2019-2020学年新课程同步鲁科版高中物理必修第一册章末综合检测力与平衡

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章末综合检测　
力与平衡
A级—学考达标
1．若一个物体处于平衡状态，则此物体一定是(　　)
A．静止
B．做匀速直线运动
C．速度均匀变化
D．所受共点力的合力为零
解析：选D　平衡状态包括静止状态和匀速直线运动状态，A、B错误；若物体处于平衡状态，则物体所受共点力的合力为零，D正确；处于平衡状态的物体加速度等于零，而C项中速度均匀变化，说明有恒定的加速度，故C错误。
2．一个物体受到三个力的作用，三力构成的矢量图如图所示，则能够使物体处于平衡状态的情形是(　　)
解析：选A　处于平衡状态的物体，所受合外力为零，题中的四个选项中只有选项A合力为零。
3．同时作用在物体上的两个方向相反的共点力，大小分别为8
N和10
N，其中10
N的力在逐渐减小到零的过程中，两个力的合力的大小(　　)
A．先减小后增大　　　
B．先增大后减小
C．一直减小
D.一直增大
解析：选A　当10
N的力减小到8
N时，这两力的合力为零，故在10
N的力逐步减小到零的过程中，合力的大小应先减小后增大，A正确。
4．台灯的灯头与灯座通过一根能弯曲的白色塑料细杆相连，甲、乙、丙三个图中白色塑料细杆的弯曲程度各不相同，以下说法正确的是(　　)
A．甲图中细杆对灯头的作用力最小
B．丙图中细杆对灯头的作用力最大
C．乙图中灯座对桌面的压力最大
D．三图中灯座对桌面的压力一样大
解析：选D　对三个图中的灯头受力分析可知，虽然形变不同，但灯头都受二力平衡，则细杆对灯头的弹力大小等于重力，方向竖直向上，故A、B均错误。对三个图中的整个灯座受力分析，桌面的支持力和重力二力平衡，可知灯座对桌面的压力一样大，故C错误，D正确。
5．如图所示，两根等长的轻绳将日光灯悬挂在天花板上，两绳与竖直方向的夹角都为45°，日光灯保持水平，所受重力为G。则(　　)
A．两绳对日光灯拉力的合力大小为G
B．两绳的拉力和日光灯重力不是共点力
C．两绳的拉力大小分别为G和G
D．两绳的拉力大小分别为和
解析：选A　如图，两绳拉力的作用线与日光灯重力作用线的延长线交于一点，这三个力为共点力，选项B错误；由于日光灯在两绳拉力和重力作用下处于平衡状态，所以两绳的拉力的合力与重力G等大反向，选项A正确；由于两个拉力的夹角成直角，且都与竖直方向成45°角，则由力的平行四边形定则可知G＝，F1＝F2，故F1＝F2＝G，选项C、D错误。
6．如图，甲、乙两人分别乘坐两种电动扶梯，此时两电梯均匀速向上运转，则(　　)
A．甲受到三个力的作用
B．甲对扶梯没有摩擦力的作用
C．乙受到四个力的作用
D．乙对扶梯作用力的方向垂直扶梯向下
解析：选B　题图甲中，人处于匀速直线运动状态，受力平衡，受到重力和支持力，不受摩擦力，重力G＝mg，支持力N＝G＝mg，A错误，B正确；题图乙中，人处于匀速直线运动状态，受力平衡，受到重力G＝mg、斜面的支持力N′以及沿斜面向上的摩擦力三个力作用，C错误；扶梯对人的作用力竖直向上，则人对扶梯的作用力竖直向下，D错误。
7.小船被绳索拉向岸边，如图所示，船在水中运动时设水的阻力大小不变，那么在小船匀速靠岸的过程中，下列说法正确的是(　　)
A．绳子的拉力FT不断减小
B．绳子的拉力FT不变
