2021-2022学年高一上学期物理鲁科版（2019）必修第一册第4章 力与平衡 单元综合检测卷（word版含答案）

第4章 力与平衡 单元综合检测卷
一、单选题
1．如图所示，三段不可伸长的细绳，OA、OB、OC能承受的最大拉力相同，它们共同悬挂一重物，其中OB是水平的，A端、B端固定在水平天花板上和竖直墙上。若逐渐增加C端所挂重物的质量，则最先断的绳是（　　）
A．必定是OA B．必定是OB
C．必定是OC D．可能是OB，也可能是OC
2．如图所示，在两块相同的竖直木板之间，有质量均为m的4块相同的砖，用两个大小均为F的水平力压木板，使砖块静止不动，则第2块砖对第3块砖的摩擦力大小是（　　）
A．0 B．mg C． D．2mg
3．如图所示，一长直木板的上表面一端放有一小木块，当木板以远离木块的另一端O为轴，由水平位置缓慢向上转动（α角变大）时，木块受到的摩擦力Ff随转过的角度α变化的图像，可能正确的是（　　）
A．B．C．D．
4．如图所示，直角三角形框架（角C为直角）固定在水平地面上，已知与水平方向的夹角为.小环P、Q分别套在光滑臂、上，用一根细绳连接两小环，静止时细绳恰好处于水平方向，小环P、Q的质量分别为、，则小环P、Q的质量之比为（ ）
A． B． C． D．
5．a、b是截面为直角三角形的两个完全相同的楔形物体，分别在垂直于斜边的恒力、作用下静止在相同的竖直墙面上，如图所示.下列说法正确的是（　　）
A．a、b受力个数一定相同
B．、大小一定相等
C．墙面对物体的弹力一定相等
D．b受到摩擦力可能大于a受到的摩擦力
6．物体B放在物体A上，A、B的上下表面均与斜面平行（如图），当两者一起沿粗糙固定斜面C向下做匀速运动时，（ ）
A．A受到B的摩擦力沿斜面方向向上
B．A受到C的摩擦力沿斜面方向向上
C．A、B之间的摩擦力可能为零
D．A、B之间是否存在摩擦力取决于A、B表面的性质
7．如图所示，水平细杆上套一环A，环A与球B间用一轻质绳相连，质量分别为mA、mB，由于B球受到风力作用，环A与B球一起向右匀速运动．已知绳与竖直方向的夹角为θ，则下列说法中正确的是（ ）
A．B球受到的风力F为mBgtanθ
B．风力增大时，轻质绳对B球的拉力保持不变
C．风力增大时，杆对环A的支持力增大
D．环A与水平细杆间的动摩擦因数为
8．将某种材料的长方体锯成A、B两块放在水平桌面上，并紧靠在一起，如图所示，物体A的角度如图中所示，现用水平方向的力F推物体，使A、B保持矩形整体沿力F方向匀速运动，则（ ）．
A．物A在水平方向受两个力作用，合力为零
B．作用于A的摩擦力不止一个
C．物B对A的压力大小等于桌面对A的摩擦力的大小
D．物B在水平方向受三个力的作用
二、多选题
9．A、B、C三个相同的圆柱体，如图所示，放在水平面上，它们均处于静止状态，则(　　)
A．A、B、C所受的合力一定相等
B．如果圆柱体光滑，它们不可能平衡
C．B、C所受合外力大于A所受的合外力
D．B、C对A的作用力的合力一定竖直向上
10．如图，A、B两物体用细绳相连跨过光滑轻小滑轮悬挂起来，B物体放在水平地面上，A、B两物体均静止。现将B稍向左移一点，A、B两物体仍静止，则此时与原来相比（　　）
A．地面对物体B的摩擦力变大
B．地面对物体B的支持力变大
C．绳子拉力变大
D．物体B受到的合力不变
11．如图所示，用三根轻绳将质量均为m的A、B两小球以及水平天花板上的固定点O之间两两连接．然后用一水平方向的力F作用于A球上，此时三根轻绳均处于直线状态，且OB绳恰好处于竖直方向，两球均处于静止状态．三根轻绳的长度之比为OA：AB：OB=3：4：5，则下列说法正确的是（ ）
A．OB绳中的拉力小于mg
B．OA绳中的拉力大小为
C．拉力F大小为
D．拉力F大小为
12．如图所示，细绳悬挂在墙壁上的A、B两点位置，已知且，同一细绳子ACB总长度是AO段的3倍挂在细绳上的小滑轮C可自由移动，其下悬挂重为G的物体，不计细绳和小滑轮的质量及其摩擦则小滑轮静止时( )
A．两根绳子的拉力大小为
B．两根绳子的拉力大小为
C．悬挂点B上移两根绳子的拉力变小
