高中物理鲁科版必修一 作业 第5章 力与平衡 章末检测 Word版含解析

一、选择题(本大题共10小题，每小题4分，共40分，每小题至少一个答案正确，选不全得2分)
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．合力随两力间夹角的减小而增大
B．合力随两力间夹角的增大而增大
C．合力一定大于分力中的最大者
D．合力不可能小于分力中的最小者
解析： 力是矢量，有大小、有方向，因此求两个力的合力遵循平行四边形定则，两个大小不变的力的合成，利用平行四边形定则，如图，则①合力随两力间夹角的减小而增大，随夹角增大而减小；②合力可能大于最大分力，也可能小于最小分力；③合力最大值为两分力大小之和，最小值为两分力大小之差的绝对值，故A对，B、C、D错．
答案：A
2．下列说法错误的是(　　)
A．力的分解是力的合成的逆运算
B．把一个力分解为两个分力，这两个分力共同作用的效果应当与该力作用的效果相同
C．力的合成和力的分解都遵循平行四边形定则
D．分力一定小于合力
解析：力的合成是求几个力的合力，而力的分解是求一个力的分力，且都满足平行四边形定则，因此，A、C均正确．合力与分力有等效替代关系，所以合力的作用效果与分力的共同作用效果一定相同，B正确．分力可以大于合力，如两力大小相等、方向相反时，合力为零，所以D错误．
答案：D
3．把力F分解为两个不为零的分力，下列分解哪种是不可能的(　　)
A．分力之一垂直于F
B．两分力在同一直线上，并与F方向相同
C．两分力都比F大
D．两分力都跟F垂直
解析：若力F与两分力共线，力F可以与分力同向，B正确；若F与两分力不共线，则三力围成三角形，根据三角形的三边关系，A、C正确，D错误，选D.
答案：D
4．两个大小分别为F1和F2(F2A．F2≤F≤F1
B.≤F≤
C．(F1－F2)≤F≤(F1＋F2)
D．(F－F)≤F≤(F＋F)
解析：根据平行四边形定则，合力随两分力夹角的变化而变化，其范围是(F1－F2)≤F≤(F1＋F2)，故C正确．
答案：C
5. 如图所示，作用在物体上同一平面内的4个共点力合力为零，若其中F2、F3、F4大小和方向保持不变，F1逆时针方向转过90°，而大小保持不变，则此物体所受的合力大小为(　　)
A.F1　　　 B．2F2
C．F1 D.F1
解析： 由共点力的平衡条件可知，F2、F3、F4三个力的合力与F1等大反向，保持三力合力不变，F1逆时针转过90°后用F1′表示，如图所示，物体受到的四个力等效为受到与F1等大反向的力和F1′两个力作用，所以物体受到的合力大小为F1，A对．
答案：A
6. 如图所示，轻绳AO和BO共同吊起质量为m的重物．AO与BO垂直，BO与竖直方向的夹角为θ，则(　　)
A．AO中的拉力大小为mgsin θ
B．AO中的拉力大小为
C．BO中的拉力大小为mgcos θ
D．BO中的拉力大小为
解析：O点受力如图，则有
FOA＝mgsin θ　FOB＝mgcos θ.
答案：AC
7. 如图所示，物块M静止于倾斜放置的木板上，使倾斜角θ缓慢增大，在M沿木板滑动之前，受力情况是(　　)
A．物块对木板的压力逐渐减小
B．物块所受摩擦力逐渐减小
C．物块所受支持力与摩擦力的合力不变
D．物块所受重力、支持力、摩擦力的合力逐渐变大
解析：对物体M受力分析如图
N＝Mgcos θ①
f＝Mgsin θ②
当倾斜角θ增大，支持力N减小，物体对木板的压力也减小，摩擦力f增加，故A对B错；由于物体M静止，合力为0，故C对、D错．
答案：AC
8. 如图，在倾角为30°的斜面上有一重10 N的物块，被平行于斜面大小为8 N的恒力F推着沿斜面匀速上行．在推力F突然撤去的瞬间，物块受到的合力大小为(　　)
A．2 N B．3 N
C．5 N D．8 N
解析：由平衡条件得
沿斜面方向F＝mgsin 30°＋f
垂直于斜面方向N＝mgcos 30°
当F突然撤去的瞬间，物块受到的合力大小为
mgsin 30°＋f＝8 N.
