鲁科版高中物理必修1第5章 力与平衡 （单元测试）Word版含答案

第五章《力与平衡》测试卷
一、单选题(共12小题)
1.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



2.一质量为m的物块恰好静止在倾角为θ的斜面上．现对物块施加一个竖直向下的恒力F，如图所示．则物块(　　)




A． 仍处于静止状态
B． 沿斜面加速下滑
C． 受到的摩擦力不变
D． 受到的合外力增大



3.2015年12月深圳发生特大泥石流，许多建筑物因此损毁，而一根电线杆因设计合理而无丝毫的倾斜(如图所示)，电线杆BO是用两根钢丝绳AB、BC垂直固定在地面上的， 且它们在同一个平面内，如图所示，设AO＝9 m，OC＝16 m，OB＝12 m，为使电线杆不发生倾斜，两根绳上的张力之比为(　　)




A． 39︰25
B． 3：4
C． 3：5
D． 4：3



4.如图是一顶搭在水平地面上的简易帐篷的骨架，骨架由一根立杆OO′和三条绳索AO、BO、CO构成，三条绳索的长度都为L，地面上的三个固定桩A、B、C之间的距离也均等于L，三条绳索绷紧后，立杆对结点O的支持力为F，己知三条绳索上的张力大小都相等，不计绳索的重力，则每条绳索上的张力大小为(　　)




A．F
B．F
C．F
D．F



5.如图所示，一光滑小球静止放置在光滑半球面的底端，用竖直放置的光滑挡板水平向右缓慢地推动小球，则在小球运动的过程中(该过程小球未脱离球面)，木板对小球的推力F1，半球面对小球的支持力F2的变化情况正确的是(　　)




A．F1增大，F2减小
B．F1减小，F2减小
C．F1增大，F2增大
D．F1减小，F2增大



6.如图所示，有两个共点力，一个是F1＝40 N，一个是F2，它们的合力是F＝100 N，则F2的大小可能是(　　)




A． 20 N
B． 40 N
C． 80 N
D． 160 N



7.如图所示的水平面上，橡皮绳一端固定，另一端连接两根弹簧，连接点P在F1、F2和F3三个力作用下保持静止．下列判断正确的是(　　)




A．F1>F2>F3
B．F3>F1>F2
C．F2>F3>F1
D．F3>F2>F1



8.如图所示，放在水平面上的物体受到一个斜向上的拉力作用，但物体仍保持静止状态，现将F分解为水平方向的力F1和竖直向上的力F2，下列说法正确的是(　　)

A．F1是物体对水平面的摩擦力 C．F1与水平面给物体的静摩擦力大小相等、方向相反
B．F2是水平面对物体的支持力 D．F2与物体的重力大小相等、方向相反
9.如图所示，光滑斜面倾角为30°，轻绳一端通过两个滑轮与A相连，另一端固定于天花板上，不计绳与滑轮的摩擦及滑轮的质量．已知物块A的质量为m，连接A的轻绳与斜面平行，挂上物块B后，滑轮两边轻绳的夹角为90°，A、B恰保持静止，则物块B的质量为(　　)．




A．m
B．m
C．m
D． 2m



10.如图所示为两个共点力的合力F随两分力的夹角θ变化的图象，则这两个分力的大小分别为(　　)




A． 1 N和4 N
B． 2 N和3 N
C． 1 N和5 N
D． 2 N和4 N



11.有一个直角支架AOB，AO水平放置，表面粗糙，OB竖直向下，表面光滑．AO上套有小环P，OB上套有小环Q，两环质量均为m，两环间由一根质量可忽略、不可伸长的细绳相连，并在某一位置平衡(如图所示)．现将P环向左移一小段距离，两环再次达到平衡，那么将移动后的平衡状态和原来的平衡状态比较，AO杆对P环的支持力FN和细绳上的拉力FT的变化情况是(　　)




