2019-2020学年高中物理 第5章 力与平衡 水平测试卷课件 鲁科版必修1

第五章水平测试卷第5章水平测试卷本试卷分第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分，满分100分，考试时间90分钟。第Ⅰ卷(选择题，共48分)一、选择题(本题共12小题，每小题4分，共48分。在每个小题给出的四个选项中，第1～8小题，只有一个选项符合题意；第9～12小题，有多个选项符合题意，全部选对的得4分，选对而不全的得2分，错选或不选的得0分)1．如图所示，AB是半圆的直径，O为圆心，P点是圆上的一点，P点受三个共点力F1、F2、F3的作用，若F2的大小已知，则这三个力的合力为()A．F2B．2F2C．3F2D．4F2答案C答案解析由几何知识知，力F1与F3垂直，以F1、F3为邻边作平行四边形，如图所示，则F1、F3的合力为PC代表的有向线段，由于PC→＝2PO→，即PC代表的力等于2F2，故三个力的合力为3F2，C正确。解析2．如图所示，作用于O点的三个力平衡，设其中一个力大小为F1，沿－y方向，大小未知的力F2，与＋x方向夹角为θ，下列说法正确的是()A．力F3只能在第二象限B．力F3只能在第三象限C．力F3与F2的夹角越小，则F3与F2的合力越小D．F3的最小值为F1cosθ答案D答案解析三个力平衡时，合力为零，任意两个力的合力与第三个力必大小相等、方向相反，所以力F3可能在第二象限或第三象限，故A、B错误；根据平衡条件可知F3与F2的合力与F1大小相等、方向相反，F1大小不变，所以力F3与F2夹角越小时，F3与F2的合力不变，故C错误；由几何知识知，当F2⊥F3时，F3有最小值，且最小值为F1sin(90°－θ)＝F1cosθ，故D正确。解析3.如图所示，物体A、B和C叠放在水平桌面上，水平力FB＝5N、FC＝10N，分别作用于物体B、C上，A、B和C仍保持静止。以Ff1、Ff2、Ff3分别表示A与B、B与C、C与桌面间的静摩擦力的大小，则()A．Ff1＝5N，Ff2＝0，Ff3＝5NB．Ff1＝5N，Ff2＝5N，Ff3＝0C．Ff1＝0，Ff2＝5N，Ff3＝5ND．Ff1＝0，Ff2＝10N，Ff3＝5N答案C答案解析A与B之间无相对运动趋势，故Ff1＝0。把物体A、B物体看成一个整体，物体A、B在水平方向上，由平衡条件可知Ff2＝FB＝5N。再把物体A、B、C看成一个整体，由平衡条件，可得Ff3＝FC－FB＝5N。故C正确。解析4．物块M位于斜面上，受到平行于斜面的水平力F的作用处于静止状态，如图所示，若将外力F撤去，则物块()A．会沿斜面下滑B．摩擦力方向一定变化C．摩擦力的大小变大D．摩擦力的大小不变答案B答案解析未撤去F前，将物块的重力分解为沿斜面方向和垂直于斜面方向两个分力，沿斜面方向的分力大小为mgsinα，方向沿斜面向下，作出物块在斜面平面内的受力情况如图所示，由平衡条件得摩擦力应与F和重力分力的合力平衡，故摩擦力f＝F2＋mgsinα2，f的方向与F和mgsinα的合力方向相反。所以物块受到的最大静摩擦力fm≥F2＋mgsinα2。撤去F后，物块对斜面的压力不变，所以最大静摩擦力也不变，此时mgsinαfm，物块不会沿斜面下滑，故A错误；由平衡条件得，撤去F后，摩擦力大小为f′＝mgsinαf，方向沿斜面向上，故B正确，C、D错误。解析5．如图所示，OA为遵从胡克定律的弹性轻绳，其一端固定于天花板上的O点，另一端与静止在水平地面上的滑块A相连，滑块A与地面的动摩擦因数恒定。当弹性轻绳处于竖直位置时，滑块A对地面有压力作用。现有一水平力F作用于A，使A向右缓慢地沿直线运动，则在运动过程中()A．地面对A的支持力保持不变B．地面对A的摩擦力保持不变C．地面对A的摩擦力变小D．地面对A的摩擦力增大答案C答案解析弹性轻绳处于竖直方向时，设其伸长量为x1，劲度系数为k，则受力分析如图甲所示。根据平衡条件得：T1＋N1＝G，T1＝kx1。