2019年高考物理一轮复习 第02章 力与物体的平衡单元测试卷.doc

第二章 力与物体的平衡单元测试卷测【满分：110分 时间：90分钟】一、选择题(本大题共12小题，每小题5分，共60分。在每小题给出的四个选项中. 18题只有一项符合题目要求； 912题有多项符合题目要求。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。)1如图为测定运动员体能的装置，轻绳拴在腰间沿水平线跨过定滑轮（不计滑轮的质量与摩擦），下悬重力为G的物体。设人的重心相对地面不动，人用力向后蹬传送带，使水平传送带以速率为v逆时针转动，则（ ）A 人对重物做功功率为GvB 人对传送带的摩擦力大小等于G，方向水平向右C 人对传送带的摩擦力对传送带不做功D 人对传送带做功的功率大小为Gv【答案】 D【点睛】通过在力的方向上有无位移判断力是否做功人的重心不动，则知人处于平衡状态，摩擦力与拉力平衡根据恒力做功功率公式可以求得人对传送带做功功率为P=Fv2如图所示，一只可视为质点的蚂蚁在半球形碗内缓慢地从底部爬到a处，下列说法正确的是()A 在a点碗对蚂蚁的作用力大于在b点碗对蚂蚁的作用力B 在a点碗对蚂蚁的作用力和在b点碗对蚂蚁的作用力都指向半球形碗的球心C 在a点碗对蚂蚁的作用力等于在b点碗对蚂蚁的作用力D 蚂蚁在a点受到的合力大于在b点受到的合力 【答案】 C【解析】【详解】【点睛】本题主要是考查共点力的平衡问题，解决本题的关键能够正确地受力分析，运用共点力平衡进行求解3如图所示，两个小球a、b质量均为m，用细线相连并悬挂于O点，现用一轻质弹簧给小球a施加一个力F，使整个装置处于静止状态，且Oa与竖直方向夹角为=450，已知弹簧劲度系数为k，则弹簧形变量不可能是A B C D 【答案】 B【解析】【分析】以小球ab整体为研究对象，分析受力，作出力图，根据平衡条件，分析F可能的值，然后再经过胡克定律分析弹簧形变量的可能情况。【详解】以小球ab整体为研究对象，分析受力，作出F在几个方向时整体的受力图【点睛】本题是隐含的临界问题，运用图解法确定出F的最大值和最小值，再进行选择也可以用函数法。4如图所示，斜面体质量为M，倾角为，置于水平地面上，当质量为m的小木块沿斜面体的斜面匀速下滑时，斜面体仍静止不动，则A 斜面体受地面的支持力为MgB 斜面体受地面的摩擦力为mgcosC 斜面体受地面的支持力为(m+M)gD 斜面体受地面的摩擦力为mgsin2/2【答案】 C【解析】【详解】将两者看做一个整体来进行受力分析，整体受到竖直向上的支持力，竖直向下的重力，故，在水平方向上不受外力，故地面对斜面体没有摩擦力作用，C正确5如图所示，一个质量为的半球形物体放在倾角为的斜面上静止不动.若用通过球心的水平推力作用在物体上，物体仍静止在斜面上，斜面仍相对地面静止.已知，取，则（ ）A 地面对斜面的弹力不变B 物体对斜面的作用力增加C 物体受到斜面的摩擦力增加D 地面对斜面的摩擦力增加【答案】 A，可以看出物体对斜面的作用力不是增加10N，故B错误；没有施加力F时，对物体受力分析：根据平衡条件：f=mgsin=4100.6=24N施加力F后，对物体受力分析，如图：【点睛】对没有施加力F时的半球进行受力分析，根据平衡条件求出物体受到的摩擦力；以整体为研究对象求出地面对斜面的摩擦力，然后进行比较 6如图甲所示， A、B两小球通过两根轻绳连接并悬挂于O点，已知两轻绳OA和AB的长度之比为：1，A、B两小球质量分别为2m和m。