鲁科版高中物理必修一高一单元测试第四章力与平衡2.docx

单元形成性评价(四)(第4章)(90分钟100分)一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24分。

每小题只有一个选项符合题目要求。

1.某同学在水平桌面上将三个形状不规则的石块成功叠放在一起，如图所示。

关于这一现象，下列说法正确的是( )A．石块a受两个力的作用B．三个石块的重心位于同一竖直线上C．石块c受到水平桌面向左的摩擦力D．石块c对b的作用力一定竖直向上【解析】选D。

观察图片知石块a位于石块b的倾斜面上，受到重力、摩擦力和支持力三个力，A错误；由图知石块a、b重心不在同一条竖直线上，B错误；以三块石块为整体，知地面对石块c的静摩擦力等于零，C错误；将石块a、b作为一个整体，石块c对b的摩擦力和支持力的合力竖直向上，平衡石块a、b的重力，D正确。

2.风洞是进行空气动力学实验的一种重要设备。

一次检验飞机性能的风洞实验示意图如图所示，AB代表飞机模型的截面，OL是拉住飞机模型的绳。

已知飞机模型重为G，当飞机模型静止在空中时，绳恰好水平，此时飞机模型截面与水平面的夹角为θ，则作用于飞机模型上的风力大小为( )A．Gcos θB．G cos θC．Gsin θD．G sin θ【解析】选A。

作用于飞机模型上的风力F垂直于AB向上，风力F的竖直分力等于飞机模型的重力，即F cos θ＝G，解得F＝Gcos θ。

3．(2021·济南高一检测)2020年7月16日，我国深海水下滑翔机首次下潜10 619米，刷新了下潜深度的最新世界纪录。

如图所示，质量为m 的水下滑翔机，通过两根细绳套套住后，用起重机缓慢释放，细绳套与竖直方向的夹角均为α，重力加速度为g ，则每根细绳套受到的拉力大小为( )A.F ＝mg 2cos α B ．F ＝mg 4cos αC ．F ＝mg 4sin αD ．F ＝mg 2sin α【解析】选B 。

细绳套为同一根细绳构成，同一根细绳中张力处处相等，每根细绳套受到的拉力就等于吊着物体的四段绳的其中一段绳的拉力。

鲁科版必修第一册第四章力与平衡单元测试（素养提升）学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________一、单选题（本大题共8小题，共32.0分）1.已知两个共点力的合力为50N，分力F1的方向与合力F的方向成30°角，分力F2的大小为30N。

则( )A. F1的大小是唯一的B. F2的方向是唯一的C. F2有两个可能的方向D. F2可取任意方向2.风筝，古来有名，以扎糊精巧、画工别致著称于世。

最简单的是平板状方形风筝，这种风筝一般用两根长度不同的提线固定在风筝中轴线上下适当的位置，用来调整风筝在空中与风向成一定的迎角而能稳定在空中，风筝下方装有两根一定长度和宽度的尾来增强风筝的稳定性，其简化模型，如图所示。

风对风筝的作用力可认为垂直于风筝面向上，则以下说法正确的是( )A. 风筝受到重力、风筝拉线的拉力、风对风筝的压力、升力B. 风筝稳定在空中时，风筝拉线与竖直方向的夹角可能小于仰角C. 放飞的风筝遇到风速变大时，风对风筝的压力增大，风筝拉线拉力变大D. 刚放飞风筝时，地面附近的风速常常较小，往往需要人顺风助跑3.如图所示，一个“Y”形弹弓顶部跨度为L，两根相同的橡皮条自由长度均为L，在两橡皮条的末端用一块软羊皮(长度不计)做成裹片．若橡皮条的弹力与形变量的关系满足胡克定律，且劲度系数为k，发射弹丸时每根橡皮条的最大长度为2L(弹性限度内)，则发射过程中裹片对弹丸的最大作用力为( )A. kLB. 2kLC. √32kL D. √152kL4.如图所示，有2n个大小都为F的共点力，沿着顶角为120°的圆锥体的母线方向向下，相邻两个力的夹角都是相等的．则这2n个力的合力大小为( )A. 2nFB. nFC. 2(n−1)FD. 2(n+1)F5.如图甲所示，一艘帆船正逆风行驶．如图乙所示是帆船逆风行驶的简单受力分析图，风力F=105N、方向与帆面的夹角为θ=30°，航向与帆面的夹角也为θ=30°，风力在垂直帆面方向的分力推动帆船逆风行驶，则风力F在航向方向的分力为( )A. 5.0×104NB. 2.5×104NC. 2×104ND. 104N6.如图所示，永州某校高三体育专业生在水平地面上进行拉轮胎的负荷训练，设该同学做匀速直线运动，运动过程中保持双肩及两绳的端点A、B等高，且绳子BO=AO，为简便计算，假设两绳间的夹角为θ=60°，绳AO、BO所在平面与水平面间的夹角恒为γ=30°，地面对轮胎的摩擦阻力大小恒为f，则每根绳的拉力大小为( )A. 23f B. √22f C. 2√33f D. √2f7.用卡车运输质量为m的匀质圆筒状工件，为使工件保持固定，将其置于两光滑斜面之间，如图所示．两斜面Ⅰ、Ⅱ固定在车上，倾角分别为30°和60°.重力加速度为g.当卡车沿平直公路匀速行驶时，圆筒对斜面Ⅰ、Ⅱ压力的大小分别为F1、F2，则( )A. F1=√33mg，F2=√32mg B. F1=√32mg，F2=√33mgC. F1=12mg，F2=√32mg D. F1=√32mg，F2=12mg8.如图所示，轻杆的一端固定一光滑球体，杆的另一端O为自由转动轴，而球又搁置在光滑斜面上。

