2023鲁教版新教材高中物理必修第一册同步练习-第4章 力与平衡测评卷

第4章力与平衡

注意事项

1.本试卷满分100分,考试用时75分钟。

2

2.无特殊说明，本试卷中g取10m/s0

一、单项选择题（本题共8小题,每小题3分，共24分,在每小题给出的四个选项中，只有一项

是符合题目要求的）

1.如图所示,木箱A中放一个光滑的铁球B,它们一起静止于斜面上,对铁球B（不包括木箱A）

2.下列哪组力作用在物体上,有可能使物体处于平衡状态（）

A.3N,4N,8NB.7N,9N,17N

C.4N,7N,8ND.3N,5N,1N

3.如图所示,一个大人拉着载有两个小孩的小车（其拉杆可自由转动）沿水平地面匀速直线前进,

则下列说法正确的是（）

A.拉力的水平分力等于小孩和车所受的合力

B.拉力与摩擦力的合力大小等于重力大小

C.拉力与摩擦力的合力方向竖直向上

D.小孩和车所受的合力方向向前

4.物体在同一平面内受用、H、F3三个共点力的作用处于平衡状态，当把H的方向在同平面内

旋转90°时旧大小不变,用、F?大小方向都不变）。则三力的合力大小为（）

A.0B.V2F:i

D.J2-&F3

C.2F;i

5.如图所示,三个共点力作用在同一个物体上,物体处于平衡状态。已知F尸3N,F2=4N,件、F2

之间的夹角为90°。则第三个力的大小和方向分别是（

北

西。

南札

A.5N,西偏北B.5N,东偏南

C.7N,西偏北D.7N,东偏南

6.如图所示,将一光滑轻杆固定在地面上，杆与地面间的夹角0=30°，一光滑轻环（不计重力）

套在杆上,一个大小和质量都不计的滑轮通过轻绳0P悬挂在天花板上,用另一轻绳绕过滑轮系

在轻环上,现用水平向右的力缓慢拉绳，当轻环静止不动时,OP绳与天花板之间的夹角为（）

e.

A.30°B.45°

C.60°D.75°

7.如图所示,A、B两球用轻杆相连，用两根细线L、k将它们悬挂在水平天花板上的0点。现

有一水平力F作用于小球B上，使A、B两球和轻杆组成的系统保持静止状态且A、B两球在同

一水平线上，细线L垂直于轻杆。已知两球的重力均为G,轻杆与细线L的长度均为L。则

（）

A.细线L的拉力的大小为2G

B.细线L的拉力的大小为G

C.水平力F的大小为2G

D.水平力F的大小为G

8.气象研究小组用如图所示的简易装置测定水平风速。在水平地面上竖直固定一直杆,半径为

R、质量为m的薄空心塑料球用细线悬于杆顶端0,当水平风吹来时,球在风力的作用下飘起来。

已知风力大小正比于风速，当风速v0=3m/s时,测得球平衡时细线与竖直方向的夹角0=30°,

重力加速度为g,则下列说法正确的是（）

A.细线拉力的大小为空舞

B.细线的拉力与风力的合力大小大于mg

C.风速变为6m/s,则0变为60°

D.风速增大到某一值时，9可以等于90°

二、多项选择题（本题共4小题,每小题4分，共16分。在每小题给出的选项中，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）

