2023-2024学年鲁科版必修1第四章《力与平衡》单元测试A卷（后附解析）

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2023-2024学年 鲁科版必修1 第四章《力与平衡》单元测试A卷
试卷后附解析
考试范围：xxx；考试时间：75分钟；命题人：xxx
题号 一 二 三 四 总分
得分
注意事项：
1．答题前填写好自己的姓名、班级、考号等信息
2．请将答案正确填写在答题卡上
第I卷（选择题）
请添加修改第I卷的文字说明
评卷人得分
一、单选题
1．关于两个大小不变的共点力与其合力的关系，下列说法正确的是（ ）
A．合力大小随着两力夹角的增大而增大
B．合力大小一定大于分力中最大者
C．合力不能小于分力中最小者
D．合力的作用效果与两分力共同的作用效果相同
2．关于两个大小不变的共点力与其合力的关系，下列说法正确的是（　　）
A．合力大小随两力夹角增大而增大
B．合力的大小一定大于分力中最大者
C．两个分力夹角小于180°时，合力大小随夹角减小而增大
D．合力的大小不能小于分力中最小者
3．下列哪一项物理概念的建立用到的方法与其他三项不同？（　　）
A．质点 B．重心 C．平均速度 D．合力
4．下面关于合力和它的两个分力的关系的叙述中，正确的是（ ）
A．合力一定大于其中任意的一个分力
B．合力有可能小于其中任意一个分力
C．两个分力的大小不变夹角在0～180°之间变化，夹角越大，其合力也越大
D．两个力F1和F2的夹角θ不变，F1大小不变，只要F2增大，合力F就一定增大
5．如图右所示，物体A、B用细绳连接后跨过滑轮，A静止在倾角为30°的斜面上，不计滑轮摩擦，现将斜面倾角由30°增大到45°，系统仍能保持静止。则斜面倾角增大后与增大前相比，下列说法正确的是（ ）
A．绳子对物体A的拉力将增大
B．物体A对斜面的压力将减小
C．物体A受到的静摩擦力增大
D．物体A受到的合力将增大
6．如图所示，水平桌面上有三个相同的物体a、b、c叠放在一起，a的左端通过一根轻绳与质量为m=1kg的小球相连，绳与水平方向的夹角为60°，小球静止在光滑的半圆形器皿中。水平向右的力F=30N作用在b上，三个物体保持静止状态，g取10m/s2，下列说法正确的是（ ）
A．物体c受到向右的静摩擦力
B．物体b受到一个摩擦力，方向向右
C．桌面对物体a的静摩擦力方向水平向左
D．撤去力F的瞬间，三个物体将获得向左的加速度
7．将一个半球体置于水平地面上，半球的中央有一光滑小孔，上端有一光滑的小滑轮，柔软光滑的轻绳绕过滑轮，两端分别系有质量为m1、m2的物体（两物体均可看成质点，m2悬于空中）时，整个装置处于静止状态，如图所示。已知此时m1与半球的球心O的连线与水平线成53°角（sin53° = 0.8，cos53° = 0.6），m1与半球面的动摩擦因数为0.5，并假设m1所受到的最大静摩擦力可认为等于滑动摩擦力。则在整个装置处于静止的前提下，下列说法正确的是（ ）
A．当的比值不同时，地面对半球体的摩擦力也不同
B．当时，半球体对m1的摩擦力为零
C．当时，半球体对m1的摩擦力的方向垂直于图中的虚线向上
D．当时，半球体对m1的摩擦力的方向垂直于图中的虚线向下
评卷人得分
二、多选题
8．如图，物块A、B静置在水平地面上，某时刻起，对B施加一沿斜面向上的力F，力F从零开始随时间均匀增大，在这一过程中，A、B均始终保持静止。则地面对A的（ ）
A．支持力不变 B．支持力减小 C．摩擦力增大 D．摩擦力减小
9．如图所示，是皮带传动示意图，A是主动轮，B是从动轮，两轮水平放置。当皮带按图示方向传动时，重的物体同皮带一起匀速运动，若物体与皮带间的最大静摩擦力为，则（　　）

A．物体受到的摩擦力方向向右 B．物体受到的摩擦力为零
C．皮带上点受到的摩擦力方向向下 D．从动轮上点受到的摩擦力方向向下
10．如图所示，作用于点的三个力平衡，设其中一个力大小为，沿轴负方向，另一个大小未知的力与轴负方向夹角为，那么关于第三个力，下列判断正确的是（　　）
A．力只可能指向第一象限 B．力可能指向第四象限
C．力的最小值为 D．力的最小值为
11．用轻弹簧竖直悬挂质量为m的物体，静止时弹簧伸长量为L。现用该弹簧沿斜面方向拉住质量为2m的物体，系统静止时弹簧伸长量也为L。已知斜面倾角为30°，重力加速度为g，则下列说法正确的是( )
