2025-2026学年高中物理鲁科版必修第一册单元测试 第4章 力与平衡（含解析）

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2025-2026学年高中物理鲁科版必修第一册单元测试 第4章 力与平衡
一、单选题
1．如图所示，一名骑独轮车的杂技演员静止在空中钢索上。当其他条件不变，换用较短的钢索时，下列说法正确的是( )
A.钢索的拉力变大 B.钢索的拉力变小
C.钢索对独轮车的作用力变大 D.钢索对独轮车的作用力变小
2．如图所示，小球A、B大小相同，质量分别为，竖直悬挂在丝线下方。现整个装置受到水平向右的风力影响（A、B球所受的水平风力等大），则两球达到平衡后的位置可能是( )
A. B.
C. D.
3．如图所示，一重为mg的苹果用一根足够长细绳悬吊于天花板上的O点，某同学用一根光滑的金属钩子勾住细绳，向右缓慢拉动，保持勾子高度不变，下列说法正确的是( )
A.OA段绳子可能发生断裂
B.OA段绳子与竖直方向夹角为时，钩子对细绳的作用力为
C.钩子对细绳的作用力逐渐增大
D.钩子对细绳的作用力可能等于
4．消毒碗柜的金属碗架可以将碗竖直放置于两条金属杆之间，如图所示。取某个碗的正视图如图所示，其中a、b分别为两光滑水平金属杆，下列说法正确的是( )
A.若减小a、b间距，碗仍保持竖直静止，碗的合力减小
B.若减小a、b间距，碗仍保持竖直静止，a杆受到的弹力不变
C.若将质量相同、半径更大的碗竖直放置于a、b杆之间，碗受到杆的作用力变小
D.若将质量相同、半径更大的碗竖直放置于a、b杆之间，碗受到杆的作用力不变
5．小球在粘滞液体中运动时受到的摩擦阻力f满足，其中r是小球的半径，v是小球相对于液体的速度，是液体的粘滞系数。某实验小组用高精度传感器研究钢球在甘油中的下落，多组实验后得到小球匀速时的速度与其半径的平方之间的关系如图所示，已知甘油的密度为，小球密度为，球的体积公式为，则值约为( )
A. B. C. D.
6．某款无线充电宝具有磁吸功能。如图所示，用手拿起充电宝静止不动，稍稍减小手机屏幕与水平方向的夹角后，手机始终吸附在充电宝上不脱落，下列说法正确的是( )
A.充电宝对手机产生2个力的作用
B.充电宝对手机的弹力等于
C.充电宝对手机的合力不变
D.充电宝对手机的合力大于手机对充电宝的合力
7．如图甲所示，空调外机用两个完全相同的三角形支架固定在外墙上，图乙为简化示意图，若空调外机的重心恰好与横梁AO和斜梁BO连接点O在同一竖直平面内，空调重力大小360N，AO水平，BO与AO的夹角为37°。假定横梁对O点的拉力总沿AO方向，斜梁对O点的支持力总沿BO方向。下列判断正确的是( )
A.横梁AO对O点的拉力为240N
B.斜梁BO对O点的支持力为600N
C.空调外机对每个三角形支架的作用力大小为360N
D.如果把斜梁加长一点，仍保持连接点O的位置不变，横梁仍然水平，这时斜梁对O点的作用力将变大
8．如图所示，一质量为的长方形物块静止在水平地面上，右侧通过水平轻弹簧连接在竖直墙壁上，左侧受到一个水平向左的外力F。初始时刻，弹簧处于自然长度，物块与地面间的动摩擦因数。当外力F从零开始极缓慢地增大至的过程中，弹簧始终未超过弹性限度，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，当地的重力加速度。下列说法正确的是( )
A.外力时，弹簧弹力大小为
B.外力时，弹簧弹力大小为
C.外力时，弹簧弹力大小为
D.外力时，弹簧弹力大小为
9．一根轻绳一端系质量的小球P，另一端系于光滑竖直墙壁上的O点，轻绳与竖直方向的夹角，在墙壁和小球P之间夹有一质量的长方体物块Q，如图所示，小球P、物块Q均静止，取重力加速度大小，，下列说法正确的是( )
A.物块Q受到小球P竖直向下的摩擦力
B.小球P不受摩擦力作用
C.竖直墙壁对物块Q的弹力大小为
D.轻绳的拉力大小为
10．如图所示，A、B、C、D物体均静止，各接触面均粗糙，则下列说法正确的是( )
A.图甲中，在竖直向上的力F作用下，A对竖直墙壁的摩擦力可能向下
B.图乙中，B对水平地面的摩擦力方向水平向左
C.图丙中，两根长度相同的轻绳对C的拉力一定相同
D.图丁中，斜面对D的支持力垂直斜面向上
11．如图所示，质量为m的同学用手撑住水平桌面使自己悬空，静止时手臂与竖直方向的夹角为θ，则每只手对桌面的压力为( )
A.mg B. C. D.
