高二物理静力学测试二 带解析.docx

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高二物理静力学测试二带解析

高二物理【静力学】测试二

（受力分析、共点力的平衡）

一、选择题（本题共10个小题，每小题5分，共50分.1～6题为单选题，7～10题为多选题．）

1．如图所示，在高度不同的两水平台阶上放有质量分别为m1、m2的两物体，物体间用轻弹簧相连，弹簧与竖直方向夹角为θ.在m1左端施加水平拉力F，使m1、m2均处于静止状态，已知m1下表面光滑，重力加速度为g，则下列说法正确的是（　　）

A．弹簧可能处于压缩状态　　　　B.弹簧弹力的大小为

C．地面对m2的支持力可能为零D.地面对m2的摩擦力大小为F

2．下列四个图中所有接触面均粗糙，各物体均处于静止状态，其中物体A受力个数可能超过5个的是（　　）

3.如图所示，两个相同的物体A、B叠在一起放在粗糙的水平桌面上，连在物体B上的轻绳通过定滑轮与空箱C相连，箱内放有一小球与箱内壁右侧接触，整个系统处于静止状态．已知A、B的质量均为m，C的质量为M，小球的质量为m0，物体B与桌面间的动摩擦因数为μ，重力加速度为g，不计滑轮摩擦和空气阻力，下列说法正确的是（　　）

A．物体A受到三个力的作用

B．小球受到三个力的作用

C．桌面受到物体的摩擦力大小为2μmg

D．桌面受到物体的摩擦力大小为（M＋m0）g

4．如图所示，桌面上固定一个光滑竖直挡板，现将一个长方体物块A与截面为三角形的垫块B叠放在一起，用水平外力F缓缓向左推动B，使A缓慢升高，设各接触面均光滑，则该过程中（　　）

A．A和B均受三个力作用而平衡

B．B对桌面的压力越来越大

C．A对B的压力越来越小

D．推力F的大小恒定不变

5.如图所示，质量为m的光滑球体夹在竖直墙和斜面体之间静止，斜面体质量也为m，倾角θ＝45°，斜面体与水平地面间的动摩擦因数为μ（0.5＜μ＜1），斜面体与地面间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，若增加球体的质量，且使斜面体静止不动，则可增加的最大质量为（　　）

A．mB.

m

C.

mD.

m

6．如图所示，一根不可伸长的轻绳两端连接两轻环A、B，两环分别套在相互垂直的水平杆和竖直杆上，轻绳绕过光滑的轻小滑轮，重物悬挂于滑轮下，始终处于静止状态，下列说法正确的是（　　）

A．只将环A向下移动少许，绳上拉力变大，环B所受摩擦力变小

B．只将环A向下移动少许，绳上拉力不变，环B所受摩擦力不变

C．只将环B向右移动少许，绳上拉力变大，环A所受杆的弹力不变

D．只将环B向右移动少许，绳上拉力不变，环A所受杆的弹力变小

7.如图所示，一球体在水平力F的作用下静止在斜面上，且与固定在斜面上的竖直挡板接触，斜面相对地面保持静止，所有的接触面均粗糙．下列说法正确的是（　　）

A．球体最少受到3个作用力

B．球体最少受到4个作用力

C．球体与斜面之间可能没有弹力

D．斜面底部受到地面的摩擦力大小为F，方向水平向左

8．如图甲所示为工厂里货物从车上面缓慢滑下的情景，现可以简化为如图乙所示的模型，在墙壁与地面间放置一表面粗糙质量分布均匀的厚木板斜面，假设竖直墙壁光滑，水平地面粗糙，现一物块从斜面顶端沿斜面缓慢滑下，木板始终保持静止状态，则在滑至底端的过程中，下列说法正确的是（　　）

