθ解析：選A小滑塊受力如圖所示，由平衡條件知，F(xiàn)＝eq\f(mg,tanθ)，N＝eq\f(mg,sinθ)。4．在第十一屆全運(yùn)會(huì)男子舉重56公斤級(jí)競(jìng)賽中，龍清泉以302公斤的總成果獲得冠軍，并以169公斤超該級(jí)別挺舉世界紀(jì)錄。如圖所示，設(shè)龍清泉所舉杠鈴的總重為G，杠鈴平衡時(shí)每只手臂與豎直線所成的夾角為30°，則他每只手臂承受的張力為()A.eq\f(G,2) B．eq\f(\r(3),3)GC.eq\f(\r(3)G,2) D．G解析：選B以杠鈴為探討對(duì)象，分析受力狀況，受力圖如圖所示，依據(jù)平衡條件得2Fcos30°＝G，解得F＝eq\f(\r(3),3)G，則他每只手臂承受的張力為eq\f(\r(3),3)G，故B項(xiàng)正確，A、C、D項(xiàng)錯(cuò)誤。5.用輕質(zhì)細(xì)線把兩個(gè)質(zhì)量未知的小球懸掛起來(lái)，如圖所示。對(duì)小球a持續(xù)施加一個(gè)水平向左的恒力，并對(duì)小球b持續(xù)施加一個(gè)水平向右的同樣大小的恒力，最終達(dá)到平衡狀態(tài)。下列選項(xiàng)中表示平衡狀態(tài)的圖可能是()解析：選A將兩球和兩球之間的細(xì)線看成一個(gè)整體，對(duì)整體受力分析如圖所示，整體達(dá)到平衡狀態(tài)。依據(jù)平衡條件可知整體受到a球上方的細(xì)線的拉力F線的大小等于a、b的重力大小之和，方向沿豎直方向，故a球上方細(xì)線必定沿豎直方向，故A正確。6.如圖所示，粗糙斜面ABCD傾角θ＝30°，其中AD邊與BC邊平行，斜面上有一質(zhì)量m＝1.0kg的滑塊，當(dāng)對(duì)滑塊施加一個(gè)與AD邊平行的拉力F＝5N時(shí)，滑塊恰能在斜面上做勻速直線運(yùn)動(dòng)，取重力加速度g＝10m/s2，則滑塊與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為()A.eq\f(\r(3),2) B．eq\f(\r(6),3)C.eq\f(\r(3),3) D.eq\r(3)解析：選B垂直于斜面方向上，滑塊對(duì)斜面的壓力N＝mgcosθ；在斜面方向滑塊受力為拉力F，摩擦力f和重力的分力mgsinθ，依據(jù)物體的平衡條件有f＝μN(yùn)＝eq\r(F2＋mgsinθ2)，解得μ＝eq\f(\r(6),3)，選項(xiàng)B正確。7.如圖所示，一固定的細(xì)直桿與水平面的夾角α＝30°，一個(gè)質(zhì)量忽視不計(jì)的輕環(huán)A套在直桿上，一根輕質(zhì)細(xì)線的一端固定于直桿上的O點(diǎn)，細(xì)線依次穿小環(huán)B和輕環(huán)A。一水平向右的外力F作用于細(xì)線另一端使系統(tǒng)處于靜止。不計(jì)一切摩擦，設(shè)小環(huán)B的質(zhì)量為m，重力加速度為g，則水平外力F大小為()A．mg B．eq\f(\r(3),3)mgC.eq\f(2\r(3),3)mg D．2mg解析：選B由平衡學(xué)問(wèn)可知，細(xì)線OB和AB與豎直方向的夾角均為α＝30°，則對(duì)圓環(huán)B有2Fcos30°＝mg,解得F＝eq\f(\r(3),3)mg，選項(xiàng)B正確。8.如圖，一物塊在水平拉力F的作用下沿水平桌面做勻速直線運(yùn)動(dòng)。若保持F的大小不變，而方向與水平面成60°角，物塊也恰好做勻速直線運(yùn)動(dòng)。物塊與桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為()A．2－eq\r(3) B．