第二章 力综合检测 能力提升测试卷 Word版含解析

《力》综合检测
(时间:90分钟　满分:100分)
一、选择题(本题共12小题,每小题4分,共48分.在每小题给出的四个选项中,第1～7小题只有一个选项正确,第8～12小题有多个选项正确,全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错或不选的得
0分)
1.减速带是交叉路口常见的一种交通设施,用以使车辆以较慢速度通过路口,车辆驶过减速带时会进一步减速.当汽车前轮刚爬上减速带时,减速带对车轮的弹力为F,下图中弹力F画法正确且分解合理的是(　B　)
解析:减速带对车轮的弹力方向垂直车轮和减速带的接触面,指向受力物体,故A,C错误;按照力的作用效果,力F应该分解为水平方向和竖直方向的两个分力,水平方向的分力产生的效果减慢汽车的速度,竖直方向上的分力产生向上运动的作用效果,故B正确,D错误.
2.大小相等的力F按如图所示的四种方式作用在相同的物体上,使物体能沿不同粗糙程度的水平面匀速运动,则物体与水平面间的摩擦力最大的是(　A　)
解析:根据物体的平衡条件有fA=F,fB=Fcos 30°,fC=Fcos 30°,
fD=Fcos 60°,知物体与水平面间的摩擦力最大的是A选项.
3.如图所示,用一根轻绳晾晒重量为G的衣服,衣服是通过一个光滑的小圆环穿过细绳后悬挂起来的,此时两段绳间的夹角为120°,绳中张力为F1;若在环上加一水平拉力使细绳的一部分处在竖直线上,此时晾衣绳中的张力大小为F2,不计小圆环的重力,则下列关系正确的是(　B　)
A.F1=F2=G B.F2C.F2>F1>G D.F2解析:分别对两种情况下的环进行受力分析,如图.由图可知,开始时三个力的方向之间的夹角都是120°,所以F1=G;若在环上加一水平拉力使细绳的一部分处在竖直线上,则在竖直方向上有F2+F2sin θ=G,得F24.如图所示,OA,OB为竖直平面内的两根固定光滑杆,OA竖直,OB与OA间的夹角为45°,两杆上套有可以自由移动的轻质环E和F,通过不可伸长的轻绳在结点D处悬挂一个质量为m的物体,当物体静止时,环E与杆OA间的作用力大小为F1,环F与杆OB间的作用力大小为F2,则(　B　)
A.F1=mg,F2=mg B.F1=mg,F2=mg
C.F1=mg,F2=mg D.F1=mg,F2=mg
解析:由于OA,OB均为光滑杆,对套在杆上的轻质环的作用力的方向只能垂直于杆.由此可知,当物体静止时,DE轻绳水平,DF轻绳与竖直方向的夹角为45°,由平衡条件可知,DE轻绳中的拉力等于mg,DF轻绳中的拉力等于mg,所以环E与杆OA之间的作用力大小F1=mg,环F与杆OB之间的作用力大小F2=mg,选项B正确.
5.如图所示,倾角为45°的斜面B放置在水平面上,物块A放在斜面B上,A,B接触面光滑,水平力F作用在物块A上,A,B一起沿水平面向左匀速滑动,若B与水平面间的动摩擦因数为μ,则A与B的质量之比为(　A　)
A. B.
C. D.
解析:把A,B看成一个整体,根据平衡条件得F=μ(mA+mB)g.A物体在三个力的作用下受力平衡,因为斜面的倾角为45°,可知F=mAg,联立解得=,选项A正确.
6.如图所示,一质量为m的沙袋用不可伸长的轻绳悬挂在支架上,一人用垂直于绳的力将沙袋缓慢拉起使绳与竖直方向的夹角为θ=30°.且绳绷紧,则人对沙袋施加的作用力大小为(　A　)
A. B.mg
C.mg D.mg
解析:建立如图所示直角坐标系,对沙袋进行受力分析.
由平衡条件有
Fcos 30°-FTsin 30°=0,
FTcos 30°+Fsin 30°-mg=0,
联立可解得F=,故选项A正确.
