高中一轮物理练习章末质量检测第一章力物体的平衡.doc

第一章 力 物体的平衡(时间60分钟，满分100分)一、选择题(本大题共9小题，每小题5分，共45分)1.(2010福州模拟)两个相同的可视为质点的小球A和B，质量均为m，用长度相同的两根细线把A、B两球悬挂在水平天花板上的同一点O，并用长度相同的细线连接A、B两个小球，然后用一水平方向的力F作用在小球A上，此时三根线均处于伸直状态，且OB细线恰好处于竖直方向， 图1如图1所示.如果两小球均处于静止状态，则力F的大小为 ()A.0B.mg C. D.mg解析：分析B球受力，由平衡条件得，AB段细线的拉力为零，再分析A球的受力情况，如图所示，则有：FTcosmg，FTsinF，所以：Fmgtanmg，故D项正确.答案：D2.如图2所示，一条细绳跨过定滑轮连接物体A、B，A悬挂起来，B穿在一根竖直杆上，两物体均保持静止，不计绳与滑轮、B与竖直杆间的摩擦，已知绳与竖直杆间的夹角为，则物体A、B的质量之比mAmB等于 ()图2A.cos1 B.1cos C.tan1 D.1sin解析：设绳的拉力为F，由物体A平衡可得：FmAg，物体B平衡，竖直方向合力为零，得：FcosmBg，故有：mAmB1cos，B项正确.答案：B3.(2010芜湖模拟)一质量为3 kg的物体，被放置在倾角为37的动摩擦因数为0.2的固定斜面上，在如图3所示的四种情况下不可能处于平衡状态的是(令最大静摩擦力等于滑动摩擦力，sin370.6，cos370.8，g10 m/s2) ()图3解析：物体与斜面间的最大静摩擦力Ffm mgcos374.8 N.物体的重力沿斜面向下的分力为Fmg sin3718 N.假设物体在拉力F作用下沿斜面不动，由平衡条件可求得A、B、C、D四种情况下摩擦力必须为FfA9 N，沿斜面向上；FfB3 N，沿斜面向上，FfC0；FfD4 N，沿斜面向下.因为FfAFfm，故A图中物体不可能处于平衡状态.答案：A4.(2010江门模拟)如图4所示，是一直升机通过软绳打捞河中物体，物体质量为m，由于河水的流动将物体冲离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度，下列说法正确的是 ()A.绳子的拉力为 mg/cos 图4B.绳子的拉力可能少于mgC.物体受到河水的作用力等于绳子拉力的水平分力D.物体受到河水的作用力大于绳子拉力的水平分力解析：设物体受绳子的拉力为F，浮力为F浮，水的水平冲力为Ff，受力图如图所示，由平衡条件可得：FsinFf，FcosF浮mg.故绳子的拉力Fmg/cos，A错误.因F浮未知，故B正确.物体受河水的作用力为F浮和Ff的合力，一定大于Fsin，故C错误，D正确. 答案：BD5.(2010合肥模拟)如图5所示，斜面固定在水平地面上，先让物体A沿斜面下滑，恰能匀速.后给A一个沿斜面向下的力F，让其加速下滑.设前后两次A与斜面 图5间的摩擦力分别为Ff1、Ff2，地面对斜面的支持力分别为FN1、FN2，则 ()A.Ff1Ff2，FN1FN2 B.Ff1Ff2，FN1FN2C.Ff1Ff2，FN1FN2 D.Ff1Ff2，FN1FN2解析：对物体进行受力分析，可知物体受重力、支持力和摩擦力.再给一个沿斜面的力后，垂直斜面方向力不变，沿斜面方向向下的力增大.滑动摩擦力的大小只与接触面的粗糙程度和压力有关，而与物体的运动状态和接触面积无关，所以A正确.答案：A6.如图6所示，在水平力F作用下，A、B保持静止.若A与B的接触面是水平的，且F0.