高中物理教科版必修一 检测：第二章力检测（A） Word版含解析

第二章检测(A)
(时间:60分钟,满分:100分)
一、选择题(本题共10小题,每小题4分,共40分.在每小题给出的四个选项中,第1~6题只有一个选项符合题目要求,第7~10题有多个选项符合题目要求,全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分)
1.下列关于力的说法,正确的是(　　)
A.力是物体对物体的相互作用
B.力有时能脱离物体而独立存在
C.有受力物体不一定有施力物体
D.只有相互接触的物体间才能产生作用力
解析:力是物体与物体间的相互作用,没有物体就没有力的作用,每一个力都有相应的施力物体和受力物体.有些物体,即使不接触也能产生力的作用,只有选项A正确.
答案:A
2.大小分别为5 N、7 N和9 N的三个力合成,其合力F大小的范围为(　　)
A.2 N≤F≤20 N B.3 N≤F≤21 N
C.0≤F≤20 N D.0≤F≤21 N
解析:当三个力的方向相同时,合力最大,F合=5 N+9 N+7 N=21 N;5 N和7 N两个力的合力大于等于2 N,小于等于12 N,而9 N在这合力范围内,所以三个力的合力能为零,则合力的最小值为0.合力范围为0≤F≤21 N,故选项D正确.
答案:D
3.如图所示,P是位于水平的粗糙桌面上的物块.用跨过定滑轮的轻绳将P与小盘相连,小盘内有砝码,小盘与砝码的总质量为m.在P运动的过程中,若不计空气阻力,则关于P在水平方向受到的作用力与相应的施力物体,下列说法正确的是(　　)
A.拉力和摩擦力,施力物体是地球和桌面
B.拉力和摩擦力,施力物体是绳和桌面
C.重力mg和摩擦力,施力物体是地球和桌面
D.重力mg和摩擦力,施力物体是绳和桌面
解析:跨过定滑轮的轻绳受小盘拉力的作用发生弹性形变,对物块P产生弹力(拉力),物块在轻绳的拉力作用下向右滑动,因物块与桌面的接触面不光滑,而且在重力作用下物块与桌面有挤压,故桌面对物块产生滑动摩擦力,选项B正确.
答案:B
4.在图中,AB、AC两光滑斜面互相垂直,AC与水平面成30°角.若把球O的重力按照其作用效果分解,则两个分力的大小分别为(　　)
A.12G,32G B.33G,3G
C.23G,22G D.22G,32G
解析:对球所受重力进行分解,如图所示,由几何关系得
F1=Gsin 60°=32G,F2=Gsin 30°=12G,A正确.
答案:A
5.已知力F的一个分力F1跟F成30°角,F1大小未知,如图所示,则另一个分力F2的最小值为(　　)
A.F2 B.3F3
C.F D.无法判断
解析:由力的三角形定则可知,当力F2与力F1垂直时,F2最小,故F2=Fsin 30°=F2.
答案:A
6.如图所示,物体A靠在竖直墙面上,在力F作用下,A、B保持静止,物体B的受力个数为(　　)
A.2 B.3
C.4 D.5
解析:若使物体A保持静止,物体B必对物体A施加一个垂直接触面向上的弹力,由力的相互性可知,物体A必然对物体B施加垂直接触面向下的作用力.再对物体B受力分析,由于物体B处于静止状态,则它必然受到重力、力F、物体A对物体B的弹力和摩擦力共4个力的作用,故选项C正确.
答案:C
7.两个共点力F1、F2大小不同,它们的合力大小为F,则 (　　)
A.F1、F2同时增大一倍,F也增大一倍
B.F1、F2同时增加10 N,F也增加10 N
C.F1增加10 N,F2减少10 N,F一定不变
D.若F1、F2中的一个增大,F不一定增大
解析:由两个力的合力F=F12+F22+2F1F2cosα可知,选项A正确;因F1、F2的方向关系不确定,即α未知,则选项B、C错误,选项D正确.
答案:AD
8.运动员双手握住竖直的竹竿匀速上攀和匀速下滑时,他所受的摩擦力分别为F上和F下,下列说法正确的是(　　)
A.F上向上,F上=F下 B.F上向下,F上>F下
C.F下向上,F上=F下 D.F下向下,F上>F下
解析:由题意知运动员向上、向下运动都是匀速运动,只受重力、摩擦力作用,故二力平衡,摩擦力总是向上的,且大小都等于运动员的重力.选项A、C正确.