C．船受的浮力减小
D．船受的浮力增大
解析：选C　小船的受力情况如图所示。
据平衡条件知F＋FTsin
θ＝G，FTcos
θ＝f，
则拉力FT＝，小船向岸边运动时，角θ增大，FT增大，A、B错误；浮力F＝G－FTsin
θ，因为FT增大，sin
θ增大，所以浮力F减小，C正确，D错误。
8.在“探究两个互成角度的力的合成规律”的实验中，需要将橡皮筋的一端固定在水平木板上，另一端系上两根细绳，细绳的另一端都有绳套(如图所示)。实验中需用两个弹簧测力计分别钩住绳套，并互成角度地拉橡皮筋，使橡皮筋伸长，结点到达某一位置O。
(1)某同学在做该实验时认为：
A．拉橡皮筋的绳细一些且长一些，实验效果较好
B．拉橡皮筋时，弹簧测力计、橡皮筋、细绳应贴近木板且与木板平面平行
C．橡皮筋弹性要好，拉结点到达某一位置O时，拉力要适当大些
D．拉力F1和F2的夹角越大越好
其中正确的是________(填入相应的字母)。
(2)若两个弹簧测力计的读数均为4
N，且两弹簧测力计拉力的方向相互垂直，则________(填“能”或“不能”)用一个量程为5
N的弹簧测力计测量出它们的合力，理由是________________。
解析：(1)为便于确定拉力的方向，细绳宜长一些且较细，实验时橡皮筋、细绳、弹簧测力计应与木板平行，F1与F2可适当大些，但不能太大，拉力F1和F2的夹角越大，合力反而越小，作图时相对误差较大，A、B、C正确。
(2)若两个弹簧测力计的读数均为4
N，且两弹簧测力计拉力的方向相互垂直，则其合力为4
N，故不能用一个量程为
5
N的弹簧测力计测量出它们的合力。
答案：(1)ABC　(2)不能　该弹簧测力计的量程太小
9．在倾角为30°的光滑斜面上放着一个质量M＝2
kg的物体A，通过轻绳与质量为m的物体B相连，如图所示，A和B都处于静止状态，求B物体的质量。(g取10
N/kg)
解析：分析B的受力可知，绳的拉力等于B所受重力，即FT＝mg①
以A为研究对象，它受三个力，将重力分解后，在平行斜面方向上，A所受的合力为零，
即Mgsin
30°＝FT②
由①②得mg＝Mgsin
30°
解得m＝Msin
30°＝1
kg。
答案：1
kg
B级—选考提能
10．如图所示，物体P静止于固定的斜面上，P的上表面水平。现把物体Q轻轻地叠放在P上，则(　　)
A．P向下滑动
B．P静止不动
C．P所受的合外力增大
D．P与斜面间的静摩擦力不变
解析：选B　设斜面倾角为θ，P、Q的质量分别为M、m，因物体P静止于固定的斜面上，则动摩擦因数μ≥tan
θ，所受合外力F1＝0，静摩擦力f1＝Mgsin
θ，把物体Q轻轻地叠放在P上，选整体为研究对象，则(M＋m)gsin
θ≤μ(M＋m)gcos
θ，故P、Q仍处于静止状态。P所受的合外力F2＝0，即F1＝F2，P与斜面间的静摩擦力f2＝(M＋m)gsin
θ>f1，故选项B正确，选项A、C、D错误。如果将P、Q两物体视为一个整体，则更容易得正确的选项为B。
11.如图所示，墙上有两个钉子a和b，它们的连线与水平方向的夹角为45°，两者的高度差为l。一条不可伸长的轻质细绳一端固定于a点，另一端跨过光滑钉子b悬挂一质量为m1的重物。在绳子距a端的c点有一固定绳圈。若绳圈上悬挂质量为m2的钩码，平衡后绳的ac段正好水平，则重物和钩码的质量比为(　　)
A.
B．2
C.
D.