现对A、B两小球分别施加水平向右的力F1和水平向左的力F2，两球恰好处于如图乙的位置静止，此时B球恰好在悬点O的正下方，轻绳OA与竖直方向成300，则（ ）A F1F2B F12F2C F13F2D F1F2【答案】 B【解析】对AB整体受力分析，由平衡知识可知：；由几何关系可知，OBA=600，则对物体B：F2=mgtan600；联立解得： F2=mg，F1=2mg，则F12F2，故选B.点睛：此题关键是灵活选择研究对象，分别用整体法和隔离法分析受力情况，然后由合成法列出方程即可求解.7如图所示，质量为m的光滑小球，在细线和墙壁的作用下处于静止状态，重力加速度为g，细线与竖直墙壁的夹角为300，则细线对小球的拉力大小为A B C D 【答案】 A8如图所示，固定在水平面上的光滑半球半径为R，球心O的正上方固定一 定滑轮，细线一端绕定滑轮，今将小球的初始位置缓慢拉至B点，在小球到达B点前的过程中，小球对半球的压力FN，细线的拉力T大小变化情况是（ ）A FN变大T变大B FN变小T变大C FN不变T变小D FN变大T变小【答案】 C【解析】对小球受力分析如图：力三角形与边三角形相似，则，小球逐渐上移，L逐渐减小，T逐渐减小；R不变，FN不变。故ABD错误，C正确。故选：C9如图所示，A、B两物块由绕过轻质定滑轮的细线相连，A放在固定的光滑斜面上，B和物块C在竖直方向上通过劲度系数为k的轻质弹簧相连，C球放在水平地面上。现用手控制住A，并使细线刚刚拉直但无拉力作用，并保证滑轮左侧细线竖直、右侧细线与斜面平行。已知A的质量为5m，B的质量为2m、C的质量为m，重力加速度为g，细线与滑轮之间的摩擦不计，开始时整个系统处于静止状态。释放A后，A沿斜面下滑至速度最大时C恰好离开地面。下列说法正确的是A 斜面倾角=30B A获得最大速度为C C刚离开地面时，B的加速度为零D 从释放A到C刚离开地面的过程中，A、B、C以及弹簧组成的系统机械能守恒【答案】 CD【解析】【详解】由式联立,解得sin= 所以：=37故A错误；B. 设开始时弹簧的压缩量xB，则kxB=2mg设当物体C刚刚离开地面时，弹簧的伸长量为xC，则kxC=mg当物体C刚离开地面时，物体B上升的距离以及物体A沿斜面下滑的距离均为：h=xC+xB由于弹簧处于压缩状态和伸长状态时的弹性势能相等，且物体A刚刚离开地面时，A、B两物体的速度相等，设为vBm，以A.B及弹簧组成的系统为研究对象，【点睛】C刚离开地面时，物体A沿斜面下滑的距离应该等于弹簧原来被压缩的长度再加上后来弹簧被拉长的长度，B获得最大速度，B应该处于受力平衡状态，对B受力分析，可以求得斜面的倾角；对于整个系统机械能守恒，根据机械能守恒列出方程就可以求得B的最大速度10如图所示，甲、乙两位同学做“拔河”游戏。两人分别用伸平的手掌托起长凳的一端，保持凳子水平，然后各自向两侧拖拉。若凳子下表面各处的粗糙程度相同，两位同学手掌粗糙程度也相同，在乙端的凳面上放有四块砖，下列说法中正确的是()A 由于甲端比较轻，甲容易将凳子拉向自己B 谁用的力气大就可以将凳子拉向自己C 由于乙端比较重，凳子和手之间产生较大的摩擦力，乙可以将凳子拉向自己D 拔河过程中乙的手和凳子之间不会有相对滑动，甲的手可以和凳子间有相对滑动，也可以没有相对滑动【答案】 CD【解析】【详解】由图知，乙端对手的压力较大，所以乙端对凳子向右的最大静摩擦力大于甲端对凳子向左的最大静摩擦力，【点睛】本题主要考查了摩擦力在生活中的应用，要注意明确影响最大静摩擦力大小的因素，知道当外力大于最大静摩擦力时，物体之间才有相对运动，最大静摩擦力越大，越难发生相对移动11如图所示，一架救援直升机通过软绳打捞河中物体，物体质量为m，由于河水的流动对物体产生水平方向的冲击力，使软绳偏离竖直方向，当直升机相对地面静止时，绳子与竖直方向成角，已知物体所受的浮力不能忽略。