A．FN不变，FT变大
B．FN不变，FT变小
C．FN变大，FT变大
D．FN变大，FT变小



12.下列说法中正确的是(　　)
A． 物体的速度在某一时刻等于零，此时物体一定处于平衡状态
B． 物体相对于另一个物体保持静止时，该物体一定处于平衡状态
C． 随匀速上升的传送带一起向上运动的物体处于平衡状态
D． 竖直弹簧上端固定，下端挂一个重物，平衡后用力F将它拉下一段距离后突然撤去力F， 重物仍然处于平衡状态
二、计算题(共3小题)
13.如图所示，光滑金属球的重力G＝40 N．它的左侧紧靠竖直的墙壁，右侧置于倾角θ＝37°的斜面体上．已知斜面体处于水平地面上保持静止状态，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8.求：

(1)墙壁对金属球的弹力大小；
(2)水平地面对斜面体的摩擦力的大小和方向．
14.如图所示，小球被轻质细绳系住斜吊着放在静止的光滑斜面上，设小球质量m＝1 kg，斜面倾角α＝30°，细绳与竖直方向夹角θ＝30°，光滑斜面体的质量M＝3 kg，置于粗糙水平面上．(g取10 m/s2)求：

(1)细绳对小球拉力的大小；
(2)地面对斜面体的摩擦力的大小和方向．
15.如图所示，质量为30 kg的小孩坐在10 kg的雪橇上，大人用与水平方向成37°角斜向上的大小为100 N的拉力拉雪橇，使雪橇沿水平地面做匀速运动，(g＝10 N/kg，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8)求：

(1)雪橇对地面的压力大小；
(2)雪橇与水平地面间的动摩擦因数的大小．
三、填空题(共3小题)
16.有两个力，它们的合力为0.现把其中一个向东的6 N的力改为向南(大小不变)，它们的合力大小为_________N，方向为________．
17.在下图中，给出六个力F1、F2、F3、F4、F5、F6，它们作用于同一点O，大小已在图中标出．相邻的两个力之间的夹角均为60°，它们的合力大小为________N，方向为________．

18.将一个大小为2N水平力分解成两个力，其中一个分力在竖直方向，另一个分力与水平方向的夹角是30°，则两个分力的大小分别是________N和________N.



答案解析
1.【答案】D
【解析】三个力合力的最大值为Fmax＝(5＋7＋9) N＝21 N．以5、7、9为边能组成一个封闭的三角形，故三个力的合力最小值为0，所以合力的范围为0≤F≤21 N.
2.【答案】A
【解析】物块恰好静止在斜面上，沿斜面方向有：mgsinθ＝μmgcosθ，得μ＝tanθ，摩擦力Ff＝mgsinθ.施加一个竖直向下的恒力F后，沿斜面向下的力(mg＋F)sinθ与沿斜面向上的力μ(mg＋F)cosθ仍然相等，所以物块仍处于静止状态，合外力不变，仍为零，故A正确，B、D错误．受到的摩擦力Ff′＝(mg＋F)sinθ，变大，故C错误．
3.【答案】D
【解析】由题意可知，两根绳上张力的合力应为竖直向下，可使电线杆不发生倾斜．由题中给出的长度值可知角ABO为37°，角OBC为53°，即角ABC为直角．根据力的矢量三角形可知：＝tan 53°＝，故D对，故选D.
4.【答案】D
【解析】三条绳索上的张力大小都相等，由题意可知它们的竖直分量之和为F，设每根绳索与竖直方向间夹角为θ，每根绳上的力为FT，则3FTcosθ＝F.由数学几何知识可知：AO′＝L，联立求得：FT＝F，故选D.
5.【答案】C
【解析】据题意，当小球在竖直挡板作用下缓慢向右移动，受力变化情况如图所示，所以移动过程中挡板对小球作用力增加；球面对小球作用力也增大，故选项C正确．

