第04章 《第四章物体的平衡》章末复习同步测试学年高一物理必修1解析版.docx
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第04章《第四章物体的平衡》章末复习同步测试学年高一物理必修1解析版
《第四章物体的平衡》章末复习(同步测试)
(满分120分,90分钟完成)
班级姓名总分
一、选择题(72分,每题5分)
1.如图所示,一木块在垂直于倾斜天花板平面方向的推力F作用下处于静止状态,则下列说法正确的是:
()
A.天花板与木块间的弹力可能为零
B.天花板对木块的摩擦力可能为零
C.推力F逐渐增大的过程中,木块受天花板的摩擦力不变
D.推力F逐渐增大的过程中,木块受天花板的摩擦力增大
【答案】C
【解析】如果天花板与木块间的弹力可能为零,则也没有摩擦力,木块只受竖直向下的重力和垂直天花板向上的推力,在这两个力作用下,木块不可能静止,故天花板与木块间的弹力不可能为零,木块有相对天花板沿天花板向下的趋势,故天花板对木块的摩擦力不可能为零,故AB错误;木块受到竖直向下的重力,推力F,和天花板给的垂直天花板向下的弹力,沿天花板向下的摩擦力,四个力作用,将这四个力沿垂直天花板方向和沿天花板方向分解,可得摩擦力等于重力沿天花板向下的分力,与F无关,故C正确D错误;
【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
2.如图,滑块A置于水平地面上,滑块B在一水平力作用下紧靠滑块A(A、B接触面竖直),此时A恰好不滑动,B刚好不下滑。
已知A与B间的动摩擦因数为
,A与地面间的动摩擦因数为
,最大静摩擦力等于滑动摩擦力。
A与B的质量之比为:
()
A.
B.
C.
D.
【答案】B
【解析】对B受力分析,受到推力F、重力
、向左的支持力
和向上的最大静摩擦力
,因为B处于静止状态,四力平衡,所以有
①,
②,因为B刚好不下滑,所以受到的静摩擦力等于滑动摩擦力,故有
③,
将AB看做一个整体,对整体受力分析,整体在水平方向上有
④,联立四式可得
,故B正确
【名师点睛】本题关键是采用整体法和隔离法灵活选择研究对象,分析整体的受力时采用整体法可以不必分析整体内部的力,分析单个物体的受力时就要用隔离法.采用整体隔离法可以较简单的分析问题
3.如图,用与竖直方向成θ角(θ<45°)的倾斜轻绳a和水平轻绳b共同固定一个小球,这时绳b的拉力大小为F1,现保持小球在原位置不动,使绳b在原竖直平面内逆时针转过θ角,绳b的拉力大小为F2,再逆时针转过θ角固定,绳b的拉力大小为F3,则:
()
A.F1=F3>F2B.F1<F2<F3
C.绳a的拉力先减小后增大D.绳a的拉力一直减小
【答案】AD
【解析】对小球受力分析,受到重力和两个拉力,三力平衡,如图:
通过几何关系可知,力
垂直与细线,故
;由图可知,绳a的拉力逐渐减小,故AD正确
【名师点睛】在解析力的动态平衡问题时,一般有两种方法,一种是根据受力分析,列出力和角度三角函数的关系式,根据角度变化进行分析解题,一种是几何三角形相似法,这种方法一般解决几个力都在变化的情况,列出力与三角形对应边的等式关系,进行解题分析
4.三个重量均为20N的相同木块a、b、c和两个劲度系数均为100N/m的相同轻弹簧p、q用细线连接如图,其中a放在光滑水平桌面上。
开始时p弹簧处于原长,木块都处于静止。
现用水平力缓慢地向左拉p弹簧的左端,直到c木块刚好离开水平地面为止。
该过程p弹簧的左端向左移动的距离是(轻弹簧和细线的重量都忽略不计):
()
A.80cmB.100cmC.60cmD.40cm
【答案】A
【解析】试题分析:
开始未用水平力拉p弹簧时,弹簧q处于压缩状态,受到的压力等于b物体的重力,由胡克定律得到,弹簧q压缩的长度为:
;当c木块刚好离开水平地面时,弹簧q处于伸长状态,受到的拉力为等于c物体的重力,根据胡克定律得,弹簧q伸长的长度:
;此时,弹簧p处于伸长状态,受到的拉力等于b、c的总重力,则弹簧p伸长的长度为:
,根据几何关系得到,该过程p弹簧的左端向左移动的距离为:
,故选A.
【名师点睛】对于含有弹簧的问题,要分析弹簧的状态,根据几何关系得出所求的距离与弹簧的伸长或压缩长度的关系.
5.一重为8N的小球固定在AB杆的上端,今用测力计水平拉小球,使杆发生弯曲,如图所示,当小球达到平衡时,测力计的示数为6N,则AB杆对小球作用力的大小为:
()
A.7NB.8NC.9ND.10N
【答案】D
【解析】小球受到向下的重力mg=8N;水平向左的拉力F=6N;以及杆对小球的作用力,三个力的合力为零,则AB杆对小球作用力的大小为
,故选D.