eq\f(\r(3),6)C.eq\f(\r(3),3) D.eq\f(\r(3),2)解析：選C當(dāng)拉力水平常，物塊做勻速運(yùn)動(dòng)，則F＝μmg，當(dāng)拉力方向與水平方向的夾角為60°時(shí)，物塊也剛好做勻速運(yùn)動(dòng)，則Fcos60°＝μ(mg－Fsin60°)，聯(lián)立解得μ＝eq\f(\r(3),3)，A、B、D項(xiàng)錯(cuò)誤，C項(xiàng)正確。二、多項(xiàng)選擇題：本題共4小題，每小題4分，共16分。每小題有多個(gè)選項(xiàng)符合題目要求。全部選對(duì)得4分，選對(duì)但不全的得2分，有選錯(cuò)的得0分。9．如圖所示，重力為G的小孩沿斜面勻速滑下，小孩受力如圖所示，這些力之間的大小關(guān)系是()A．N＝Gcosθ B．f＝GsinθC．f＋N＝G D．G2＝N2＋f2解析：選ABD將重力G沿平行于斜面和垂直于斜面兩個(gè)方向正交分解，如圖所示，則N＝G2＝Gcosθ，A對(duì)；f＝G1＝Gsinθ，B對(duì)；重力G大小等于N與f合力大小，G2＝N2＋f2，C錯(cuò)，D對(duì)。10．如圖所示，一條細(xì)線一端與地板上的物塊B相連，另一端繞過(guò)輕質(zhì)光滑滑輪與小球A相連?；営昧硪粭l細(xì)線懸掛在天花板上的O1點(diǎn)，細(xì)線OO1與豎直方向夾角為α＝30°，OA與OB的夾角為θ，系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)。已知小球A的重力為10N，則()A．細(xì)線OA的拉力為10NB．OO1線上的拉力大小為20NC．B對(duì)地板的摩擦力大小為5ND．細(xì)線OA與OB間的夾角θ＝60°解析：選AD對(duì)小球A受力分析，受重力和拉力，依據(jù)平衡條件，有TA＝mg＝10N，故A正確。對(duì)滑輪分析，受三個(gè)拉力，如圖所示，由分析可知θ＝2α＝60°，由平衡條件知F＝2TAcosα＝10eq\r(3)N，故B錯(cuò)誤，D正確。對(duì)物塊B受力分析，受重力、支持力、拉力和靜摩擦力，依據(jù)平衡條件，水平方向有TBsinθ＝f，又因?yàn)門(mén)A＝TB，解得f＝5eq\r(3)N，由牛頓第三運(yùn)動(dòng)定律可知，B對(duì)地板的摩擦力大小為5eq\r(3)N，故C錯(cuò)誤。11．如圖甲所示，在挪威的兩座山峰間夾著一塊巖石，吸引了大量游客前往欣賞。該景觀可簡(jiǎn)化成如圖乙所示的模型，右壁豎直，左壁略微傾斜。設(shè)左壁與豎直方向的夾角為θ，由于長(zhǎng)期的風(fēng)化，θ將會(huì)減小。石頭與山崖間的摩擦很小，可以忽視不計(jì)。若石頭質(zhì)量肯定，θ減小，石頭始終保持靜止，下列說(shuō)法正確的是()A．山崖左壁對(duì)石頭的作用力將增大B．山崖右壁對(duì)石頭的作用力不變C．山崖對(duì)石頭的作用力不變D．石頭受到的合力將增大解析：選AC對(duì)石頭進(jìn)行受力分析，如圖所示。依據(jù)平衡可知N2cosθ＝N1，N2sinθ＝mg，隨著θ減小，依據(jù)公式可知N1、N2都在增大，故A對(duì)，B錯(cuò)；依據(jù)共點(diǎn)力平衡可知，山崖對(duì)石頭的作用力始終不變，大小等于石頭的重力，所以作用力不變，故C對(duì)；由于石頭處于靜止?fàn)顟B(tài)，所以石頭所受合力始終為零，故D錯(cuò)。12.明朝謝肇淛的《五雜組》中記載：“明姑蘇虎丘寺塔傾側(cè)，議欲正之，非萬(wàn)緡不行。一游僧見(jiàn)之曰：無(wú)煩也，我能正之?！庇紊刻鞂⒛拘◤乃韮A斜一側(cè)的磚縫間敲進(jìn)去，經(jīng)月余扶正了塔身。假設(shè)所用的木楔為等腰三角形，木楔的頂角為θ，現(xiàn)在木楔背上加一力F，方向如圖所示，木楔兩側(cè)產(chǎn)生推力FN，則()A．