9.如图所示,把一个物体用两根等长的细绳0a和0b悬挂在半圆环上,0点为半圆环的圆心。

让a端固定不动，当b端由最高点向最低点d缓慢移动的过程中,0a和0b两绳对物体的拉力

7和丁2的大小变化是（）

A.%始终增大B.「逐渐减小

C」2先增大后减小D.T2先减小后增大

10.如图所示,不计质量的光滑小滑轮悬挂于墙上的0点,跨过滑轮的细绳连接物块A、B,物块

A悬于空中，物块B位于水平面上,且物块A、B均处于静止状态。已知物块A的质量mA=0.1

kg、物块B的质量琬=0.4kg,0=60°，下列说法中正确的是（）

AO

A.物块A对细绳的拉力FT=1N

B.水平面对B的支持力FN=3N

C.B与水平面间的摩擦力Fr=yN

D.B与水平面间的动摩擦因数U=y

11.如图所示,AC是上端带定滑轮的固定竖直杆,质量不计的轻杆AB一端通过较链固定在A点,

另一端B悬挂一重为G的物体,且B端系有一根轻绳并绕过定滑轮C,用力F拉绳,开始时

ZBA0900，现使NBAC缓慢变大,直到杆AB接近竖直杆AC。此过程中（）

A.拉力F逐渐增大

B.拉力F逐渐减小

C.AB杆弹力先减小后增大

D.AB杆弹力大小不变

12.如图所示，在高度不同的两水平台阶上放有质量分别为m、m?的A、B两物体，两物体间用

轻弹簧相连，弹簧与竖直方向夹角为0。在A左端施加水平拉力F,使A、B均处于静止状态,

已知A表面光滑,重力加速度为g,则下列说法正确的是（）

A.弹簧弹力的大小为工

B.地面对B的摩擦力大小为F

C.地面对B的支持力可能为零

D.in,与uh一定相等

三、非选择题（本题共6小题,共60分）

13.（6分）⑴图为“探究两个互成角度的力的合成规律”的实验装置示意图，橡皮条的一端固

定在木板上A位置，另一端系有轻质小圆环;轻质细绳OB和0C一端系在小圆环上,另一端分别

系在弹簧测力计的挂钩上。现用弹簧测力计通过细绳拉动小圆环,使橡皮条沿平行木板平面伸

长至某位置。对于上述实验过程,下列说法中正确的是。

A.只需要记录弹簧测力计的示数

B.0B和0C绳拉力的方向应与木板平面平行

C.只需要记录0B和0C绳的长度和弹簧测力计拉力方向

D.需要记录两个弹簧测力计的示数和拉力方向

(2)该实验中某同学在坐标纸上画出了如图所示的两个已知力E和握,图中小正方形的边长表

示2N,两力的合力用F表示,R、F2与F的夹角分别为th和下列说法正确的

是。

C.ol=45°D.

14.(8分)用如图所示的器材和方法可以验证“力的平行四边形定则”。在圆形桌子透明桌面

上平铺一张白纸,在桌子边缘安装三个光滑的滑轮,其中,滑轮Pl固定在桌子边,滑轮P2、P3可

沿桌边移动。第一次实验中，步骤如下：

A.在三根轻绳下挂上一定数量的钩码,并使结点0静止；

B.在白纸上描下0点的位置和三根绳子的方向，以0点为起点，作出三个拉力的图示；

C.以绕过P2>P3绳上的两个力为邻边作平行四边形，作出以0点为起点的平行四边形的对角线,

量出对角线的长度；

D.检验对角线的长度和绕过Pi绳上拉力的图示的长度是否相等,方向是否在一条直线上。

（1）这次实验中，若一根绳上挂的钩码质量为m,另一根绳上挂的钩码质量为2m,则第三根绳上

挂的质量一定大于且小于。

（2）第二次实验时，改变滑轮P?、P3的位置和相应绳上钩码的数量,使结点平衡,绳的结点

（选填“必须”或“不必”）与第一次实验中白纸上描下的0点重合。实验中，若桌面不水平

（选填“会”或“不会”）影响实验的结论。

15.（8分）某人用一根轻绳绕过树枝将物体A悬挂起来,如图所示,此时轻绳与水平地面的夹角

0=30°。已知物体A的质量为70kg,人的质量为50kg,不计轻绳与树枝间的摩擦。求：

⑴轻绳对人的拉力的大小。

（2）地面对人的支持力的大小。

16.（10分）斜面倾角为30°,一质量m=lkg的物块在与斜面成30°角的拉力F作用下恰好不

上滑。已知物块与斜面间的动摩擦因数口与，求F的大小。（设最大静摩擦力等于滑动摩擦

力）

17.(14分)如图所示，质量M=2bkg的木块套在水平杆上,并用轻绳与质量m=8kg的小球

相连，今用跟水平方向成a=30°角的力F=10bN拉着球带动木块一起向右匀速运动，运动中

木块、小球相对位置保持不变，求:

(1)运动过程中轻绳与水平方向的夹角。；

(2)木块与水平杆间的动摩擦因数口(结果保留两位小数)。

18.(14分)如图所示,质量为m.的物体甲通过三段轻绳相连,三段轻绳的结点为0,轻绳0B水

平且B端与站在水平面上的质量为电的人相连，轻绳0A与竖直方向的夹角0=37°,物体甲及

人均处于静止状态。(已知sin37°=0.6,cos37°=0.8,tan37°=0.75,重力加速度为g。设

最大静摩擦力等于滑动摩擦力)求：

(1)轻绳0A、0B的拉力是多大？

(2)人受到的摩擦力是多大?方向如何？

(3)若人的质量m2=60kg,人与水平面之间的动摩擦因数为口=0.3,则欲使人在水平面上不滑

动,物体甲的质量nh最大不能超过多少？

A/

/0

附加题

华人诺贝尔奖得主李政道博士曾经说：“中华民族是一个优秀民族，中国人早在两汉时期就发

明了筷子。如此简单的两根东西却高妙绝伦地应用了物理学上的原理。”如图所示，用力使筷

子夹住小球静止不动,若小球所受力均在同一竖直平面内，每根筷子和竖直方向的夹角均为

0=30°，小球的质量m=0.2kgo

(1)若小球和筷子间没有摩擦力，则每根筷子对小球的压力大小是多少？

(2)若小球与筷子之间的动摩擦因数为口=等,为使筷子夹住小球静止不动,求每根筷子对小球

压力N的取值范围。(假设筷子与小球间最大静摩擦力等于滑动摩擦力)

答案全解全析

1.A对B球受力分析，受重力、木箱对球垂直斜面向上的支持力和木箱对球平行斜面向上的支持力，三力平衡,

故选A»