7.如图所示,光滑的半圆柱固定在水平地面上,在其圆心O1的正上方O2处有一光滑小滑轮.质量分别为m,m的A,B两小球通过光滑的小滑轮用细线相连.当O2A间细线的长度与圆柱半径相等时,两小球处于静止状态,且半圆柱对小球B的作用力恰好为零,则O2A与竖直方向的夹角θ为(　C　)
A.60° B.45° C.30° D.15°
解析:以小球B为研究对象,细线的拉力FT=mg.以小球A为研究对象,受力分析如图所示.
由几何关系可知,=FTcos θ,又因为FT=mg,F=mAg=mg,所以cos θ=,即θ=30°,故选项C正确.
8.如图所示,一倾角为α的斜面固定于竖直墙上,为使一光滑的铁球静止,需加一水平力F,且F通过球心,下列说法正确的是(　BC　)
A.球一定受墙的弹力且水平向左
B.球可能受墙的弹力且水平向左
C.球一定受斜面的弹力且垂直斜面向上
D.球可能受斜面的弹力且垂直斜面向上
解析:F大小合适时,球可以静止在靠墙的斜面上,且与墙面间无挤压,F再增大时墙才对球有水平向左的弹力,故A错误,B正确;而斜面对球必须有斜向上的弹力才能使球静止,故C正确,D错误.
9.两个中间有孔的质量为M的小球A,B用一轻弹簧相连,套在一根光滑水平杆上.两个小球下面分别连有一轻弹簧.两轻弹簧下端系在同一小球C上,如图所示.已知小球C的质量为m,三根轻弹簧的劲度系数都为k,三根轻弹簧刚好构成一个等边三角形.则(　CD　)
A.水平杆对质量为M的小球的支持力为(M+m)g
B.连接质量为m的小球的轻弹簧的弹力为
C.连接质量为m的小球的轻弹簧的伸长量为
D.套在光滑水平杆上的轻弹簧的形变量为
解析:以三个小球和三根弹簧组成的整体为研究对象,由平衡条件可得水平杆对质量为M的小球的支持力F=（M+）g,选项A错误;单独研究质量为m的小球C,由平衡条件可得连接质量为m的小球的轻弹簧的弹力 F=,再由胡克定律可得连接质量为m的小球的轻弹簧的伸长量x==,选项B错误,C正确;单独研究质量为M的小球,由平衡条件可得套在水平杆上的弹簧的弹力F′=,由胡克定律可得该弹簧的形变量 x′=,故选项D正确.
10.我国很多地方在节日期间有挂红灯笼的习俗.如图,质量为m的灯笼用两根不等长的轻绳OA,OB悬挂在水平天花板上,OA比OB长,O为结点.重力加速度大小为g.设OA,OB对O点的拉力分别为FA,FB,轻绳能够承受足够大的拉力,则(　ACD　)
A.FA小于FB
B.FA,FB的合力大于mg
C.调节悬点A的位置,可使FA,FB都大于mg
D.换质量更大的灯笼,FB的增加量比FA的增加量大
解析:以结点O为研究对象,受力如图所示,
FA,FB的合力与分力大小相等,根据正弦定理有==,因为α>β,故FA=kBm,而kB>kA,可知ΔFB>ΔFA,故选项D正确.
11.如图所示,一竖直挡板固定在水平地面上,图(甲)用一斜面将一质量为M的光滑球顶起,图(乙)用一圆柱体将同一光滑球顶起;当斜面或圆柱体缓慢向右推动的过程中,关于两种情况下挡板所受的压力,下列说法正确的是(　CD　)
A.两种情况下挡板所受的压力都不变
B.两种情况下挡板所受的压力都增大
C.图(甲)中挡板所受的压力不变
D.图(乙)中挡板所受的压力减小
解析:图(甲)中,球受重力、挡板的弹力、斜面的支持力,由于缓慢向右推动的过程中,各力的方向不变,重力不变,所以挡板的弹力、斜面的支持力大小均不变,由牛顿第三定律知挡板所受压力也不变;图(乙)中球受重力、挡板的弹力、圆柱体的支持力,由于缓慢向右推动的过程中,圆柱体支持力与竖直方向的夹角减小(示意图如图),挡板的弹力方向不变,重力不变,因此挡板的弹力减小,由牛顿第三定律知,挡板所受的压力也减小,选项C,D正确,A,B错误.