A．竖直墙壁对木板的弹力在变大

B.地面对木板的弹力在变大

C．地面对木板的摩擦力在变小

D.地面对木板的作用力在变小

9．细线OA、OB的O端与质量为m的小球拴接在一起，A、B两端固定于竖直墙面上，其中细线OA与竖直方向成45°角，细线OB与竖直方向成60°角，如图所示，现在对小球施加一个与水平方向成45°角的拉力F，小球保持静止，细线OA、OB均处于伸直状态，已知重力加速度为g，小球可视为质点，下列说法正确的是（　　）

A．在保证细线OA、OB都伸直的情况下，若F增大，则细线OA中拉力变小，细线OB中拉力变大

B．当F＝

mg时，细线OB中拉力为零

C．为保证两根细线均伸直，拉力F不能超过

mg

D．若缓慢增大F且使小球始终处于平衡状态，则细线OA会松弛，细线OB将与F共线

10．如图所示，直杆BC的一端用铰链固定于竖直墙壁，另一端固定一个小滑轮，细绳下端挂一重物，细绳的AC段水平，此时整个装置处于平衡状态．不计直杆、滑轮及细绳的质量，忽略所有摩擦．则下列说法正确的是（　　）

A．图中∠ABC＝45°

B．图中∠ABC＝37°

C．若将细绳的端点A向上移动到D点重新平衡，且BD＝BC，则∠DBC＝60°

D．若将细绳的端点A稍向下移动一点，使之重新平衡，则滑轮C受到绳的作用力将变小

二、实验题（本题共2个小题，共30分）

11．（15分）在“探究求合力的方法”实验中，现有木板、白纸、图钉、橡皮筋、细绳套和一把弹簧测力计．

（1）为完成实验，某同学另找来一根弹簧，先测量其劲度系数，得到的实验数据如下表：

弹力F/N

0.50

1.00

1.50

2.00

2.50

3.00

3.50

伸长量x/（×10－2m）

0.74

1.80

2.80

3.72

4.60

5.58

6.42

在图甲中用作图法求得该弹簧的劲度系数k＝________N/m.

（2）某次实验中，弹簧测力计的指针位置如图乙所示，其读数为________N；同时利用

（1）中结果获得弹簧上的弹力值为2.50N，请在图丙中画出这两个共点力的合力F合．

（3）由图得到F合＝________N.

12.（15分）一名同学利用图甲所示装置做“测定弹簧的劲度系数”的实验．

（1）以下是这位同学根据自己的设想拟定的实验步骤，请按合理的操作顺序将步骤的序号写在横线上________．

A．以弹簧长度l为横坐标，以钩码质量m为纵坐标，标出各组数据（l，m）对应的点，并用平滑的曲线连接起来；

B．记下弹簧下端不挂钩码时，其下端指针在刻度尺上的刻度l0；

C．将铁架台固定于桌子上，将弹簧的一端系于横梁上，在弹簧附近竖直固定一把刻度尺；

D．依次在弹簧下端挂上1个、2个、3个……钩码，待钩码静止后，读出弹簧下端指针指示的刻度记录在表格内，然后取下钩码；

E．由图象找出ml间的函数关系，进一步写出弹力与弹簧长度之间的关系式（重力加速度g取10m/s2），求出弹簧的劲度系数．

（2）图乙为根据实验测得数据标出的对应点，请作出钩码质量m与弹簧长度l之间的关系图线．

（3）写出弹簧弹力F和弹簧长度l之间关系的函数表达式：

_____________________

（4）此实验得到的结论是：

此弹簧的劲度系数k＝________N/m.（计算结果保留三位有效数字）．

三、计算题（本题共1个小题，共20分）

13．如图所示，有一个重量为20N的小物体放在斜面上，斜面底边长AB＝40cm，高BC＝30cm，物体与斜面之间的动摩擦因数为μ＝0.5，物体在一沿斜面向上的力F的作用下刚好处于静止状态（最大静摩擦力等于滑动摩擦力），现将力F顺时针转动至水平向右并保持不变，求此时物体与斜面之间的摩擦力．

