2012高中物理 第五章 力与平衡单元测试5 鲁科版必修1

第5章《力与平衡》单元测试1
一、选择题（每小题3分，共30分）
1.一木块放在水平桌面上，在水平方向共受到三个力即F1、F2和摩擦力作用，木块处于静止状态，其中F1=10 N，F2=2 N.若撤去F1，则木块在水平方向受到的合力为（ ）
A.10 N，方向向左 B.6 N，方向向左
C.2 N，方向向左 D.零
解析：当木块受三个力作用而静止时，则：F1=F2+f
故f=F1-F2=8 N可知最大静摩擦力大于或等于8 N
当撤去F1后，因为F2=2 N，它小于最大静摩擦力，所以此时物体水平向右受一个大小为2 N的静摩擦力，物体仍处于静止状态，木块所受的合外力仍为零.本题答案为D.答案:D
2.一个物体受两个力作用，这两个力的三要素完全相同，则此二力（ ）
A.一定是平衡力 B.一定不是平衡力
C.可能是平衡力 D.无法判断
答案：B
3.质量为m的长方形木块静止在倾角为θ的斜面上，那么木块对斜面作用力的方向应该是（ ）
A.沿斜面向下 B.垂直斜面向上
C.沿斜面向上 D.竖直向下 答案：D
4.用一根细绳沿水平方向把电灯拉至如图5-14所示的位置，细绳的一端固定在墙上的O点，此时电线AB与OB对灯的拉力分别是F1、F2，如果把细绳固定在墙上的O′点，则F1与F2的变化情况（ ）
图5-14
A.F1、F2都增大 B.F1增大，F2不变
C.F1、F2都减小 D.F1减小、F2不变 答案：A
5.如图5-15所示，将重物P放在粗糙的斜面上，再用一力F拉它，重物P处于静止状态.重物P的受力情况可能是（ ）
图5-15
A.拉力F、重力、支持力
B.拉力F和重力
C.拉力F、重力、支持力、沿斜面向上的摩擦力
D.拉力F、重力、支持力、沿斜面向下的摩擦力 答案：ACD
6.由三个共点力F1、F2和F3作用在同一个物体上，它们之间的夹角可以在同一平面内任意改变，它们的大小分别取下列四组数据，其中哪一组不可能使物体平衡（ ）
图5-16
A.15 N、25 N、35 N B.10 N、5 N、4 N
C.10 N、10 N、5 N D.10 N、20 N、25 N 答案：B
7.一物体静止在与水平面夹角为θ的粗糙斜面上，如图5-17所示.在θ逐渐增大而物体尚未发生滑动以前，作用在物体上的摩擦力总是正比于（ ）
图5-17
A.θ B.sinθ C.cosθ D.tanθ
答案：B
8.如图5-18所示，A静止在粗糙的水平地面上，地面对A的摩擦力为f，支持力为N′，若将A稍向右移动一点，系统仍保持静止，则正确的是（ ）
图5-18
A.f、N′都增大 B.f、N′都减小
C.f增大、N′减小 D.f减小、N增大 答案：A
9.如图5-19所示，硬杆BC一端固定在墙上的B点，另一端装有滑轮C，重物D用绳拴住通过滑轮固定于墙上的A点.若杆、滑轮及绳的质量和摩擦均不计，将绳的固定端从A点稍向下移，则在移动过程中（ ）
图5-19
A.绳的拉力、滑轮对绳的作用力都增大
B.绳的拉力减小，滑轮对绳的作用力增大
C.绳的拉力不变，滑轮对绳的作用力增大
D.绳的拉力、滑轮对绳的作用力都不变 答案：C
10.用轻质细线把两个质量未知的小球悬挂起来，如图5-20所示，今对小球a持续施加一个向左偏下30°的恒力，并对小球b持续施加一个向右偏上30°的同样大的恒力，最后达到平衡，表示平衡状态的图可能是（ ）
图5-20
图5-21
解析：（方法一）用整体法求解
以a、b两球及连接a、b球间的绳为一系统，因为施加在a、b两球上的两个恒力F等值反向，所以这两个力的合力为零，整个系统处于静止状态.由于它们所受重力是竖直向下的，所以连接悬挂点及a球的那段绳也必然是竖直的，所以，四个图中只有A图正确.
（方法二）用隔离法求解
我们也可以用隔离法对a、b小球进行受力分析，也会得到同样的结论.以C图为例，列出两小球的水平平衡方程（β为上段绳与竖直方向夹角，α为下段绳子与水平方向夹角）：
对a：F1cos30°=T1sinβ+T2·cosα
对b：F2cos30°=T2cosα
因为F1=F2,所以T1·sinβ=0
而T1≠0，所以β=0°，故只有A图正确. 答案：A
二、填空题（11、13题各5分，12题6分）
11.如图5-22，一个重100 N的粗细均匀的圆柱体放在60°的V形槽上，其角平分线沿竖直方向，若球与两接触面的动摩擦因数为0.25，则沿圆柱体轴线方向的水平拉力F=__________N时，圆柱体沿槽做匀速运动.
