高中物理人教版选修22第三章机械与传动装置单元测试（含解析）

14/1414/1414/14高中物理选修2-2第三章机械与传动装置〔含解析〕一、单项选择题1.如下图,小球用细绳系住,绳的另一端固定于O点．现用水平力F缓慢推动斜面体,小球在斜面上无摩擦地滑动,细绳始终处于直线状态,当小球升到接近斜面顶端时细绳接近水平,此过程中斜面对小球的支持力FN以及绳对小球的拉力FT的变化情况是〔

〕

A.

FN保持不变,FT不断增大

B.

FN不断增大,FT不断减小

C.

FN保持不变,FT先增大后减小

D.

FN不断增大,FT先减小后增大2.同一直线上的两个力F1和F2作用在同一物体上,F1=20N,F2=30N．它们的合力可能是A.

大小为50N,方向与F1相反

B.

大小为50N,方向与F2相反

C.

大小为10N,方向与F1相同

D.

大小为10N,方向与F2相同3.作用在一个物体上的两个共点力,大小分别是30N和40N,如果它们的夹角是90°,那么这两个力的合力大小为〔〕A.

10N

B.

35N

C.

50N

D.

70N4.如下图,人拉着旅行箱前进,拉力F与水平方向成α角,假设将拉力F沿水平和竖直方向分解,那么它的竖直分力为〔

〕

A.

Fsinα

B.

Fcosα

C.

Ftanα

D.

Fcotα5.如下图,重为100N的物体静止在水平地面上．用F=80N的力竖直向上拉该物体时,那么物体对地面的压力为〔

〕

A.

0N

B.

20N,方向竖直向上

C.

20N,方向竖直向下

D.

100N,方向竖直向下6.如下图,小球静止在小车中的光滑斜面A和光滑竖直挡板B之间,原小车向左匀速运动,现在小车改为向左减速运动,那么关于斜面A对小球的弹力FNA的大小和挡板B对小球的弹力FNB的大小,以下说法正确的选项是(

)

A.

FNA不变,FNB减小

B.

FNA增大,FNB不变

C.

FNB有可能增大

D.

FNA可能为零7.物体受两个共点力F1和F2作用,其大小分别是F1=6N.F2=10N,那么无论这两个力之间的夹角为何值,它们的合力不可能是(

)A.

5N

B.

10N

C.

16N

D.

18N8.两个共点力的合力为50N,分力F1的方向与合力F的方向成30°角,分力F2的大小为30N,那么〔

〕A.

F1的大小是唯一的

B.

F2的方向是唯一的

C.

F2有两个可能的方向

D.

F2可取任意方向9.如下图,一个重60N的物体置于光滑的水平面上,当用一个F=20N的力竖直向上拉物体时,物体所受的合力为〔

〕

A.

0N

B.

40N,方向竖直向下

C.

40N,方向竖直向上

D.

80N,方向竖直向上10.物体静止在斜面上,假设斜面倾角增大〔物体仍静止〕,物体受到的斜面的支持力和摩擦力的变化情况是〔

〕A.

支持力增大,摩擦力增大

B.

支持力增大,摩擦力减小

C.

支持力减小,摩擦力增大

D.

支持力减小,摩擦力减小二、多项选择题11.如下图,将力F分解为F1和F2两个分力,F1的大小和F2与F之间的夹角α,且α为锐角,那么〔

〕

A.当F1＞Fsinα时,一定有两解

B.当F1=Fsinα时,有唯一解

C.当F1＜Fsinα时,无解

D.当Fsinα＜F1＜F时,一定有两解12.在验证力的平行四边形定那么时,先将橡皮条的一端固定在水平木板上,另一端系上带有绳套的两根细绳．实验时,需要两次拉伸橡皮条,第一次是通过两细绳用两个弹簧测力计互成角度地拉橡皮条,第二次是用一个弹簧测力计通过一细绳拉橡皮条以下对本实验的要求及减小实验误差的说法正确的有〔

〕A.