12．电动式螺旋千斤顶是一种利用电动机驱动螺旋升降装置的工具，主要用于提升或支撑重物。与传统手动千斤顶相比，电动式千斤顶的使用更加方便和高效。如图所示，某次电动式千斤顶支撑质量为100kg的物体时，支撑臂恰好是一正四面体的三条边，取重力加速度大小，则每一支撑臂的作用力大小为( )
A. B. C. D.
二、多选题
13．如图所示，有一倾角为的斜面体放在水平地面墙角处，质量为m的金属小滑块静止在斜面上，水平弹簧一端固定在竖直墙壁上，另一端与滑块相连。已知小滑块与竖直墙壁间的距离小于弹簧原长,重力加速度为g，下列说法正确的是( )
A.若弹簧弹力为，滑块所受摩擦力为零
B.若弹簧弹力为，滑块所受摩擦力大小为
C.若弹簧弹力为，滑块所受摩擦力为零
D.若弹簧弹力为，滑块所受摩擦力大小为
14．如图所示，三段绳子a、b、c系在结点O上，其中绳子a是水平的，绳子b与固定在地面上竖直的轻弹簧相连，绳子c跨过定滑轮后与质量为1kg的重物相连。滑轮被一段绳子d系在天花板上，绳子b、c之间的夹角为120°，整个装置处于静止状态。，滑轮的重力不计，细绳与滑轮间的摩擦力可忽略，下列说法中正确的是( )
A.弹簧的拉力为5N
B.绳子a对结点O的拉力为
C.绳子c对结点O的拉力为
D.绳子d上的拉力为
15．用一根细线穿过光滑杯柄，两手握住细线两端，提起水杯，保持静止状态。下列说法正确的是( )
A.当细线之间的夹角θ为90°时，细线的张力大小等于杯子的重力大小
B.细线的张力大小一定小于杯子的重力大小
C.不管人的力气多大，都不可以将细线拉至水平
D.逐渐增大细线之间的夹角θ，细线张力将逐渐变大
16．《天工开物》中记录了“试弓定力”的情景如图甲所示。其简化模型如图乙所示，某次测量时将弦的中点悬挂于秤杆上，在质量为m的弓的中点处悬挂质量为M的重物，稳定时弦的张角。弦可看成遵循胡克定律的弹性轻绳，且始终在弹性限度内。弓的长度为d，不计弓的形变和一切摩擦，重力加速度为g，下列说法正确的是( )
A.此时弦的长度为
B.此时弦的张力为
C.若增加重物的质量，弦的张力一定增大
D.若增加重物的质量，弦的张角可能不变
三、填空题
17．如图所示，游客拉着重量为G的箱子在水平地面上匀速前进。绳子拉力F与水平面的夹角为θ。则地面对箱子的摩擦力大小f___F，地面对箱子的支持力大小N___G。（选填“>”或“<”）
18．如图所示，物块A、B、C叠放在水平桌面上，，的力分别作用于物体B、C上，A、B、C仍保持静止。以分别表示A与B、B与C、C与桌面间的静摩擦力的大小，则_________N，_________N，_________N。
四、实验题
19．在“验证力的平行四边形定则”的实验中，某同学经历了以下实验步骤：
A.用铅笔和直尺在白纸上从O点沿着两细绳方向画直线，按一定标度作出两个力和的图示，根据平行四边形定则作图求出合力F；
B.只用一个测力计，通过细绳把橡皮筋与细绳的连接点拉到同样的位置O，记下测力计的读数和细绳方向，按同一标度作出这个力的图示；
C.用铅笔记下O点的位置和两条细绳的方向，读出两个弹簧秤的示数；
