2012高中物理 第五章 力与平衡单元测试4 鲁科版必修1

用心 爱心 专心1 第第 5 5 章章 力与平衡力与平衡 单元测试单元测试 4 4 1 根据平行四边形定则我们可以将两个力 F1和 F2合成为一个力 F 则可以肯定的是 A F1 F2和 F 是同时作用在同一物体上的实际力 B F1 F2和 F 是同一性质的力 C F 的作用效果与 F1 F2同时作用的总效果相同 D F1和 F2可能是作用在两个不同的物体上的力 思路解析 思路解析 在力的合成中 合力不是实际力 合力和分力的性质不一定相同 在力的分解中 分力不是实际力 合力和分力的性质一定相同 不论是力的合成还是力的分解 我们都是研 究共点力的情况 即应当都作用在同一物体上 另外之所以能够进行力的合成和分解 原因 就是合力和几个分力的作用效果是相同的 因此本题 ABD 是错误的 正确选项是 C 答案 答案 C 2 有两个大小相等的共点力 F1和 F2 当它们间的夹角为 90 时 合力为 F 则当它们间的 夹角为 120 时 合力大小为 A 2F B F C F D F 2 2 2 2 3 思路解析 思路解析 两个大小相等的力的夹角为 90 时 合力为 F 说明两个力大小的平方和是 F2 两个等大的力的夹角为 120 时 合力大小与这两个分力等大 设每个分力大小为 F0 则 2F02 F2 F0 F 即 B 选项正确 2 2 答案 答案 B 3 一个质量为 m 的物体 在水平外力 F 作用下 沿水平面做匀速直线运动 物体与水平面 间的动摩擦因数为 现对该物体再施加一个力的作用 物体的运动状态未发生改变 以 下说法中正确的是 A 不可能存在这样一个力 B 只要所加的力与原水平外力 F 大小相等 方向相反就能满足要求 C 所加外力方向应与原水平外力 F 的方向成 角斜向下 且满足 tan D 所加外力方向应与原水平外力 F 的方向成 角斜向下 且满足 tan 1 思路解析 思路解析 将物体进行受力分析如下图所示 原来受力是 F f mg 现在加上力 F1受力分析列平衡方程 N F1sin mg f1 N F1cos F 所以联立 方程 得 tan 1 正确选项是 D 用心 爱心 专心2 答案 答案 D 4 如图 5 1 所示 质量不计的定滑轮以轻绳牵挂在 B 点 另一条轻绳一端系重物 C 绕过 定滑轮后 另一端固定在墙上 A 点 若改变 B 点位置使定滑轮位置发生移动 但使 AO 段绳 子始终保持水平 则可以判断悬点 B 所受拉力 F 的大小变化情况是 图 5 1 A 若 B 左移 F 将增大 B 若 B 右移 F 将增大 C 无论 B 左移还是右移 F 都保持不变 D 无论 B 左移还是右移 F 都减小 思路解析 思路解析 因为 AO 段绳子保持水平 OC 段绳子始终竖直 且同一根绳子中张力相等 即 OC OA 两绳拉力的合力方向一定与水平成 45 角斜向下不变 又因为平衡条件 OB 绳中拉 力大小方向也不变 正确选项为 C 答案 答案 C 5 如图 5 2 所示 一重为 G 的物体被一细绳悬挂后 再对物体施加 F G 的作用力 使物 2 1 体又在某位置处于静止 则悬线与竖直方向的最大夹角 为 图 5 2 A 10 B 30 C 45 D 90 思路解析 思路解析 当已知合力及一个分力大小求另一个分力时 可借助矢量三角形 当 角最大 时 一定为两分力方向垂直 正确选项为 B 答案 答案 B 6 如图 5 3 所示 一物体重力为 G 10 N 放在水平面上 物体与水平面间的动摩擦因数 0 5 今用与水平方向成 37 的拉力 F 拉物体 已知 F 10 N 则物体所受合力的大小 为 图 5 3 A 2 N B 4 N C 6 N D 8 N 思路解析 思路解析 力 F 作用效果有两个方向 一个水平向右 一个竖直向上 要求合外力 可采 用正交分解法 解 将力 F 分解到水平方向上 Fx F cos 竖直方向 Fy F sin 因为 Fy mg 所以在竖直方向上有 Fy N mg 0 解得 N mg Fy mg Fsin 所以摩擦力 f N mg Fsin 用心 爱心 专心3 物体所受合外力在水平方向上向右 合力 Fx f Fcos mg Fsin 10 0 8 N 0 5 1 10 N 0 5 10 0 6 N 