高考物理一轮复习 第02章 单元测试卷（含解析）.doc

第02章 力与物体的平衡【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，一不可伸长的光滑轻绳，其左端固定于o点，右端跨过位于点的固定光滑轴悬挂一质量为m的物体：段水平，长度为l，绳子上套一可沿绳滑动的轻环。现在轻环上悬挂一钩码，平衡后，物体上升l，则钩码的质量为（ ）a、 b、 c、 d、【答案】d【名师点睛】该题的关键在于能够对线圈进行受力分析，利用平衡状态条件解决问题力的计算离不开几何关系和三角函数 2近年来，智能手机的普及使“低头族”应运而生。近日研究发现，玩手机时，就有可能让颈椎承受多达60磅（约270n）的重量。不当的姿势与一系列健康问题存在关联，如背痛，体重增加，胃痛，偏头疼和呼吸道疾病等，当人体直立时，颈椎所承受的压力等于头部的重量；但当低头时，颈椎受到的压力会随之变化，现将人低头时头颈部简化为如图所示的模型，重心在头部的p点，颈椎op（轻杆）可绕o转动，人的头部在颈椎的支持力和沿pa方向肌肉拉力的作用下静止。假设低头时颈椎op与竖直方向的夹角为45，pa与竖直方向的夹角为60，此时颈椎受到的压力约为直立时颈椎受到压力的（1.414，1.732）a、4.2倍 b、3.3倍 c、2.8倍 d、2.0倍【答案】b【名师点睛】在处理共点力平衡问题时，关键是对物体进行受力分析，然后根据正交分解法将各个力分解成两个方向上的力，然后列式求解，如果物体受到三力处于平衡状态，则可根据矢量三角形法，将三个力移动到一个三角形中，然后根据角度列式求解， 3如图所示，三角形物体a静置于水平地面上，其倾角上底面水平的b物体在a物体上恰能匀速下滑，现对b施加沿斜面向上的推力f，使b总能极其缓慢地向上匀速运动，某时刻在b上轻轻地放上一个质量为m的小物体c（图中未画出），a始终静止，b保持运动状态不变，关于放上小物体c之后，下列说法正确的是a、b受到a的支持力增加了mgb、b受到a的摩擦力增加了mgc、推力f的大小增加了mgd、a受到地面的摩擦力增加了mg【答案】c【名师点睛】本题考查受力分析以及共点力的平衡条件应用，要注意明确整体法与隔离法的正确应用整体法：以几个物体构成的整个系统为研究对象进行求解在许多问题中用整体法比较方便，但整体法不能求解系统的内力隔离法：从系统中选取一部分（其中的一个物体或两个物体组成的整体，少于系统内物体的总个数）进行分析隔离法的原则是选取受力个数最少部分的来分析通常在分析外力对系统作用时，用整体法；在分析系统内各物体之间的相互作用时，用隔离法有时在解答一个问题时要多次选取研究对象，需要整体法与隔离法交叉使用4如图所示，半球形物体a和小球b紧靠着放在一固定斜面上，并处于静止状态，忽略小球b表面的摩擦，用水平力f沿物体a表面将小球b缓慢拉至物体a的最高点c，物体a始终保持静止状态，则下列说法中正确的是（ ）a物体a受到4个力的作用b物体a受到斜面的摩擦力大小始终不变c小球b对物体a的压力大小始终不变d小球b对物体a的压力大小一直增加【答案】a 5如图所示，ab、bd为两段轻绳，其中bd段水平，bc为处于伸长状态的轻质弹簧，且ab和cb与竖直方向的夹角均为45，现将bd绳绕b点缓慢向上转动，保持b点不动，则在转动过程中作用于bd绳的拉力f的变化情况是a变大 b变小 c先变大后变小 d先变小后变大【答案】b 【解析】【名师点睛】有关力的动态平衡问题的处理方法，可以分三种方法，即解析法、图解法、三角形相似法。解析法适用于列出平衡方程，根据题目中条件的变化即可由解析式分析判断的类型；图解法适用于三力平衡，其中一个力为恒力，第二个力方向不变，大小可能变化，由于第三个力方向的变化而引起的力的大小变化问题；相似三角形法适用于物体所受的三个力中，一个力大小、方向不变，其它二个力的方向均发生变化，且三个力中没有二力保持垂直关系，但可以找到力构成的矢量三角形相似的几何三角形的问题。6如图所示，a、b两个质量相同的球用线连接，a球用线挂在天花板上，b球放在光滑斜面上，系统保持静止，以下图示哪个是正确的（ ）a b c d【答案】b【解析】对b球受力分析，受重力、斜面对其垂直向上的支持力和细线的拉力，由于三力平衡时三个力中任意两个力的合力与第三个力等值、反向、共线，故细线拉力向右上方，故a图错误；再对ab两个球整体受力分析，受总重力、斜面垂直向上的支持力和上面细线的拉力，再次根据共点力平衡条件判断上面的细线的拉力方向斜向右上方，故cd图均错误；故选b.