第4章《力与平衡》单元测试卷-2021-2022学年高一上学期物理鲁科版（2019）必修第一册 Word版含答案

第4章《力与平衡》单元测试卷
一、单选题(共15小题)
1.如图所示，在拉力F作用下，小球A沿光滑的斜面缓慢地向上移动，在此过程中，小球受到的拉力F和支持力FN的大小变化是(　　)．
A．F增大，FN减小
B．F和FN均减小
C．F和FN均增大
D．F减小，FN不变
2.如图所示，一个半径为r，重为G的光滑均匀球，用长度为r的细绳挂在竖直光滑的墙壁上，则绳子的拉力F和球对墙壁的压力FN的大小分别是(　　)
A．G，
B．
2G，G
C．G，
D．，
3.如图所示，三根轻绳分别系住质量为m1、m2、m3的物体，它们的另一端分别通过光滑的定滑轮系于O点，整体装置处于平衡状态时，OA与竖直方向成30°角，OB处于水平状态，则(　　)
A．m1∶m2∶m3＝1∶2∶3
B．m1∶m2∶m3＝3∶4∶5
C．m1∶m2∶m3＝2∶∶1
D．m1∶m2∶m3＝∶2∶1
4.如图所示，固定在竖直平面内的光滑圆环的最高点有一个光滑的小孔，质量为m的小球套在圆环上，一根细线的下端系着小球，上端穿过小孔用手拉住，现拉动细线，使小球沿圆环缓慢上移，在移动过程中手对线的拉力F和轨道对小球的弹力FN的大小变化情况是(　　)
A．F减小，FN不变
B．F不变，FN减小
C．F不变，FN增大
D．F增大，FN减小
5.已知一个力的大小为100
N，它的一个分力F1的大小为60
N，则另一个分力F2的大小(　　)
A．
一定是40
N
B．
一定是80
N
C．
不能大于100
N
D．
不能小于40
N
6.人们不可能用双手掰开一段木桩，然而，若用斧子就容易把树桩劈开．如图所示，斧子的两个斧面间的夹角为θ，两个斧面关于竖直平面对称，当斧子对木桩施加一个竖直向下的力F时，木桩的两个劈开面受到的侧向压力FN等于(　　)
图14
A．FN＝
B．FN＝
C．FN＝
D．FN＝
7.有三个力作用在同一个物体上，它们的大小分别为F1＝30
N，F2＝40
N，F3＝50
N，且F1的方向与F2的方向垂直，F3的方向可以任意改变，则这三个力的合力最大值和最小值分别为
A．
120
N,0
B．
120
N,20
N
C．
100
N,0
D．
100
N,20
N
8.如图所示，一个“Y”形弹弓顶部跨度为L，两根相同的橡皮条自由长度均为L，在两橡皮条的末端用一块软羊皮(长度不计)做成裹片。若橡皮条的弹力与形变量的关系满足胡克定律，且劲度系数为k，发射弹丸时每根橡皮条的最大长度为2L(弹性限度内)，则发射过程中裹片对弹丸的最大作用力为(　　)
A．kL
B．
2kL
C．kL
D．kL
9.两个共点力的大小分别为F1＝15
N，F2＝8
N，它们的合力大小不可能等于(　　)
A．
9
N
B．
25
N
C．
8
N
D．
21
N
10.如图甲为杂技表演的安全网示意图，网绳的结构为正方格形，O、a、b、c、d……等为网绳的结点，安全网水平张紧后，若质量为m的运动员从高处落下，并恰好落在O点上，该处下凹至最低点时，网绳dOe，bOg均成120°向上的张角，如图乙所示，此时O点受到向下的冲击力大小为F，则这时网绳dOe中的张力大小为(　　)
A．
F　　
B．　　
C．
F+mg　　
D．
11.如图所示，电灯悬挂于两墙之间，更换水平绳OA使连接点A向上移动而保持O点的位置不变，则A点向上移动时(　　)
A．
绳OA的拉力逐渐增大
B．
绳OA的拉力逐渐减小
C．
绳OA的拉力先增大后减小
D．
绳OA的拉力先减小后增大
12.如图所示，质量为m的物体A静止在倾角为θ＝30°、质量为M的斜面体B上．现用水平力F推物体A，在F由零增大至再逐渐减为零的过程中，A和B始终保持静止．对此过程下列说法正确的是(　　)
A．
地面对B的支持力大于(M＋m)g
B．A对B的压力的最小值为，最大值为
C．A受到摩擦力的最小值为0，最大值为
D．A受到摩擦力的最小值为，最大值为
13.如图所示，A、B两物体均处于静止状态，关于B物体受力情况，下列说法中正确的是(　　)
A．B物体一定受到四个力
B．B物体可能不受地面的支持力作用
C．B物体可能不受地面的静摩擦力作用
D．B物体可能受三个力，也可能受四个力
14.如图所示，mA>mB，设地面对A的支持力为FN，绳子对A的拉力为F1，地面对A的摩擦力为F2，若水平方向用力F拉A，使B匀速上升，则在此过程中(　　)
A．FN增大，F2增大，F1不变
B．FN减小，F2减小，F1不变
C．FN减小，F2减小，F1增大
D．FN增大，F2减小，F1增大
15.关于平衡状态，下列说法正确的是(　　)
A．
竖直上抛的物体到达最高点时，物体处于平衡状态
B．
木块放在斜面体的斜面上，随斜面体一起向右匀速运动，木块处于平衡状态
C．
木块放在斜面体的斜面上，随斜面体一起向右匀加速运动，木块处于平衡状态
D．
静止在匀加速运动的列车内的水平桌面上的杯子，处于平衡状态
二、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.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.
