人教版高中物理选修22第三章第四节 常见机构 同步测试.docx

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人教版高中物理选修22第三章第四节常见机构同步测试

人教版高中物理选修2-2第三章第四节常见机构同步测试

一、单选题（共12题；共24分）

1.太古家用榨油机研发过程和性能功效的《疯狂榨油记》在央视10套《我爱发明》栏目播出后，再度引起广泛关注．有用户欣喜地表示“机子操作很人性化，上手非常简单，材质也非常上档次，以后食用油还是要自己榨，全家都可以吃到健康、安全的好油比较放心”．图中是该款榨油机的结构原理图，其中B为固定铰链，C为质量可忽略不计的滑块，通过滑轮可沿光滑壁移动，D为被压榨的物体．当在铰链A处作用一大小为F且垂直于壁的压力时，物体D所受的压力为（  ）

A. 

B. 

C. 

D. 

2.如图所示，AB为可绕B转动的挡板，G为圆柱体．夹于斜面与挡板之间．若不计一切摩擦，使夹角β由开始时较小的某一角度逐渐增大到90°的过程中，挡板AB受到的压力（   ）

A. 不断增大                       B. 不断减小                       C. 先增大后减小                       D. 先减小后增大

3.L型木板P（上表面光滑）放在固定斜面上，轻质弹簧一端固定在木板上，另一端与置于木板上表面的滑块Q相连，如图所示。

若P、Q一起沿斜面匀速下滑，不计空气阻力。

则木板P的受力个数为（    ）

A. 3                                           

B. 4                                           

C. 5                                           

D. 6

4.两个共点力F1和F2，其合力为F，则下列说法正确的是（    ）

A. 合力一定大于任一分力

B. 增大两分力间的夹角，合力一定减小

C. 分力F1、F2都增大时，合力F一定增大

D. 合力有可能大于任一分力，也可能小于任一分力，还可能与两个分力都相等

5.关于力的合成与分解，下列说法错误的是（     ）

A. 分力一定要比合力小

B. 大小均等于F的两个力，其合力的大小也可能等于F​

C. 一个10N的力可以分解为两个大小都为500N的分力

D. 两个力的合力的大小介于这两力大小之和与两力大小之差的绝对值之间

6.作用于O点的五个恒力的矢量图的末端跟O点恰好构成一个正六边形，如图．这五个恒力的合力是最大恒力的（　　）

A. 2倍                                       B. 3倍                                       C. 4倍                                       D. 5倍

7.如图，竖直轻质悬线上端固定，下端与均质硬棒AB中点连接，棒长为线长的两倍．棒的A端用铰链墙上，棒处于水平状态．改变悬线的长度，使线与棒的连接点逐渐右移，并保持棒仍处于水平状态．（若一个物体受三个力而处于平衡状态，那么这三个力一定是共点力）则悬线拉力（　　）

A. 逐渐减小                       B. 逐渐增大                       C. 先减小后增大                       D. 先增大后减小

8.关于两个大小不变的共点力与其合力的关系，下列说法正确的是（  ）

A. 两个分力夹角小于180°时，合力大小随夹角的减小而增大          

B. 合力大小随两力夹角增大而增大

C. 合力一定大于每一个分力                                    

D. 合力的大小不能小于分力中最小者

9.如图所示，球A在光滑斜面上，被竖直挡板挡住而处于静止状态，现挡板以底端为轴缓慢转到水平位置的过程中挡板和斜面给小球的弹力FN1、FN2以下说法正确的是（　　）

A. FN1先变小后变大，FN2一直增大                       

B. FN1先变小后变大，FN2一直减小

C. FN1先变大后变小，FN2一直增大                       

D. FN1不变，FN2先增大后减小

10.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

11.将两个质量均为m的小球a、b用细线相连后，再用细线悬挂于O点，如图所示．用力F拉小球b，使两个小球都处于静止状态，且细线Oa与竖直方向的夹角保持θ=30°，则F的最小值为（  ）

A. mg                                

B. 

mg

C. 

mg

D. 