6.如图所示,一物块置于水平地面上。
当用与水平方向成60°角的力F1拉物块时,物块做匀速直线运动;当改用与水平方向成30°角的力F2推物块时,物块仍做匀速直线运动。
若F1和F2的大小相等,则物块与地面之间的动摩擦因数:
()
A.
B.
C.
D.
【答案】B
【解析】对两种情况下的物体分别受力分析,如图
将F1正交分解为F3和F4,F2正交分解为F5和F6,则有:
F滑=F3,mg=F4+FN;F滑′=F5;mg+F6=FN′
而F滑=μFN,F滑′=μFN′
则有F1cos60°=μ(mg-F1sin60°)①
F2cos30°=μ(mg+F2sin30°)②
又根据题意F1=F2③
联立①②③解得:
,故选B.
7.如图所示,水平桌面上放置的木块,在水平方向共受到三个力即F1、F2和摩擦力作用,木块处于静止状态,其中F1=10N,F2=4N。
若撤去力F1,则木块在水平方向受到的合力为:
()
A.10N,向左B.6N,向右C.4N,向右D.零
【答案】D
【解析】木块开始在水平方向受三个力而平衡,则有:
f=F1-F2=10N-4N=6N;物体处于静止状态,则说明物体受到的最大静摩擦力大于等于6N;撤去F1后,F2=4N,小于6N,故物体仍能处于平衡,故合力一定是零;故选D.
8.如图所示,位于水平面上的木块在斜向右上方的拉力F的作用下保持静止状态,则拉力F与静摩擦力Ff的合力方向是:
()
A.向上偏右B.向下偏左C.竖直向上D.水平向右
【答案】D.
【解析】对物体受力分析如图:
物体受四个力处于平衡状态,四个力的合力一定为零.其中重力G竖直向下,摩擦力Ff水平向左,支持力竖直向上,拉力斜向右上方;由于四力平衡,任意两个力的合力与剩余的两个力的合力等值、方向、共线;
重力和支持力的合力方向在竖直方向,故拉力F与静摩擦力Ff的合力方向也在竖直方向且在拉力F与静摩擦力Ff之间的某个方向,故一定竖直向上;故选D.
9.如图所示,在水平地面上叠放着A、B、C三个完全相同的物块,现用水平力F作用于B时,A、B、C均处于静止状态,则下列说法正确的是:
()
A.B对C的摩擦力等于FB.B对A的摩擦力等于F
C.B受4个力D.B对地面的摩擦力等于F,方向水平向左
【答案】A
【解析】以AB组成的整体为研究对象,根据平衡条件得知,C对B的摩擦力大小等于F,方向水平向左,则B对C的摩擦力等于F方向向右,A正确;以A为研究对象,根据平衡条件得知,B对A没有摩擦力,则A对B的摩擦力等于零,B错误;B受重力,C对B的支持力和静摩擦力,A对B的压力,拉力F共5个力,C错误;以ABC三个物体组成的整体为研究对象,根据平衡条件得到,地面对C的摩擦力大小等于F,方向水平向左,C对地面的摩擦力等于F,方向水平向右,故D错误.故选A.
【名师点睛】本题是对物体的平衡问题的考查;关键在于灵活选择研究对象,处理多个物体平衡的问题.要注意两个物体之间不存在摩擦力,接触面可能粗糙,也可能光滑
10.如图所示,某人通过定滑轮拉住一重物,当人向右跨出一步后,人与物仍保持静止,则:
()
A.地面对人的摩擦力减小B.地面对人的摩擦力不变
C.人对地面的压力增大D.人对地面的压力减小
【答案】C
【解析】以物体为研究对象,根据平衡条件分析可知,绳子的拉力大小等于物体的重力,没有变化.人受重力、支持力、拉力和静摩擦力处于平衡,受力如图.
设拉力与竖直方向的夹角为θ,根据共点力平衡得:
f=Tsinθ, Tcosθ+N=mg.当人拉着绳向右跨出一步后人和物保持静止,θ增大,T不变,则静摩擦力f增大,支持力N增大,根据牛顿第三定律,人对地面的压力增大.故C正确,ABD错误.故选C。
【名师点睛】此题考查共点力的平衡问题,解决本题的关键能够正确地进行受力分析,运用共点力平衡条件列出方程进行求解;此题是基础题,考查学生对基本方法的运用能力.
11.如图所示,物体A的质量大于B的质量.绳子质量、绳与滑轮间的摩擦可不计,A、B两物体恰好处在平衡状态,如果将悬点P移近Q少许,则物体B的运动情况是:
()
A.仍保持静止状态B.向下运动
C.向上运动D.扶梯对顾客作用力的方向选指向左下方,再竖直向上
【答案】B
【解析】B物体对滑轮的拉力不变,等于物体B的重力;动滑轮和物体A整体受重力和两个拉力,拉力大小恒定,重力恒定,故两个拉力的夹角不变,如图所示;故物体B下降;故选B.
【名师点睛】本题考查了共点力的平衡问题;解题的关键是抓住平衡后滑轮所受的三个拉力大小都不变.对于动滑轮,平衡时两侧绳子的拉力关于竖直方向具有对称性;此题意在考查学生灵活运用平衡知识的能力.