【名师点睛】本题关键是先通过对b球受力分析后判断出下面细线的拉力方向，再对两球整体受力分析，判断上面细线的拉力方向.7如图所示，绳与杆均不计重力，承受力的最大值一定。a端用铰链固定，滑轮o在a点正上方（滑轮大小及摩擦均可忽略），b端挂一重物p，现施加拉力t将b缓慢上拉（绳和杆均未断），在杆达到竖直前 （ ）a绳子越来越容易断 b绳子越来越不容易断 c杆越来越容易断 d杆越来越不容易断【答案】b【名师点睛】考查了力的动态分析，本题涉及非直角三角形的力平衡问题，采用三角形相似，得到力与三角形边长的关系，再分析力的变化，是常用的方法。8如图所示，在光滑的水平面上有一质量为m、倾角为的光滑斜面，一质量为m的物块从斜面上由静止下滑，下面给出的物块在下滑过程中对斜面压力大小的四个表达式中，只有一个是正确的，你可能不会求解 ，但是你可以通过分析，对下列表达式做出合理的判断，根据你的判断，合理的表达式应为（ ）a、 b、 c、 d、【答案】c【解析】对斜面压力与斜面对m支持力是一对作用反作用力的水平分力，n的竖直分力，对m、m整体：水平方向不受外力，动量守恒有：,整个系统无摩擦，只有重力做功，设斜面高为h，由机械能守恒得，设下滑时间为t，对m由动量定理：，对m：竖直方向，由动量定理：，在水平方向，由动量定理：，又由于，解以上方程可得，故选项c正确。【名师点睛】由于斜面是在光滑的水平面上，并没有固定，物体与斜面相互作用会使斜面后退，由于斜面后退，物体沿着斜面下滑路线与地面夹角大于，与物体沿着固定斜面下滑截然不同；本题有简便方法，即特殊值法：假设，看是否符合实际；再假设，看是否符合实际。9如图所示，一个教学用的直角三角板的边长分别为a、b、c，被沿两直角边的细绳a、b悬吊在天花板上，且斜面c恰好平行天花板，过直角的竖直线为mn，设a、b两绳对三角形薄板的拉力分别为和，已知和以及薄板的重力为在同一平面的共点力，则下列判断正确的是a、薄板的重心不在mn线上b、薄板所受重力的反作用力的作用点在mn的延长线上c、两绳对薄板的拉力和是由于薄板发生形变而产生的d、两绳对薄板的拉力和之比为：=b：a【答案】bd重心一定在mn线上，则根据牛顿第三定律知，重力的反作用力的作用点在mn的延长线上，故b正确；两绳对薄板的拉力和是由于绳发生形变而产生，故c错误；三角形薄板受力分析如图，根据合力等于0，则，则，故d正确【名师点睛】在处理共点力平衡问题时，关键是对物体进行受力分析，然后根据正交分解法将各个力分解成两个方向上的力，然后列式求解，如果物体受到三力处于平衡状态，则可根据矢量三角形法，将三个力移动到一个三角形中，然后根据角度列式求解 10我国不少地方在节日期间有挂红灯笼的习俗，如图，质量为m的灯笼用两根不等长的轻绳oa、ob悬挂在水平天花板上，oa比ob长，o为结点，重力加速度大小为g。设oa、ob对o点的拉力分别为、，轻绳能够承受足够大的拉力，则a、的大小之和等于mgb、调节悬点a的位置，可使、都大于mgc、换质量更大的灯笼，的增加量比的增加量大d、如果两轻绳oa、ob能够承受的最大拉力相同，且绳长不变，把悬点b的位置缓慢往右移动，则绳oa先拉断【答案】abc【解析】受力分析如图所示【名师点睛】本题关键是明确o点处于三力平衡状态，结合平衡条件、合成法和正弦定理列式分析，难度适中 11如图所示，斜面体置于粗糙水平面上，斜面光滑。小球被轻质细线系住放在斜面上，细线另一端跨过定滑轮，用力拉细线使小球沿斜面缓慢向上移动一小段距离，斜面体始终静止。移动过程中（ ）a细线对小球的拉力变大 b斜面对小球的支持力变小c斜面对地面的压力变大 d地面对斜面的摩擦力变小【答案】abd【解析】设物体和斜面的质量分别为m和m，绳子与斜面的夹角为取球研究：小球受到重力mg、斜面的支持力n和绳子的拉力t，则由平衡条件得斜面方向：mgsin=tcos 垂直斜面方向：n+tsin=mgcos 使小球沿斜面缓慢移动时，增大，其他量不变，由式知，t增大由知，n变小，故ab正确对斜面和小球整体分析受力：重力（m+m）g、地面的支持力n和摩擦力f、绳子拉力t，由平衡条件得f=nsin，n变小，则f变小，n=（m+m）g+ncos，n变小，则n变小，由牛顿第三定律得知，斜面对地面的压力也变小故c错误，d正确故选abd.