mg

12.现用两根绳子AO和BO悬挂一质量为10N的小球，AO绳的A点固定在竖直放置的圆环的环上，O点为圆环的圆心，AO绳与竖直方向的夹角为

，BO绳的B点可在环上滑动，已知每根绳子所能承受的最大拉力均为12N，则在B点沿环顺时针缓慢滑到N的过程中（     ）

A. 两根绳均不断                      B. 两根绳同时断                      C. AO绳先断                      D. BO绳先断

二、填空题（共4题；共7分）

13.将一个30N的力进行分解，其中一个分力的方向与这个力成30°角，另一个分力的最小值为________N。

14.一个力的大小为36N，它的一个分力F1与它的夹角为30o，则它的另一个分力F2的最小值为________N．

15.一物体受到大小分别为3N和4N两个力的作用．当这两个力方向相同时，合力大小为________N；当这两个力相互垂直时，合力大小为________N．

16.由图（甲）所示是验证力的平行四边形定则的实验装置，实验中，需要将橡皮筋的一端固定在水平木板上，另一端系上两根细绳（细绳的末端都有绳套），实验中需用两个________分别勾住绳套，并互成角度地拉橡

皮筋．某同学认为在此过程中必须注意以下几项：

A．两根细绳尽可能等长

B．橡皮条应与两绳夹角的平分线在同一直线上

C．在使用弹簧秤时要注意使弹簧秤与木板平面平行

其中正确的是________．（填入相应的字母）；

两位同学在实验时得到的实验结果如图乙所示，其中有一位同学操作有错．则乙图中________的实验结果与事实不符．

三、实验探究题（共3题；共14分）

17.根据所学知识完成题目：

（1）（多项选择题）在“研究有固定转动轴物体的平衡“的实验中，某同学采取了如下操作，其中能有效减小误差的操作是          

A. 将横杆严格放置水平

B. 检查转轴是否严格水平

C. 轻轻拨动力矩盘，观察其是否能自由转动并随遇平衡

D. 根据图钉所在位置与圆心的距离来确定拉力的力臂

（2）若要进一步减小误差，你认为还能采取的措施有________．（任举﹣项即可，不可与

（1）小题的选项重复）

18.某同学做“验证力的平行四边形定则”的实验．如图甲所示，其中A为固定橡皮条的图钉，O为橡皮条与细绳的结点，OB和OC为细绳．图乙是在白纸上根据实验结果画出的图．

（1）如果没有操作失误，图乙中的F与F′两力中，方向一定沿AO方向的是________．

（2）该同学在某次实验中，先让两个弹簧秤并排靠拢一起用力把节点O拉到某一位置．他保持弹簧秤1的读数不变，缓慢逐渐减小BOA的夹角（∠BOA一直大于900），为了保持节点O的位置不变，他对弹簧秤2应如何操作？

A. 保持弹簧秤2的读数不变，使∠COA缓慢变小；

B. 缓慢增大弹簧秤2的读数，使∠COA缓慢变小；

C. 先缓慢增大弹簧秤2的读数再缓慢减小读数，使∠COA缓慢减小；

D. 缓慢增大弹簧秤2的读数，使∠COA先减小再增大．

（3）实验时，主要的步骤是：

A．在桌上放一块方木板，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板上的A点，在橡皮条的另一端拴上两条细绳，细绳的另一端系着绳套；

C．用两个弹簧测力计分别钩住绳套，互成角度地拉橡皮条，使橡皮条伸长，结点到达某一位置O，记录下O点的位置，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只弹簧测力计的拉力F1和F2的图示，并用平行四边形定则求出合力F；

E．只用一只弹簧测力计，通过细绳套拉橡皮条使其伸长，读出弹簧测力计的示数，记下细绳的方向，按同一标度作出这个力F′的图示；

F．比较F′和F的大小和方向，看它们是否相同，得出结论．

上述步骤中，①有重要遗漏的步骤的序号是________和________；②遗漏的内容分别是________和________

19.在做《探究求合力的方法》的实验时，某同学做了如下实验步骤．

（1）请将下述实验步骤按正确顺序排列应是________.

A、只用一只弹簧秤，通过细绳把橡皮条的结点拉到同样的位置，记下弹簧秤的读数F和细绳方向

B、记下两弹簧秤读数，描出两力的方向

C、在白纸上按同一比例做出力F1，F2和F的图示，比较表示这三个力的有向线段并找出它们的关系，用虚线把这三个力的箭头端连接得到启示．

D、在水平放置的木板上，垫一张白纸，把橡皮条的一端固定板上A点，用两条细绳连接在橡皮条的另一端，通过细绳同时用两个弹簧秤互成角度地拉橡皮条，使橡皮条与细绳的连接点到达某一位置、并记下此位置

E、改变两弹簧秤拉力的大小和方向，重做两次实验，看看结论是否相同．

（2）本实验采用的科学方法是          .