则关于B的受力个数可能为()A.3个 B.4个C.5个 D.6个 图6 解析：对于B物体，一定受到的力有重力、斜面支持力、A的压力和A对B的摩擦力，若以整体为研究对象，当F较大或较小时，斜面对B有摩擦力，当F大小适当时，斜面对B的摩擦力为零，故B可能受4个力，也可能受5个力.答案：BC7.如图7所示，斜面体M的底面粗糙，斜面光滑，放在粗糙水平面上.弹簧的一端固定在墙面上，另一端与放在斜面上的物块m相连，弹簧的轴线与斜面平行.若物块在斜面上做简谐运动，斜面体保持 图7静止，则地面对斜面体的摩擦力Ff与时间t的关系图象是图8中的 ()图8解析：由于斜面光滑，尽管物块在斜面上做简谐运动，但由于物块对斜面的摩擦力为零，对斜面的正压力始终等于重力沿垂直斜面方向的分力，因此地面对斜面体的摩擦力始终是一个恒力，C正确.答案：C8.(2010佛山质检)如图9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为一根轻杆(即：杆在O端所受的力沿杆OC方向).转轴C在AB中点D的正下方，AOB在同一水平面内.AOB90，COD60.若在O点处悬挂一个质 量为m的物体，则平衡后绳AO所受的拉力为 () 图9A.mg B. mg C. mg D. mg解析：设OA和OB绳拉力FA和FB的合力为FD，方向沿OD，对O点受力分析，如图所示，由平衡条件可得：FDFC cos60FC sin60mg可求得：FD mg.再由2FAcos45FD可得FA mg故D正确.答案：D9.(2010南京调研)一端装有定滑轮的粗糙斜面体放在地面上，A、B两物体通过细绳连接，并处于静止状态(不计绳的质量和绳与滑轮间的摩擦)，如图10所示.现用水平力F作用于物体B上，缓慢拉开一小角度， 图10 此过程中斜面体与物体A仍然静止.则下列说法正确的是 ()A.水平力F不变B.物体A所受斜面体的摩擦力一定变大C.物体A所受斜面体的作用力不变D.斜面体所受地面的支持力一定不变解析：设悬挂物体B的细绳与竖直方向夹角为，由B受力平衡有FTsinF，FTcosmg，可以看出，水平力F增大，绳上拉力FT也增大，A错误.再以A为研究对象，当A原来所受的摩擦力方向沿斜面向上时，随着绳上拉力FT增加，摩擦力可能是减小的或是先减小后增加的，B错误.物体A除受到斜面体的作用力外，还受到不变的重力，大小增大的拉力，而在这三个力作用下处于平衡时，斜面体对A的作用力必须随绳上拉力变化而变化，才能保证A处于静止、合力为零，C错误.取整体为研究对象，因拉力F水平，故系统在竖直方向上所受合力不发生变化，D正确.答案：D二、实验题(本大题共2小题，共12分)10.(6分)(2010皖南八校联考)在一次课外探究活动中，某同学用图11所示的装置测量放在水平光滑桌面上铁块A与长金属板B间的动摩擦因数.已知铁块A的质量m1 kg，金属板B的质量m0.5 kg，用水平力F向左拉金属板B，使其向左运动，放大的弹簧测力计示数如图所示.则A、B间的摩擦力FfN，A、B间的动摩擦因数.(取g10 m/s2)图11解析：A、B间的摩擦力等于弹簧测力计的读数，由图知该弹簧测力计的最小分度为0.1 N，估读到其最小分度的十分之一，应读为2.50 N.再由FfFNmg可得0.25.答案：2.500.2511.(6分)(2010广州调研)为了探究弹簧弹力F和弹簧伸长量x的关系，某同学选了A、B两根规格不同的弹簧进行测试，根据测得的数据绘出如图12所示的图象，从图象上看，该同学没能完全按实验要求做，使图象上端成为曲线，图象上端成为曲线的原因是.B弹簧的 图12 劲度系数为.