答案:AC
9.如图所示,用细线将A物体悬挂在顶板上,B物体放在水平地面上,A、B间有一劲度系数为100 N/m的轻弹簧,此时弹簧长度变化了2 cm.已知A、B两物体的重力分别是3 N和5 N.则细线的拉力大小及B对地面的压力大小分别是 (　　)
A.1 N和7 N B.5 N和7 N
C.5 N和3 N D.7 N和7 N
解析:已知弹簧长度变化了2 cm,则弹簧的弹力为F=kx=100 N/m×2×10-2 m=2 N,弹簧可能是被拉伸的,也可能是被压缩的.若弹簧被拉伸,则可判断弹簧对A产生向下的拉力,故细线的拉力应为F1=F+mAg=5 N,B对地面的压力N=mBg-F=3 N,选项C正确;若弹簧是被压缩的,则可判断弹簧对A产生向上的弹力,故细线的拉力应为F1=mAg-F=1 N,B对地面的压力N=mBg+F=7 N,选项A正确.
答案:AC
10.如图所示,把球夹在竖直墙AC和木板BC之间,不计摩擦,球对墙的压力为N1,球对板的压力为N2.在将板BC 逐渐放至水平的过程中,下列说法正确的是(　　)
A.N1增大 B.N1减小
C.N2减小 D.N2增大
解析:球所受的重力G产生的效果有两个:对墙的压力N1和对板的压力N2.根据G产生的效果将其分解,如图所示.从图中不难看出,当板BC逐渐被放平的过程中,N1的方向保持不变,而大小逐渐减小,N2与G的夹角逐渐变小,其大小也逐渐变小.选项B、C正确.
答案:BC
二、填空题(本题共2小题,共16分)
11.(8分)某同学探究弹力与弹簧伸长量的关系.
(1)将弹簧悬挂在铁架台上,将刻度尺固定在弹簧一侧.弹簧轴线和刻度尺都应在　　　　(选填“水平”或“竖直”)方向.?
(2)弹簧自然悬挂,待弹簧　　　　时,长度记为L0;弹簧下端挂上砝码盘时,长度记为Lx;在砝码盘中每次增加10 g砝码,弹簧长度依次记为L1至L6.数据如下表.?
代表符号
L0
Lx
L1
L2
L3
L4
L5
L6
数值(cm)
25.35
27.35
29.35
31.30
33.4
35.35
37.40
39.30
表中有一个数值记录不规范,代表符号为　　　　.由表可知所用刻度尺的最小分度为　　　　.?
(3)如图是该同学根据表中数据作的图,纵轴是砝码的质量,横轴是弹簧长度与　　　　(选填“L0”或“Lx”)的差值.?
(4)由图可知弹簧的劲度系数为　　　　 N/m;通过图和表可知砝码盘的质量为　　　　 g.(结果保留两位有效数字,重力加速度g取9.8 m/s2)?
解析:(1)为保证弹簧的形变只由砝码和砝码盘的重力产生,所以弹簧轴线和刻度尺均应在竖直方向.
(2)弹簧静止稳定时,记录原长L0;表中的数据L3与其他数据有效位数不同,所以数据L3不规范,标准数据应读至cm位的后两位,最后一位应为估读值,精确至mm位,所以刻度尺的最小分度为1 mm.
(3)由题图知所挂砝码质量为0时,x为0,所以x=L-Lx(L为弹簧长度).
(4)由胡克定律F=kΔx知,mg=k(L-Lx),即mg=kx,所以图线斜率即为弹簧的劲度系数
k=ΔmgΔx=(60-10)×10-3×9.8(12-2)×10-2 N/m=4.9 N/m
同理,砝码盘质量
m=k(Lx-L0)g=4.9×(27.35-25.35)×10-29.8 kg=0.01 kg=10 g.
答案:(1)竖直　(2)稳定　L3　1 mm　(3)Lx　(4)4.9　10
12.(8分)(2018·天津卷)某研究小组做“验证力的平行四边形定则”实验,所用器材有:方木板一块,白纸,量程为5 N的弹簧测力计两个,橡皮条(带两个较长的细绳套),刻度尺,图钉(若干个).
(1)具体操作前,同学们提出了如下关于实验操作的建议,其中正确的有　　　　.?