力的合成1.(多选)下列关于合力与分力的说法中,正确的是 ( )A.合力与分力同时作用在物体上B.分力同时作用于物体时共同产生的效果与合力单独作用时产生的效果是相同的C.合力可能大于分力,也可能小于分力D.当两分力大小不变时,增大两分力间的夹角,则合力一定减小【解析】选B、C、D。

合力与分力的作用效果相同,它们并不是同时作用在物体上,选项A错误,B正确;当两分力大小不变时,由平行四边形定则可知,分力间的夹角越大,合力越小,合力可能大于分力(如两分力间的夹角为锐角时),也可能小于分力(如两分力间的夹角为钝角时),选项C、D正确。

2.(教材二次开发·教材P94T4变式题)已知两个力的合力大小为18 N,则这两个力不可能是( )A.18 N,18 NB.9 N,8 NC.10 N,20 ND.20 N,28 N【解析】选B。

两个力合力范围F1+F2≥F≥,两个力的合力大小为18 N,代入数据得36 N≥F≥0 N,故A可能。

17 N≥F≥1 N,故B不可能。

30 N≥F≥10 N,故C可能。

48 N≥F≥8 N,故D可能。

3.下列各组共点力中,合力的最小值最小的是 ( )A.5 N、7 NB.5 N、7 N、15 NC.1 N、3 N、5 ND.10 N、20 N、25 N【解析】选D。

A项5 N和7 N的合力取值范围是2 N≤F≤12 N,最小值为2 N;B项5 N和7 N的合力取值范围是2 N≤F≤12 N,与15 N的力合成合力最小值为3 N;C项1 N和3 N的合力取值范围是2 N≤F≤4 N,与5 N的力合成合力最小值为1 N;D项10 N和20 N的合力取值范围是10 N≤F≤30 N,因此可能与25 N 的力合成合力为零;由以上分析可知,D选项的合力最小。