A．木块受到三个作用力
B．本块所受斜面的摩擦力等于零
C．斜面受到地面的摩擦力方向水平向左
D．斜面对木块的作用力大小为2mg，方向竖直向上
第II卷（非选择题）
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三、实验题
12．图甲为用等效替代法“验证力的平行四边形定则”的实验装置图．
（1）本实验中“等效替代”的含义是( )
A．橡皮筋可以用细绳替代
B．左侧弹簧测力计的作用效果可以替代右侧弹簧测力计的作用效果
C．右侧弹簧测力计的作用效果可以替代左侧弹簧测力计的作用效果
D．两弹簧测力计共同作用的效果可以用一个弹簧测力计的作用效果替代
（2）本实验用的弹簧测力计示数的单位为N，图甲中C的示数为 N．
（3）如图乙所示，是某同学根据实验数据按照一定的标度（标度未画出）画出的力的图示．F1、F2、F、F′ 中不是由弹簧测力计测得的力是 （填字母）．
13．某同学做“验证力的平行四边形定则”的实验情况如图甲所示，其中A为固定橡皮条的图钉，O为橡皮条与细绳的结点，OB和OC为细绳。图乙是在白纸上根据实验结果画出的图。
（1）如果没有操作失误，图乙中的F与F′两力中，方向不一定沿AO方向的是 。
（2）本实验中，采取了下列哪些方法和步骤可以减小实验误差( )
A．两个分力、间的夹角越大越好
B．拉橡皮条的细绳要稍长一些
C．实验中，弹簧测力计必须与木板平行
D．读数时视线要正对弹簧测力计刻度
（3）在实验中，如果将细绳也换成橡皮筋，那么实验结果是否会发生变化？答： （选填“变”或“不变”）；
评卷人得分
四、解答题
14．如图所示，质量为m的物体在恒力F作用下沿天花板做匀速直线运动，物体与天花板间的动摩擦因数为μ，则物体受到的摩擦力大小为多少？
15．如图所示，长为5m的细绳的两端分别系于竖立在水平地面上相距为4m的两根杆上的A、B两点（两点等高，距地面足够高），绳上挂有一个光滑的轻质挂钩，其下连着一个重为12N的物体平衡时，求：
（1）绳中的张力大小；
（2）若将A点缓慢下移1m，重新平衡后，物体下降的高度大小。
16．两个共点力同方向时合力为70N，反方向时合力为10N。
（1）求分力F1、F2的大小？
（2）如果两个分力的大小关系F1＞F2，F1的方向水平向右，F2的方向竖直向上，计算法求两个力的合力F的大小和方向？
(
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※※请※※不※※要※※在※※装※※订※※线※※内※※答※※题※※
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学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
) (
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第1页 共4页 ◎ 第2页 共4页
第1页 共4页 ◎ 第2页 共4页
参考答案：
1．D
解析：A．根据平行四边形定则可知，合力大小随着两力夹角的增大而减小，A错误；
BC．分力与合力的关系遵从平行四边形定则，合力大小范围在两力之和与两力之差之间，因此合力的大小可能小于两个力中的最小者，也可大于两个力中的最大者，BC错误；
D．两分力共同的作用效果与其合力的作用效果一定相同，合力可以等效替代两个分力，D正确。
答案：D。
2．C
解析：AC．根据力的矢量合成满足平行四边形定则，可知，两分力的夹角增大平行四边形的对角线在减小，两分力的夹角减小平行四边形的对角线在增大，也可以由公式
可知，随两力夹角增大合力减小，随两力夹角减小合力增大，A错误，C正确；
B．由力的合成三角形定则知两个力及它们的合力构成一个矢量三角形，合力不一定大于任何一个分力，当两分力反向时合力的大小小于分力中最大者，B错误；
D．由力的合成三角形定则知两个力及它们的合力构成一个矢量三角形，合力可以小于任何一个分力，D错误。
答案：C。
3．A
解析：重心，平均速度和合力的建立都属于等效替代方法，而质点的建立属于理想化模型方法。
答案：A。
4．B
思路：如果几个力的共同作用效果与一个力的作用效果相同，就把这几个力叫做那一个力的分力，而把那一个力叫做那几个力的合力，合力与分力是等效替代关系，不是重复受力；两个不共线的力合成时，遵循平行四边形定则.