D．悬挂点B上移两根绳子的拉力大小不变
三、解答题
13．如图，半圆形金属框竖直放在粗糙的水平地面上，套在其上的光滑小球P在水平外力F的作用下处于静止状态，P与圆心O的连线与水平面的夹角为θ，现用力F拉动小球，使其缓慢上移到框架的最高点，在此过程中金属框架始终保持静止,则地面对框架的支持力始终____（填“变大”“不变”或“变小”）；水平拉力F一直____（填“变大”“不变”或“变小”）
14．如图所示，粗细均匀的轻质杆AB在B点用铰链与墙连接，A端有一轻质滑轮（大小可忽略）。轻绳通过滑轮将重物吊住，现在绳AC在水平方向使重物平衡。θ等于_______（填弧度）。若C点缓慢沿墙上移，则轻质杆AB将绕B点____________转动。（填“逆时针”或“顺时针”）
15．在“探究求合力的方法”实验中，橡皮条一端固定于A点。
（1）如图所示，同时使用两只弹簧测力计通过细绳套将橡皮条的另一端拉至点，分别记录两个拉力的大小和方向，其中一只弹簧测力计的示数如图所示，则其示数为________；
（2）关于本实验，下列说法正确的是________；
A．同一次实验过程中，点的位置允许有所变动
B．实验中，把橡皮条的结点拉到点时，两秤之间的夹角应取不变，以便于计算合力的大小
C．拉橡皮条的绳要细，而且要稍长一些，描点、作图时的铅笔应尖一些
D．在实验中，弹簧秤必须保持与木板平行，读数时视线要正对弹簧秤的刻线
16．如图所示，在水平粗糙横杆上，有一质量为m的小圆环A，用一细线悬吊一个质量为m的球B。现用一水平拉力缓慢地拉起球B，使细线与竖直方向成37°角，此时环A仍保持静止，求：
(1)此时水平拉力F的大小；
(2)横杆对环的支持力；
(3)横杆对环的摩擦力。
17．当物体从高空下落时，空气阻力随速度的增大而增大，因此经过一段距离后将匀速下落，这个速度称为此物体下落的稳态速度．已知球形物体速度不大时所受的空气阻力正比于速度v，且正比于球半径r，即阻力f=krv，k是比例系数．对于常温下的空气，比例系数k=3.4×10-4Ns/m2．已知水的密度ρ=1.0×103kg/m3，重力加速度为g=10m/s2．求半径r=0.10mm的球形雨滴在无风情况下的稳态速度．（结果保留两位有效数字）
18．如图所示，在倾角为θ的光滑斜面上，劲度系数分别为k1、k2的两个轻弹簧沿斜面悬挂着，两弹簧之间有一质量为m1的重物，最下端挂一质量为m2的重物，现用力F沿斜面向上缓慢推动m2，当两弹簧的总长等于两弹簧原长之和时，试求：
（1）m1、m2各上移的距离．
（2）推力F的大小．
19．如图所示，一斜面体A放在水平地面上，其截面为广直角三角形．物块B被一与水平面成θ角的外力挤压在斜面体的右侧面上，当外力的大小为F时，物块B刚好不能下滑，此时斜面体处于静止状态．已知斜面体A与物块B的质量分别为M和m，重力加速度为g，求：
（1）物块B受到的摩擦力的大小；
（2）地面对斜面体A的摩擦力及地面对斜面体A的支持力的大小．
参考答案
1．A
【解析】OC下悬挂重物，它对O点的拉力等于重物的重力G。OC绳的拉力产生两个效果：拉紧BO绳的水平向左的力F1，拉紧AO绳的沿绳子方向斜向下的力F2，F1、F2是OC绳拉力的两个分力，大小等于G。由平行四边形定则可作出力的分解图如图所示，当逐渐增大所挂重物的质量时，哪根绳受的拉力最大则哪根绳最先断。从图中可知：表示F2的有向线段最长，F2最大，故OA绳最先断。故选A。
2．A
【解析】将4块砖看成一个整体，对整体进行受力分析，在竖直方向，共受到三个力的作用：竖直向下的重力4mg，两个相等的竖直向上的摩擦力f，由平衡条件可得
所以
由此可见：第1块砖和第4块砖受到木板的摩擦力均为2mg。将第1块砖和第2块砖当作一个整体隔离后进行受力分析，受竖直向下的重力2mg，木板对第1块砖向上的摩擦力
由平衡条件可得二力已达到平衡，第2块砖和第3块砖之间的摩擦力必为零。故A正确，BCD错误。
故选A。
3．C
【解析】木块开始时受到的摩擦力为静摩擦力，对物体受力分析，正交分解可得静摩擦力大小为
Ff=mgsinα