下列说法正确的是（ ）A 绳子的拉力为B 绳子的拉力可能少于C 物体受到河水的水平方向的作用力等于绳子的拉力D 物体受到河水的水平方向的作用力小于绳子的拉力【答案】 BD【解析】【详解】A、B、对物体受力分析，如图所示：根据平衡条件，竖直方向有，则有，故绳子的拉力可能小于mg；故A错误，B正确。C、D、在水平方向上有，有，物体受到河水水平方向的作用力小于绳子拉力；则C错误，D正确。故选BD。【点睛】本题关键是对物体进行受力分析，然后平衡条件列式分析，关键不要忘了有浮力12如图所示，质量为m的木块A放在质量为M的三角形斜面B上，现用大小均为F，方向相反的水平力分别推A和B，它们均静止不动，则( )A A与B之间不一定存在摩擦力B B与地面之间可能存在摩擦力C B对A的支持力一定大于mgD 地面对B的支持力的大小一定等于(M+m)g【答案】 ADAC、再对物体A受力分析，受重力mg，已知的推力F，斜面体B对A的支持力N和摩擦力f，当推力F沿斜面分量大于重力的下滑分量时，摩擦力的方向沿斜面向下，如下图当推力F沿斜面分量小于重力的下滑分量时，摩擦力的方向沿斜面向上，如下图当推力F沿斜面分量等于重力的下滑分量时，摩擦力为零，如下图根据共点力平衡的条件，运用正交分解法，可以得到：，故A正确，C错误；故选AD。【点睛】先对A、B整体进行受力分析，根据平衡条件得到地面对整体的支持力和摩擦力；再对物体A受力分析，根据平衡条件求解B对A的支持力和摩擦力。二、实验题（本大题共2小题，第13题4分、14题6分；共10分）13如图甲，在研究弹力和弹簧伸长的关系时，把弹簧上端固定在横梁上，下端悬吊不同重力的砝码，用刻度尺测量弹簧的长度，把弹簧的伸长x和弹簧受力F的关系在Fx坐标系中描点如图乙所示（1）从坐标系中的实验数据可知，该弹簧的劲度系数是_（精确到2位有效数字）（2）关于实验注意事项，以下哪项是没有必要的？（填入字母序号）_A悬吊砝码后，在砝码静止后再读数B尽量减小弹簧和横梁之间的摩擦C弹簧的受力不超过它的弹性限度【答案】 （1）1.2102N/m或1.3102N/m （2）B【解析】（1）在图象中，图象的斜率大小等于弹簧的劲度系数，根据题意图象如下所示：【点睛】在图象中，图象的斜率大小与弹簧的劲度系数相等，由此可求出该弹簧的劲度系数；实验的注意事项要根据实验原理进行，要有利于减小实验误差，要便于实验操作14某同学做“探究求合力的方法”的实验，用弹簧测力计拉细绳套时，测力计总与木板平行，实验主要步骤如下：A在桌面上放一块方木板，在方木板上铺一张白纸，用图钉把白纸钉在方木板上；B用图钉把橡皮条的一端固定在白纸（板）上的A点，在橡皮条的另一端栓上两条细绳，细绳的另一端系上绳套；C将两个弹簧测力计通过细绳互成角度地拉橡皮条，使细绳与橡皮条的结点达到某一位置O，记下O点的位置和两细绳的方向，并读出两个弹簧测力计的示数；D按选好的标度，用铅笔和刻度尺作出两个弹簧测力计的拉力F1和F2的图示，并用平行四边形定则作出合力F；E.用一个弹簧测力计，通过细绳套拉橡皮条使其伸长，读出弹簧测力计的示数，按同一标度作出这个力F的图示；F.比较F与F的大小和方向。上述步骤中：（1）有重要遗漏内容的步骤序号是_；遗漏内容是_；（2）若他将遗漏内容补上后，如图甲所示，是他利用坐标纸记下的橡皮条结点位置O点及两弹簧测力计拉力的大小，请根据平行四边形定则在图甲中作出F1和F2的合力示意图，并用F表示此力_。