解析：不在同一条直线上的两个力合成时，遵循平行四边形定则，故合力可能大于、小于或等于任意一个分力，故A错误，B正确；两个共点力的夹角在0～180°之间，其合力随两力夹角的增大而减小，故C错误；若夹角θ不变，F1大小不变，F2增大，若F2与F1反向，F1＞F2，则合力F减小，故D错误；答案：B．
5．B
解析：A．设A的质量为M，B的质量为m。对物体B受力分析，受重力mg和拉力T，由二力平衡得到
则知细绳对A的拉力不变，A错误；
C．对物体A受力分析，受重力、支持力、拉力和静摩擦力，如图所示
因不知道与 的大小关系，故静摩擦力可能向上，可能为零，也可能向下，则静摩擦力的大小变化情况无法判断，C错误；
B．根据平衡条件得
解得
当不断变大时，斜面对A的支持力N不断减小，根据牛顿第三定律，则斜面对A的压力减小，B正确；
D．物体A保持静止，合力为零，不变，D错误。
答案：B。
6．C
解析：A．由于a、b、c处于静止状态，可知c处于平衡状态，c水平方向上所受的合力为零，不受摩擦力作用，故A错误；
B．因为b在水平方向上受到拉力F和a对b的摩擦力处于平衡，知物体b受到一个向左的摩擦力，故B错误；
C．对小球受力分析，如图所示
根据平衡知
2Tcos30°=mg
解得拉力
对a、b、c整体分析，桌面对a的摩擦力
fa＝F T＝30N N≈24.2N
方向向左，故C正确；
D．撤去拉力F，由于绳子的拉力小于桌面对a的摩擦力，可知三个物体仍然处于静止，故D错误。
答案：C。
点拨：考查静摩擦力的判断、整体与隔离法．静摩擦力的判断方法：①假设法，②平衡法，③运动状态法；整体与隔离法：先整体后隔离，这样解题更易理解，快捷．
7．B
思路：在分析和求解物理连接体问题时，首先遇到的关键之一，就是研究对象的选取问题，其方法有两种：一是隔离法，二是整体法。当要求的量不是连接体内部的力时，可以将连接体当作一个物体，即整体法；当要求解连接体内部的力时，用隔离法。
解析：A．对半球体m1、m2整体受力分析，只受重力和支持力这一对平衡力，相对地面并无运动趋势，故不受摩擦力，A错误；
B．若半球体对m1的摩擦力为零，对m1受力分析，如图
将重力正交分解，根据共点力平衡条件得到，x方向
T－m1gcos53° = 0
y方向
N－m1gsin53° = 0
据题意得知
T = m2g
解得
B正确；
C．根据选项B知，当时，有
T = m2g > m1gcos53°
即拉力大于重力的下滑分量，m2有上滑趋势，摩擦力沿切线向下，C错误；
D．同理根据选项B知，当时，有
T = m2g < m1gcos53°
即拉力小于重力的下滑分量，m2有下滑趋势，摩擦力沿切线向上，D错误。
答案：B。
点拨：隔离法与整体法，不是相互对立的，一般问题的求解中，随着研究对象的转化，往往两种方法交叉运用，相辅相成；所以，两种方法的取舍，并无绝对的界限，必须具体分析，灵活运用；无论哪种方法均以尽可能避免或减少非待求量。
8．BC
解析：以A、B整体为研究对象，分析受力情况：总重力G、力F、地面对A的支持力N、摩擦力f，受力分析如图所示
设斜面的倾角为α，由平衡条件得
N+Fsinα=G
f=Fcosα
由题，F增大，则知N减小，f增大，AD错误，BC正确。
答案：BC。
点拨：此题考查了物体的平衡以及整体和隔离法的应用问题；关键在于研究对象的选择，以整体为研究对象，简单方便，也可以运用隔离法研究，但是较繁；此题意在考查学生灵活运用物理方法分析解决问题的能力。
9．BC
解析：AB．物体匀速运动，则水平方向受合力为零，此时物体受到的摩擦力为零，选项A错误，B正确；