6 N 正确选项为 C 答案 答案 C 7 有三个共点力 大小分别为 14 N 10 N 3 N 其合力大小可能是 A 0 B 3 N C 10 N D 30 N 思路解析 思路解析 当三个力方向相同时 合力最大为 27 N 但这三个力矢量不能构成封闭三角形 三角形两边之和不能小于第三边 故当 10 N 3 N 两力同向且与 14 N 的力反向时 合 力最小为 1 N 即 1 N F合 27 N 正确选项为 BC 答案 答案 BC 8 如图 5 4 所示 一个重力为 G 的球放在光滑的斜面上 斜面的倾角为 在斜面上有一 光滑的挡板可绕 A 点转动 用挡板挡住球 使球处于静止状态 若挡板与斜面的夹角 缓 慢增大 在此过程中 球对挡板和对斜面的压力 N1和 N2将 图 5 4 A N1先减小后增大 N2始终减小 B N1 N2都先减小后增大 C N1始终减小 N2先减小后增大 D N1和 N2都始终增大 思路解析 思路解析 以球为研究对象 球受三个力 重力 挡板对球的支持力 大小与 N1相等 斜 面对球的支持力 大小与 N2相等 根据重力的作用效果 将重力分解 如下图所示 当挡板 与斜面夹角 变大时 N2大小改变 方向不变 始终垂直于斜面 N1的大小 方向均改变 当 N2与 N1方向垂直时 N1具有极小值 当 继续变大时 N1大小又开始变大 正确选项为 A 答案 答案 A 9 如图 5 5 所示 一物体在拉力 F 作用下沿水平方向做匀速运动 则拉力 F 和摩擦力 f 的 合力方向为 图 5 5 A 可能向上偏右 B 可能向上偏左 C 一定向上 D 无法判定 思路解析 思路解析 物体做匀速运动 合外力为零 受四个力作用 竖直方向有重力和支持力 水 平方向有摩擦力 斜向上有拉力 F f 与 F 合力方向必须沿竖直方向 否则不可能处于平衡 状态 故正确选项为 C 答案 答案 C 10 跳伞运动员打开伞后经过一段时间 将在空中保持匀速降落 已知运动员和他身上装备 用心 爱心 专心4 的总重力为 G1 圆形降落伞的重力为 G2 有 8 条相同的拉线一端与飞行员相连 拉线重力 不计 另一端均匀分布在伞面边缘上 图 5 6 中没有把拉线都画出 每根拉线都和竖直 方向成 30 角 那么每根拉线上的张力大小为 图 5 6 A B C D 12 3 21 GG 8 21 GG 4 1 G 12 3 1 G 思路解析 思路解析 人受重力和 8 根线的拉力作用 且每根线拉力大小相等 所以 F cos30 G1 F G1 8 1 12 3 正确选项为 D 答案 答案 D 11 如图 5 7 所示 人在岸上通过定滑轮用绳牵引小船 若水的阻力恒定不变 则船在匀速 靠岸的过程中 下列说法正确的是 图 5 7 A 绳子的拉力不断增大 B 绳的拉力保持不变 C 船受到的浮力不断减小 D 船受到的浮力保持不变 思路解析 思路解析 船浮在水面上且向左匀速靠岸 必受到 4 个力作用 分别为斜向上的拉力 F 竖直向下的重力 G 竖直向上的浮力 F浮和水对船向右的阻力 F阻 由于绳对船的拉力产生 两个效果 一是在水平方向克服水的阻力使船匀速运动 分力为 F1 一是竖直方向使船受 到水的浮力减小 分力为 F2 依平行四边形定则作出力的分解 故 F1 Fcos F2 Fsin 在水平方向由二力平衡条件得 F阻 F1 Fcos F阻不变 增大 则 F 增大 在竖直方 向 向上的力数值和应等于向下的力 G F浮 F2 F浮 G Fsin F浮 G F阻tan 所以 F浮减小 答案 答案 AC 12 有一个直角支架 AOB AO 水平放置 表面粗糙 OB 竖直向下 表面光滑 AO 上套有小环 P OB 上套有小环 Q 两环质量均为 m 两环间由一根质量可忽略 不可伸长的细绳相连 并在某一位置平衡 如图 5 8 所示 现将 P 环向左移动一小段距离 两环再次达到平衡 那 么移动后的平衡状态和原来的平衡状态相比 AO 杆对 P 环的支持力 FN和细绳上的拉力 F 的 变化情况是 用心 爱心 专心5 图 5 8 A FN不变 F 变大 B FN不变 F 变小 C FN变大 F 变大 D FN变大 F 变小 思路解析 思路解析 对 Q 环受力分析如下图 Fcos mg 当 P 向左移后 变小 F 变小 对 PQ 整体 在竖直方向上有 