走向高考届高三物理人教版一轮复习习题综合测试题2力与物体平衡.docx
《走向高考届高三物理人教版一轮复习习题综合测试题2力与物体平衡.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《走向高考届高三物理人教版一轮复习习题综合测试题2力与物体平衡.docx（15页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
走向高考届高三物理人教版一轮复习习题综合测试题2力与物体平衡
第二章综合测试题
本卷分第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分。
满分100分，考试时间90分钟。
第Ⅰ卷（选择题 共40分）
一、选择题（共10小题，每小题4分，共40分。
在每小题给出的四个选项中，第1～6题只有一项符合题目要求，第7～10题有多项符合题目要求。
全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。
）
1．（2015·江西上饶质检）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（ ）
[答案] C
[解析] 选项A，首先对整体受力分析可知，墙壁对物体A无作用力，对物体A，若弹簧弹力为零，则物体A受三个力的作用；若弹簧弹力不等于零，则物体A受四个力的作用。
选项B，物体A最多受四个力的作用。
选项C，物体A最多可能受到重力、斜面支持力、斜面摩擦力、物体B对其的压力和摩擦力以及外力F共六个力的作用。
选项D，物体A最多可能受到重力、斜面支持力、斜面摩擦力、物体B对其的压力以及外力F共五个力的作用，所以选C。
2.（2014·北京东城区期末）如图所示，在粗糙水平地面上放一质量为M的斜面，质量为m的木块沿斜面匀速下滑，此过程中斜面保持静止，则（ ）
A．地面对斜面有水平向右的摩擦力
B．地面对斜面有水平向左的摩擦力
C．地面对斜面的支持力等于（M＋m）g
D．地面对斜面的支持力小于（M＋m）g
[答案] C
[解析] 本题考查摩擦力方向的判断及整体法和隔离法的应用，意在考查考生应用整体法、隔离法分析问题的能力。
把木块和斜面看做整体，受力情况如图所示，因为整体处于平衡状体。
所以竖直方向有N＝Mg＋mg，水平方向不受力，所以地面对斜面的摩擦力为零。
选项C正确，A、B、D错误。
3．（2014·南昌模拟）如图所示，竖直轻杆AB在细绳AC和水平拉力作用下处于平衡状态。
若AC加长，使C点左移，AB仍保持平衡状态。
细绳AC上的拉力T和杆AB受到的压力N与原先相比，下列说法正确的是（ ）
A．T和N都减小 B．T和N都增大
C．T增大，N减小D．T减小，N增大
[答案] A
[解析] 本题考查物体的平衡及受力分析，意在考查考生对物体平衡条件的理解。
设细绳AC与地面的夹角为α，结点A受到三个力的作用，细绳AC的拉力T、水平绳向右的拉力F（大小、方向均不变，等于所挂物体重力的大小mg）、轻杆AB对A点向上的弹力FN，根据物体的平衡条件有：
T＝
＝
，FN＝Ftanα＝mgtanα，因AC加长，C点左移，细绳AC与地面的夹角α减小，所以细绳AC的拉力T、轻杆AB对A点向上的弹力FN均减小。
根据牛顿第三定律可知AB受到的压力N与FN是作用力与反作用力关系，故AB受到的压力N减小，选项A正确。
4.如图所示，质量为m的小球套在竖直放置的固定光滑圆环上，轻绳一端固定在圆环的顶点A，另一端与小球相连。
小球静止时位于环上的B点，此时轻绳与竖直方向的夹角θ＝30°，则轻绳对小球的拉力大小为（ ）
A.
mgB.