两次拉伸橡皮条只要将橡皮条拉伸相同长度即可

B.

第二次拉橡皮条时要使细绳沿第一次实验所作平行四边形对角线方向

C.

标记拉力方向时,铅笔要紧靠细绳,沿绳移动画出拉力方向

D.

拉橡皮条的细绳要长些,标记同一细绳方向的两点要远些

E.

弹簧测力计使用前要先调到零点,拉橡皮条时弹簧的伸长方向和所测拉力方向要一致13.两个力大小分别为20N和40N,那么它们的合力大小不可能等于〔

〕A.

15N

B.

20N

C.

45N

D.

65N14.三个共点力作用于一个物体,以下每一组力中合力可以为零的有〔

〕A.

6N,6N,6N

B.

6N,6N,11N

C.

10N,12N,25N

D.

4N,2N,5N15.一个物体在三个共点力的作用,三个力的大小分别是F1=3N,F2=4N,F3=5N,这三个力的合力大小可能是〔

〕A.

ON

B.

6N

C.

12N

D.

15N16.如下图,把质量为m的球夹在竖直墙壁AC和木板BC之间,不计摩擦,绕C点将板BC缓慢放至水平的过程中,以下说法正确的选项是〔

〕

A.

球对墙的压力减小

B.

球对墙的压力增大

C.

球对板的压力减小

D.

球对板的压力先增大后减小三、填空题17.在“验证力的平行四边形定那么〞的实验中,某同学的实验情况如图甲所示,其中A为固定橡皮条的图钉,O为橡皮条与细绳的结点,OB和OC为细绳．

①图乙是在白纸上根据实验结果画出的力的图示,以下说法中正确的选项是〔双选〕________

A．图乙中的F是力F1和F2合力的理论值,F′是力F1和F2合力的实际测量值

B．图乙中的F′是力F1和F2合力的理论值,F是力F1和F2合力的实际测量值

C．在实验中,如果将细绳也换成橡皮条,那么对实验结果没有影响

D．在实验中,如果将细绳也换成橡皮条,那么对实验结果有影响

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

③以下操作中正确的选项是________

A．同一次实验过程中,O点位置允许变动

B．实验中,弹簧秤必须与木板平行,读数时视线要正对弹簧秤刻度

C．实验中,先将其中一个弹簧秤沿某一方向拉到最大量程,然后只需调节另一弹簧秤拉力的大小和方向,把橡皮条另一端拉到O点

D．实验中,把橡皮条的另一端拉到O点时,两弹簧秤之间夹角应取90°,以便于算出合力的大小．18.如下图,在倾角为α＝30°的斜面上放一质量为10kg的光滑小球,球被竖直的木板挡住,那么小球对斜面的压力为________N。球对挡板的压力为________

N。

19.作用在一个平面内,大小分别为5N,6N,9N的三个共点力,其合力的最大值：________,最小值：________20.如下图,质量为m的木箱在推力F的作用下在水平面上运动,F与水平方向的夹角为θ,木箱与水平面间的动摩擦因数为μ,那么水平面给木箱的支持力大小为________,木箱受到的摩擦力大小为________．

21.如下图,质量为m的物体悬挂在轻质支架上,斜梁OB与竖直方向的夹角为θ．设水平横梁OA作用于O点的弹力F1是________,斜梁OB作用于O点的弹力F2是________

22.如下图,放在粗糙水平面上的物体,同时受到两个方向相反的水平力F1=6N和F2=2N作用下处于静止状态．那么所受摩擦力方向是________；假设撤去力F1,那么物体所受的合力大小为________

N．

23.共点力F1、F2的合力F=200N,假设分力F1与F的夹角为30°,那么F2的最小值为________

N,此时分力F1的大小为________

N．〔结果保存整数〕四、解答题24.在水平面上固定一倾角θ=30°的斜面体,用两种不同方式将一光滑铁球挡在斜面上,其中图甲中的挡板处于竖直状态,铁球受到斜面的支持力大小为F1；图乙中的挡板与斜面垂直,铁球受到斜面的支持力大小为F2．求．