向右拉至某一位置时，受力如图乙所示，其中θ为此时弹性轻绳与水平面的夹角，根据正交分解和力的平衡条件可得：T2sinθ＋N2＝G，T2cosθ＋f＝F，T2＝kx2。设弹性轻绳自然长度为l，则l＋x1＝(l＋x2)sinθ，所以有N2＝G－kx2sinθ＝N1－kl(1－sinθ)，运动过程中θ变小，故地面对A的支持力N2减小，A与地面间的摩擦力f＝μN2变小。故C正确。解析6．如图所示，A、B为竖直墙面上等高的两点，AO、BO为长度相等的两根轻绳，CO为轻杆。光滑转轴C在AB中点D的正下方，A、O、B在同一水平面内。∠AOB＝120°，∠COD＝60°。若在O点处悬挂一个质量为m的物体，则平衡后轻绳AO所受的拉力和轻杆CO所受的压力分别为()A.33mg，233mgB．mg，12mgC.233mg，33mgD.12mg，mg答案A答案解析由题图可知轻杆CO的弹力沿杆斜向上，竖直绳中拉力mg的两个分力分别与轻杆CO的弹力和AO、BO两轻绳的合力FDO平衡，将竖直绳中的拉力分解为对杆CO的压力及对AO、BO两绳沿DO方向的拉力，如图甲所示，则FCOsin60°＝mg，FDO＝FCOcos60°，解得FCO＝233mg，FDO＝33mg。又由于OA、OB夹角为120°，且两轻绳上拉力相等，所以两轻绳拉力应与合力FDO相等，如图乙所示，所以FAO＝33mg。故A正确。解析7．如图所示，倾角为θ的斜面体C置于水平面上，物体B置于斜面上，通过细绳跨过光滑的定滑轮与物体A相连，连接B的一段细绳与斜面平行，A、B、C都处于静止状态，则()A．B受到C的摩擦力一定不为零B．C受到水平面的摩擦力一定为零C．不论B、C间摩擦力大小、方向如何，水平面对C的摩擦力方向一定向左D．水平面对C的支持力与B、C的总重力大小相等答案C答案解析B受到重力、C的支持力和绳的拉力，所以B相对C可能有向上或向下的运动趋势，或者是没有相对运动趋势，因此，B受到C的摩擦力可能为零，A错误。以B、C组成的整体为研究对象受力分析，如图所示，根据平衡条件可知地面对C的摩擦力向左，C正确，B错误。水平面对C的支持力小于B、C的总重力，D错误。解析8．如图所示，穿在一根光滑的固定杆上的两个小球A、B连接在一条跨过定滑轮的细绳两端，杆与水平面的夹角θ＝37°，不计所有摩擦。当两球静止时，OA绳与杆的夹角为θ，OB绳沿竖直方向，则球A、B的质量之比为()A．4∶3B．3∶4C．3∶5D．5∶8答案A答案解析分别对A、B两小球受力分析，运用合成法，如图所示。根据共点力平衡条件得T＝mBg，Tsinθ＝mAgsin90°＋θ(正弦定理)，故mA∶mB＝1∶tanθ＝1∶34＝4∶3，故选A。解析9.一根长为L的易断的均匀细绳，两端固定在天花板上的A、B两点。若在细绳的C处悬一重物，已知ACCB，如图所示，则下列说法中正确的应是()A．增加重物的重力，BC段先断B．增加重物的重力，AC段先断C．将A端往左移比往右移时绳子容易断D．将A端往右移时绳子容易断答案AC答案解析研究C点，C点受重物的拉力，其大小等于重物的重力，即FT＝G。将重物对C点的拉力分解为对AC和BC两段绳的拉力，其力的分解平行四边形如图所示。因ACCB，故FBCFAC。当增加重物的重力G时，按比例FBC增大较多，所以BC段绳先断，因此A正确，B错误；将A端往左移时，FBC与FAC两力夹角变大，FT一定，则两分力FBC与FAC都增大，将A端向右移时两分力夹角变小，两分力也变小，由此可知C正确，D错误，故选A、C。解析10．如图所示，在粗糙水平地面上放着一个截面为四分之一圆弧的柱状物体A，A的左端紧靠竖直墙，A与竖直墙之间放一光滑圆球B，整个装置处于静止状态。把A向右移动少许后，它们仍处于静止状态，则()A．B对墙的压力增大B．A与B之间的作用力减小C．地面对A的摩擦力减小D．A对地面的压力减小答案BC答案解析对圆球B受力分析，作出受力的平行四边形如图所示。