12.如图所示,倾角为θ的斜面体C置于水平面上,物块B置于斜面上,通过细绳跨过光滑定滑轮与沙漏A连接,连接B的一段细绳与斜面平行,在A中的沙子缓慢流出的过程中,A,B,C都处于静止状态,则下列说法正确的是(　AD　)
A.B对C的摩擦力可能始终增大
B.地面对C的支持力可能不变
C.C对地面的摩擦力方向始终向左,且逐渐减小
D.滑轮对绳的作用力方向始终不变
解析:若一开始C对B的摩擦力就沿斜面向上,则在A中的沙子缓慢流出的过程中,C对B的摩擦力逐渐增大,根据牛顿第三定律可知,此时B对C的摩擦力也始终增大,选项A正确;在A中的沙子缓慢流出的过程中,细绳的张力逐渐减小,以B,C为整体,在竖直方向根据平衡条件可知,地面对C的支持力逐渐变大;在水平方向根据平衡条件可得,地面对C的摩擦力方向向左,始终减小,根据牛顿第三定律可知C对地面的摩擦力方向始终向右,且逐渐减小,选项B,C均错误;绳的张力大小处处相等,且方向不变,根据平行四边形定则可知,它们的合力的方向也不变,因此滑轮对绳的作用力方向也始终不变,选项D正确.
二、非选择题(共52分)
13.(6分)在探究“弹力和弹簧伸长的关系”时,小张同学用如图(甲)所示的实验装置进行实验.将该弹簧竖直悬挂,在自由端挂上钩码,通过改变钩码的个数,记录钩码的质量m和弹簧上指针在刻度尺上的读数x.
(1)小张同学根据实验数据在坐标纸上用描点法画出x-m图像如图(乙)所示,由图像可求得该弹簧的劲度系数k=　　　　N/m(当地的重力加速度g=9.8 m/s2,结果保留三位有效数字).?
(2)在本次实验中,考虑到弹簧自身有重量,测得弹簧劲度系数k的值与真实值相比较　　　　(选填“偏大”“偏小”或“没有影响”).?
解析:(1)由胡克定律mg=k(x-x0),变化为x=m+x0.图(乙)所示的x-m图像的斜率等于,由x-m图像可得k=73.5 N/m.
(2)弹簧自身重力不影响x-m图像的斜率,对弹簧劲度系数的测量没有影响.
答案:(1)73.5　(2)没有影响
评分标准:每空3分.
14.(5分)请完成“验证力的平行四边形定则”实验的相关内容.
(1)如图(甲)所示,在铺有白纸的水平木板上,橡皮条一端固定在A点,另一端拴两个细绳套.
(2)如图(乙)所示,用两个弹簧测力计互成角度地拉橡皮条,使绳与橡皮条的结点伸长到某位置并记为O点,记下此时弹簧测力计的示数F1和F2及　　　　　　.?
(3)如图(丙)所示,用一个弹簧测力计拉橡皮条,使绳与橡皮条的结点拉到O点,记下此时弹簧测力计的示数 F=　　　　N和细绳的方向.?
(4)如图(丁)所示,已按一定比例作出了F1,F2和F的图示,请用作图法作出F1和F2的合力.
(5)合力与F大小相等,方向略有偏差,如果此偏差仅由F1引起,则原因是F1的大小比真实值偏　　　　、F1与F2的夹角比真实夹角偏　　　　　　　.(均选填“大”或“小”)?
解析:(2)要记下两分力F1和F2的方向.
(3)弹簧测力计的示数要估读一位,即F=3.00 N.
(4)由力的图示作出F1和F2的合力F′,如图所示.
(5)由图,将F1减小或减小F1与F的夹角,合力F′与F更接近重合,则原因是F1的大小比真实值偏大、F1与F2的夹角比真实夹角偏大.
答案:(2)两细绳的方向　(3)3.00
(4)见解析
(5)大　大
评分标准:每空1分,作图1分.
15.(8分)如图所示,质量M=2 kg的木块套在水平固定杆上,并用轻绳与质量m=1 kg的小球相连.今用跟水平方向成60°角的力F=10 N拉着小球并带动木块一起向右匀速运动,运动中M,m的相对位置保持不变,g取10 m/s2.在运动过程中,求:
(1)轻绳与水平方向的夹角;
(2)木块M与水平杆间的动摩擦因数μ.