由此可知，随着α角增大，静摩擦力大小增大；当木块相对木板滑动时受到的摩擦力变为滑动摩擦力，对物体受力分析可知，滑动摩擦力大小为
Ff=μmgcosα
又知α角在增大，滑动摩擦力变小。
故C正确。
4．B
【解析】受力分析如图所示：
对m1进行受力分析，设绳子拉力大小为T，由几何关系：T1=m1gtanα，对m2进行受力分析，由几何关系：T2=m2gcotα，T1=T2 ．联立解得：
A．．故A不符合题意．
B．．故B符合题意．
C．．故C不符合题意．
D．．故D不符合题意．
5．D
【解析】对a受力分析如图所示：
除摩擦力外的三个力不可能平衡，故一定有摩擦力．故a受四个力．对b受力分析如图：
除摩擦力外，N，F2，mg三力有可能平衡．沿竖直方向和水平方向分解F2，设F2与竖直方向夹角为α，则有：F2cosα=mg，F2sinα=N，解得：
（1）若没有摩擦力，此时b受3个力．
（2）若，摩擦力向下，b受四个力．
（3）若，摩擦力向上，b受四个力
A．当，b只受3个力．而a一定受四个力．故A错误．
B．F1和F2有可能相等，但也有可能不等．故B错误．
C．因两力可能相同，也可能不同，因夹角相等，则弹力可能相同，也可能不同．故C错误．
D．a受到的摩擦力可能是：f1=mg+F1cosα，方向向下，而b受到的摩擦力可能是f2=mg-F2cosα或f2=F2cosα-mg；因不明确推力大小，则有可能mg+F1cosα＜F2cosα-mg，故b受到摩擦力可能大于a受到的摩擦力．故D正确．
6．B
【解析】ACD．对B受力分析可知，B受重力、支持力，将重力分解可知重力有沿斜面向下的分力，要使B能匀速下滑，受力一定平衡，故A对B应有沿斜面向上的摩擦力，由牛顿第三定律可知，A受到B的摩擦力应沿斜面向下．故ACD不符合题意．
B．把AB看成一个整体，对AB整体受力分析，受到重力、斜面的支持力，要使AB整体做匀速运动，受力平衡，则A受到斜面的摩擦力沿斜面方向向上．故B符合题意．
7．A
【解析】A．对球B受力分析，受重力、风力和拉力，如图
风力为
F=mBgtanθ
故A正确；
B．绳对B球的拉力
当风力增大时，θ增大，则T增大，故B错误；
CD．把环和球当作一个整体，对其受力分析，受重力(mA+mB)g、支持力N、风力F和向左的摩擦力f，如图：
根据共点力平衡条件可得：杆对A环的支持力大小
N=(mA+mB)g
支持力与风速无关》
f=F
则A环与水平细杆间的动摩擦因数为
故C、D均错误．
8．B
【解析】AB. 对木板分析受力情况：木板在水平面受到水平向左的滑动摩擦力，对木板弹力和摩擦力，合力为零，故A错误，B正确；
C. 根据平衡条件得知：对木板弹力和摩擦力，的合力与桌面对的的滑动摩擦力大小相等，作出和的合力如图，由几何知识得知：
故C错误；
D. 木板在水平面内受到的弹力和摩擦力，水平面的摩擦力和推力，共四个力的作用，故D错误。
9．ABD
【解析】AC．物体A、B、C均处于静止状态，所受的合力均为零，A正确，C错误；
D．B、C对A的作用力的合力一定与A球的重力等大反向，D正确；
B．如圆柱体光滑，A对B的压力在水平方向的分力将使B圆柱体水平向左移动，同理C向右移动，从而使A落下，所以它们均不可能平衡，选项B正确。
故选ABD。
10．ABD
【解析】C．绳子拉力大小仍等于A物体的重力，因此绳子拉力T保持不变，C错误；
A．对B进行受力分析可知，地面对B的摩擦力
物体B向右移动，绳子与水平方向夹角减小，因此摩擦力变大，A正确；
B．地面对B的支持力
由于T不变，而减小，因此支持力N变大，B正确；
D．由于物体B仍处于静止状态，因此所受合力仍为零，D正确。
故选ABD。
11．BD
【分析】
先对B球受力分析，根据平衡条件得到OB绳子拉力和AB绳子的拉力；再对球A受力分析，根据平衡条件并运用合成法得到拉力F和OA绳子的拉力．
【解析】对球B受力分析，受到重力、OB的拉力，假设AB绳子有拉力，则球B不能保持平衡，故AB绳子的拉力为零，故OB绳子的拉力等于球B的重力，A错误；对球A受力分析，受拉力F、重力mg和AO绳子的拉力T，如图：
