2024-2025学年高中物理第5章力与平衡章末测评4含解析鲁科版必修1

PAGE8-章末综合测评(四)力与平衡(时间：90分钟分值：100分)一、选择题(本题共10小题，每小题4分，共40分．在每小题给出的四个选项中，第1～6题只有一项符合题目要求，第7～10题有多项符合题目要求，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分)1．物体同时受到同一平面内三个共点力的作用，下列几组力的合力不行能为零的是()A．5N、7N、8N B．5N、2N、3NC．1N、5N、10N D．10N、10N、10NC[分析各选项中前两力合力范围：A选项，2N≤F合≤12N，第三力在其范围内；B选项，3N≤F合≤7N，第三力在其合力范围内；C选项，4N≤F合≤6N，第三力不在其合力范围内；D选项，0≤F合≤20N，第三力在其合力范围内．故C项中的三力的合力不行能为零，选项C正确．]2．如图所示，AB、AC两光滑斜面相互垂直，AC与水平方向成30°角．若把球O的重力依据其作用效果分解，则两个分力的大小分别为()A．eq\f(G,2)，eq\f(\r(3),2)G B．eq\f(\r(3),3)G，eq\r(3)GC．eq\f(\r(2),2)G，eq\f(\r(2),2)G D．eq\f(\r(2),2)G，eq\f(\r(3),2)GA[把重力按作用效果进行分解得，F1＝Gsin30°＝eq\f(G,2)，F2＝Gsin60°＝eq\f(\r(3),2)G，故A正确．]3．物块受向上偏右的拉力作用而做向右的匀速直线运动，如图所示，则物块所受拉力与摩擦力的合力的方向为()A．向右偏上 B．向上偏左C．竖直向上 D．竖直向下C[对物块受力分析知，受竖直向下的重力mg、竖直向上的弹力N、斜向上的拉力F、水平向左的摩擦力f，物块匀速，处于平衡态，则有F沿水平方向的分力与f相等，故合力等于F沿竖直方向的分力，故选C项．]4．体育器材室里，篮球摆放在如图所示的球架上．已知球架的宽度为d，每只篮球的质量为m、直径为D，不计球与球架之间摩擦，则每只篮球对一侧球架的压力大小为()A．eq\f(1,2)mgB．eq\f(mgD,d)C．eq\f(mgD,2\r(D2－d2))D．eq\f(2mg\r(D2－d2),D)C[以随意一只篮球为探讨对象．分析受力状况，设球架对篮球的支持力N与竖直方向的夹角为α．由几何学问得：cosα＝eq\f(\r(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(D,2)))\s\up12(2)－\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(d,2)))\s\up12(2)),\f(D,2))＝eq\f(\r(D2－d2),D)依据平衡条件得：2Ncosα＝mg解得：N＝eq\f(mgD,2\r(D2－d2))则得篮球对球架的压力大小为：N′＝N＝eq\f(mgD,2\r(D2－d2))．故选C．]5．如图所示的四脚支架常常运用在架设高压线路、通信的基站塔台等领域．现有一质量为m的四脚支架置于水平地面上，其四根铁质支架等长，与竖直方向均成θ角，重力加速度为g，则地面对每根支架的作用力大小为()A．eq\f(mg,4sinθ)B．eq\f(mg,4cosθ)C．eq\f(1,4)mgtanθD．eq\f(1,4)mgB[由结构的对称性可知，四根支架的作用力大小相同，与竖直方向的夹角均为θ，依据力的合成与分解学问可得4Fcosθ＝mg，解得F＝eq\f(mg,4cosθ)，B正确．]