第四章 力与平衡 B卷 能力提升__2021-2022学年高一物理鲁科版（2019）必修第一册单元测试AB卷(Word版含答案)

第四章 力与平衡 B卷 能力提升——2021-2022学年高一物理鲁科版（2019）必修第一册单元测试AB卷
一、选择题（本题共12小题，每题6分，共72分）
1.下列哪组力作用在物体上，有可能使物体处于平衡状态( )
A.3 N，4 N，8 N B.7 N，9 N，6 N C.4 N，7 N，8 N D.3 N，5 N，1 N
2.物体在同一平面内受三个共点力的作用处于平衡状态，当把的方向在同平面内旋转时（大小不变，大小方向都不变）。则三力的合力大小为( )
A.0 B. C. D.
3.如图所示，将一光滑轻杆固定在地面上，杆与地面间的夹角，一光滑轻环（不计重力）套在杆上，一个大小和质量都不计的滑轮通过轻绳悬挂在天花板上，用另一轻绳绕过滑轮系在轻环上，现用水平向右的力缓慢拉绳，当轻环静止不动时，绳与天花板之间的夹角为( )
A. B. C. D.
4.如图所示，把一个物体用两根等长的细绳和悬挂在半圆环上，O点为半圆环的圆心。让a端固定不动，当b端由最高点向最低点d缓慢移动的过程中，和两绳对物体的拉力和的大小变化是( )
A.始终增大 B.逐渐减小 C.先增大后减小 D.先减小后增大
5.气象研究小组用如图所示简易装置测定水平风速。在水平地面上竖直固定一直杆，半径为R、质量为m的薄空心塑料球用细线悬于杆顶端O，当水平风吹来时，球在风力的作用下飘起来。已知风力大小正比于风速，当风速时，测得球平衡时细线与竖直方向的夹角，则下列说法正确的是( )
A.细线拉力的大小为 B.细线的拉力与风力的合力大小大于
C.风速变为6 m/s，则θ变为60° D.风速增大到某一值时，θ可以等于90°
6.如图所示，两完全相同的小球M和N放在光滑竖直挡板和固定斜面间，处于静止状态。现逆时针缓慢转动挡板，在挡板缓慢转动到与斜面垂直的过程中( )
A.N球对斜面的压力减小 B.M球对挡板的压力逐渐减小
C.两球间的弹力逐渐增大 D.M球对斜面的压力逐渐增大
7.在水平地面上，质量为的小球（视为质点）用轻绳跨过光滑的半球形碗连接质量分别为和的物体，平衡时小球恰好与碗之间没有弹力作用，则、和的比值为( )
A.1:2:3 B.2:1:1 C. D.
8.如图所示,质量均为M的两滑块放在粗糙水平面上,两轻杆等长,杆与滑块、杆与杆间均用光滑铰链连接,在两杆铰合处悬挂一质量为m的重物C,整个装置处于静止状态,设杆与水平面间的夹角为θ。下列说法正确的是( )
A.当m一定时,θ越小,每个滑块对地面的压力越大
B.当m一定时,θ越大,轻杆弹力越小
C.当θ一定时,M越大,每个滑块与地面间的摩擦力越大
D.当θ一定时,M越小,可悬挂重物C的质量m越大
9.如图所示,一根绳的两端分别固定在两座山的处,两点水平距离,竖直距离仙间绳长为20 m。重为120 N的猴子抓住套在绳子上的滑环在间滑动,某时刻猴子在最低点C处静止,则此时绳的张力大小为(绳处于拉直状态)( )
A.75 N B.100 N C.150 N D.200 N
10.如图所示，三个相同的轻质弹簧连接在O点，弹簧1的另一端固定在天花板上，且与竖直方向的夹角为，弹簧2水平且右端固定在竖直墙壁上，弹簧3的另一端悬挂质量为m的物体且处于静止状态，此时弹簧1、2、3的形变量分别为，则（ ）