A. 理想实验法                    

B. 控制变量法                    

C. 建立物理模型法                    

D. 等效替代法

四、解答题（共1题；共5分）

20.由三颗星体构成的系统，忽略其他星体对它们的作用，存在着一种运动形式:

三颗星体在相互之间的万有引力作用下，分别位于等边三角形的三个顶点上，绕某一共同的圆心O在三角形所在的平面内做相同角速度的圆周运动（图示为A、B、C三颗星体质量不相同时的一般情况）。

若A星体质量为2m，B、C两星体的质量均为m，三角形边长为a。

求：

（1）A星体所受合力大小FA；

（2）B星体所受合力大小FB；

（3）C星体的轨道半径RC；

（4）三星体做圆周运动的周期T。

五、综合题（共1题；共10分）

21.如图所示，A、B两物体叠放在水平地面上，已知A、B的质量分别为mA=10kg，mB=20kg，A、B之间，B与地面之间的动摩擦因数均为μ=0.5．一轻绳一端系住物体A，另一端系于墙上，今用外力将物体B匀速向右拉出，绳与竖直方向的夹角为37°．

（1）画出A物体的受力分析图；

（2）求所加水平力F的大小．

答案解析部分

一、单选题

1.【答案】B

【解析】【解答】解：

设力F与水平方向的夹角为α，将力F按作用效果沿AB和AC两个方向进行分解，作出力的分解图如图甲所示．则有：

F1=F2=

再将F2按作用效果分解为FN和FN′，作出力的分解图如图乙所示．

则有：

FN=F2sinα

联立得到：

FN=

tanα

根据几何知识得可知tanα=

得到：

FN=

故选：

B．

【分析】根据力F的作用效果将它分解，再将AC所受压力的作用效果进行分解，根据数学知识求出物体D所受压力的大小是F的多少倍．

2.【答案】B

【解析】【分析】如图所示实现箭头为斜面与挡板的支持力的合力大小等于小球的重力，虚线箭头为挡板对球的压力变化情况，压力一直减小到β增大到90°时最小，挡板对球的压力大小等于球对挡板的压力，所以挡板AB受到的压力一直减小

故选C

【点评】中等难度。

过合力箭首做方向不变的力的平行线，另一个力的箭首肯定落在这条平行线上，其中与平行线垂直的最小。

3.【答案】C

【解析】【分析】整体匀速下滑，合力为零，加速度为零整体受重力，支持力，和斜面的摩擦力；隔离Q受重力，支持力和弹簧给的沿斜面向上的弹力；所以P受重力，Q对其的压力，弹簧给的沿斜面向下的弹力，斜面个的支持力和摩擦力共5个力作用。

故选C。

【点评】本题难度较小，主要是应用整体隔离法判断求解。

4.【答案】D

【解析】【分析】一个合力与几个分力共同作用的效果相同，但合力的大小不一定大于任何一个分力的大小，可以小于分力，也可以等于分力．故A错误．D正确，增大两分力间的夹角，合力不一定减小，C错误，分力F1、F2都增大时，合力F不一定增大，如当两个力反向时，一个力为3N，一个力为4N，合力为1N，但是当3N的力增大到3.5N时，4N的力增大到4.2N时，合力变为0.7N，所以合力减小，D错误。

【点评】合力与分力是等效的，合力的范围在两个分力之差与之和之间。

5.【答案】A

【解析】【解答】合力与分力大小没有必然联系，A错误；大小均等于F的两个力，当夹角为120°时，其合力也等于F，B正确；两个500N的力的合力范围是0－1000N，则可以为10N，C正确；两个力的合力的大小介于这两力大小之和与两力大小之差的绝对值之间，D正确。

考点：

本题考查合力与分力的关系.

【分析】本题考查了合力与分力的关系

6.【答案】B

【解析】【解答】解：

由右图可知，根据平行四边形定则，F1与F4的合力等于F3，F2与F5的合力等于F3，最大恒力为F3，所以这五个力的合力最大值为3F3，所以这五个力的合力是最大恒力的3倍．

故选：

B．

【分析】本题关键是根据平行四边形定则，分别求出F1与F4的合力和F2与F5的合力，即可求得三个力的合力．

7.【答案】A

【解析】【解答】解：

棒子O端用水平轴铰接在墙上，棒处于水平状态，知悬线拉力的力矩和重力力矩平衡，重力力矩不变，当改变悬线的长度，使线与棒的连接点逐渐右移，0点到悬线的垂直距离不断增大，则拉力的力臂增大，所以拉力的大小先逐渐减小．故A正确，BCD错误．故选：