6．如图所示，100个大小相同、质量均为m且光滑的小球，静止放置于两个相互垂直且光滑的平面上．平面AB与水平面的夹角为30°．则第2个小球对第3个小球的作用力大小为()A．eq\f(mg,2) B．48mgC．49mg D．98mgC[以第3个到第100个这98个小球的整体为探讨对象，这个整体受到三个力的作用，即重力、斜面的支持力和第2个小球对第3个小球的作用力，由于整体处于平衡状态，那么沿斜面方向的受力应平衡，所以有F23＝98mgsin30°＝49mg，故C选项正确．]7．如图所示，竖直放置的轻弹簧一端固定在地面上，另一端与斜面体P连接，P的斜面与固定挡板MN接触且处于静止状态，则斜面体P此刻所受的外力个数有可能为()A．2个 B．3个C．4个 D．5个AC[对物体受力分析如图甲所示．N＝G时，物体受力可以平衡，故P可能受2个力的作用．N<G时，P不行能平衡．N>G时，物体会受到挡板MN的弹力F和摩擦力f，受力分析如图乙所示，故P可能受4个力的作用，A、C正确．甲乙]8．如图所示，质量为m的物体在沿斜面对上的拉力F作用下沿放在水平地面上的质量为M的粗糙斜面匀速下滑．此过程中斜面体保持静止，则地面对斜面()A．无摩擦力B．有水平向左的摩擦力C．支持力为(M＋m)gD．支持力小于(M＋m)gBD[用整体法易知：地面对斜面有向左的摩擦力，大小等于F在水平方向的分力；F在竖直方向有向上的分力，故支持力小于(M＋m)g，B、D正确．]9．如图所示，A、B质量分别为mA和mB，叠放在倾角为θ的斜面上以相同的速度匀速下滑，则()A．A、B间无摩擦力作用B．B受到的滑动摩擦力大小为(mA＋mB)gsinθC．B受到的静摩擦力大小为mAgsinθD．取下A物体后，B物体仍能匀速下滑BCD[将A、B看成整体，则(mA＋mB)gsinθ＝f，N＝(mA＋mB)·gcosθ，又f＝μN，得μ＝tanθ．对A隔离，A受静摩擦力，fA＝mAgsinθ．A对B的静摩擦力也等于mAgsinθ，方向沿斜面对下．取下A物体后，B物体受到支持力NB＝mBgcosθ，摩擦力fB＝μNB＝mBgcosθtanθ＝mBgsinθ，故B仍能匀速下滑．]10．如图所示是骨折病人的牵引装置示意图，绳的一端固定，绕过定滑轮和动滑轮后挂着一个重物，与动滑轮相连的帆布带拉着病人的脚，整个装置在同一竖直平面内．为了使脚所受的拉力减小，可实行的方法是()A．只增加绳的长度B．只减小重物的质量C．只将病人的脚向左移动D．只将两定滑轮的间距增大BD[脚所受拉力为两绳的合力，如图所示，合力F＝2TcosθT＝mg联立解得F＝2mgcosθ，增大θ角或减小重物的质量都会使脚所受的合力减小，因此B、D正确．]二、非选择题(本题共6小题，共60分，按题目要求作答)11．(8分)“探究合力与分力的关系”的试验如图甲所示，其中A为固定橡皮条的图钉，P为橡皮条与细绳的结点，用两根互成角度的弹簧测力计把结点P拉到位置O．甲乙(1)从图甲可读得弹簧测力计B的示数为________N．(2)为了更精确得到合力与分力的关系，要采纳力的________(选填“图示”或“示意图”)来表示分力与合力．(3)图乙中与F1、F2共同作用效果相同的力是________(选填“F”或“F′”)．(4)图乙中方向肯定沿AO方向的力是________(选填“F”或“F′”)．解析：(1)弹簧测力计B的示数为3.8N．(2)为了更精确得到合力与分力的关系，要采纳力的图示来表示分力与合力．(3)题图乙中与F1、F2共同作用效果相同的力是用一个弹簧测力计把结点P拉到位置O的力F′．(4)题图乙中方向肯定沿AO方向的力是F′，用平行四边形定则求得的合力F与F′有偏差．