25.如下图,A、B是系在绝缘细线两端,带有等量同种电荷的小球〔可视为质点〕,同种电荷间的排斥力沿两球心连线向相反方向,其中mA=0.3kg,现将绝缘细线通过O点的光滑定滑轮,将两球悬挂起来,两球平衡时,OA的线长等于OB的线长,A球紧靠在光滑绝缘竖直墙上,B球悬线OB偏离竖直方向60°角,g=10m/s2,求：

①B球的质量；

②细绳中的拉力大小．

五、实验探究题26.〔均做〕在“验证力的平行四边形定那么〞的实验情况如图甲所示,其中A为固定橡皮筋的图钉,O为橡皮筋与细绳的结点,OB和OC为细绳．图乙是在白纸上根据实验结果画出的图．

〔1〕图乙中的________是为F1和F2的合力的理论值；________是力F1和F2的合力的实际测量值．〔2〕在实验中,如果将细绳也换成橡皮筋,那么实验结果是否会发生变化？

答：________．〔选填“变〞或“不变〞〕〔3〕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．六、综合题27.如下图,质量为m、长为L的均匀细杆OA,一端通过光滑铰链固定在地面O处,在细杆中点B处系一根细绳,细绳绕过两个光滑定滑轮后悬挂着物体D,物体D的质量为细杆质量的1/3,D离滑轮距离足够远．在外力F的作用下使细杆与地面保持夹角θ为60°,此时细绳CB与杆的夹角也为60°〔如下图〕．细杆绕O点转动的动能表达式为表示杆的质量,L表示杆的长度,ω表示杆转动的角速度．求：

〔1〕外力F的最小值．〔2〕撤去外力F后,细杆从图示位置到绕O点罢到地面前的过程中,系统〔指细杆和物体D〕重力势能的变化量．〔3〕撤去外力F后,细杆绕O点转到地面的瞬间,物体D的速度大小．28.如下图,放在长木板上的木块质量为m,当木板与水平方向夹角为α时,木块静止在长木板上．

〔1〕求此时木块所受的弹力和摩擦力各多大？〔2〕当把木块的倾角增大到θ〔θ＞α〕时,木块刚好沿长木板匀速下滑,求木块和木板之间的动摩擦因数为多大？答案解析局部一、单项选择题1.【答案】D【考点】动态平衡分析【解析】【解答】解：先对小球进行受力分析,重力、支持力FN、拉力FT组成一个闭合的矢量三角形,由于重力不变、支持力FN方向不变,且从图形知β＞θ,且β逐渐变小,趋向于0；故斜面向左移动的过程中,拉力FT与水平方向的夹角β减小,当β=θ时,FT⊥FN,细绳的拉力FT最小,由图可知,随β的减小,斜面的支持力FN不断增大,FT先减小后增大．故D正确．ABC错误．

应选：D．

【分析】对小球进行受力分析,重力、支持力、拉力组成一个矢量三角形,由于重力不变、支持力方向不变,又缓慢推动,故受力平衡,只需变动拉力即可,根据它角度的变化,你可以明显地看到各力的变化．2.【答案】D【考点】力的合成【解析】【分析】：〔1〕两各力方向相同时,合力F=F1+F2=50N,方向与F1、F2的方向相同,故AB错误；

〔2〕两各力方向相反时,合力F=F2-F1=10N,方向与F2的方向相同,故C错误,D正确．

应选D．

【点评】：熟练掌握力的合成方法是正确答题的关键,解题时要分两个力方向相同与相反两种情况进行讨论．3.【答案】C【考点】力的合成【解析】【解答】解：分力的大小分别是30N和40N,

合力的大小为F=N=50N,所以C正确．

应选：C．

【分析】两个分力的夹角是90°,根据勾股定理可以直接求得合力的大小．4.【答案】A【考点】力的分解,正交分解【解析】【解答】将F分解为水平方向和竖直方向,根据平行四边形定那么,竖直方向上分力F1=Fsinα,