D.在水平放置的木板上，垫一张白纸并用图钉固定，把橡皮筋的一端固定在板上A点，用两条细绳连接在橡皮筋的另一端，通过细绳同时用两个测力计互成角度地拉橡皮筋，使橡皮筋与细绳的连接点到达某一位置O；
E.比较这个实测合力和按平行四边形定则求出的合力F，看它们的大小和方向是否相等；
F.改变两测力计拉力的大小和方向，多次重复实验，根据实验得出结论。
（1）将以上实验步骤按正确顺序排列，应为（填选项前的字母）。
（2）某次实验中，如图1所示沿两个不同方向拉弹_____簧测力计，当橡皮筋的活动端拉到O点时，由图可知此时两个弹簧测力计的示数分别为_____、_____。（本实验用的弹簧测力计示数的单位为，只需读到）
（3）下列说法正确的是_____。
A.图2中的F是力和合力的理论值，是力和合力的实际测量值
B.图2中的是力和合力的理论值，F是力和合力的实际测量值
C.在实验中，如果将细绳也换成橡皮条，那么对实验结果没有影响
D.在实验中，如果将细绳也换成橡皮条，那么对实验结果有影响
五、计算题
20．如图所示，用一根轻质细绳将一幅重力为10N的画框对称悬挂在墙壁上。
(1)若，求绳上的拉力大小；
(2)画框上两个挂钉间的距离为0.5m，已知绳能承受的最大拉力为，要使绳不会被拉断，求绳子的最短长度。
21．为确保公共安全，市民遛狗时应牵绳。如图所示，在水平道路上，一人用10N的力拉牵狗绳，人和狗均保持静止不动。已知牵狗绳处于伸直状态与水平方向夹角，狗的质量为5kg，狗可视为质点，牵狗绳的质量忽略不计，取、，重力加速度求：
(1)路面对狗的摩擦力；
(2)路面对狗的支持力大小。
参考答案
1．答案：A
解析:AB.设绳的拉力为F，两绳之间的夹角为，绳长为L，左右两端的直线距离为d，根据几何关系有
可知换用较短的钢索时，即L变小，因d不变，则增大，即增大
根据平衡条件有
可知减小，故F增大，故A正确，B错误。
CD.将演员和独轮车看成一个整体，对整体受力分析，可知钢索对独轮车的作用力与重力平衡，保持不变，故CD错误。
故选A。
2．答案：B
解析:设A球与悬点间丝线与竖直方向夹角为，以A、B为研究对象，水平向右风力大小为2F，则有以B为研究对象，水平向右风力大小为F，设A、B间丝线与竖直方向夹角为，则有比较可知故选B。
3．答案：C
解析:A.由于金属钩是光滑的，所以绳子的OA段和Am段中的拉力始终是相等的，且等于苹果的重力，所以OA段绳子不可能发生断裂，故A错误；
B. 当OA段绳子与竖直方向夹角为时，OA段和Am段之间的夹角为，由平行四边形定则可得细绳对金属钩的作用力为
金属钩对细绳的作用力与其等大反向，故B错误；
C.两段绳子中的拉力是恒定的，随着金属钩向右缓慢拉动，两段绳子间的夹角逐渐减小，根据平行四边形定则可知，两段绳子对金属钩的合力也逐渐增大，故C正确；
D.无论金属钩向右拉动多远的距离，两段绳子间的夹角也不可能减小到，所以金属钩对细绳的作用力不可能等于，故D错误。
故选C。
4．答案：D
解析：A.若减小a、b间距，碗仍保持竖直静止，碗的合力仍为零，合力不变，选项A错误；B.对碗受力分析如图，设点对碗的弹力与竖直方向的夹角为θ，则