A. B. C. D.
11.如图所示,轻绳一端固定在天花板上,另一端系一光滑的圆环,一根系着物体的轻绳穿过圆环后,另一端固定在墙上B点,且处于水平。现将A点缓慢沿天花板水平向右移动,且段的轻绳始终保持水平,则段轻绳所受的拉力的大小的变化情况是（ ）
A.增大,不变 B.均不变 C.不变,增大 D.均减小
12.在如图所示装置中，轻杆一端固定着一个质量可以忽略不计的定滑轮，物体的质量分别为，轻绳一端固定于a点，悬点间的距离远大于滑轮的直径，动滑轮质量和一切摩擦不计，重力加速度为g。整个装置稳定时下列说法正确的是( )
A.α可能大于β B.一定大于
C.可能大于 D.轻杆受到的绳子的作用力为
二、实验题（8分）
13.“探究力的平行四边形定则”的实验装置如图甲。先将橡皮条的一端固定在水平木板上A点，另一端系上带有线套的两根细线。实验时，需要两次拉伸橡皮条，一次是通过两细线用两个弹簧测力计互成角度地拉橡皮条，另一次是用一个弹簧测力计通过细线拉橡皮条。
（1）实验对两次拉伸橡皮条的要求中，下列哪些说法是正确的___________。
A.将橡皮条拉伸相同长度即可 B.将橡皮条沿相同方向拉伸即可
C.将橡皮条沿相同方向拉到相同长度 D.将橡皮条和线的结点拉到相同位置
（2）图乙中的F与两力中，方向一定沿着方向的力是______，合力的理论值是__________。
（3）完成该实验的下列措施中说法正确的是__________。
A.两细线必须等长，这样方便操作，测量结果会更准确
B.两细线要长些，标记同一细线方向的两点要适当远些
C.拉橡皮条时，弹簧测力计、橡皮条、细线应贴近木板且与木板面平行
D.和的夹角越大越好，以便观察，误差会更小
三、计算题（本题共2小题，每题10分，共20分。）
14.如图所示，细线的一端将质量的物体系住，另一端与细线结在一起，O为结点，A端系在竖直的墙壁上，与墙壁间的夹角为30°，B端与另一个质量、放在倾角为的粗糙斜面上的物体相连，与斜面平行，整个系统处于静止状态，最大静摩擦力可认为与滑动摩擦力相等，当地的重力加速度，求：
（1）线的拉力大小。
（2）B与斜面间动摩擦因数的最小值。
15.如图所示，质量为的物体甲通过三段轻绳相连，三段轻绳的结点为O，轻绳水平且B端与站在水平面上的质量为的人相连，轻绳与竖直方向的夹角，物体甲及人均处于静止状态。（已知，，重力加速度为g。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力）求：
（1）轻绳的拉力大小；
（2）人受到的摩擦力；
（3）若人的质量，人与水平面之间的动摩擦因数为，则欲使人在水平面上不滑动，物体甲的质量最大不能超过多少。
答案以及解析
1.答案：BC
解析：物体处于平衡状态，合力为零，A中3 N、4 N的合力范围是，8 N不在其范围内，故A错误。B中7 N、9 N的合力范围是，6 N在其范围之内，故B正确。C中4 N、7 N的合力范围是，8 N在其范围之内，故C正确。D中3 N、5 N的合力范围是，1 N不在其范围之内，故D错误。
2.答案：D
解析：根据共点力平衡的特点可知，的合力与大小相等，方向相反，当把的方向在同平面内旋转时，就相当于计算两个大小相等的力，在夹角为时的合力的大小，根据平行四边形定则可知，此时合力的大小为，故选D。
3.答案：C
解析：设轻绳的张力大小为F，绕过滑轮的绳子张力大小为T。对轻环Q进行受力分析如图1，则只有绳子的拉力垂直于杆的方向时，绳子的拉力沿杆的方向没有分力，轻环静止不动；由几何关系可知，绳子与竖直方向之间的夹角是。
对滑轮进行受力分析如图2，由于滑轮的质量不计，则对滑轮的拉力与两个绳子上拉力的合力大小相等，方向相反，所以的方向一定在绕在滑轮上的两段绳子夹角的平分线上，由几何关系得与竖直方向之间的夹角：，则与天花板之间的夹角为，故选C。
4.答案：AD
解析：作出力和的示意图，因两绳子的拉力的合力与物体的重力大小相等、方向相反，作出平行四边形如图所示：
在转动的过程中，由图可知，的拉力一直增大，而的拉力先减小后增大，当垂直于时最小，故A、D正确，B、C错误。
5.答案：A
解析：小球受重力、细线拉力和风力处于平衡，小球的受力如图所示，根据共点力平衡条件得,细线拉力和风力的合力大小等于，故A正确，B错误；当风速时，测得球平衡时细线与竖直方向的夹角，则风力，当时，风力不是原来的2倍，则风速也不是原来的2倍，故C错误；因为风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，则θ不可能等于90°，故D错误。