故A符合题意,B、C、D不合题意。

答案为A

【分析】将F沿水平和竖直方向分解,根据平行四边形法那么求出竖直分力的大小。5.【答案】C【考点】力的合成【解析】【解答】解：物体受重力、支持力及手对物体的拉力；因拉力小于重力,故物体静止于地面上,受力平衡,由可知：

G=F+F′；

地面对物体的支持力：F=G﹣F′=100N﹣80N=20N,方向竖直向上；

根据牛顿第三定律可知,行李箱对地面的压力也是20N,方向竖直向下；故C正确,ABD错误

应选：C

【分析】对物体进行受力分析,由力的合成可得出行李箱对地面的压力．6.【答案】A【考点】共点力的平衡,正交分解【解析】【解答】分析小球的受力,原来受重力和两个弹力的作用,合力为零；现在还是受重力与两个弹力的作用,可是小球要在水平向右方向产生加速度,而在竖直方向不产生加速度,把FNA正交分解,它在竖直方向的分力应大小不变,而FNA的方向又不变,所以FNA的大小和方向与原来相同,只有水平向左的弹力FNB减小,选项A正确.

【分析】此题考查了力的平衡条件和正交分解法及牛顿第二定律的综合应用7.【答案】D【考点】力的合成【解析】【分析】合力的取值范围,所以；

应选D。

【点评】两个分力夹角在0到180°之间变化时,夹角越大,合力越小,即同向时最大,反向时最小,合力可以取此范围内的任何数值。8.【答案】C【考点】力的合成【解析】【分析】由于,由三角形定那么可知,合力F的分解可以有两组解,即F2有两个可能的方向,只有选项C是正确的。

【点评】解决此题的关键知道合力和分力遵循平行四边形定那么,知道平行四边形定那么与三角形定那么的实质是相同的．9.【答案】A【考点】力的合成【解析】【解答】解：物体的重力为60N,向上的拉力为20N,此时地面对物体的支持力为40N,多了向上的拉力后,只是地面对物体的支持力减小了,物体的总的合力还是零,所以A正确．

应选A．

【分析】物体的重力为60N,用20N的力竖直向上拉物体是拉不动的,此时的合力还是零．10.【答案】C【考点】正交分解【解析】【分析】对斜面上的物体受力分析知,物体受到重力,支持力和摩擦力,且支持力,摩擦力,当斜面倾角增大时,减小,即支持力减小,AB错；增大,即摩擦力增大,C对,D错。

【点评】不熟练的学生要画出物体的受力示意图,把重力沿斜面方向和垂直斜面方向进行分解,然后用几何知识去求解。二、多项选择题11.【答案】B,C,D【考点】力的分解【解析】【解答】解：A、当F＞F1＞Fsinα时,根据平行四边形定那么,如下图,有两组解,A不符合题意．

B、当F1=Fsinα时,两分力和合力恰好构成三角形,有唯一解．B符合题意．

C、F1＜Fsinα时,分力和合力不能构成三角形,无解．C符合题意．

D、当Fsinα＜F1＜F时,根据平行四边形定那么,如下图,有两组解,D符合题意；

故答案为：BCD．

【分析】根据力的矢量性,合力和分力之间的关系进行判断。12.【答案】D,E【考点】力的合成【解析】【解答】解：A、两次拉伸橡皮条要将橡皮条拉伸到同一结点．故A错误．

B、第二次拉橡皮条仍然要将橡皮条拉到与第一次相同的结点,且与橡皮条的方向共线．故B错误．

C、标记方向上时在细绳的方向上标两个点,两点确定一条直线,不能沿绳子画方向．故C错误．

D、为了减小实验误差,拉橡皮条的细绳要长些,标记方向的两点要远些．故D正确．

E、弹簧测力计使用前要先调到零点,拉橡皮条时弹簧的伸长方向和所测拉力方向要一致．故E正确．

应选DE．

【分析】为了使两根弹簧秤拉力的作用效果与一根弹簧秤拉力的作用效果相同,两次橡皮条伸长的长度相同,且拉到同一个结点,为了减小实验误差,拉橡皮条的细绳要长些,标记方向的两点要远些．13.【答案】A,D【考点】力的合成【解析】【解答】解：二力合成时合力范围：|F1+F2|≥F≥|F1﹣F2|；