若减小a、b间距，则θ减小，a杆受到的弹力减小，选项B错误；CD.杆对碗的作用力与碗的重力等大反向，则将质量相同、半径更大的碗竖直放置于a、b杆之间，则碗受到杆的作用力不变，总等于重力，选项C错误，D正确。故选D。
5．答案：A
解析:由于小球在匀速运动时合外力等于0，由小球受力分析可知
由浮力公式可知
由密度公式可知
联立式子可得
将上述式子变形可得
由题干可知，，由图像可知斜率
代入数据后可得
故选A。
6．答案：C
解析: A.由于充电宝将手机吸附在充电宝上也不会脱落，则充电宝对手机有一个垂直于手机屏幕向上的吸引力、一个垂直于手机屏幕向下的弹力和一个沿手机屏幕向上的静摩擦力，则充电宝对手机产生3个力的作用，A错误；
B.设充电宝对手机的弹力为N，垂直手机平面方向，由平衡关系可得 解得 ，B 错误。
C.现稍稍减小手机屏幕与水平方向的夹角，手机吸附在充电宝上不会脱落，充电宝对手机的合力始终等于手机重力保持不变，C正确。
D.根据牛顿第三定律，充电宝对手机的合力等于手机对充电宝的合力，D错误。
故选C。
7．答案：A
解析：AB.以O点为研究对象，受到空调外机的压力，大小等于、OB支架的作用力和OA支架的作用力，受力如图所示
根据平衡条件可得
故A正确，B错误；
C.空调外机对每个三角形支架的作用力大小为
故C错误；
D.若把斜梁加长一点，仍保持点O的位置不变，横梁仍然水平，则此时θ变大，变大，可知将减小，减小，故D错误。
故选A。
8．答案：C
解析：AB.物块与地面间的最大静摩擦力则外力F在范围内，物块始终能在地面保持静止，弹簧处于原长状态，弹力为0，故AB错误；
CD.当时，物块开始运动，弹簧被拉长，弹力逐渐增大，物块始终受力平衡则有所以外力时，弹簧弹力大小为；外力时，弹簧弹力大小为。故C正确，D错误。故选C。
9．答案：C
解析：A.隔离物块Q进行受力分析可知，物块Q受到竖直向下的重力、小球P施加的力以及墙壁水平方向的弹力，因其处于静止状态且墙壁光滑，所以小球P对物块Q一定有竖直向上的摩擦力作用，故A错误；
B.由于小球P对物块Q一定有竖直向上的摩擦力作用，而力的作用是相互的，所以物块Q对小球P一定有竖直向下的摩擦力作用，故B错误；
CD.以小球P和物块Q整体为研究对象进行受力分析，沿着水平方向和竖直方向建立平面直角坐标系，根据平衡关系有竖直方向的平衡方程为
解得轻绳的拉力大小为
同理水平方向的平衡方程为
即竖直墙壁对物块Q的弹力大小为，故C正确，D错误。
故选C。
10．答案：D
解析:A.对A受力分析，水平方向A与墙壁没有弹力的作用，否则无法处于平衡状态，根据摩擦力产生的条件可知A与墙壁间没有摩擦力，A错误；
B.对B进行受力分析，B受到绳子拉力，根据平衡条件，水平地面对B的摩擦力方向水平向左，根据力的作用是相互的，B对水平地面的摩擦力方向水平向右，B错误。
C.根据对称性可知两根轻绳对C的拉力大小相等，方向不同，C错误；
D.根据弹力的方向特点，支持力属于弹力，斜面对D的支持力垂直斜面向上，D正确；
故选D。
11．答案：B
解析：该同学受到桌面给的支持力F、桌面给的摩擦力f和自身重力mg而平衡，在竖直方向，由平衡条件有