6.答案：B
解析：虽然挡板在转动，但球M对球N的弹力方向没变，球N的重力没变，斜面对球N的支持力方向也没变，球N受力没有变化，故球N对斜面的压力不变，两球的弹力没有变，所以A、C错误。
对两球整体受力分析，在缓慢转动挡板至挡板与斜面垂直的过程中，弹力的方向从图示位置转动到与斜面平行位置，可知两弹力大小均变小，故M球对挡板的压力逐渐减小，两球整体对斜面的压力逐渐减小，因为N球对斜面的压力不变，则M球对斜面的压力逐渐减小，故B正确，D错误。
7.答案：D
解析：对碗内的小球受力分析，受重力、两轻绳的拉力，由于碗边缘光滑，相当于滑轮,故左边轻绳对小球的拉力等于，右边轻绳对小球的拉力等于，如图
根据共点力平衡条件，两个拉力的合力与小球重力等大、反向、共线，有，解得，故选D。
8.答案：B
解析：以两杆铰合处为研究对象,设轻杆弹力大小为F,受力分析如图:
由平衡条件得
以A为研究对象受力分析如图:
所以当m一定时,θ越小,F越大,θ越大,F越小,故B选项正确。
θ一定时,F一定,一定,与M无关,故C错误。
当θ一定时,若,不管M多大,都可悬挂任何质量的重物C,故D错误。
以整体为研究对象，每个滑块对地面的压力为,所以m一定时,与θ无关,故A错误。
9.答案：B
解析：作出滑环受力分析图,如图所示,设拉力T与水平方向的夹角为θ,由几何关系可得,解得,又由平衡条件得,解得,A、C、D错误,B正确。
10.答案：D
解析：以结点O为研究对象受力分析，运用合成法，如图：
由几何知识知：
故：
根据胡克定律得：
则，故选D。
11.答案：B
解析：因为圆环光滑,则段轻绳所受的拉力的大小,又段轻绳始终保持水平,段轻绳始终保持竖直,则A点缓慢右移,圆环也随之右移,角θ不变,由平衡条件可知段绳上所受的拉力不变,故B项正确。
12.答案：D
解析：对B分析可知，B受绳子拉力及自身的重力作用而平衡，故绳子的拉力大小等于；对动滑轮分析，由于滑轮跨在绳子上，故两侧绳子的拉力大小相等，由于它们的合力与A的重力大小相等，方向相反，故合力竖直向上，它们的合力一定在角平分线上，故两边的绳子与竖直方向的夹角α和β相等，故A错误。两侧绳子的拉力等于，而它们的合力等于，则有，故可知，即一定小于，但是不一定大于，故B、C错误；轻杆受到的绳子的作用力等于两边绳子的合力，大小为，选项D正确。
13.答案：（1）CD
（2）；F
（3）BC
解析：（1）本实验的目的是验证力的平行四边形定则，即研究合力与分力的关系。根据合力与分力是等效的，本实验橡皮条两次沿相同方向拉伸的长度要相同，在白纸上标下第一次橡皮条和线的结点的位置，第二次将橡皮条和线的结点拉到相同位置，表明两次效果相同，故选C、D。
（2）由于误差的存在用平行四边形定则求出的合力可以与橡皮条拉力的方向有偏差，但用一只弹簧测力计拉结点的拉力与橡皮条拉力一定在同一直线上，所以方向一定沿着方向的力是，和的合力理论值是用平行四边形定则求出的，即F。
（3）具体实验中，两细线长度不需要相同，故A错误；在记录力的方向时，标记同一细线方向的两点要远些，作图时产生的角度误差会减小，故B正确；本实验是通过在白纸上作力的图示来验证平行四边形定则，为了减小实验误差，弹簧测力计、细线、橡皮条都应与木板平行，否则误差较大，故C正确；和的夹角不是越大越好，两分力的夹角应适当，故D错误。
14.答案：（1）8.66 N；5 N
（2）0.64
解析：（1）对结点O进行受力分析，如图所示，它受向下的拉力F（大小等于）和的拉力，有
（2）斜面上的物体在四个力的作用下处于静止状态，根据力的平衡条件，有
解得，即动摩擦因数的最小值为0.64。
15.答案：（1）；
（2）；方向水平向左
（3）24 kg
解析：（1）以结点O为研究对象，分析其受力如图，沿水平方向和竖直方向建立直角坐标系，将分解，由平衡条件有
联立得
故轻绳的拉力大小分别为。
（2）人水平方向受到绳的拉力和水平面的静摩擦力，
，方向水平向左
（3）当甲的质量增大到人刚要滑动时，质量达到最大，此时人受到的静摩擦力达到最大值。
当人刚要滑动时，静摩擦力达到最大值
由平衡条件得
又
联立得
即物体甲的质量最大不能超过24 kg。