解析：选C　如图所示，平衡后设绳的bc段与水平方向成α角，则：tan
α＝2，sin
α＝，对c点分析，三力平衡，在竖直方向上有：m2g＝m1gsin
α，得：＝＝，C正确。
12．[多选]如图所示，水平细杆上套一环A，环A与B球间用一轻质绳相连，其质量分别为mA、mB，由于B球受到风力作用，环A与B球一起向右匀速运动。已知细绳与竖直方向的夹角为θ，则下列说法正确的是(　　)
A．B球受到的风力F为mBgtan
θ
B．风力增大时，轻质绳对B球的拉力保持不变
C．风力增大时，杆对环A的支持力保持不变
D．环A与水平细杆间的动摩擦因数为
解析：选AC　对B受力分析可知，A正确；当风力增大时θ增大，由F拉＝可知，B错误；以整体为研究对象，竖直方向杆对环A的支持力与环A和B球受到的重力平衡，C正确；水平方向上，mBgtan
θ＝μ(mA＋mB)g，得μ＝，D错误。
13．[多选]如图所示，质量分别为m1、m2的两个物体通过轻弹簧连接，在力F的作用下一起沿水平方向做匀速直线运动(m1在地面，m2在空中)，力F与水平方向成θ角。则m1所受的支持力N和摩擦力f的大小是(　　)
A．N＝m1g＋m2g－Fsin
θ
B．N＝m1g＋m2g－Fcos
θ
C．f＝Fcos
θ
D．f＝Fsin
θ
解析：选AC　把质量为m1、m2的两个物体看成一个整体进行研究，对整体受力分析，水平方向上：f＝Fcos
θ，C正确；竖直方向上：N＋Fsin
θ＝m1g＋m2g，所以N＝m1g＋m2g－Fsin
θ，所以A正确，B、D均错。
14.[多选]如图所示，质量为m、顶角为α的直角劈和质量为M的正方体放在两竖直墙和一水平面间，处于静止状态。若不计一切摩擦，则(　　)
A．水平面对正方体的弹力大小为(M＋m)g
B．墙面对正方体的弹力大小为
C．正方体对直角劈的弹力大小为mgcos
α
D．直角劈对墙面的弹力大小为mgsin
α
解析：选AB　把两个物体看成一个整体，分析受力，水平方向有两个弹力，竖直方向有重力和支持力，在竖直方向上由二力平衡可得，水平面对正方体的弹力大小为(M＋m)g，选项A正确；以直角劈为研究对象，其受竖直向下的重力mg，右面墙的弹力F2，方向水平向左，正方体对直角劈的支持力F，方向过两物体的接触点垂直于直角劈的斜面，即与水平方向的夹角为α，由力的合成和二力平衡可知，F2与F的合力与重力等大反向，故F＝，F2＝Fcos
α＝，所以选项C错误；由力的相互性知直角劈对墙面的弹力大小为，所以选项D错误；再以整体为研究对象得墙面对正方体的弹力大小与F2相等，即为，所以选项B正确。
15.某同学在家中尝试验证平行四边形定则，他找到3条相同的橡皮筋(遵循胡克定律)和若干小重物，以及刻度尺、三角板、铅笔、细绳、白纸、钉子，设计了如下实验：将两条橡皮筋的一端分别挂在墙上的两个钉子A、B上，另一端与第三条橡皮筋连接，结点为O，将第3条橡皮筋的另一端通过细绳挂一重物，如图所示。
(1)[多选]为完成实验，下述操作必需的是(　　)
A．测量细绳的长度
B．测量橡皮筋的原长
C．测量悬挂重物后橡皮筋的长度
D．记录悬挂重物后结点O的位置
(2)钉子位置固定，欲利用现有器材，改变条件再次验证，可采用的方法是__________________。
解析：(1)必需测量橡皮筋的原长和悬挂重物后橡皮筋的长度，这样才能确定橡皮筋的伸长量，确定各力的大小；还需记录悬挂重物后结点O的位置，同时记下3条橡皮筋所在的方向，以便确定各拉力的方向。根据平行四边形定则做出合力的图示。因此，必需的是B、C、D。
(2)改变条件再次验证可采用更换不同的小重物的方法。
答案：(1)BCD　(2)更换不同的小重物
16．如图所示，滑块A置于水平地面上，滑块B在一水平力作用下紧靠滑块A(A、B接触面竖直)，此时A恰好不滑动，B刚好不下滑。已知A与B间的动摩擦因数为μ1，A与地面间的动摩擦因数为μ2，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。求A与B的质量之比。
解析：对A、B整体分析，受重力、支持力、推力和最大静摩擦力，根据平衡条件，有：
F＝μ2(m1＋m2)g
①
再对物体B分析，受推力、重力、向左的支持力和向上的最大静摩擦力，根据平衡条件，有：
水平方向：F＝N
竖直方向：m2g＝f
其中：f＝μ1N
联立有：m2g＝μ1F②
联立①②解得：
＝。
答案：
17.如图所示，一根水平的粗糙直横杆上套有两个质量均为m的铁环，两铁环上系着两根等长的细线，共同拴住一质量为M＝2m的小球。若细线与水平横杆的夹角为θ时，两铁环与小球均处于静止状态，则水平横杆对其中一铁环的弹力为多大？摩擦力为多大？
解析：分析O点的受力情况如图甲所示。由对称性可知F2＝F3，由平衡条件知，
F2sin
θ＋F3sin
θ＝F1。
分析小球的受力情况可得F1＝Mg＝2mg，
所以F2＝F3＝。
分析A环的受力情况如图乙所示，由平衡条件得
水平方向：f＝F2·cos
θ，得f＝。
竖直方向：N＝mg＋F2sin
θ，得N＝2mg。
答案：2mg　
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