6.【答案】C
【解析】两个共点力的合力大小的取值范围是|F1－F2|≤F≤F1＋F2.根据以上关系，可以求得F2大小的取值范围是60 N≤F2≤140 N．故只有选项C正确．
7.【答案】B
【解析】因为F1与F2的合力与F3等大、反向，由几何关系知F1＝F3cos 30°＝F3，F2＝F3sin 30°＝F3，故B正确．
8.【答案】C
【解析】F1是F的水平分力，不是物体对水平面的摩擦力．故A错误．
F2是F的竖直分力，不是水平面对物体的支持力．根据平衡条件得到，水平面对物体的支持力FN＝mg－F2.故B错误．
根据平衡条件得知，F1与水平面给物体的静摩擦力平衡，大小相等，方向相反．故C正确．
根据平衡条件得知，F2与物体的重力不是大小相等、方向相反的．故D错误．
9.【答案】A
【解析】设绳上的张力为F，对斜面上的物块A受力分析可知
F＝mgsin 30°＝mg
对B上面的滑轮受力分析如下图

mBg＝F合＝F＝mg
所以mB＝m，选项A正确．
10.【答案】B
【解析】由题图知，两力方向相同时，合力为5 N．即F1＋F2＝5 N；方向相反时，合力为1 N，即|F1－F2|＝1 N．故F1＝3 N，F2＝2 N，或F1＝2 N，F2＝3 N，B正确．
11.【答案】B
【解析】以两环组成的整体，分析受力情况如图甲所示．根据平衡条件得，FN＝2mg保持不变．再以Q环为研究对象，分析受力情况如图乙所示．设细绳与OB杆间夹角为α，由平衡条件得，细绳的拉力FT＝，P环向左移一小段距离时，α减小，cosα变大，FT变小．B正确．

12.【答案】C
【解析】　处于平衡状态的物体，从运动形式上是处于静止或匀速直线运动状态，即加速度等于零；从受力上来看，物体所受合力为零．某一时刻速度为零的物体，加速度不一定为零，则物体不一定处于平衡状态，选项A错误；物体相对于另一物体静止时，该物体不一定处于平衡状态，如当另一物体做变速运动时，该物体也做相同的变速运动，加速度不为零，则此物体处于非平衡状态，故选项B错误；物体随传送带一起匀速运动，加速度为零，物体处于平衡状态，选项C正确；弹簧上挂的重物，在力F撤去后会在弹簧拉力作用下产生向上的加速度，故不处于平衡状态，则选项D错误．
13.【答案】(1)30 N　(2)30 N　方向水平向左
【解析】(1)金属球静止，则它受到三个力的作用而平衡(如图所示)．由平衡条件可得墙壁对金属球的弹力为
FN1＝Gtanθ＝40 N×tan 37°＝30 N.

(2)斜面体对金属球的弹力为
FN2＝＝50 N
由斜面体平衡可知地面对斜面体的摩擦力大小为
Ff＝FN2sin 37°＝30 N
摩擦力的方向水平向左．
14.【答案】(1)N　(2)N　方向水平向左
【解析】(1)以小球为研究对象，受力分析如图甲所示．

F＝mg，FTcos 30°＝F
得FT＝＝N＝N
(2)以小球和斜面整体为研究对象，受力分析如图乙所示，因为系统处于静止状态，所以Ff＝FTsin 30°＝×N＝N，方向水平向左．

15.【答案】(1) 340 N　(2) 0.24　
【解析】(1)如图所示，对小孩和雪橇整体受力分析得：
竖直方向：Fsinθ＋FN＝mg
解得FN＝mg－Fsinθ＝340 N
雪橇对地面压力：
FN′＝FN＝340 N

(2)水平方向：Fcosθ－Ff＝0　　　　Ff＝μFN
由上式解得：μ≈0.24
16.【答案】6　西偏南45°
【解析】两个力合力为零，则两力为平衡力，把其中向东的力改为向南，则两力夹角为90°，由平等四边形定则，则两力的合力大小为6N，方向为西偏南45°.
17.【答案】40　与F6同向
【解析】根据多个力求合的步骤，先将F1与F4、F2与F5、F3与F6合成，三组力的合力均为20 N，如图所示：

根据两个相等的互成120°的力的合力大小等于分力的大小，方向沿其角平分线，故可知六个力的合力为40 N，方向与F6相同．
18.【答案】2　4
【解析】合力为2N，水平向右；一个分力在竖直方向，另一个分力与水平方向的夹角是30°，根据平行四边形定则作图，如图所示：

故F2＝2 N，F1＝4 N.