答案：(1)3.8(2)图示(3)F′(4)F′12．(10分)如图甲是一个用来测方木块和长木板间动摩擦因数的简洁装置．方木块放在水平长木板上，方木块被一根绳子系在右面一端固定的水平弹簧测力计上．长木板下面有轮子可以滚动，用一个平稳的水平力向左推动木板，木板向左缓慢移动，待弹簧测力计的指针稳定后，读出测力计的读数Ff．在方木块上放砝码可以变更它对长木板的压力F的大小．将测得的各组Ff和F的数据用圆点标于坐标图上，如图乙所示．请你依据各点表示的数据描出Ff­F图线，求出方木块与长木板间的动摩擦因数μ＝________．甲乙解析：作出Ff­F图线如图所示：由Ff＝μF可知，图象的斜率k＝μ；由图象可知，μ＝eq\f(10,50)＝0.2．答案：0.2(0.18～0.22都正确)13．(10分)如图所示(俯视图)，在水平地面上放一质量为1.0kg的木块，木块与地面间的动摩擦因数为0.6．在水平方向上对木块同时施加相互垂直的两个拉力F1、F2，已知F1＝3.0N，F2＝4.0N，取g＝10m/s2，则木块受到的摩擦力为多少？若将F2顺时针转90°，此时木块在水平方向上受的合力大小为多少？解析：由平行四边形定则可知，图中F1与F2的合力大小F＝eq\r(F\o\al(2,1)＋F\o\al(2,2))＝5.0N若木块滑动时，木块受到的滑动摩擦力大小为F′＝μN＝μmg＝6.0N由于F<F′，故木块处于静止状态，木块与地面间的摩擦力为静摩擦力，大小与F相等，即为5.0N．当F2顺时针旋转90°时，F1与F2方向相同，它们的合力大小F′＝F1＋F2＝7.0N>6.0N此时木块运动受滑动摩擦力作用，木块受的合力大小为1.0N．答案：5.0N1.0N14．(10分)一光滑圆环固定在竖直平面内，环上套着两个小球A和B(中心有孔)，A、B间由细绳连接着，它们处于如图所示位置时恰好都能保持静止状态．此状况下，B球与环中心O处于同一水平面上，A、B间的细绳呈伸直状态，且与水平线成30°角．已知B球的质量为3kg(g取10N/kg)，求：(1)细绳对B球的拉力大小；(2)A球的质量．解析：(1)设细绳对B球的拉力为T，对B球受力分析，如图所示，将拉力T在水平方向和竖直方向进行正交分解，依据竖直方向二力平衡有Tsin30°＝mBg则T＝2mBg＝2×3×10N＝60N．(2)对A球受力分析，在水平方向和竖直方向进行正交分解，A球处于静止状态，则在水平方向上有T′cos30°＝NAsin30°在竖直方向上有NAcos30°＝mAg＋T′sin30°又T＝T′解得mA＝6kg．答案：(1)60N(2)6kg15．(11分)所受重力G1＝10N的砝码悬挂在绳PA和PB的结点上．PA偏离竖直方向30°角，PB在水平方向，且连在所受重力为G2＝20N的木块上，木块静止于倾角为30°的斜面上，如图所示．试求木块与斜面间的摩擦力和木块所受斜面的弹力．解析：以P点为探讨对象进行受力分析，利用力的平衡条件可解得水平绳PB中的张力F＝eq\f(10\r(3),3)N；再以木块为探讨对象进行受力分析，如图所示，运用正交分解法，力的平衡方程为x方向：Fcos30°＋G2sin30°＝f，y方向：Fsin30°＋N＝G2cos30°，解得f＝15N，N＝eq\f(25\r(3),3)N，故木块与斜面间的摩擦力和木块所受斜面的弹力分别为15N、eq\f(25\r(3),3)N．答案：15Neq\f(25\r(3),3)N16．(11分)两质量分别为M和m的物体用跨过光滑定滑轮的轻绳相连，如图所示放置，OA、OB与水平面的夹角分别为30°和60°，M重20N，m静止在水