mg
C．2mgD．mg
[答案] A
[解析] 小球静止时，受到重力mg（竖直向下）、绳子拉力F（沿绳子向上）、圆环的弹力N（垂直圆环向下，弹力作用线过环的圆心），合力为零。
用正交分解法将各力分解在过B点处的切线与法线方向上，在切线方向有mgsin2θ＝Fsinθ，可得所求的绳子拉力大小是：
F＝
＝
＝
mg，选项A正确。
5．（2014·北京东城区期末）如图所示，小车静止在光滑水平地面上，小车的上表面由光滑的斜面AB和粗糙的水平面
BC组成（它们在B处由极短的光滑圆弧平滑连接），小车右侧与竖直墙壁之间连接着一个力传感器，当传感器受压力时，其示数为正值；当传感器受拉力时，其示数为负值。
一个小滑块（可视为质点）从A点由静止开始下滑，经B至C点的过程中，传感器记录到的力F随时间t变化的关系如下面四图所示，其中可能正确的是（ ）
[答案] D
[解析] 滑块在斜面上时，小车受到滑块的作用力如图甲所示，滑块滑到水平面时，小车受到滑块的摩擦力如图乙所示，滑块在斜面上或在水平面上，对应状态下小车受到的力的大小恒定，在斜面上时，传感器受压力；在水平面上时，传感器受拉力。
选项D正确。
6．（2014·贵州六校联考）如图所示，物体A和物体B（砂和砂桶）通过不可伸缩的轻绳跨过定滑轮连接，斜面体固定，A、B处于静止状态。
在缓慢地向B中加入一些砂子的过程中，A、B仍然处于静止，不计滑轮的质量和滑轮与绳子间的摩擦，则下列说法正确的是（ ）
A．物体A受到斜面体的摩擦力一定增大
B．物体A受斜面体的摩擦力方向一定沿斜面向下
C．剪断绳子的瞬间砂和砂桶之间的相互作用力为零
D．若剪断绳子后，A和斜面体仍然静止，则地面对斜面体的摩擦力方向水平向右
[答案] C
[解析] 本题考查物体的平衡、摩擦力等知识，意在考查考生对物体的平衡条件、摩擦力的判定等知识的理解和应用。
设题图中斜面的倾角为θ，物体A和物体B（砂和砂桶）通过不可伸缩的轻绳跨过定滑轮连接，斜面体固定，A、B处于静止状态，如果开始时A的重力沿斜面向下的分力mAgsinθ和绳沿斜面向上的拉力mBg正好相等，则此时没有摩擦力，在缓慢地向B中加入一些砂子的过程中，若A、B仍然处于静止，物体A受到斜面体的摩擦力方向向下且一定增大；如果开始时mAgsinθ>mBg，物体A受到斜面体的摩擦力方向向上，则一定减小，反之一定增大，选项A、B错误；剪断绳子的瞬间砂和砂桶同时做自由落体运动，因此它们之间的相互作用力为零，选项C正确；若剪断绳子后A和斜面体仍然静止，则地面对斜面体的摩擦力为零，选项D错误。
7．（2015·山西四校联考）如图所示，质量分别为M、m的两个木块A、B通过劲度系数为K的轻弹簧连接，木块A放在水平桌面上，木块B用轻绳通过定滑轮在力F的作用下整体处于静止状态，绳与水平方向成α角。
不计滑轮与绳间的摩擦，则下列说法正确的是（ ）
A．木块A对桌面的压力为N＝Mg＋mg－Fsinα
B．轻弹簧处于拉伸状态，弹簧的弹力大小为
C．木块A对桌面的摩擦力大小为f＝Fcosα，方向向左
D．木块A对桌面的摩擦力大小为f＝Fsinα，方向向右
[答案] AB
[解析] 选两个木块A、B和轻弹簧整体为研究对象，在水平方向上，整体所受摩擦力和轻绳拉力在水平方向上的分力平衡，则木块A受到摩擦力大小为f＝Fcosα，木块A对桌面的摩擦力大小也为f＝Fcosα，但方向向右，所以C、D错误；在竖直方向上，整体所受支持力N、重力和轻绳拉力在竖直方向上的分力平衡，解得N＝Mg＋mg－Fsinα，所以A正确；选木块B为研究对象，设弹簧弹力方向与水平面夹角为θ，弹簧处于拉伸状态，根据平衡条件得Fcosα＝Tcosθ，Fsinα－mg＝Tsinθ，解得T＝
，B正确。
8．（2014·潍坊模拟）如图所示，光滑水平地面上有一直角三角形斜面体B靠在竖直墙壁上，物块A放在斜面体B上，开始A、B静止。
现用水平力F推A，A、B仍静止，则此时B受力个数可能是（ ）
A．3个B．4个
C．5个D．6个
[答案] BC
[解析] 物体B受重力作用，地面对B的支持力、A对B的压力和墙壁对B的弹力作用，因为F大小未知，不能确定A是否具有相对B的运动趋势，也就不能确定A、B间是否存在摩擦力，故B受力可能是4个，也可能是5个，B、C项正确。