根据几何关系，有，BD正确．
12．AD
【解析】AB．受力如图所示
将AC延长交OB于D，可知AD等于绳长
可得
由C点受力分析得
F1cosθ+F2cosθ=G
且是同一根绳子
F1=F2
解得两根绳子的拉力大小为
故A正确，B错误；
CD．悬挂点B上移过程中，则有
保持不变，则θ不变，根据
F1cosθ+F2cosθ=G
可知两根绳子的拉力大小不变，故C错误，D正确。
故选AD。
13．不变 变小
【解析】 以框架和小球组成的整体为研究对象，整体受重力、地面的支持力、地面的摩擦力以及力F的作用，由于拉力F方向恒为水平方向，所以地面对框架的支持力始终等于框架和小球的重力，保持不变。
以小球为研究对象，受力分析如图所示
根据动态三角形可知，框架对小球的支持力不断变小，水平拉力一直变小。
14． 顺时针
【解析】滑轮受到杆的支持力、轻绳对AB的压力；而轻绳对AB的压力等于轻绳AC和AG拉力的合力，这两个拉力大小相等，合力沿与水平方向成45°斜向左下方方向，要使重物能平衡，杆的支持力必须在C AG的角平分线上，所以θ等于；
若C点缓慢沿墙上移，两根绳的夹角增大，合力仍沿对角线方向，合力与竖直方向的夹角增大，所以杆与竖直墙的夹角也在增大，即杆将沿顺时针方向移动。
15．2.55 CD
【解析】（1）该弹簧测力计的分度值为0.1N，需要估读到0.01N，所以读数为2.55N；
（2）A．同一次实验过程中，为了确保两次拉橡皮筋时力的作用效果相同，点的位置不能变动，故A错误；
B．本实验中合力的大小是通过测量所作平行四边形的对角线长度并结合力的图示得出的，不是通过勾股定理计算得出的，所以把橡皮条的结点拉到点时，两秤之间的夹角不需要保持不变，故B错误；
C．拉橡皮条的绳要细，而且要稍长一些，描点、作图时的铅笔应尖一些，这些措施都有利于减小方向测量的误差，故C正确；
D．在实验中，弹簧秤必须保持与木板平行，读数时视线要正对弹簧秤的刻线，故D正确。
故选CD。
16．(1)；(2)2mg，方向竖直向上；(3)，方向水平向左
【解析】(1)取小球为研究对象进行受力分析，由平衡条件得
FTsin37°＝F，FTcos37°＝mg
联立解得
F＝mg
(2)取A、B组成的系统为研究对象，环受到杆的支持力
FN＝2mg
方向竖直向上．
(3)取A、B组成的系统为研究对象，环受到的摩擦力
Ff＝F＝mg
方向水平向左．
17．1.2m/s
【解析】雨滴下落时受两个力作用：重力，方向向下；空气阻力，方向向上。当雨滴达到稳态速度后，加速度为0，二力平衡，用m表示雨滴质量，有
求得
18．（1）；（2）
【解析】（1）没加推力时
k2x2＝m2gsinθ
k2x2＋m1gsinθ＝k1x1
加上推力后，当两弹簧的总长度等于两弹簧原长之和时，k1的伸长量与k2的压缩量均为x，对m1受力分析可得：
k1x＋k2x＝m1gsinθ
所以m1上移的距离
d1＝x1－x＝－
m2上移的距离
d2＝x2＋x＋d1＝x2＋x1＝＋.
（2）分析m2的受力情况，有：
F＝m2gsinθ＋k2x＝m2gsinθ＋.
19．（1）物块B受到的摩擦力的大小是mg﹣Fsinθ；
（2）地面对斜面体A的摩擦力是Fcosθ，地面对斜面体A的支持力的大小是（M+m）g﹣Fsinθ．
【解析】试题分析：（1）物块B刚好不能下滑，所受的静摩擦力达到最大值，方向竖直向上，分析B受力情况，根据平衡条件求解物块B受到的摩擦力的大小；
（2）对AB组成的系统，分析受力情况，由平衡条件求解地面对斜面体A的摩擦力及地面对斜面体A的支持力的大小．
解：（1）对B：受力图如图1所示
根据平衡条件得
mg=Fsinθ+FfB
解得 FfB=mg﹣Fsinθ
（2）对AB组成的系统，受力情况如图2所示
由平衡条件可得，
水平方向：FfA=Fcosθ
竖直方向：FNA+Fsinθ=（M+m）g
解得 FNA=（M+m）g﹣Fsinθ
答：
（1）物块B受到的摩擦力的大小是mg﹣Fsinθ；
（2）地面对斜面体A的摩擦力是Fcosθ，地面对斜面体A的支持力的大小是（M+m）g﹣Fsinθ．