解析:(1)m处于平衡状态,其所受合力为零.以m为研究对象,由平衡条件得
水平方向Fcos 60°-FTcos θ=0(1分)
竖直方向Fsin 60°-FTsin θ-mg=0(1分)
解得θ=30°.(1分)
(2)M,m整体处于平衡状态,整体所受合力为零.
以M,m整体为研究对象,由平衡条件得
水平方向Fcos 60°-Ff=0(1分)
竖直方向FN+Fsin 60°-Mg-mg=0(1分)
解得FN=15 N,Ff=5 N.(2分)
解得μ==.(1分)
答案:(1)30°　(2)
16.(9分)质量为m=0.8 kg的物块悬挂在轻绳PA和PB的结点上并处于静止状态,PA与竖直方向的夹角为37°,PB沿水平方向,质量为M=10 kg的木块与PB相连,静止于倾角为37°的斜面上,如图所示.
(取g=10 m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8)求:
(1)轻绳PB拉力的大小;
(2)木块所受斜面的摩擦力和弹力大小.
解析:(1)对点P受力分析如图(甲)所示,根据共点力的平衡条件得
FB-FAsin 37°=0,(1分)
FAcos 37°-mg=0(1分)
联立解得FB==6 N.(1分)
(2)对木块受力分析如图(乙)所示,由共点力的平衡条件得
Mgsin 37°+FBcos 37°-Ff=0,(2分)
FN+FBsin 37°-Mgcos 37°=0,(2分)
联立解得Ff=Mgsin 37°+FBcos 37°=64.8 N,(1分)
FN=Mgcos 37°-FBsin 37°=76.4 N.(1分)
答案:(1)6 N　(2)64.8 N　76.4 N
17.(12分)质量为M的木楔倾角为θ,在水平面上保持静止,质量为m的木块刚好可以在木楔上表面上匀速下滑.现在用与木楔上表面成α角的力F拉着木块匀速上滑,如图所示.求:
(1)当α与θ有何关系时,拉力F有最小值,并求此最小值;
(2)求拉力F最小时,木楔对水平面的摩擦力.
解析:(1)木块刚好可以沿木楔上表面匀速下滑,则
mgsin θ=μmgcos θ,(1分)
得μ=tan θ,(1分)
用力F拉着木块匀速上滑,受力分析如图(甲)所示,
Fcos α=mgsin θ+Ff,(2分)
FN+Fsin α=mgcos θ,(2分)
Ff=μFN,(1分)
解得F=.(1分)
当α=θ时,F有最小值,Fmin=mgsin 2θ.(1分)
(2)对木块和木楔整体受力分析如图(乙)所示,由平衡条件得,Ff′=Fcos(θ+α),(1分)
当拉力F最小时,
Ff′=Fmin·cos 2θ=mgsin 4θ.(2分)
答案:(1)α=θ　mgsin 2θ
(2)mgsin 4θ
18.(12分)一般教室门上都会安装一种暗锁,这种暗锁由外壳A、骨架B、弹簧C(劲度系数为k)、锁舌D(倾斜角θ=45°)、锁槽E,以及连杆、锁头等部件组成,如图(甲)所示.设锁舌D的侧面与外壳A和锁槽E之间的动摩擦因数均为μ,最大静摩擦力fm由fm=μFN(FN为正压力)求得.有一次放学后,当某同学准备关门时,无论用多大的力,也不能将门关上(这种现象称为自锁),此刻暗锁所处的状态的俯视图如图(乙)所示,P为锁舌D与锁槽E之间的接触点,弹簧由于被压缩而缩短了x.
(1)试判断自锁状态时,D的下表面所受摩擦力的方向;
(2)求自锁时锁舌D与锁槽E之间的正压力的大小;
(3)无论用多大的力拉门,暗锁仍然能够保持自锁状态,则μ至少为
多大?
解析:(1)自锁状态时,D有向左运动的趋势,所以它的下表面所受摩擦力的方向为水平向右.(2分)
(2)D的受力情况如图所示.
根据平衡条件
水平方向
FNsin θ=f1+f2cos θ+kx(2分)
竖直方向
F=f2sin θ+FNcos θ(2分)
又f1=μF,f2=μFN(2分)
解得FN=.(1分)
(3)自锁状态时,无论FN多大,都不能将门关上,所以有1-2μ-μ2=0
(2分)
解得μ=-1.(1分)
答案:(1)水平向右
(2)
(3)-1