答案：D
9. 某研究性学习小组为颈椎病人设计了一个牵引装置：如图，一根绳绕过两个定滑轮和一个动滑轮后两端挂着相同的重物，与动滑轮相连的帆布带拉着病人的颈椎(图中是用手指代替颈椎做实验)，整个装置在同一竖直平面内．如果要增大手指所受的拉力，可采取的办法是(　　)
A．只增加绳的长度
B．只增加重物的重量
C．只将手指向下移动
D．只将手指向上移动
解析：由平衡条件知，对重物有，绳子拉力大小T＝G，对滑轮有，2Tcos θ＝F，式中G为重物的重力，F为手指对滑轮的拉力；增加绳的长度，T和θ都不变，F就不变，故A错；增加重物的重量G，会使T增加，从而使F增加，故B对；手指下移，θ减小，F增大，故C对、D错．
答案：BC
10. 木块A、B分别重50 N和70 N，它们与水平地面之间的动摩擦因数均为0.2，与A、B相连接的轻弹簧被压缩了5 cm，系统置于水平地面上静止不动．已知弹簧的劲度系数为100 N/m.用F＝7 N的水平力作用在木块A上，如图所示，力F作用后(　　)
A．木块A所受摩擦力大小是10 N
B．木块A所受摩擦力大小是2 N
C．弹簧的弹力是12 N
D．木块B所受摩擦力大小为12 N
解析：A的最大静摩擦力fmaxA＝NGA＝10 N，B的最大静摩擦力fmaxB＝NGB＝14 N，弹簧的斥力F1＝kx＝5 N，对物体A有，F＝kx＋fOA……①，fOA＝F－kx＝7 N－5 N＝2 N，故A错、B对；物体A和B都静止，弹簧的弹力为5 N，故C错；对物体B有，fOB＝kx＝5 N，故D错．
答案：B
二、实验题(本大题共2小题，共20分)
11.(8分)在“验证力的平行四边形定则”的实验中，在水平放置的木板上固定一张白纸，把橡皮筋的一端固定在O点，另一端A拴两个细绳套，如图所示．
(1)实验所用的测量器材还有
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________________________________________________________________________.
(2)本实验采用的科学方法是(　　)
A．理想实验法 B．等效替代法
C．控制变量法 D．建立物理模型法
解析：(1)除了图中仪器还需要弹簧测力计两个、三角板、刻度尺、铅笔．
(2)本实验用到的科学方法为等效替代法．
答案：(1)弹簧测力计两个、三角板、刻度尺、铅笔
(2)B
12．(12分)为探究求合力的方法，实验装置如图所示．将橡皮筋GE的一端固定在水平木板上，另一端E拴有两细线套．橡皮筋的结点E在两个平行于木板的拉力F1、F2作用下，沿直线GC伸长到O点，如图甲所示．记下O点的位置和A、B两测力计的读数F1＝2.4 N、F2＝4.0 N并画出F1、F2的方向，如图丙所示．撤去F1、F2后，用一个测力计拉橡皮筋GE使结点E到相同位置O点，如图乙所示．记下此时测力计的读数F＝5.0 N及方向OC.
(1)用3 mm表示0.8 N，在图丙中作出力F1、F2和F的图示．
(2)在图丙上以F1、F2为邻边作平行四边形，并画出这两条邻边之间的对角线所表示的力F′的大小和方向．
(3)比较F′与F，你得出的实验结论是
________________________________________________________________________．
解析：严格规范的作图是得出正确结论的前提，比较合力的实际值和理论值便可得出实验结论．
答案：(1)(2)如图所示
(3)在误差范围内，力的合成遵循平行四边形定则
三、计算题(本大题共4小题，共40分，要有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要注明单位)
13．(8分)
如图所示，物体A重40 N，物体B重20 N，A与B间动摩擦因数为μ1＝0.1.物体A用绳系住，当水平力F＝28 N时，才能将B匀速拉出．求：①绳对A的拉力大小；②B与地面间的动摩擦因数μ2是多大？
解析：①对A：F拉＝F滑＝μ1FNA＝μ1GA＝0.1×40 N＝4 N
即：绳对A的拉力大小为4 N.
②B匀速拉出时：
F＝μ2FNB＋μ1FNA＝μ2(GA＋GB)＋μ1FNA＝28 N
解得：μ2＝0.4.
答案：①4 N　②0.4
14．(9分) 如图所示，重为G的物体放在水平面上，推力F与水平面夹角为θ，物体处于静止状态，已知物体与地面间的动摩擦因数为μ，则物体所受的摩擦力大小为多少？
解析： 如图所示，物体受四个力而处于静止状态，所以物体所受的摩擦力为静摩擦力，应根据平衡条件来求．建立如图所示坐标轴，将力F分解在坐标轴上．x轴方向上的合力为零，所以Fcos θ－f＝0，即f＝Fcos θ；在y方向上的合力也为零，N－Fsin θ－G＝0，可以得出N＝Fsin θ＋G.但由于不是滑动摩擦力，所以f≠μN.
答案：Fcos θ
15．(11分)用弹簧秤称物块重力时，读数为7.5 N，用弹簧秤拉着物块沿倾角为θ＝37°的斜面向上匀速滑动时，读数为6 N，求物块与斜面间的动摩擦因数．
解析：物块受力如图，由平衡条件得
F＝Gsin 37°＋f
N＝Gcos 37°又f＝μN
联立以上方程解得μ＝0.25.
答案：0.25
16．(12分) 如图，轻绳OA一端系在天花板上，与竖直线的夹角为37°，轻绳OB水平，一端系在墙上，O点处挂一重力为40 N的物体．(cos 37°＝0.8，sin 37°＝0.6)
(1)求OA、OB的拉力各为多大？
(2)若OA、OB、OC所能承受的最大拉力均为100 N，则所吊重物重力最大不能超过多大？
解析：对结点O受力分析如图．
(1)TOAcos 37°＝G，TOAsin 37°＝TOB
得TOA＝＝50 N
TOB＝30 N.
(2)O点受三个力作用而处于平衡状态，可知
TOA>TOC>TOB
所以G1＝TOAcos 37°＝80 N.
答案：(1)50 N　30 N　(2)80 N