A．

【分析】根据力矩平衡知，拉力的力矩与重力力矩平衡，根据拉力力臂的变化判断拉力的变化．

8.【答案】A

【解析】【解答】解：

A、B、当夹角θ＜180°时，由公式

可知随着θ减小而增大，A符合题意．B不符合题意；

C、由力的合成三角形定则知两个力及它们的合力构成一个矢量三角形，合力不一定大于任何一个分力，C不符合题意；

D、由力的合成三角形定则知两个力及它们的合力构成一个矢量三角形，合力可以小于任何一个分力，D不符合题意；

故答案为：

A．

【分析】利用矢量三角形法则判断合力与分力之间的关系。

9.【答案】B

【解析】【解答】解：

对球受力分析，如图所示，根据平行四边形定则知，利用图示法，挡板以底端为轴缓慢转到水平位置的过程中，斜面对球的弹力FN2逐渐减小，挡板对球的弹力FN1先减小后增大，故B正确，A、C、D错误．

故选：

B．

【分析】在小球所受的三个力中，重力大小方向都不变，斜面支持力方向不变，三力的合力为零，运用合成法，结合图示分析各力的大小变化．

10.【答案】C

【解析】【分析】已知一个分力F1的方向（F1与F成θ角）和另一个分力F2的大小，求F1的大小及F2的方向，我们分如下三种情况来研究.

①若F2=Fsinθ，由图1可知，只能有唯一解。

②若F2＜Fsinθ，如图2所示，无法作平行四边形，所以此情况无解.

③若Fsinθ＜F2＜F，如图3所示，

以F的顶点为圆心，以F2为半径画圆，与F1的方向有两个交点，则此情况说明F2有两组解。

本题属于第三种情况，所与C选项正确。

故选C。

【点评】本题考查已知一个分力F1的方向（F1与F成θ角）和另一个分力F2的大小，求F1的大小及F2的方向，掌握分力的几种情况是解决这类问题的关键。

11.【答案】A

【解析】【解答】解：

以两个小球组成的整体为研究对象，分析受力，作出F在三个方向时整体的受力图，根据平衡条件得知：

F与T的合力与重力mg总是大小相等、方向相反，由力的合成图可知，当F与绳子oa垂直时，F有最小值，即图中2位置，F的最小值为：

根据平衡条件得：

F=2mgsin30°=mg

故选：

A

【分析】以两个小球组成的整体为研究对象，当F垂直于Oa线时取得最小值，根据平衡条件求解F的最小值．

12.【答案】C

【解析】【分析】以接点O为研究对象，受到AO、BO和重物的拉力作用，不论OB绳子如何转动，两断绳子的合力大小和方向都不变，对O点进行受力分析

随着OB边的旋转，OB绳子的拉力一直减小，OA绳子的拉力一直增大，所以AO绳子先断，C对。

【点评】本题难度中等，首先要确定本题考查的知识点，画出受力平衡图，找到矢量三角形，由题意所给条件转动，边长就代表力的大小。

二、填空题

13.【答案】15

【解析】【解答】如图，合力为F=30N，θ=30°，由三角形法则可知：

当F2⊥F1时，F2有最小值，最小值为F2min=Fsinθ=30×sin30°N=15N，所以另一个分力的最小值为15N。

【分析】根据三角形定则，结合合力与分力夹角的大小，作图由数学知识得到另一个分力的最小值。

14.【答案】18

【解析】【解答】当两个分力垂直的时候，另一个分力最小，即

.