18.如图所示为上海科技馆中的展项之一：高空骑自行车．自行车的下面固定着一个很重的物体，参观者都可以去骑这种自行车，不会掉下来，由图可知，这是属于　　平衡（填稳定平衡或不稳定平衡），它是利用降低　　增大其稳度的．
三、简答题(共3小题)
19.图示为两个力F1和F2，用作图法求它们的合力F.
20.如图所示，半圆形支架BAD上悬挂着两组绳OA和OB，结于圆心O，两绳下悬挂重为G的物体，使绳OA固定不动，在将绳OB的B端沿半圆支架从水平位置缓慢移至竖直位置C的过程中，分析绳OA和绳OB所受力的大小如何变化．
21.如图所示，在一根橡皮绳中间吊起一个重锤，当橡皮绳两个端点的距离慢慢变大时，橡皮绳也会慢慢变长。
你能从力的分解的角度解释这个现象吗？试着通过作图的方法来分析。
四、计算题(共3小题)
22.如图所示，球A重G1＝60
N，斜面体B重G2＝100
N，斜面倾角θ＝30°，一切摩擦均不计，则水平力F为多大时，才能使A、B均处于静止状态？此时竖直墙壁和水平地面受到的弹力为多大？
23.有两个大小相等的共点力F1和F2，当它们的夹角为120°时合力为F，则当它们间夹角为90°时，合力多大？
24.如下图所示，一名骑独轮车的杂技演员在空中钢索上表演，如果钢索所承受的最大拉力是2
000
N，演员和独轮车的总质量为80
kg，两侧的钢索最大成150°夹角，钢索能安全使用吗？(cos
75°＝0.259，g取10
N/kg)
答案解析
1.【答案】A
【解析】设斜面倾角为α，拉力与斜面的夹角为β，对小球，由平衡条件得mgsinα＝Fcosβ，Fsinβ＋FN＝mgcosα；小球A沿光滑的斜面缓慢地向上移动，夹角β增大，则F增大，FN减小，故A正确．
2.【答案】D
【解析】由题意可知：悬绳与墙的夹角为30°，由力的三角形定则：
FN＝Gtan
30°＝G；
F＝2FN＝.
3.【答案】C
【解析】对结点O受力分析，O点受到三根绳子的拉力如图所示．
根据三角形的知识有：＝cos
30°＝；＝sin
30°＝
根据三力平衡条件可知，FB和FC的合力F与FA等值反向，
所以有＝；＝
则：FA∶FC∶FB＝2∶∶1
根据定滑轮两端拉力相等，有：
FA＝m1g，FB＝m3g，FC＝m2g
所以：m1∶m2∶m3＝2∶∶1
4.【答案】A
【解析】小球沿圆环缓慢上移可看做匀速运动，对小球进行受力分析，小球受重力G，拉力F，轨道对小球的弹力FN三个力．满足受力平衡．作出受力分析图如下
由图可知△OAB∽△GFA
即：＝＝
当A点上移时，半径不变，G不变，AB长度减小，则知F减小，FN不变，故A正确．
5.【答案】D
【解析】由于F1＋F2≥F≥|F1－F2|，故40
N≤F2≤160
N，故D正确．
6.【答案】C
【解析】将力F分解为F1、F2两个分力，这两个分力分别与斧子的两个侧面垂直，根据对称性，两分力F1、F2大小相等，这样，以F1、F2为邻边的平行四边形就是一个菱形．因为菱形的对角线互相垂直且平分，所以有：F1＝F2＝，木桩的两个劈开面受到的侧向压力FN等于.
7.【答案】C
【解析】F1与F2的合力大小是确定的，为N＝50
N．它与F3的合力情况，最大值为100
N，最小值为0.