若要制作一个精确度较高的弹簧测力计，应选弹簧(填 或B).解析：在弹簧的弹性限度以内，弹力与形变量是成正比的，图象上端出现弯曲是因为拉力过大，超过了弹簧的弹性限度.由胡克定律得x，则图线斜率的倒数等于弹簧的劲度系数k100 N/m.精确度高意味着相同拉力下形变量大，相同刻度线下最小分度值小，故应选用劲度系数小的弹簧A.答案：拉力过大，超过了弹簧的弹性限度100 N/mA三、计算题(本大题共3小题，共43分)12.(14分)用一根长20 cm、劲度系数k200 N/m的弹簧水平拉着放在水平桌面上的质量为1 kg的木块，弹簧的长度逐渐伸长到22.4 cm时木块开始运动，当弹簧的长度为21.7 cm时，木块在桌面上做匀速运动.求：(g10 N/kg)(1)木块受到的最大静摩擦力多大？静摩擦力的变化范围怎样？(2)木块与桌面间的动摩擦因数是多少？(3)木块滑动的过程中，当弹簧的长度小于或大于21.7 cm时，滑动摩擦力如何变化？解析：(1)木块在未滑动前，根据二力平衡条件可知，木块受到桌面的弹力FN与木块重力G大小相等、方向相反，静摩擦力F与弹簧的拉力F大小相等、方向相反，其受力情况如图所示.木块在刚滑动之前，受到的静摩擦力已达到最大值.FmaxFk(x1x0)200(0.2240.20) N4.8 N.木块在未开始运动之前，受到的静摩擦力总是与弹簧的拉力大小相等、方向相反.可见，木块受到的静摩擦力随着弹簧的拉力增大而增大，其变化范围是0Fmax，即04.8 N.(2)当木块做匀速运动时，木块受到的滑动摩擦力F滑与弹簧的拉力大小相等、方向相反.F滑Fk(x2x0)200(0.2170.20) N3.4 N因为F滑FNG所以动摩擦因数为0.34.(3)因为滑动摩擦力F滑FN，F滑是由与FN决定的，和FN不变，所以F滑不变，可见，在木块滑动后，弹簧的长度小于或大于21.7 cm时，只是拉力F变化，滑动摩擦力与木块做匀速或变速的运动状态无关.答案：(1)4.8 N静摩擦力随着弹簧的拉力增大而增大，其变化范围是04.8 N(2)0.34(3)大小不变13.(14分)放风筝是春天时大人、小孩都爱玩的一项有趣的体育活动，手上牵着线拉着风筝迎风向前跑，就可以将风筝放飞到高处，有一个小朋友将一只重为4 N的风筝放飞到空中后，拉着线的下端以一定的速度匀速跑动时，线恰能与水平面成53角保持不变，如图13所示，这时小朋友拉住线的力为5 N.求风筝所受的风力. 图13解析：风筝受到重力G、风力F风和拉力F三个力的作用，受力分析如图所示，由平衡条件知：F风xFcos5350.6 N3 NF风yFsin53G50.8 N4 N8 NF风 N8.54 Ntanarctan.答案：8.54 N与水平方向夹角arctan14.(15分)如图14所示，倾角60的斜面上，放一质量为1 kg的物体，用k100 N/m的轻质弹簧平行于斜面拉着，体放在PQ之间任何位置都能处于静止状态，而超过这一范围，物体就会沿斜面滑动.若AP22 cm，AQ8 cm，试求物体与斜面间的最大静摩擦力的大小.(取g10 m/s2) 图14解析：P、Q两点应是静摩擦力最大的两个临界位置，在P点弹簧处于伸长状态，受力分析如图(1)所示.FfmF1mgsin 在Q点弹簧处于压缩状态，受力分析如图(2)所示.FfmF2mgsin 设弹簧的原长为x，有F1k(0.22x) F2k(x0.08) 联立得2FfmF1F2k(0.220.08)所以Ffm1000.14 N7 N.答案：7 N