【名师点睛】本题采用隔离法研究两个物体的动态平衡问题，分析受力情况是基础，用正交分解法列出两个不同方向的方程即可讨论解答. 12如图所示，一轻细绳跨过定滑轮连接两个小球a、b，它们都穿在一光滑的竖直杆上，不计细绳与滑轮间的摩擦，当两球平衡时oa绳与水平方向的夹角为60，ob绳与水平方向的夹角为30，若两小球质量分别为ma、mb；杆对a、b的弹力为na、nb，则；a b c d【答案】bc【名师点睛】本题考查了隔离法对两个物体的受力分析，关键是抓住同一根绳子上的拉力处处相等结合几何关系将两个小球的重力联系起来。 二、实验题（本大题共2小题，第13题4分、14题6分；共10分）13（4分） （1）某同学在家中尝试验证平行四边形定则，他找到三条相同的橡皮筋（遵循胡克定律）和若干小重物，以及刻度尺、三角板、铅笔、细绳、白纸、钉子，设计了如下实验：如图所示，将两条橡皮筋的一端分别挂在墙上的两个钉子a、b上，另一端与第三条橡皮筋连接，结点为o，将第三条橡皮筋的另一端通过细绳挂一重物。为完成本实验，下述操作中必需的是 。a、测量细绳的长度b、测量橡皮筋的原长c、测量悬挂重物后橡皮筋的长度d、记录悬挂重物后结点o的位置钉子位置固定，欲利用现有器材，改变条件再次验证，可采用的方法是 。【答案】bcd；更换不同重量的重物【解析】【名师点睛】本实验是通过作合力与分力图示的方法来验证平行四边形定则，需要测量合力与分力的大小，根据这个原理来选择；本实验在无法测量力的大小的情况下，可以采用比例法作图，只需要测量橡皮筋的伸长量就行。14（6分）在“探究弹力和弹簧伸长量的关系，并测量弹簧的劲度系数”的实验中，实验装置如图1所示。所用的每隔钩码的重力相当于对弹簧提供了向右恒定的拉力，实验时先测出不挂钩码时弹簧的自然长度，再将5个钩码逐个挂在绳子的下端，每次测量相应的弹簧的总长度. （1）某同学通过以上实验测量后把6组实验数据描点在坐标系图2中，请作出f-l图线（2）由此图线可得出该弹簧的原长l0=_cm，劲度系数k=_n/m（3）试根据该同学以上的实验情况，帮组他设计一个记录实验数据的表格（不必填写其实验测得的具体数据）（4）该同学实验时，把弹簧水平放置与弹簧悬挂放置相比较优点在于：_缺点在于：_【答案】（1） 如下图所示 （2）5cm ,20n/m （3）如下图所示 （4）优点在于：可以避免弹簧自身重力对实验的影响，缺点在于：弹簧与桌面及绳子与滑轮间存在的摩擦会造成实验误差.【解析】（3）试根据该同学以上的实验情况，记录实验数据的表格为：（4）弹簧水平放置的优点在于：可以避免弹簧自身重力对实验的影响，缺点在于：弹簧与桌面及绳子与滑轮间存在的摩擦会造成实验误差.【名师点睛】本题关键是明确描点作图的方法，同时求解出图象的函数表达式，得到斜率的含义，然后通过图象求解出劲度系数三、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50分）15（9分）如图所示，在倾角=30的斜面上固定一块竖直放置的挡板，在挡板和斜面之间放有一个光滑圆球，当系统静止时挡板上的压力传感器显示压力为20n，试求：（1）球队斜面的压力和圆球的重力；（2）要让挡板压力为零，整个正值在水平方向上将怎样动？（小球相对斜面还是静止的）【答案】（1）40n（2）系统向左以的加速度匀加速直线运动，或者向右以的加速度做匀减速直线运动；【解析】解得：，水平向左故系统向左以的加速度匀加速直线运动，或者向右以的加速度做匀减速直线运动；【名师点睛】本题第一小问是平衡问题，关键根据平衡条件列式求解；第二小问关键受力分析后根据牛顿第二定律求解加速度16（9分）如图所示，竖直平面内放一直角杆aob，杆的水平部分粗糙，动摩擦因数=0.2，杆的竖直部分光滑两部分各有质量均为1kg的小球a和b，a、b间用细绳相连，此时a、b处于静止状态，oa=3m，ob=4m若用水平拉力f向右缓缓地拉a使之移动1m，则(重力加速度g=10m/s2)（1）该过程中a受到的摩擦力多大？拉力f做功多少？（2）若用20n的恒力拉a球也移动1m，此时a的速度达到2m/s，则此过程中产生的内能为多少？【答案】（1）4n；14j （2）4.4j 17（11分）如图所示，小球被轻质细绳系住斜吊着放在静止的光滑斜面上，设小球质量m1kg，斜面倾角30，细绳与竖直方向夹角30，光滑斜面体的质量m3kg，置于料糙水平面