9.（2014·江西九江三模）如图所示，A是一质量为M的盒子，B的质量为m，A、B用细绳相连，跨过光滑的定滑轮置于倾角为θ的斜面上，B悬于斜面之外而处于静止状态，斜面放置在水平地面上。
现在向A中缓慢加入沙子，整个系统始终保持静止，则在加入沙子的过程中（ ）
A．绳子拉力逐渐增大
B．A对斜面的压力逐渐增大
C．A所受的摩擦力逐渐增大
D．地面对斜面无摩擦力作用
[答案] BD
[解析] 绳子的拉力始终等于B的重力mg，大小不变，A错误。
设盒子和沙子的总质量为M′，A对斜面的压力等于M′gcosθ且随着沙子的增多而增大，B正确。
如果开始时摩擦力沿斜面向下，随着沙子的增多摩擦力会先减小后反向增大，C错误。
把A、B和斜面视为一个整体，整体处于平衡状态，水平方向不受力，故地面对斜面无摩擦力，D正确。
10.（2014·哈尔滨师大附中、东北师大附中、辽宁省实验中学联考）如图所示，横截面为直角三角形的斜劈A，底面靠在粗糙的竖直墙面上，力F指向球心水平作用在光滑球B上，系统处于静止状态。
当力F增大时，系统还保持静止，则下列说法正确的是（ ）
A．A所受合外力增大
B．A对竖直墙壁的压力增大
C．B对地面的压力一定增大
D．墙面对A的摩擦力可能变为零
[答案] BCD
[解析] 本题考查力学知识，意在考查考生对整体法和隔离法的应用。
斜劈A始终处于静止状态，因而A所受到的合力始终为零，选项A错误；以斜劈A和球B为研究对象，通过受力分析可知竖直墙壁对A的弹力增大，选项B正确；以球B为研究对象可知斜劈A对球B的弹力增大，因而地面对B的支持力增大，B对地面的压力增大，选项C正确；由于初始状态竖直墙壁对斜劈的摩擦力的方向未知，因而F增大时，墙面对A的摩擦力可能变为零，选项D正确。
第Ⅱ卷（非选择题 共60分）
二、填空题（共3小题，每小题6分，共18分。
把答案直接填在横线上）
11．（6分）设有五个力同时作用在质点P，它们的大小和方向相当于正六边形的两条边和三条对角线，如图所示。
这五个力中的最小力的大小为F，则这五个力的合力等于________。
[答案] 6F
[解析] 如图，由几何知识可知F2＝2F，F和F1的合力等于F2，所以这五个力的合力等于6F。
12．（6分）在“验证力的平行四边形定则”实验中：
（1）部分实验步骤如下，请完成有关内容：
A．将一根橡皮筋的一端固定在贴有白纸的竖直平整木板上，另一端绑上两根细线。
B．在其中一根细线上挂上5个质量相等的钩码，使橡皮筋拉伸，如图甲所示，记录________、________、________。
C．将步骤B中的钩码取下，分别在两根细线上挂上4个和3个质量相等的钩码，用两光滑硬棒B、C使两细线互成角度，如图乙所示，小心调整B、C的位置，使________________，记录______________________。
（2）如果力的平行四边形定则得到验证，那么图乙中
＝________。
[答案]
（1）细线的方向 结点的位置O 钩码个数 结点位置与步骤B中结点位置重合 钩码个数和对应的细线方向
[解析]
（1）验证力的平行四边形定则时，用一根细线拉橡皮筋的力和用两根细线拉橡皮筋的力效果相同，故两次拉橡皮筋时必须使橡皮筋伸长到同一位置，因此需要记录的有B步骤中：
钩码个数（或细线拉力）、橡皮筋与细线的结点位置O、细线的方向（能反映细线方向的其他记录也可以）。
C步骤中：
橡皮筋与细线结点的位置与步骤B中结点位置重合，并记录钩码个数和对应的细线方向。
（2）设每个钩码的质量为m，水平方向受力平衡，有
4mgcosα＝3mgcosβ
解得
＝
13．（6分）某同学探究弹力与弹簧伸长量的关系。
（1）将弹簧悬挂在铁架台上，将刻度尺固定在弹簧一侧，弹簧轴线和刻度尺都应在________方向（填“水平”或“竖直”）
（2）弹簧自然悬挂，待弹簧________时，长度记为L0，弹簧下端挂上砝码盘时，长度记为Lx；在砝码盘中每次增加10g砝码，弹簧长度依次记为L1至L6，数据如下表：
代表符号
L0
Lx
L1
L2
L3
L4
L5
L6
数值（cm）
25.35
27.35
29.35
31.30
33.4
35.35
37.40
39.30
表中有一个数值记录不规范，代表符号为______。
由表可知所用刻度尺的最小分度为________。