故合力最大60N,最小20N,之间任意结果都可以；那么20N,45N都可能,15N,65N不可能．

此题选不可能的,应选：AD．

【分析】二力合成遵循平行四边形定那么,同向时合力最大,反向时合力最小,合力范围：|F1+F2|≥F≥|F1﹣F2|．14.【答案】A,B,D【考点】力的合成【解析】【解答】解：A、6N和6N的合力的范围是0N≤F≤12N,6N在这个范围内,合力可以为零,所以A正确；

B、6N和6N的合力的范围是0N≤F≤12N,11N在这个范围内,合力可以为零,所以B正确；

C、10N和12N的合力的范围是2N≤F≤22N,25N不在这个范围内,合力不可能为零,所以C错误；

D、4N和2N的合力的范围是2N≤F≤6N,5N在这个范围内,合力可以为零,所以D正确；

应选ABD．

【分析】两力合成时,合力随夹角的增大而减小,当夹角为零时合力最大,夹角180°时合力最小,并且|F1﹣F2|≤F≤F1+F2,判断第三个力是否在范围内即可判断总合力是否为零．15.【答案】A,B,C【考点】力的合成【解析】【解答】解：三个共点力中,3N和4N和合力的范围是1N≤F≤7N,5N在这个范围内,所以三个力的合力的大小可以为零,它们的最小值是0N,最大值是12N．

所以可能是ABC,不可能的是D．

应选：ABC．

【分析】当这三个共点力的方向都相同的时候,合力最大,当其中任何两个力的合力与第三个力大小相等方向相反的时候,合力为零．由此分析即可．16.【答案】A,C【考点】动态平衡分析【解析】【解答】解：对小球受力分析,如图

由共点力平衡条件,得到

F1=

F2=

A、B、根据牛顿第三定律可知,小球施于木板的压力F1′=F1=不断减小．故A正确,B错误；

C、D、根据牛顿第三定律可知,小球施于木板的压力F2′=F2=不断减小．故C正确,D错误

应选：AC

【分析】对球受力分析,运用共点力平衡条件求出墙壁对小球的弹力为F1和木板对小球的弹力F2．三、填空题17.【答案】BC；B；B【考点】平行四边形定那么【解析】【解答】解：〔1〕A、F1与F2合成的理论值是通过平行四边形定那么算出的值,而实际值是单独一个力拉O点的时的值,因此F′是F1与F2合成的理论值,F是F1与F2合成的实际值,故A错误,B正确；

C、D、由于O点的作用效果相同,将两个细绳套换成两根橡皮条,不会影响实验结果,故C正确,D错误．

应选：BC．〔2〕本实验采用的科学方法是等效替代,应选：B．〔3〕A、在实验中,两根弹簧秤的共同作用效果与一根弹簧秤的作用效果相同,那么O点的位置不能变动,故A错误．

B、实验中为了减小误差,弹簧秤必须保持与木板平行,读数时为了减小误差,要求视线要正对弹簧秤刻度,故B正确；

C、实验中,弹簧的读数大小适当,便于做平行四边形即可,并非要求一定到达最大量程,故C错误；

D、实验过程中两弹簧的夹角要适当,并非要求到达90°,非特殊角度也可,故D错误．

应选：B．故答案为：〔1〕BC,〔2〕B,〔3〕B．

【分析】〔1〕由于实验误差的存在,导致F1与F2合成的理论值〔通过平行四边形定那么得出的值〕与实际值〔实际实验的数值〕存在差异,只要O点的作用效果相同,是否换成橡皮条不影响实验结果．〔2〕该实验采用等效替代的方法,即两根弹簧秤的共同作用效果与一根弹簧秤的作用效果相同．〔3〕根据实验的原理和操作的考前须知确定正确的答案．18.【答案】；​【考点】正交分解【解析】【解答】

利用矢量三角形可得,代入求得.