高二物理【静力学】测试二参考答案

（受力分析、共点力的平衡）

一、选择题（本题共10个小题，每小题5分，共50分）

1．D　

若弹簧处于压缩状态，则m1不可能处于静止状态，故A错误；对整体受力分析可知，整体受重力、支持力、拉力，要使整体受力平衡，则水平方向一定有向右的摩擦力作用在m2上，且大小与F相同，故D正确；因m2与地面间有摩擦力，则地面对m2一定有支持力，故C错误；对m1受力分析可知，弹力竖直方向的分力应等于N－m1g，故弹簧弹力F弹＝

，故B错误．

2．C　

A图中，对整体分析，可知墙壁对A没有弹力，否则整体将向右运动，故A最多受到重力、B的支持力和摩擦力、弹簧的弹力共4个力作用，故A错误．B图中，A最多受到重力、弹簧的弹力、斜面的支持力和摩擦力共4个力作用，故B错误．C图中，A受到重力、B的压力和摩擦力、斜面的支持力、推力，也可能受到斜面的摩擦力，共6个力，故C正确．D图中，A最多受到重力、斜面的支持力和摩擦力、推力和B的压力共5个力，故D错误．

3．D　

由于整个系统处于静止状态，表明整个系统处于平衡状态，系统所受合外力为零，通过隔离法可知，该系统内每个物体所受合外力为零．由隔离法可知物体A受两个力（重力和物体B对其的支持力），小球受重力和空箱C对它的支持力两个力作用，故选项A、B错误；对空箱C和小球组成的系统进行受力分析可知，轻绳的拉力大小等于（M＋m0）g，再通过对A、B两物体组成的系统受力分析知水平方向物体B受到的桌面对物体B的静摩擦力大小等于轻绳的拉力大小（M＋m0）g，由牛顿第三定律可知，物体B对桌面的静摩擦力大小为（M＋m0）g，故选项C错误，D正确．

4．D　

A受到重力、挡板的弹力和B的支持力三个力，B受到重力、A的压力、桌面的支持力和推力F四个力，故A错误．当B向左移动时，B对A的支持力和挡板对A的弹力方向均不变，根据平衡条件得知，这两个力的大小也保持不变，则A对B的压力也保持不变，对整体受力分析如图所示，由平衡条件得知F＝N1，挡板对A的弹力N1不变，则推力F不变．桌面对整体的支持力N＝G总，保持不变，则B对桌面的压力不变，故B、C错误，D正确．

5．C　

对整体受力分析如图甲所示，斜面体与地面间的最大静摩擦力为Ffm＝2μmg，对球体受力分析如图乙所示，则F1＝mgtan45°，由以上可知斜面体与地面间的静摩擦力Ff＝mgtan45°，增加球体的质量，要使斜面体静止不动，则（m＋Δm）gtan45°≤μ（2m＋Δm）g，解得Δm≤

m，选项C正确．

6.B　

设滑轮两侧绳子与竖直方向的夹角为α，绳子的长度为L，B点到墙壁的距离为s，根据几何知识和对称性，得sinα＝

　①，以滑轮为研究对象，设绳子拉力大小为F，根据平衡条件得：

2Fcosα＝mg，得F＝

　②

当只将绳的左端向下移动，s和L均不变，则由②式得知，F不变．故A错误，B正确；当只将绳的右端向右移动，s增加，而L不变，则由①式得知，sinα增大，cosα减小，则由②式得知，F增大，环A所受水平弹力FN＝Fsinα，增大，故C、D错误．

7．ACD　

本题考查受力分析及共点力平衡．若挡板与球体之间没有作用力，球体受力分析如图甲所示，重力mg、支持力FN1及水平力F三力平衡，球体与斜面之间没有静摩擦力，故A项正确、B项错误；若球体与斜面之间没有弹力，球体受力分析如图乙所示，重力mg、弹力FN2、静摩擦力Ff及水平力F四力平衡，故C项正确；以球体及斜面为整体分析，因整个系统处于静止状态，整体受力平衡，故斜面底部受到地面的摩擦力大小为F、方向水平向左，D项正确．