A.橡皮条应和两绳套夹角的角平分线在一条直线上
B.重复实验再次进行验证时,结点O的位置可以与前一次不同
C.使用测力计时,施力方向应沿测力计轴线;读数时视线应正对测力计刻度
D.用两个测力计互成角度拉橡皮条时的拉力必须都小于只用一个测力计时的拉力
(2)该小组的同学用同一套器材做了四次实验,白纸上留下的标注信息有结点位置O、力的标度、分力和合力的大小及表示力的作用线的点,如下图所示.其中对于提高实验精度最有利的是　　　.?
解析:(1)两绳套拉力的合力不一定沿角平分线,A错误;同一次实验,用一弹簧测力计拉橡皮条和用两弹簧测力计拉橡皮条结点O的位置相同,不同次实验结点O的位置可以不同,B正确;为减小摩擦和误差,施力方向沿测力计轴线,读数时视线正对测力计刻度,C正确;合力可以比分力大,也可以比分力小,D错误.
(2)为了提高实验精度,测力计读数应尽可能大一些,标注细线方向的两点离结点应尽可能远一些,标度应尽可能小一些.故选B.
答案:(1)BC　(2)B
三、解答题(本题共4小题,共44分)
13.(10分)一根轻弹簧的伸长量x跟所受的外力(F)之间的关系如图所示.
(1)求弹簧的劲度系数k;
(2)若弹簧原长l0=60 cm,当把弹簧压缩到40 cm长时,需要多大的压力F?
(3)如果用600 N的拉力拉弹簧(仍在弹性限度内,弹簧原长同上),弹簧长度l是多少?
解析:(1)由F=kx得
k=Fx=9×10260×10-2 N/m=1 500 N/m.
(2)F=kx=k(l0-l)=1 500×(60-40)×10-2 N=300 N.
(3)F=kx=k(l-l0)
得l=Fk+l0=(6001 500+60×10?2) m=100 cm.
答案:(1)1 500 N/m　(2)300 N　(3)100 cm
14.(10分)质量为3.0 kg的空木箱放在水平地面上,沿水平方向施加拉力,当拉力F1=8.0 N时,木箱静止;当拉力F2=10.5 N时,木箱做匀速运动.g取10 m/s2,求:
(1)木箱与地面间的动摩擦因数;
(2)木箱在8.0 N拉力作用下受到的摩擦力大小;
(3)木箱在12.0 N拉力作用下受到的摩擦力大小.
解析:(1)据f=μmg=F2
得μ=F2mg=0.35.
(2)当拉力为8 N时,木箱静止,所受摩擦力为静摩擦力,所以f=F1=8.0 N.
(3)当拉力为12.0 N时,物体加速运动,所受摩擦力为滑动摩擦力,所以f=F2=10.5 N.
答案:(1)0.35　(2)8.0 N　(3)10.5 N
15.(12分) 如图所示,重50 N的物体A,用两根长均为l=30 cm的细绳悬在水平天花板上,悬点B、C间距离为48 cm.
(1)画出物体A的受力示意图;
(2)画出物体A所受重力的分解示意图;
(3)求两细绳中张力的大小.
解析:物体A的受力示意图如图甲所示,将A的重力沿两根细绳方向分解,如图乙所示,
则有(F3+F4)cos α=G,F3=F4,解得F3=F4=G2cosα,又在△OBD中,cos α=302-24230=0.6
故F3=F4=50N2×0.6≈41.7 N.
答案:(1)(2)见解析　(3)均为41.7 N
16.(12分)在同一平面内共点的四个力F1、F2、F3、F4的大小依次为19 N、40 N、30 N和15 N,方向如图所示,求它们的合力.(sin 37°=0.6,cos 37°=0.8)
解析:本题若直接运用平行四边形定则求解,需解多个斜三角形,需多次确定各个力的合力的大小和方向,计算过程十分复杂.为此,可采用力的正交分解法求解此题.
如图甲,建立直角坐标系,把各个力分解到这两个坐标轴上,并求出x轴和y轴上的合力Fx和Fy,有
Fx=F1+F2cos 37°-F3cos 37°=27 N,
Fy=F2sin 37°+F3sin 37°-F4=27 N.
因此,如图乙所示,合力F=Fx2+Fy2≈38.2 N,tan φ=FyFx=1.即合力的大小约为38.2 N,方向与F1夹角为45°斜向右上.
答案:38.2 N　方向与F1夹角为45°斜向右上