图5-22 答案：50
12.如图5-23所示，水平木板AB上放一质量为m的木块C，现将B端缓慢抬起，当θ=θ1时物体C仍相对木板静止；当θ增大到θ2时C刚要开始滑动；C滑动后调整θ到θ3时，C刚好匀速下滑.那么木块在木板上受的静摩擦力大小为_________，在θ角从O增到90°的过程中木块C受到的最大摩擦力为___________，木块与木板间的动摩擦因数为___________.
图5-23
答案：mgsinθ1 mgsinθ2 tanθ3
13.如图5-24所示，矩形均匀薄板长AC=60 cm，宽CD=10 cm.在B点以细线悬挂，板处于平衡，AB=35 cm，则悬线和板边缘CA的夹角α=_____________.
解析:矩形均匀薄板的重心在AD和CE交点O处，根据二力平衡条件知重力G跟悬线拉力等大反向.如右图所示，由几何知识得
tanα====1
即α=45°. 答案:45°
三、论证计算题（共54分）
14.（10分）为使重300 N的木柱直立于地面上，在柱的上端拴有两根拉绳，如图5-25所示.已知水平绳的拉力F=100 N，试求：
图5-25
（1）斜绳CA的拉力；
（2）木柱AB对地面的压力.
解析:如图：FAC==2F=200 N.
F合=FACsin60°=200× N=100 N=173.2 N
即木板对地面压力为173.2 N.
答案：（1）200 N （2）173.2 N
15.（10分）斧的纵截面是一个等腰三角形，两侧面的夹角为2θ，在斧背上加一个直向下的力F，使斧劈进木头，求斧的两侧面对木头的压力.
解析：如图所示，斧对木头的竖直向下的作用力等于F，这个力在垂直于两侧面的分力f1和f2就等于斧的侧面对木头的压力，根据力的平行四边形定则可以知道，f1=f2，
由于f1sinθ=f2sinθ=
所以f1=f2=
我们看到，对一定的力F来说，θ角越小，力f1和f2越大，这说明为什么越锋利的斧越容易劈开物体.
答案:
16.（10分）如图5-26所示，把一个球放在AB和CD两个与纸面垂直的光滑板之间，保持静止，AB板是固定的，CD板和AB板活动连接，CD板可绕通过D点并垂直于纸面的轴转动，在θ角缓慢地由0°增大到90°的过程中，AB板和CD板对球的支持力的大小各怎样变化
图5-26
解答：球的受力图如左下图所示，球在重力G、AB板的支持力F1、CD板的支持力F2这三个力作用下保持平衡，利用平行四边行定则作出F1和F2的合力F，由平衡条件可知，F与G大小相等、方向相反，即F的大小和方向都是不变的，F1的方向是不变的，由几何关系可知，F1和F的夹角保持不变；F2和F的夹角等于θ，如左下图所示，从右下图中力的图示可知，在θ角由0°增大到90°的过程中，F1由零开始一直增大；F2则先是逐渐减小，当F1和F2垂直时减到最小值，然后又逐渐增大.
17.（12分）已知如图5-27，一根轻绳左端固定在水平天花板上，依次穿过不计质量和摩擦的动滑轮和定滑轮后，悬挂重G1的物体A，在动滑轮下悬挂重G2的物体B，系统处于静止状态.求：
图5-27
（1）若G1=G2=10 N，静止时细绳与天花板间的夹角α.
（2）若测得G1=10 N，α=37°，那么G2为多少？
解析:(1)轻绳各处张力相等,G1=G2时,3个力的夹角必为120°,即α=30°
(2)由力的平衡条件知2G1sinθ=G2 θ=37° G1=10 N G2=12 N.
答案：（1）30° （2）12 N
18.（12分）如图5-28所示，物体质量为2 kg，两根轻细绳AB和ＡC的一端连接于竖直墙上，另一端系于物体上，在物体上另施加一个方向与水平线成θ=60°的拉力F，若要使绳都能伸直，求拉力F大小的范围.
图5-28
解析：要使绳都能伸直，应满足F合=0，若绳AC 的拉力为零时，由图（1）知2Fsinθ=mg得：F= N
若绳AB的拉力为零时，由图（2）知F′sinθ=mg，F′= N
故 N≤F≤ N.
答案: N≤F≤ N