（3）如图是该同学根据表中数据作的图，纵轴是砝码的质量，横轴是弹簧长度与________的差值（填“L0”或“Lx”）。
（4）由图可知弹簧的劲度系数为________N/m；通过图和表可知砝码盘的质量为________（结果保留两位有效数字，重力加速度取9.8m/s2）。
[答案]
（1）竖直
（2）静止 L3 0.1cm （3）Lx
（4）4.9 10g
[解析] 探究弹力与弹簧伸长量的关系时：
（1）弹簧轴线和刻度尺都应在“竖直”方向。
（2）弹簧“静止”时测原长。
数据记录时要保留四位有效数字，所以L3不规范；刻度尺的最小刻度为0.1cm。
（3）横轴是弹簧长度与Lx的差值。
（4）弹簧的劲度系数为k＝
＝
＝4.9N/m；砝码盘质量为m＝
＝
＝10－2kg＝10g。
三、论述计算题（共4小题，共42分。
解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）
14．（10分）如图所示，在墙角有一根质量为m的均匀柔软细绳，一端悬于天花板上的A点，另一端悬于竖直墙壁上的B点，平衡后最低点为C点，现测得AC段长度是BC段长度的两倍，且细绳在B端附近的切线与墙壁夹角为α，求绳在最低点C处的张力大小和在A处的张力。
[答案]
mgtanα
A处张力方向与竖直方向的夹角为arctan
[解析] 选取BC段绳为研究对象，受力情况如图甲所示。
BC段绳处于平衡状态，所以有FB＝
，FC＝
mgtanα。
再选取AC段绳为研究对象，受力情况如图乙所示，AC段绳也处于平衡状态，所以有
FA＝
将FC＝
mgtanα代入得
FA＝
tanβ＝
＝
A处张力方向与垂直方向的夹角为
β＝arctan＝
。
15．（10分）（2014·广东珠海一中联考）一光滑圆环固定在竖直平面内，环上套着两个小球A和B（中央有孔），A、B间由细绳连接着，它们处于如图所示位置时恰好都能保持静止状态。
此情况下，B球与环中心O处于同一水平面上，A、B间的细绳呈伸直状态，与水平线成30°夹角。
已知B球的质量为m，求细绳对B球的拉力和A球的质量。
[答案] 2mg 2m
[解析] 对B球，受力分析如图所示。
Fsin30°＝mg
得FT＝2mg
对A球，受力分析如图所示。
在水平方向：
FT′cos30°＝FNAsin30°
在竖直方向：
FNAcos30°＝mAg＋FT′sin30°
由牛顿第三定律知FT＝FT′，
由以上方程解得mA＝2m。
16.（2014·江西南昌三模）如图所示，质量为mB＝14kg的木板B放在水平地面上，质量为mA＝10kg的木箱A放在木板B上。
一根轻绳一端拴在木箱上，另一端拴在地面的木桩上，绳绷紧时与水平面的夹角为θ＝37°。
已知木箱A与木板B之间的动摩擦因数μ1＝0.5，木板B与地面之间的
动摩擦因数μ2＝0.4。
重力加速度g取10m/s2。
现用水平力F将木板B从木箱A下面匀速抽出，试求：
（sin37°＝0.6，cos37°＝0.8）
（1）绳上张力FT的大小；
（2）拉力F的大小。
[答案]
（1）100N
（2）200N
[解析]
（1）隔离木箱A，对A进行受力分析，A受到重力、支持力、轻绳拉力FT、摩擦力Ff，将轻绳拉力FT沿水平方向和竖直方向分解，由平衡条件得
Ff＝FTcosθ FTsinθ＋mAg＝FN1，又Ff＝μ1FN1
联立解得FT＝
＝100N。
（2）木板B受力如图所示，对木板B，由平衡条件
得F＝μ1FN1＋μ2FN2
mBg＋FN1＝FN2
联立解得F＝200N。
17．（11分）如图所示，质量m1＝0.4kg的物体A与质量m2＝2kg的物体B叠放在倾角为θ＝30°的斜面上，物体B在平行于斜面向上的拉力F作用下匀速运动，已知A、B总保持相对静止，若A、B间的动摩擦因数为
，B与斜面间的动摩擦因数为
（g取10m/s2），求：
（1）A、B间的摩擦力；
（2）拉力F。
[答案]
（1）2N
（2）21N
[解析]
（1）对A分析，A匀速向上运动，所以受力平衡，有mAgsinθ＝fAB，fAB＝0.4×10×
N＝2N。
（2）由整体法可知（如图所示）：
F＝（m1g＋m2g）sinθ＋f，f＝μB（m1＋m2）gcosθ，代入数据得：
F＝21N。
升级会员 