2.C物体处于平衡状态时,合力为零,A中3N、4N的合力范围是1NWF令W7N,8N不在其范围内，故A错误。

B中7N、9N的合力范围是2NWF台W16N,17N不在其范围内，故B错误。C中4N、7N的合力范围是3

NWF令NilN,8N在其范围内，故C正确。D中3N、5N的合力范围是2NWF台W8N,1N不在其范围内，故D

错误。

3.C小孩和车整体受重力、支持力、拉力和摩擦力，利用正交分解法分析可知，拉力的水平分力等于小孩和车所

受的摩擦力,故选项A错误;根据力的合成和二力平衡可知,拉力、摩擦力的合力与重力、支持力的合力平衡，重

力、支持力的合力方向竖直向下，故拉力与摩擦力的合力方向竖直向上,大小等于重力大小减支持力的大小，故选

项B错误,C正确；小孩和车做匀速直线运动,所受的合力为零，故选项D错误。

4.B根据共点力平衡的特点可知,件、E的合力与F*大小相等，方向相反，当把F*的方向在同平面内旋转90°时，

就相当于计算两个大小相等的力，在夹角为90°时的合力的大小,根据平行四边形定则可知,此时合力的大小为

F力月+F狞企故选Bo

5.A由平衡条件可知，第三个力与B和J的合力等大反向，根据平行四边形定则可知,R和艮的合力

F力性+理=132+42N=5N,方向为东偏南，则第三个力大小为5N,方向为西偏北，故选A。

6.C设轻绳0P的张力大小为F,绕过滑轮的绳子张力大小为T.对轻环Q进行受力分析如图1,则只有绳子的拉

力垂直于杆的方向时,绳子的拉力沿杆的方向没有分力，轻环静止不动；由几何关系可知,绳子与竖直方向之间的

夹角是30°。

图2

对滑轮进行受力分析如图2,由于滑轮的质量不计,则0P对滑轮的拉力与两个绳子上拉力的合力大小相等,方向

相反,所以0P的方向一定在绕在滑轮上的两段绳子夹角的平分线上，由几何关系得0P与竖直方向之间的夹

角：6=里罗-30°=30°,则0P与天花板之间的夹角为90°-B=60°,故选3

7.DA球受到细线L的拉力与其重力是一对平衡力,轻杆对A球的作用力为零,故轻杆对B球的作用力也为零,B

球只受到重力G、细线上的拉力F'和水平拉力F的作用，根据几何知识和力的平衡条件有F=G,F'=V2G,所以D正

确。

8.A小球受重力、细线拉力和风力处于平衡，小球的受力如图所示,根据共点力平衡条件得1=号=守,细线拉

cos03

力和风力的合力大小等于mg,故A正确,B错误；当风速vo=3m/s时,测得球平衡时细线与竖直方向的夹角

。=30°,则风力F=mgtan30°,当0=60°时，风力不是原来的2倍,则风速也不是原来的2倍，故C错误;因为

风力和重力的合力方向不可能水平向右，可知拉力方向不可能水平向左，则（）不可能等于90°,故D错误。

9.AD作出力『和4的示意图，因两绳子拉力的合力与物体的重力大小相等、方向相反，作出平行四边形如图所

示：

在0b转动的过程中，由图可知,0a的拉力「一直增大,而0b的拉力%先减小后增大，当0b垂直于0a时％最小，

故A、D正确,B、C错误。

10.AC对物块A受力分析,受到重力和细绳的拉力，根据平衡条件,细绳对物块A的拉力等于物块A的重力，则物

块A对细绳的拉力等于物块A的重力,F尸m、g=lN,故A正确;对物块B受力分析，受重力、支持力、拉力和静摩擦

力，如图所示：

\o

根据共点力的平衡条件，有FT'sin60°=F“F*+FT'COS60°=m“g,又F,=FT,代入数据解得:F考N,N,故B

错误,C正确；因为B受到的是静摩擦力，所以无法求出B与水平面间的动摩擦因数,故D错误。

11.AD以轻杆B端为研究对象,分析受力情况，作出力的合成图如图,根据平衡条件可知,F、N的合力F令=6。根

据三角形相似得:白步白,ZBAC缓慢变大的过程,AC、AB均不变,则N不变,BC变长,则F变大,故B、C错误,A、

ACABBC

D正确。

12.AB对整体受力分析可知，整体受重力、支持力、拉力，要使整体处于平衡状态，则水平方向一定有向右的摩

擦力作用在B上,且大小与F相等,故B正确；因B与地面间有摩擦力，则支持力一定不为零,故C错误;对B受力

分析可知,弹簧弹力水平方向的分力应等于F,故弹簧弹力为三,故A正确；因竖直方向上的受力不明确，无法确定

sinQ

两物体的质量关系，故D错误。

13.答案（1）BD（3分）（2）BC（3分）

解析（1）实验中需记录弹簧测力计拉力的大小、方向和小圆环被拉到的位置，故A、C错误,D正确;为保证拉力

的方向为在纸面上画出的方向,0B和0C绳拉力的方向应与木板平面平行,故B正确。

（2）根据平行四边形定则，作出两个力的合力，如图。

由图可知,F尸幺泛N,合力F=12N

根据几何关系知B与F的夹角0尸45°。由图可看出，（）,＞（）2«故B、C正确,A、D错误。

14.答案（l）m（2分）3m（2分）（2）不必（2分）不会（2分）

解析（1）若一根绳上挂的钩码质量为m,另一根绳上挂的钩码质量为2m,则两绳子上的拉力分别为mg、2mg,两

绳子拉力的合力F的范围是I2mg-mg|WFWmg+2mg,即mgWFW3mg,三力的合力为零，则第三根绳上挂的钩码质量

范围为m〜3m,即第三根绳上挂的质量一定大于m且小于3m。

（2）本实验不是先用一根绳拉,然后用两根绳去拉，使一根绳拉的作用效果与两根绳拉的作用效果相同，而是三根

绳都直接拉0点，所以0点的位置可以改变,不必与第一次实验中白纸上描下的0点重合。桌面不水平不影响作

用效果的验证，故不会影响实验的结论。

15.答案（1）700N（2）150N

解析（D对物体受力分析，由平衡条件得:T=mg=700N（2分）

所以绳子对人的拉力大小T'=T=700N«（2分）

（2）对人受力分析,将绳子的拉力沿水平方向和竖直方向分解，由平衡条件可得,在竖直方向有:FN+T'sin

0=Mg（2分）

解得地面对人的支持力R=150N«（2分）

16.答案5V3N

解析对物块受力分析，沿斜面方向和垂直斜面方向建立平面直角坐标系，正交分解拉力F、重力mg如图所示。

（2分）

F

x轴方向:Fcos30°-mgsin30°-F,=0（2分）

y轴方向:Fsin30°+F「mgcos30°=0（2分）

Fr=uF、（2分）

联立各式并代入数据，解得F=5V3No（2分）

17.答案（1）30°（2）0.35

解析（D以球为研究对象，受力分析，根据共点力平衡条件得

Fcos30°-FTCOS0=0（2分）

Fsin30°+FTsin9=