解得
由牛顿第三定律可知，每只手对桌面的压力为。
故选B。
12．答案：A
解析:设支撑臂与竖直方向的夹角，正四面体的边长为L，根据几何关系可得则根据平衡条件可得解得每一支撑臂的作用力大小为故选A。
13．答案：AD
解析:AB.设弹簧弹力为F，当，即时，滑块所受摩擦力为0，A正确，B错误；
CD.若则滑块所受摩擦力大小为，C错误，D正确。故选AD。
14．答案：AD
解析:C.绳子c对结点O的拉力,C错误；
A.绳子b对结点O的拉力则弹簧的拉力为5N，A正确；
B.绳子a对结点O的拉力，B错误；
D.对滑轮受力分析，，D正确。故选AD。
15．答案：CD
解析:A.两边细线的张力相等，当细线之间的夹角θ为90°时，根据平衡条件可得解得可知细线的张力大小不等于杯子的重力大小，故A错误；
B.当两边细线夹角等于120°时，细线的张力大小等于杯子的重力大小，故B错误；
C.两边细线张力的竖直分量之和等于杯子的重力，也就是说细线张力总有竖直分量，则即使人的力气足够大，也不可以将细线拉至水平，故C正确；
D.根据
逐渐增大细线之间的夹角θ，细线张力将逐渐变大，故D正确。
故选CD。
16．答案：BC
解析:A.由几何关系此时弦的长度为，故A错误；
B.对弓和重物整体受力分析如图，根据平衡条件有
解得此时弦的张力为，故B正确；
CD.不计弓的形变，增加重物质量，弦与竖直方向夹角减小，则弦的伸长量增加，根据胡克定律可知，弦的张力一定增大，故C正确，D错误。
故选BC。
17．答案：<；<
解析:以箱子为对象，根据受力平衡可得
，
则有
，
18．答案：0；5；5
解析：以A为研究对象，根据平衡条件得到：B对A的静摩擦力大小
以AB整体为研究对象，根据平衡条件得到
以ABC三个物体整体为研究对象，根据平衡条件得
方向水平向左。
19．答案：DCABEF3.02.4AC/CA
解析:（1）进行实验时在明确实验原理以及实验目的基础上，要先进行实验设备的安装，即先在桌面上放一块方木板，在木板上垫一张白纸，把橡皮条一端固定在木板的A点，然后进行实验和有关数据的记录测量，最后进行数据处理和仪器的整理，由此可知正确的顺序为：DCABEF。
（2）弹簧测力计的分度值为0.2N；两个弹簧测力计的示数分别为3.0N和2.4N。
（3）AB.按平行四边形定则求出的合力是F，是理论值，而是一根弹簧拉橡皮条得到的，是通过实验方法得出的合力，是合力的实际测量值，故A正确，B错误；
CD.如果将细绳子换成橡皮条，只是橡皮会伸长，力的大小和方向不会受到影响，故C正确，D错误。
故选AC。
20．答案：(1)10N
(2)
解析：（1）对画框受力分析如图
由平衡条件可得
解得
（2）绳长最短时，绳上拉力最大，设此时拉力与竖直方向夹角，如图所示
由平衡条件可得
解得
所以
则绳子最短长度
21．答案：8，方向水平向右；44N
解析:（1）以狗为研究对象，水平方向根据受力平衡可得
方向水平向右。
（2）以狗为研究对象，竖直方向根据受力平衡可得
解得
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