【分析】此题考查了最根底最简单的正交分解,初学者应该研究此题并掌握正交分解法解决平衡问题19.【答案】20N；0【考点】共点力的平衡,力的合成【解析】【解答】当三个力同向时,合力最大,为20N；5N、6N两个力的合力最大为11N,最小为1N,而9N在这之间,那么三个力合力能够为零,那么合力最小值为0．

【分析】此题考查了共点力的合成20.【答案】mg+Fsinθ；μ〔mg+Fsinθ〕【考点】正交分解【解析】【解答】解：对物块进行受力分析,如图

有竖直方向合力为0,即FN=mg+Fsinθ；

又有f=μFN=μ〔mg+Fsinθ〕；

故答案为：mg+Fsinθ；μ〔mg+Fsinθ〕．

【分析】对物块进行受力分析,物块受重力、支持力、摩擦力及F；正交分解列方程式即可．21.【答案】mgtanθ；【考点】力的分解【解析】【解答】解：对支架上的点O进行受力分析,

在水平方向：F1﹣F2sinθ=0

竖直方向：F2cosθ=mg

以上两式联立得,F1=mgtanθ,

故答案为：mgtanθ；．

【分析】解答力的平衡问题时,既可以选物体也可以选结点为研究对象,此题对支架上的点O进行受力分析,利用力的平衡条件列方程求解即可．22.【答案】水平向右；0【考点】力的合成【解析】【解答】解：物体在水平方向受到：F1=6N、F2=2N与摩擦力作用而静止,处于平衡状态,

由平衡条件得：F1=F2+f,静摩擦力f=F1﹣F2=6﹣2=4N,方向水平向右；最大静摩擦力一定大于等于4N．

假设撤去力F1=6N,物体受到推力F2=2N作用,由于最大静摩擦力大于等于4N,那么F2小于最大静摩擦力,物体静止不动,所受合力为零；

故答案为：水平向右,0．

【分析】由平衡条件求出物体受到的静摩擦力,然后确定最大静摩擦力的大小,再根据题意求出物体受到的合力．23.【答案】100；173【考点】力的合成【解析】【解答】解：合力大小为200N,一个分力与水平方向的夹角是30°,根据平行四边形定那么作图,如下图

可知,另一个分力的最小值为F2=Fsin30°=200sin30°=100N．

F1=Fcos30°=200cos30°=100N．

故答案为：100,173．

【分析】根据平行四边形定那么求力的最大值和最小值,长度代表力的大小。四、解答题24.【答案】解：甲乙两种情况下根据重力作用效果分解如下图．

由图可知：F1=G2=,

F2=G2′=Gcosθ

甲、乙两种情况斜面对小球的支持力大小之比．

答：的值为【考点】力的分解【解析】【分析】分别对球在两种状态下的受力情况进行分析,根据共点力的平衡条件可求得两种情况下的支持力,即可求得比值．25.【答案】解：对A物体受力分析并分解如图：

对A球有：竖直方向：T﹣mAg﹣Fcos60°=0①

对B物体受力分析并分解如图：

对B球有：竖直方向：Tcos60°+Fcos60°=mBg②

Tsin60°=Fsin60°③

由①②③联立解得：mB=0.6kg

T=6N

答：①B球的质量为0.6kg；②细绳中的拉力大小6N．【考点】正交分解【解析】【分析】考查受力平衡,分别对A球和B球受力分析,运用力的合成或分解结合共点力平衡条件解决问题．五、实验探究题26.【答案】〔1〕F；F′

〔2〕不变

〔3〕B【考点】力的合成【解析】【解答】解：〔1〕实验中F是由平行四边形得出的,而F′是通过实验方法得出的,其方向一定与橡皮筋的方向相同,由于实验过程不可防止的存在误差,因此理论值和实验值存在一定的偏差．〔2〕如果将细线也换成橡皮