12.如图所示,均匀光滑的小球静止在光滑的墙壁与木板之间,墙壁对小球的弹力为F1,木板对小球的弹力F2,当墙壁与木板的夹角α(α<90°)减小时,下列判断正确的是:
()
A.F1增大,F2减小B.F1减小,F2增大
C.F1、F2都减小D.F1、F2都增大
【答案】D
【解析】对小球受力分析,如图
由共点力平衡条件,得到
,
,当角α减小时,F1变大,F2变大;故选D.
【名师点睛】本题关键运用合成法解决三力平衡问题,关键是画出物体的受力图,然后建立力的平行四边形,再根据三个力中任意两个力的合力与第三个力等值、反向、共线来求解;此题还可以用图解法画图解答,方便快捷.
二、非选择题(48分,13、14题每题10分,15、16题每题14分)
13.如图,倾角为37°的斜面上一重力为50N的木块恰好匀速下滑,sin37°=0.6.求:
(1)木块所受到的摩擦力为多少?
(2)木块与斜面间的动摩擦因数为多少?
(3)用平行斜面的力向上推木块匀速上滑,该推力为多大?
【答案】
(1)f=30N
(2)μ=0.75(3)F=60N
【解析】试题分析:
(1)木块匀速下滑过程中,受力如图所示,
根据平衡条件可得:
f-Gsin37°=0
解得:
f=30N
(2)垂直于斜面方向,根据平衡条件:
N-Gcos37°=0
由f=μN,得μ=0.75
(3)木块匀速上滑过程中,受力如图所示,
根据平衡条件可得:
F=Gsin37°+f
得:
F=60N
【名师点睛】本题两次平衡问题,运用平衡条件分析研究两次,实质上滑动摩擦力大小没有变化.根据运动判断受力,首先要分析物体的运动情况,如果物
14.如图所示,用一根绳子a把物体挂起来,再用另一根水平的绳子b把物体拉向一旁固定起来。
物体的重力是80N,绳子a与竖直方向的夹角θ=37°,绳子a与b对物体的拉力分别是多大?
(sin37°=0.6,cos37°=0.8)
【答案】50N,30N
【解析】以物体为研究对象,进行受力分析:
重力G、a绳的拉力Ta和b绳的拉力Tb,作出力图如图所示.以水平方向为x轴,竖直方向为y轴建立直角坐标系,如图所示.
由共点力的平衡条件得:
Tb-Tasin37°=0…①
Tacos37°°-G=0…②
由②得:
…③
将③代入①得:
Tb=Tasin37°=50×0.6N=30N
15.一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,且与水平线成30°角.已知B球的质量为3kg,求:
(1)细绳对B球的拉力大小;
(2)A球的质量.(g取10m/s2)
【答案】
(1)60N
(2)6kg
【解析】
(1)对B球,受力分析如图所示.则有FTsin30°=mg
得FT=2mg=60N
(2)对A球,受力分析如图所示.
在水平方向:
FTcos30°=FNAsin30°
在竖直方向:
FNAcos30°=mAg+FTsin30°
由以上方程解得:
mA=2m=6kg.
【名师点睛】此题是对物体的平衡问题的考查;解题的关键是对研究对象受力分析,然后根据正交分解法列得水平和竖直两个方向的方程联立求解未知量;此题是中等题,考查学生对物理基本方法的运用能力.
16.如图所示,质量为m的物体,放在一固定斜面上,当斜面倾角为30°时恰能沿斜面匀速下滑.保持斜面倾角为30°,对物体施加一水平向右的恒力F,使物体沿斜面匀速向上滑行(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力).增大斜面倾角,当倾角超过某一临界角θ0时,则不论水平恒力F多大,都不能使物体沿斜面向上滑行,已知重力加速度为g,试求:
(1)物体与斜面间的动摩擦因数μ;
(2)水平恒力F的大小;(3)这一临界角θ0的大小.
【答案】
(1)
(2)
(3)600
【解析】
(1)物体匀速上滑时受力如左图所示,匀速下滑时受力如右图所示.
物体匀速下滑时,根据平衡条件得:
mgsin30°=F1
FN=mgcos30°
又F1=μFN
;
(2)物体沿斜面匀速上升,根据平衡条件得:
沿斜面方向:
Fcosα=mgsinα+F2
垂直于斜面方向:
FN1=mg cos α+Fsin α
又F2=μFN1
联立得:
;
(3)由上式,当cosα-μsinα=0,即cotα=μ 时,F→∞,即“不论水平恒力F多大,都不能使物体沿斜面向上滑行”,此时,α=600
【名师点睛】本题是简单的力平衡问题,关键是分析物体的受力情况,作出受力的示意图,然后用正交分解法列出两个相互垂直方向的方程即可联立求解;平时要培养良好的作图习惯,注意用数学知识来确定极值问题。
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- 第四章 物体的平衡 第04章 第四章 物体的平衡章末复习同步测试学年高一物理必修1解析版 04 第四 物体 平衡 复习 同步 测试 学年 物理 必修 解析
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