若F肯定，θ大時(shí)FN大B．若F肯定，θ小時(shí)FN大C．若θ肯定，F(xiàn)大時(shí)FN大D．若θ肯定，F(xiàn)小時(shí)FN大解析：選BC依據(jù)力F的作用效果將力F分解為垂直于木楔兩側(cè)的力FN，如圖所示。則eq\f(\f(F,2),FN)＝sineq\f(θ,2)，即FN＝eq\f(F,2sin\f(θ,2))，所以當(dāng)F肯定時(shí)，θ越小，F(xiàn)N越大；當(dāng)θ肯定時(shí)，F(xiàn)越大，F(xiàn)N越大。故選項(xiàng)B、C正確。三、非選擇題：本題共6小題，共60分。13．(6分)某物理小組的同學(xué)在老師指導(dǎo)下用兩根完全相同的輕彈簧和重物驗(yàn)證力的平行四邊形定則，他進(jìn)行了如下操作(彈簧始終處于彈性限度內(nèi))：(1)用刻度尺測(cè)出彈簧的自由長(zhǎng)度L0。(2)如圖甲所示，把重物通過(guò)細(xì)繩連接在彈簧下端，穩(wěn)定后測(cè)出彈簧的長(zhǎng)度L1。(3)如圖乙所示，用兩根彈簧掛起重物，穩(wěn)定時(shí)兩彈簧與豎直方向的夾角均為60°，測(cè)出兩彈簧的長(zhǎng)度分別為L(zhǎng)2、L3，若要驗(yàn)證力的平行四邊形定則，需滿意的條件是________________________________________________________________________。(4)如圖丙所示，他又把兩彈簧調(diào)整到相互垂直，穩(wěn)定后測(cè)出兩彈簧的長(zhǎng)度分別為L(zhǎng)4、L5，若要驗(yàn)證力的平行四邊形定則，需滿意的條件是__________________________________。解析：(3)當(dāng)合力沿兩個(gè)分力的角平分線方向且兩個(gè)分力的夾角為120°時(shí)，合力和兩個(gè)分力大小相等，故有L1＝L2＝L3。(4)當(dāng)兩個(gè)分力相互垂直時(shí)，由勾股定理知Feq\o\al(2,合)＝Feq\o\al(2,1)＋Feq\o\al(2,2)，即(L1－L0)2＝(L4－L0)2＋(L5－L0)2。答案：(3)L1＝L2＝L3(4)(L1－L0)2＝(L4－L0)2＋(L5－L0)214．(8分)“探究?jī)蓚€(gè)互成角度的力的合成規(guī)律”的試驗(yàn)裝置如圖甲所示，其中A為固定橡皮筋的圖釘，O為橡皮筋與細(xì)繩的結(jié)點(diǎn)，OB與OC為細(xì)繩。(1)在做試驗(yàn)時(shí)，以下說(shuō)法中錯(cuò)誤的有________。A．用兩只彈簧測(cè)力計(jì)拉橡皮筋時(shí)，應(yīng)使兩細(xì)繩套之間的夾角為90°，以便算出合力的大小B．用兩只彈簧測(cè)力計(jì)拉橡皮筋時(shí)，結(jié)點(diǎn)的位置必需與用一只彈簧測(cè)力計(jì)拉時(shí)結(jié)點(diǎn)的位置重合C．若用兩只彈簧測(cè)力計(jì)拉時(shí)合力的圖示F與用一只彈簧測(cè)力計(jì)拉時(shí)拉力的圖示F′不完全重合，說(shuō)明“力的合成”的平行四邊形定則不肯定普遍成立D．若F1和F2的方向不變，而大小各增加1N，則合力F的方向不變，大小也增加1N(2)試驗(yàn)作出圖中________(選填“F′”或“F”)是用一只彈簧測(cè)力計(jì)拉橡皮筋的力，若由于F1的誤差使F1與F2的合力F方向略向左偏，如圖乙所示，但F大小等于F′，引起這一結(jié)果的緣由可能是F1的大小比真實(shí)值偏________，F(xiàn)1的方向使它與F2的夾角比真實(shí)值偏________。