【分析】本题考查了力的分解

15.【答案】7；5

【解析】【解答】解：

已知F1=3N，F2=4N，

当两个力方向相同时，合力F=F1+F2=3N+4N=7N；

当两个力方向相互垂直时时，合力

；

故答案为：

7，5．

【分析】一条直线上两个共点力的合成，矢量运算转化为代数运算，相互垂直时可用勾股定理求大小．由题意，本题已知二个分力的大小，可以直接计算．

16.【答案】弹簧秤；C；（b）

【解析】【解答】解：

实验中需用两个弹簧秤分别勾住绳套，并互成角度地拉橡皮筋．

A、为方便实验操作、减小实验误差，细线应适当长些，两根细绳不需要等长，故A错误；

B、为减小实验误差，两绳间夹角应适当大些，橡皮条并不一定与两绳夹角的平分线在同一直线上，故B错误；

C、为减小实验误差，在使用弹簧秤时要注意使弹簧秤与木板平面平行，故C正确；注意事项C正确；

由于实验中存在误差，两弹簧弹力的合力方向与一个弹簧拉绳套时的弹力方向不可能完全相同，故（b）图与实验结果不相符；

故答案为：

弹簧秤；C；（b）．

【分析】在本实验中为了减小实验误差，要求弹簧与木板平行，由于实验中不可避免的产生误差，因此两弹簧的弹力合力不可能和一个弹簧时弹力方向一致，由此可正确解答本题．

三、实验探究题

17.【答案】

（1）BC

（2）弹簧测力计调零等

【解析】【解答】解：

（1）A、本实验与横杆MN是否平衡无关，没有必要检查横杆MN是否严格保持水平；故A错误；B、实验中转轴要水平，否则重力的影响不能忽略，故B正确；

C、实验前要时重力、摩擦力的合力矩近似为零；即轻轻拨动力矩盘，观察其是否能自由转动并随遇平衡；故C正确；

D、根据图钉所在位置与圆心的距离来确定拉力的力臂会增加误差；故D错误；

故选：

BC；

（2）根据常规，使用弹簧秤前必须先调零；

故答案为：

（1）BC；

（2）弹簧测力计调零等．

【分析】实验原理是研究力矩盘平衡时四个拉力的力矩关系，就要尽可能减小其他力的影响，比如重力、摩擦力等影响．根据此要求分析选择：

本实验与横杆MN是否水平无关；根据常规，使用弹簧秤前必须先调零．

18.【答案】

（1）F’

（2）B

（3）C；E；记下两个分力的方向；将橡皮条结点拉至O点

【解析】【解答】解：

（1）F是通过作图的方法得到合力的理论值，而F′是通过一个弹簧称沿AO方向拉橡皮条，使橡皮条伸长到O点，使得一个弹簧称的拉力与两个弹簧称的拉力效果相同，测量出的合力．故方向一定沿AO方向的是F′，由于误差的存在F和F′方向并不在重合；

（2）该题本质上考查了物体的动态平衡，由题意可知：

保持D点位置不动，即合力大小方向不变，弹簧测力计A的读数不变，因此根据要求作出力的平行四边形定则，画出受力分析图如下：

所以由图可知α角逐渐变小时，B的示数减小，∠COA先减小再增大，故ABC错误，D正确．（3）本实验为了验证力的平行四边形定则，采用的方法是作力的图示法，作出合力和理论值和实际值，然后进行比较，得出结果．所以，实验时，除记录弹簧秤的示数外，还要记下两条细绳的方向，以便确定两个拉力的方向，这样才能作出拉力的图示．

故错误的步骤为：

C，未记下记下两个分力的方向；步骤E中未说明把橡皮条的结点拉到位置O．

故答案为：

（1）F'；

（2）D；（3）C、E；记下两个分力的方向；将橡皮条结点拉至O点

【分析】

（1）明确实验原理即可明确力F和F'的关系；

（2）要使结点不变，应保证合力大小、方向不变，保持A的读数不变，即要求一个分力大小不变，故可以根据平行四边形定则作图分析得出结果；（3）步骤C中只有记下两条细绳的方向，才能确定两个分力的方向，进一步才能根据平行四边形定则求合力；步骤E中只有使结点到达同样的位置O，才能表示两种情况下力的作用效果相同；．

19.【答案】

（1）DBACE

（2）D

【解析】【解答】解：

（1）进行实验时在明确实验原理以及实验目的基础上，要先进行实验设备的安装，即先在桌面上放一块方木板，在木板上垫一张白纸，把橡皮条一端固定在木板的A点，然后进行实验和有关数据的测量，最后进行数据处理和仪器的整理，故正确的实验步骤为：

DBACE；

（2）探究探究求合力的方法实验采用了等效替代法，故ABC错误，D正确；

故选：

D．故答案为：

（1）DBACE；

（2）D．

【分析】

（1）实验步骤要符合逻辑，符合事物发展规律，一般都是先安装设备，然后进行实验、测量，最近整理仪器，进行数据处理的顺序进行实验．

（2）该实验采用了等效替代的方法，因此要求两次拉橡皮筋要使橡皮筋的形变相同，即将橡皮筋拉到同一点．

四、解答题

20.【答案】答案：

（1）

，

（2）

，（3）

，（4）

【解析】【解答】

（1）由万有定理定律，A星体所受B、C星体引力大小为

方向如图，则合力大小

;

（2）同上，B星体所受A、C星体引力大小分别分

，

方向如图，则合力大小为

.

可得

（3）通过分析可知，圆心O在中垂线AD的中点，

，

（4）三星体运动周期相同，对C星体，由

可得

。

【分析】以万有引力定律及其应用命制压轴题，这在高考中并不多见，利用万有引力来考查力的合成和几何关系老题新做，又有新意，总体来说难度不大。

五、综合题

21.【答案】

（1）解：

A、B的受力分析如下图所示

（2）解：

对A：

由平衡条件得：

FTsin37°=Ff1=μFN1…①

FTcos37°+FN1=mAg…②

联立