8．CD　

将木板与物块作为整体，地面对系统的作用力可当成一个力，系统相当于只受三个力的作用，当物块下滑时系统重心下降，由三力汇交原理可知地面对系统的作用力与地面的夹角在增大，由矢量三角形可知，墙壁对系统的弹力在减小，地面对系统的弹力不变，故摩擦力也在减小，故A、B项错误，C、D项正确．

9.ABC　

对小球进行受力分析如图所示，设细线OA、OB中拉力分别为TA、TB，若OA、OB都伸直，对小球由平衡条件列方程，竖直方向有TAcos45°＋Fsin45°＝TBcos60°＋mg，水平方向有TAsin45°＋TBsin60°＝Fcos45°，解得TA＝

mg－（2－

）F，TB＝（

－

）F－（

－1）mg，若F增大，则TA变小，TB变大，A项正确；TB为零时，有TB＝（

－

）F－（

－1）mg＝0，解得F＝

mg，B项正确；为保证两根细线都伸直，F最大时，有TA＝

mg－（2－

）F＝0，解得F＝

mg，C项正确；若不断增大F，则细线OA会松弛，但细线OB不可能与F共线，否则竖直方向上小球受力不平衡，D项错误．

10．AC　

同一根绳上的张力处处相等，轻滑轮受力平衡，故直杆对滑轮的作用力始终位于绳子夹角的平分线上，所以∠ABC＝45°，A项正确，B项错误；根据该装置的受力特点，将细绳的端点A向上移动时，滑轮将向下移动，当细绳的端点A向上移动到D点重新平衡，且BD＝BC时，如图中2点，此时△DBC为等边三角形，∠DBC＝60°.C项正确；将细绳的端点A稍向下移动一点，使之重新平衡，滑轮将向上移动，如图中3点，绳中两力的大小不变，夹角变小，故合力变大，滑轮C受到绳的作用力变大，D项错误．

二、实验题（本题共2个小题，共30分）

11．答案　

（1）54（53～55均可）　

（2）2.10（2.08～2.12均可）　如图所示

（3）3.4（3.2～3.5均可）

解析　

（1）根据表格数据描点，然后连成一条过原点的直线，如图所示，直线的斜率等于弹簧的劲度系数，k＝

N/m＝54N/m；

（2）弹簧测力计的读数为2.10N，以O为顶点，画出两绳套方向就是两拉力方向，再确定并画好力的标度，画出两拉力的图示，以两拉力为邻边作出平行四边形，画出平行四边形的对角线，即合力F合．

（3）用刻度尺量出合力的长度，根据确定的标度算出合力的大小．

12．答案　

（1）CBDAE　

（2）见解析图　

（3）F＝0.259×（l－0.086）N

（4）0.259（0.248～0.262）

解析　

（1）本实验中首先要正确安装仪器，并记下弹簧自然伸长时的位置，然后再挂上钩码分别得出对应的长度，建立坐标系，作出对应的ml图象即可．故答案为CBDAE.

（2）利用描点法作出图象如图所示．

（3）由图象利用数学规律可知对应的函数关系为：

F＝0.259×（l－0.086）N.

（4）由胡克定律F＝kx，得k＝

＝0.259N/m.

三、计算题（本题共1个小题，共20分）

13．解析　当力F沿斜面向上，物体恰好不向上滑动时对物体受力分析，有

F＝Gsinθ＋μGcosθ，

由几何关系得：

sinθ＝0.6，cosθ＝0.8，F＝20N；力F顺时针转动至水平向右时物体受力如图所示，

根据平衡条件得：

Fcosθ＋Ff－Gsinθ＝0，

解得Ff＝Gsinθ－Fcosθ＝20×0.6N－20×0.8N＝－4N，负号表示方向沿斜面向下．当力F沿斜面向上，物体恰好不向下滑动时，对物体受力分析，有F＝Gsinθ－μGcosθ＝4N；力F顺时针转动至水平向右时，有Fcosθ＋Ff－Gsinθ＝0，解得，Ff＝8.8N，方向沿斜面向上．

答案　4N，方向沿斜面向下或8.8N，方向沿斜面向上