【总结提升】三力合成的两点注意(1)三力同向时,合力最大。

(2)求三力合力的最小值时,先求任意两力的合力范围,再求与第三个力的合力的最小值。

高中物理学习材料桑水制作第4章《力与平衡》单元测试3一、选择题1.关于合力与分力,下列说法正确的是（）A.合力与分力是物体同时受到的力B.合力比分力大C.合力是对各分力共同作用时产生效果的等效替换D.两相互作用的物体间的一对作用力的合力为零思路解析：合力和分力是一种等效代替关系，求几个力的合力时，物体实际受到的是那几个合成前的力，同理，求一个力的分力时，物体受到的只是原来那一个力；两个力的合力的范围是|F1-F2|≤F≤F1+F2，合力可以大于、等于、小于任何一个分力；C正确.一对作用力分别作用在两个相互作用的物体上，是不能进行合成的.答案：C2.有三个共点力,大小分别是14 N、10 N、5 N,其合力的最小值为（）A.0B.3 NC.5 ND.1 N思路解析：三个力合成时，如果表示这三个力的矢量线段能组成闭合矢量三角形，则合力最小为零；合力的最大值总是垂直于这三个力直接相加的结果.答案：A3.3.5 N和7 N这两个力的合力可能是（）A.3 NB.13 NC.2.5 ND.10 N思路解析：略答案：ACD4.用两根绳子吊起一重物，使重物保持静止，若逐渐增大两绳之间的夹角，则两绳对重物的拉力的合力变化情况是（）A.不变B.减小C.增大D.无法确定思路解析：两绳拉力的合力始终与物体的重力相平衡.答案：A5.某物体在四个共点力作用下处于平衡状态，若F4的方向沿逆时针方向转过90°角，但其大小保持不变，其余三个力的大小和方向均保持不变，此时物体受到的合力的大小为（）A.0B.2F4 C.F4D.2F4思路解析：其他三个力的合力F′与F4转动前等大反向，因此当F4逆时针转过90°角时与F′垂直，则由F′与F4为邻边组成的平行四边形为正方形. 答案：B6.三个共点力F 1、F 2、F 3，其中F 1=1 N ，方向正西；F 2=1 N ，方向正北.若三力的合力是2 N ，方向正北，则F 3应是（ ）A.1 N ，东北B.2 N ，正南C.2 N ，东北D.2N ，东北思路解析：F 1与F 2的合力大小为2 N ，方向为西北，要使三力的合力为2 N ，方向正北，由平行四边形定则可得，如右图，F 3与F 12等大.答案：D7.如图5-1所示，质量分别为m A 、m B 的物体A 与B 相对静止，共同沿斜面匀速下滑，则（ ）图5-1A.A 、B 间无静摩擦力B.B 受滑动摩擦力，大小为m B gsin αC.B 与斜面间的动摩擦因数μ=tan αD.斜面受B 施加的滑动摩擦力的作用，方向沿斜面向下思路解析：对整体，受力如左下图，所以B 受到斜面的滑动摩擦力为f 2=(m A +m B )gsin α，且(m A +m B )gsin α=μ(m A +m B )gcos α，μ=tan α.对A 受力如右下图，由于平衡，f 1=m A gsin α.斜面受到B 的滑动摩擦力是B 受到斜面的滑动摩擦力f 2的反作用力.答案：CD8.如图5-2所示，a 、b 、c 三根绳子完全相同，其中b 绳水平，c 绳下挂一重物.若使重物加重，则这三根绳子中最先断的是（ ）图5-2A.a 绳B.b 绳C.c 绳D.无法确定 思路解析：完全相同的绳子能承受的最大拉力也相同，则哪根绳子承受的拉力大，哪根就先断.结点O受三个力而平衡，这三个力必组成闭合矢量三角形如右图所示.其中FA最大.答案：A9.如图5-3所示，物体A、B、C叠放在水平桌面上，水平力F作用于C物体，使A、B、C以共同速度向右匀速运动，且三者相对静止.那么关于摩擦力的说法，正确的是（）图5-3A.C不受摩擦力作用B.B不受摩擦力作用C.A受摩擦力的合力为零D.以A、B、C为整体，整体受到的摩擦力为零思路解析：整体在水平方向上受到两个力：拉力F和地面滑动摩擦力f=F，这个滑动摩擦力f即是地面作用在物体A上的摩擦力，系统平衡，A也平衡，因此A 在水平方向受力平衡，必定有一个力与f等大反向.对C水平方向受到拉力F，由于平衡，必定受到与F平衡的力，观察与C相互作用的物体只有A，因此A对C有静摩擦力fC ，且fC与F等大反向；B在水平方向不受力.所以对A，与f平衡的力就是fC，所以A受摩擦力的合力为零.答案：BC10.举重运动员在抓举比赛时，为了减小杠铃上升的高度和便于发力，抓握杠铃的两手间要有较大距离，使两臂上举后两臂间成钝角，手臂伸直后所受作用力沿手臂方向.一质量为75 kg的运动员，在举起125 kg的杠铃时，两臂成120°角，如图5-4则此时运动员的每只手臂对杠铃的作用力F及运动员对地面的压力T 的大小分别为（取g=10 m/s2）…（）图5-4A.F=1 250 N，T=2 000 NB.F=1 250 N，T=3 250 NC.F=625 N，T=2 000 ND.F=722 N，T=2 194 N思路解析：对整体，竖直方向受两个力，系统重力和地面对人的支持力T′，这两个力为平衡力；对杠铃，受重力G、人两臂的支持力F，手臂支持力沿手臂伸长方向，移动F使杠铃受力为共点力，如右图所示，两手臂支持力F互成120°角，因此杠铃重力G与F互成120°角.