8.【答案】D
9.【答案】B
【解析】F1、F2的合力范围是F1－F2≤F≤F1＋F2，故7
N≤F≤23
N，不在此范围的是25
N，应选择B项．
10.【答案】
11.【答案】D
【解析】对O点受力分析，如图所示，利用图解法可知绳OA的拉力先变小后变大，故A、B、C错误，D正确．
12.【答案】B
【解析】对AB组成的整体受力分析，整体受力平衡，竖直方向受到重力和地面对B的支持力，所以地面对B的支持力等于(M＋m)g，故A错误；对A受力分析，受到重力、支持力、推力和摩擦力作用，垂直于斜面方向有：FN＝mgcos
30°＋Fsin
30°，当F＝0时，FN最小，最小为FNmin＝mgcos
30°＝mg，当F＝mg时，FN最大，最大为FNmax＝mgcos
30°＋mg×＝mg，根据牛顿第三定律可知对B压力的最小值为mg，最大值为mg，故B正确；沿着斜面方向，当Fcos
30°＝mgsin
30°即F＝mg时，摩擦力为零，当F摩擦力Ff＝mgsin
30°－Fcos
30°，当F＝0时，Ff最大，Ffm＝mgsin
30°＝mg，
当F>mg，静摩擦力方向向下，则摩擦力Ff′＝Fcos
30°－mgsin
30°，当F＝mg时，Ff最大，Ff′max＝mg×－mg＝mg，综上可知，所受摩擦力的最小值为0，最大值为mg，故C、D错误．
13.【答案】A
【解析】因为绳作用在B上的力不为零，所以绳对B的拉力在水平方向向左的分力不为零，而B又处于静止状态，根据共点力的平衡条件，水平面对B一定有向右的静摩擦力。由于摩擦力的存在，水平面对B一定有支持力。综上所述，B物体一定会受到四个力的作用(重力、绳子的拉力、水平面的支持力和摩擦力)，选项A正确。
14.【答案】A
【解析】由题，B保持匀速上升，由平衡条件可知，绳子的拉力大小FT不变．根据定滑轮的特点可知，A受到轻绳的拉力F1大小也不变.
对A受力分析如图，则竖直方向：FN＋F1cosθ＝mAg，得FN＝mAg－F1cosθ；A沿地板向右运动时，θ增大，cosθ减小，F1不变，则FN逐渐增大，而F2＝μFN，μ不变，则F2也逐渐增大．故A正确，B、C、D错误．
15.【答案】B
【解析】　竖直上抛的物体在最高点受到重力作用，合力不为零，所以不处于平衡状态，A错误；匀速运动或静止的物体，所受合外力为零，处于平衡状态，B正确，C错误；杯子相对于列车静止，而列车处于加速状态，所以杯子也处于加速状态，因此不处于平衡状态，D错误．
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】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.
18.【答案】稳定；重心位置
【解析】高空骑自行车，自行车的下面固定着一个很重的物体，改变了物体质量分布情况，从而改变重心位置，它是利用降低重心位置增大其稳度的，这是属于稳定平衡．
19.【答案】
【解析】根据平行四边形定则以F1、F2为邻边作平行四边形量出对角线F线段的长度，由题图中线段长度表示10
N，则合力的大小F＝10×4.5
N＝45
N
20.【答案】FA逐渐变小，而FB却是先减小，后增大．当OB和OA垂直时，FB最小．
【解析】将拉力F分解为FA和FB，如下图所示．绳OA固定，则FA的方向不变，绳OB向上靠近OC的过程中，在B1、B2、B3三个位置两绳受到的力分别为FA1和FB1、FA2和FB2、FA3和FB3.由图可以看出，FA逐渐变小，而FB却是先减小，后增大．当OB和OA垂直时，FB最小．
21.【答案】当端点距离变大时，两力之间的夹角变大，两个力的合力不变，则两力变大，橡皮绳被拉长(如图)。
【解析】
22.【答案】20N　20N　160
N
【解析】设竖直墙壁和水平地面对A、B的作用力分别为F1、F2，取A、B组成的整体为研究对象，受力分析如图甲所示．
由受力平衡得
F2＝G1＋G2＝160
N
F1＝F
取A为研究对象，受力分析如图乙所示．由受力平衡得
F1＝G1tanθ，则F＝G1tanθ＝20N
由牛顿第三定律知，竖直墙壁和水平地面受到的弹力的大小分别为20N、160
N.
23.【答案】F
【解析】分力大小相等，成120°角时，其合力等于分力．则F1＝F2＝F.在分力成90°角时，F合＝F.
24.【答案】能
【解析】对钢索上与车轮接触的点受力分析，如图所示．
其中FT1、FT2为两侧钢索对O点的拉力，且FT1＝FT2，FN为O点受到的独轮车的压力，FT1和FT2合力FT的大小与FN大小相等，FN在数值上等于人和车的重力G.由几何关系得2FT1cos
75°＝G，所以
FT1＝＝N≈1
544
N，
即FT1<2
000
N，钢索能安全使用．