FN 2mg 正确选项为 B 答案 答案 B 13 如图 5 9 所示 一物点 O 受五个力作用 它们的矢端及矢尾构成正六边形 则合力是 F3的多少倍 图 5 9 A 3 倍 B 4 倍 C 4 5 倍 D 6 倍 思路解析 思路解析 根据力的合成的平行四边形定则 结合正六边形的性质 我们不难判断 F1与 F4的合力大小也为 F3 方向与 F3相同 F2与 F5的合力大小也为 F3 方向也与 F3相同 故 这五个力的合力为 3F3 正确选项是 A 答案 答案 A 14 两个共点力的合力最大为 28 N 最小为 4 N 则这两个力的大小和如果这两个力的夹角 为 90 合力的大小分别为 A 12 N 16 N 20 N B 16 N 12 N 25 N C 18 N 14 N 20 N D 16 N 12 N 20 N 思路解析 思路解析 由题知 F1 F2 28 F1 F2 4 解得 F1 16 N F2 12 N 当两力夹角为 90 时 F 合 20 N 说明当二力同方向时 合力最大 为 F1 F2 当二力NFF 22 2 2 2 1 1216 反方向时 合力最小 为 F1 F2 夹角为 90 时 利用直角三角形知识求解 答案 答案 AD 15 两人用 60 N 的力拉测力计的两端 当测力计静止时 测力计的读数和它所受的合力大 小分别为 不计测力计重力 A 120 N 120 N B 60 N 120 N C 60 N 0 D 120 N 0 用心 爱心 专心6 思路解析 思路解析 当测力计静止时 测力计示数为测力计挂钩处的拉力 此力大小为 60 N 对测 力计本身来说受两个力作用 其合外力大小为 0 正确选项是 C 答案 答案 C 16 如图 5 10 所示 一根轻绳跨过定滑轮将物体 A B 连接在一起 A B 均处于静止状态 已知两物体质量分别为 mA和 mB 不计滑轮和绳的质量及其摩擦 求物体 B 受水平地面的支 持力及它所受到的摩擦力各为多大 已知绳与水平方向成 角 图 5 10 思路解析 思路解析 对 B 进行受力分析 B 受四个力 重力 支持力 摩擦力 绳子拉力 处于平 衡状态 对 A 进行受力分析 A 受重力 拉力两个力平衡 答案 答案 对 A T mAg 对 B Tcos f T sin N mBg 解得 N mBg mAgsin f mAgcos 17 拱券结构是古代人们解决建筑跨度的有效方法 像欧洲古罗马的万神庙 我国古代的赵 州桥 如图 5 11 所示 都是拱券结构的典型建筑 如果没有其他措施 平直梁的跨度大 中间就会因重力引起向两边的拉力 一般石料耐压不耐拉 往往会在石料中间出现断裂 拱 券结构的特点是利用石块的楔形结构 将受到的重力和压力分解为向两边的压力 最后由 拱券两端的基石来承受 现有 6 块大小 形状 质量都相等的楔块组成一个半圆形实验拱券 如图 5 1 1 所示 如果每个楔块质量 m 为 3 kg 则 图 5 11 1 6 块楔块组成的拱券对其中一边支撑物的压力为多大 2 如果在中间两个楔块上加一个向下的 50 N 的压力 F 那么其中一边相邻的支撑物给 予楔块的支撑弹力是多大 g 取 9 8 m s2 思路解析 思路解析 1 根据整体法如下图所示受力分析 所以 F压 N 6mg 2 88 2 N 2 隔离中间两个楔块受力分析如右上图所示 F1 F2 F G F 2mg 108 8 N 答案 答案 1 88 2 N 2 108 8 N 18 在电视节目中我们常常能看到一种精彩的水上运动 滑水板 如图 5 12 所示 运动员 在快艇的水平牵引力作用下 脚踏倾斜滑板在水上匀速滑行 设滑板是光滑的 若运动员与 滑板的总质量为 m 70 kg 滑板的总面积为 S 0 12 m2 水的密度为 1 0 103 kg m3 理 论研究表明 当滑板与水平方向的夹角 板前端抬起的角度 为 时 水对板的作用力大 用心 爱心 专心7 小为 N Sv2sin2 方向垂直于板面 式中 v 为快艇的牵引速度 S 为滑板的滑水面积 求为了使滑板能在水面上滑行 快艇水平牵引滑板的最小速度 图 5 12 思路解析 思路解析 从电视节目中可以看到 滑水运动员在快艇牵引下的滑行过程中 经常变换姿 势 其实既是为使运动具有观赏性 也是出于平衡的需要 滑板与水平方向