解析：(1)合力是我們依據(jù)平行四邊形定則畫(huà)出來(lái)的，不是計(jì)算出來(lái)的，故A錯(cuò)誤；為了使兩次試驗(yàn)對(duì)橡皮筋產(chǎn)生的作用效果相同，用兩只彈簧測(cè)力計(jì)拉橡皮筋時(shí)結(jié)點(diǎn)的位置必需與用一只彈簧測(cè)力計(jì)拉時(shí)結(jié)點(diǎn)的位置重合，故B正確；由于試驗(yàn)存在誤差，F(xiàn)與F′往往不完全重合，但不能說(shuō)明“力的合成”的平行四邊形定則不成立，假如畫(huà)出的差距太大，說(shuō)明試驗(yàn)時(shí)出現(xiàn)錯(cuò)誤，故C錯(cuò)誤；矢量相加減不是遵循算術(shù)加減法，故若F1和F2的方向不變，而大小各增加1N，合力不肯定增加1N，D錯(cuò)誤。(2)由于試驗(yàn)存在誤差，F(xiàn)與F′往往不完全重合，F(xiàn)是依據(jù)平行四邊形定則得出的，F(xiàn)′是用一只彈簧測(cè)力計(jì)拉橡皮筋的力。依據(jù)F1、F2和F′為平行四邊形的鄰邊和對(duì)角線，作平行四邊形，如圖所示，依據(jù)圖像知，F(xiàn)1的大小比真實(shí)值偏大，F(xiàn)1的方向使它與F2的夾角比真實(shí)值偏大。答案：(1)ACD(2)F′大大15．(10分)如圖所示，一只小蟲(chóng)在半徑為R的半球形碗內(nèi)沿碗壁緩慢向上爬，已知小蟲(chóng)與碗之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ＝eq\f(1,4)，最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，試求小蟲(chóng)可以爬多高。解析：對(duì)小蟲(chóng)進(jìn)行受力分析，小蟲(chóng)受重力、支持力和靜摩擦力三個(gè)力作用處于平衡狀態(tài)。如圖所示，設(shè)小蟲(chóng)爬到最高點(diǎn)處的切線與水平方向的夾角為α，依據(jù)平衡條件有f＝mgsinα，N＝mgcosα，在最高點(diǎn)時(shí)，靜摩擦力最大，有f＝μN(yùn)，由以上三式解得tanα＝μ＝eq\f(1,4)。則最大高度h＝R(1－cosα)＝Req\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(1－\f(4,\r(17))))。答案：Req\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(1－\f(4,\r(17))))16．(10分)如圖所示，工人在推一臺(tái)割草機(jī)，其推力F＝100N，方向與水平面夾角為30°。(1)若割草機(jī)重300N，則割草機(jī)對(duì)地面對(duì)下的合力是多少？(2)假如工人對(duì)割草機(jī)施加的作用力為拉力，與F大小相等、方向相反，則割草機(jī)作用在地面對(duì)下的合力又是多少？解析：(1)把推力F沿水平方向和豎直方向分解，如圖所示。推力向下的分力F1＝Fsin30°＝50N，割草機(jī)對(duì)地面的作用力F合＝F1＋mg＝350N。(2)反向施加拉力時(shí)F合′＝mg－F1＝250N。答案：(1)350N(2)250N17．(12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間由輕繩連接著，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間的輕繩處于伸直狀態(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)輕繩對(duì)B球的拉力大??；(2)A球的質(zhì)量。解析：(1)對(duì)B球進(jìn)行受力分析，如答圖所示，將繩對(duì)B的拉力T在水平方向和豎直方向上進(jìn)行正交分解