（3）图乙是甲和乙两位同学分别做以上实验时得到的结果，其中_（填“A”或“B”）比较符合实验事实（力F是只用一个弹簧测力计拉时的示意图）。【答案】 （1）E 使绳与橡皮条的结点达到位置O，并记下细绳的方向 （2）如图所示：（3）B（3）实验中的 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，由于实验过程不可避免的存在误差，因此理论值和实验值存在一定的偏差，所以B比较符合实验事实，三、计算题（本大题共4小题，第15、16题每题9分；第17、18题每题11分；共40分）15如图所示，两滑块放在光滑的水平面上，中间用一细线相连，轻杆OA、OB搁在滑块上，且可绕铰链O自由转动，两杆长度相等，夹角为，当用竖直向下的力F作用在铰链上，滑块间细线的张力为多大？【答案】 tan；【解析】解：把竖直向下的力F沿两杆OA、OB方向分解，如图甲所示，则杆作用于滑块上的力为16如图所示，光滑圆柱A和半圆柱B紧靠着静置于水平地面上，二者半径均为R。A的质量为m，B的质量为，B与地面的动摩擦因数为。现给A施加一拉力F，使A缓慢移动，运动过程中拉力F与圆心连线O1O2的夹角始终为60保持不变，直至A恰好运动到B的最高点，整个过程中B保持静止，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g，求：(1)A、B间弹力的最大值Fmax(2)动摩擦因数的最小值min【答案】 (1) (2) 【解析】（1）以A为研究对象，受重力mg，拉力F，B对A的弹力FN；由题意，三个力的合力始终为零，矢量三角形如图，在FN转至竖直的过程中，AB间弹力先增大后减小，拉力F逐渐减小，当=300（F水平向右）时，AB间弹力最大， 17如图所示，在水平粗糙横杆上，有一质量为m的小圆环A，用一细线悬吊一个质量为m的球B.现用一水平拉力缓慢地拉起球B，使细线与竖直方向成37角，此时环A仍保持静止已知sin 370.6，cos 370.8，求：(1)此时水平拉力F的大小；(2)环对横杆的压力及环受到的摩擦力【答案】 (1) mg(2)2mg，方向竖直向下mg，方向水平向左【解析】（1）取小球为研究对象进行受力分析，受到拉力F、重力G、细线拉力FT，由平衡规律得：FTsin37=FFTcos37=mg联立解得Fmg故水平拉力F的大小为mg（2）取AB组成的系统为研究对象，受到总重力、支持力、拉力和滑动摩擦力，如图点睛：本题关键在于运用整体法和隔离法对整体和小球受力分析，然后根据共点力平衡条件列式求解，对于研究对象的灵活选择，有时可以使问题大大简化，起到事半功倍的效果18一个底面粗糙、质量为M=3m的劈放在粗糙水平面上，劈的斜面光滑且与水平面成30角。现用一端固定的轻绳系一质量为m的小球，小球放在斜面上，小球静止时轻绳与竖直方向的夹角也为30，如图所示。(1)当劈静止时，求绳子的拉力大小。(2)当劈静止时，求地面对劈的摩擦力大小。(3)若地面对劈的最大静摩擦力等于地面对劈支持力的k倍，为使整个系统静止，k值必须满足什么条件？【答案】 (1) (2) (3)【解析】【分析】小球静止时合力为零，对小球受力分析，由共点力平衡条件可求得绳子的拉力，对劈进行受力分析，当劈相对于地面刚要滑动时静摩擦力达到最大，由共点力的平衡条件可得出支持力的大小，从而得到k的取值范围；解:（1）以小球为研究对象，受力分析如图（左）所示，对T和mg进行正交分解，由平衡条件有Tcos 30=mgsin 30得T=mg