C．因为A是主动轮，则皮带上点相对主动轮有向上运动的趋势，则皮带上点受到的摩擦力方向向下，选项C正确；
D．B是从动轮，从动轮上点有相对皮带向下运动的趋势，可知从动轮上点受到的摩擦力方向向上，选项D错误。
答案：BC。
10．BC
解析：A．三力平衡时，三个力中任意两个力的合力与第三个力等值、反向、共线；只有当、的合力F在第三象限时，在第一象限，A错误；
B．当、的合力F在第二象限时，在第四象限，B正确；
CD．
通过力的三角形，作图可知，当力的方向与垂直时，力取最小值，最小值为。C正确，D错误；
答案：BC。
11．AB
解析：弹簧竖直悬挂物体时，对物体受力分析，根据共点力平衡条件有：F=m g=kL。
物体放在斜面上时，假设物体受斜面的摩擦力方向向上，再次对物体受力分析如图：
根据共点力平衡条件有：F+f-2mgsin30°=0，其中F=kL，
由以上解得：f=0，故A、B正确，C错误；
斜面对木块的作用力即为支持力，方向垂直于斜面向上，选项D错误。
答案：AB。
12． D 3.0
解析：（1）“等效替代”，即用两个弹簧测力计拉橡皮筋的效果和用一个弹簧测力计拉橡皮筋的效果是相同的，即要求橡皮筋的形变量及指向都相同，故A、B、C错误，D正确．
（2）弹簧测力计读数，每1N被分成5格，则1格就等于0.2N．图指针落在3N处，所以3.0N．
（3）由于误差的存在，通过平行四边形定则得出的合力值与由弹簧测力计直接测得的合力并不完全相等，通过平行四边形得出的合力在对角线上，用一个弹簧测力计直接测量出的合力沿细绳方向，沿AO方向，故是由弹簧测力计直接测得的， 是通过平行四边形定则得出的合力，所以不是由弹簧测力计测得的力是．
13． F BCD 不变
解析：（1）[1]F是通过作图的方法得到合力的理论值，而F′是通过一个弹簧秤沿AO方向拉橡皮条，使橡皮条伸长到O点，使得一个弹簧称的拉力与两个弹簧秤的拉力效果相同，测量出的合力。故方向一定沿AO方向的是F′，方向不一定沿AO方向的是F。
（2）[2]A．根据平行四边形定则可知夹角太小将会导致合力过大，导致一个弹簧拉时可能超过量程，故夹角不能太小或太大，适当即可，故A错误；
B．为了准确记下拉力的方向，故采用两点描线时两点应尽量距离大一些，故细绳应长些，故B正确；
CD．作图时，我们是在白纸中作图，做出的是水平力的图示，若拉力倾斜，则作出图的方向与实际力的方向有较大差别，同时为了减小因摩擦造成的误差，故应使各力尽量与木板面平行。以及读弹簧秤示数时，视线要正对刻度，故CD正确。
答案：BCD。
（3）[3]实验采用等效替代法，实验过程应控制橡皮条结点位置不变，控制力的作用效果相同，在实验中，如果将细绳也换成橡皮筋，实验结果不会发生变化。
点拨：理解实验原理，掌握等效替代法的应用。
14．Fcosθ或μ(Fsinθ－mg)
解析：由题意知物体受力分析如图所示
由于物体匀速运动，由平衡条件可知
并且有
f＝μN
可解得
f＝Fcosθ
或：
f＝μ(Fsinθ－mg)
15．（1）；（2）h=0.5m
解析：（1）设两绳与竖直方向的夹角为。由对称得如下图
设绳长为s，两杆距离为d，则有
根据力的平衡条件可得
联立求得
（2）若将A点缓慢下移1m，同理得
可知，绳的张力及夹角均不变。
若将A点缓慢下移1m，则挂钩从O点移动到O1，如图
可知
物体下降高度
联立解得
h=0.5m
16．（1）见解析；(2) 50N，合力与F1的夹角为37度
解析：（1）同方向时
反方向时
解得
或
（2）根据平行四边形定则可知
设合力与水平方向夹角为，则
故合力与F1的夹角为37度。
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页