答案：A11.一物体位于光滑水平面上，同时受到三个水平共点力F1、F2和F3作用，其大小分别为：F1=42 N、F2=28 N、F3=20 N，且F1的方向指向正北.下列说法中正确的是…（）A.这三个力的合力可能为零B.F1、F2两个力的合力大小可能为20 NC.若物体处于匀速直线运动状态，则F2、F3的合力大小为48 N，方向指向正南D.若物体处于静止状态，则F1、F3的合力大小一定为28 N思路解析：只给定F1的方向，则这三个力的合力可以为零(F2+F3>F1)，A正确.F1、F2的合力最小值为14 N，最大值为70 N，B对.平衡时任意两个力的合力与第三个力等大反向.D对.答案：ABD12.如图5-5所示,轻杆BC一端用铰链固定于墙上,另一端有一小滑轮C,系重物的轻绳绕过滑轮C将上端固定于墙上的A点,不计摩擦,系统处于静止状态,现将A点沿墙稍上移一些,系统又处于静止状态,则由于A点的上移（）图5-5A.轻杆与竖直墙壁间的夹角减小B.绳的拉力增大,轻杆受的压力减小C.绳的拉力不变,轻杆受的压力减小D.绳的拉力减小,轻杆受的压力不变思路解析：本题的关键是C端为滑轮，因此AC和CD拉力总相等，平衡时∠ACB=∠BCD.答案：C二、填空题13.两个力的合力最大值是10 N，最小值是 2 N，这两个力的大小是_________和_________.思路解析：由F1+F2=10 N，F1-F2=2 N，可得F1=6 N，F2=4 N.答案：6 N 4 N14.F1、F2、F3是作用在一个物体上的共点力，物体处于静止，撤去F3后，物体所受合力的大小为_____________，方向是____________.思路解析：三力平衡时，任意两个力的合力与第三个力等大反向.答案：F3 F3的反方向15.一球重力为G，置于两光滑的平面之间，已知一平面竖直放置，另一平面与竖直方向成θ角，如图5-6所示.则球对两平面的压力为___________、____________.图5-6思路解析：重力可分解为垂直于两平面的力.也可用平衡法解，两平面对球的弹力方向垂直于平面.答案：mg/sinθ mgtanθ16.已知力F及它的一个分力与它的夹角θ，则它的另一个分力F′的大小取值范围是___________________________.思路解析：合力与一个分力方向一定，当另一个分力与此分力垂直时有最小值. 答案：F′≥Fsinθ17.如图5-7所示，质量为m、横截面为直角三角形的物块ABC，∠ABC=α，AB 边靠在竖直墙面上，F是垂直于斜面BC的推力.现物块静止不动，则摩擦力的大小为_____________.图5-7思路解析：物块受力如下图所示.由平衡条件得f=mg+Fsinα.答案：mg+Fsinα三、解答题18.如图5-8所示，六个力中相互间的夹角为60°，则它们的合力大小和方向如何？思路解析：观察到分别有三对力在同一条直线上，因此先将这三对力进行合成，且合力大小均为3F，且这三个3F方向在原来的6F、5F、4F方向上，因此与6F 和4F同向的两个3F成120°角，再求合力仍为3F，方向与5F同向.图5-8答案：6F 与5F力同向19.在倾角为30°的光滑斜面上放着一个质量M=2 kg的物体A,由轻绳与质量为m的物体B相连,如图5-9所示,A和B都处于静止状态,求B物体的质量.(g取10 N/kg)图5-9思路解析：将A物体所受的重力分解为沿斜面向下的分力G和垂直斜面向下的A1G A2,则G A1=Mgsin30°=2×10×0.5 N=10 N,它与绳子对A 物体的拉力T 平衡,所以T=G A1=10 N,对于物体B:绳子拉力T 与重力G B =mg 平衡,因此G B =T=10 N ，m=1 kg. 答案：m=1 kg20.一小虫在半径为R 的碗内爬动,设小虫与碗壁的动摩擦因数μ=1/4,最大静摩擦力与滑动摩擦力相等.求小虫能在碗内爬到的最大高度.思路解析：设小虫所能爬到的最高点为P,小虫在P 点受三个力:重力、碗对它的弹力和最大静摩擦力(如右图所示),将重力G 分解为G 1=Gcos α,G 2=Gsin α,则有:Gcos α=N,Gsin α=f m ,而f m =μN,解得tan α=μ=0.25 小虫离碗底的高度h=R(1-cos α)=R(1-17174)≈0.03R. 答案：h ≈0.03R21.当物体从高空下落时，空气阻力随速度的增大而增大，因此经过一段距离后将匀速下落，这个速度称为此物体下落的终极速度.已知球形物体速度不大时所受的空气阻力正比于速度v ，且正比于球半径r ，即阻力f=krv ，k 是比例系数.对于常温下的空气，比例系数为k=3.4×10-4 N ·s/m 2.已知水的密度ρ=1.0×103 kg/m 3，取重力加速度g=10 m/s 2.试求半径r=0.10 mm 的球形雨滴在无风情况下的终极速度v r .（结果取两位有效数字） 思路解析：因为球形物体速度不大时所受的空气阻力正比于速度v ，所以有f=kv,速度越大，空气阻力越大，当空气阻力增大到等于雨滴重力时达到平衡状态，雨滴开始匀速下落，雨滴质量m=ρV=34ρπr 3，因此有kv r =34ρπr 3g v r =k g r 343 .答案：1.2 m/s。