A移动前，圆球B受墙及A的弹力的合力G′与重力大小相等，方向相反，如图中实线所示；而将A向右平移少许后，B受A的弹力FAB的方向将上移，如图中虚线所示，但B仍受力平衡，由图可知A对圆球B的弹力及墙对圆球B的弹力均减小，故A错误，B正确；以A、B为整体分析，水平方向上受墙的弹力和地面的摩擦力而处于平衡状态，弹力减小，故摩擦力减小，故C正确；竖直方向上受重力及地面的支持力，A和B的重力均不变，故A对地面的压力不变，D错误。解析11．如图所示，质量为m、顶角为α的直角劈和质量为M的正方体放在两竖直墙和一水平面间，处于静止状态。若不计一切摩擦，则()A．水平面对正方体的弹力大小为(M＋m)gB．墙面对正方体的弹力大小为mgtanαC．正方体对直角劈的弹力大小为mgcosαD．直角劈对墙面的弹力大小为mgsinα答案AB答案解析把两个物体看做一个整体，分析受力，水平方向受两个弹力，竖直方向受重力和支持力，在竖直方向上由二力平衡可得，水平面对正方体的弹力大小为(M＋m)g，A正确；以直角劈为研究对象，其受竖直向下的重力mg，右面墙的弹力F2，方向水平向左，正方体对直角劈的支持力F，方向过两物体的接触点垂直于直角劈的斜面，即与水平方向的夹角为α，由力的合成和二力平衡可知，F2与F的合力与重力等大反向，故F＝mgsinα，F2＝Fcosα＝mgtanα，所以C错误；直角劈对墙面的弹力大小为mgtanα，所以D错误；再以整体为研究对象得墙面对正方体的弹力大小与F2相等，即为mgtanα，所以B正确。解析12．如图所示，质量均可忽略的轻绳与轻杆，轻杆A端用铰链固定，滑轮在A点正上方(滑轮大小及摩擦均可不计)，B端吊一重物。现将绳的一端拴在杆的B端，用拉力F将B端缓慢上拉，在AB杆达到竖直前()A．绳子拉力不变B．绳子拉力减小C．AB杆受力增大D．AB杆受力大小不变答案BD答案解析以B点为研究对象，分析受力情况：受到连接重物的绳子的拉力T(等于重物的重力G)、轻杆的支持力N和绳子的拉力F，如图所示。由平衡条件得知，N和F的合力与T大小相等，方向相反，根据三角形相似可得NAB＝FBO＝TAO，又T＝G，解得N＝ABAO·G，F＝BOAO·G。使∠BAO缓慢变小时，AB、AO保持不变，BO变小，则N大小保持不变，F变小。故B、D正确，A、C错误。解析第Ⅱ卷(非选择题，共52分)二、实验题(本题共2小题，共14分)13．(6分)在做“验证力的平行四边形定则”的实验时：(1)下列叙述正确的是()A．同一次实验过程，结点O必须拉到同一位置，不能随意变动B．用两只弹簧测力计拉橡皮筋时，应使两细线之间的夹角总为90°，以便于算出合力的大小C．力的夹角越大越好D．必须使分力与合力在同一平面内(2)如果实验情况如图甲所示，其中A为固定橡皮筋的图钉，O为橡皮筋与细线的结点，OB和OC为细线。图乙是在白纸上根据实验结果画出的图。图乙中的F与F′两力中，方向一定沿AO方向的是________。答案(1)AD(2)F′答案解析(1)同一次实验中，为保证作用效果相同，必须将结点O拉至同一位置，故A正确；验证力的平行四边形定则选用特殊角没有普遍性，故B错误；夹角非常大时，合力很小，实验误差增大，故C错误；做实验时，必须使分力与合力在同一平面内，故D正确。(2)用一只弹簧测力计直接拉橡皮筋的拉力F′方向一定沿AO方向，而用平行四边形定则求出的合力F与AO的方向可能有偏差。解析14．(8分)“探究力的平行四边形定则”的实验如图甲所示，其中A为固定橡皮筋的图钉，O为橡皮筋与细线的结点，OB和OC为细线，图乙所示是在白纸上根据实验结果画出的图。(1)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(2)图乙中的________(填“F”或“F′”)是力F1和F2合力的实际测量值。(3)同学们在操作过程中有如下议论，其中对减小实验误差有益的说法是________。A．两根细线必须等长B．橡皮筋应与两线夹角的角平分线在同一直线上C．为了读数方便，可以使弹簧测力计与木板平面成一定倾角D．拉橡皮筋