鲁科版 (2019)必修 第一册第4章 力与平衡本章综合与测试精品单元测试复习练习题

绝密★启用前

鲁科版（2019）高中物理必修第一册第四单元《力与平衡》单元测试卷

考试时间：80分钟； 满分100分 命题人：xxx

学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________

注意：本试卷包含Ⅰ、Ⅱ两卷。第Ⅰ卷为选择题，所有答案必须用2B铅笔涂在答题卡中相应的位置。第Ⅱ卷为非选择题，所有答案必须填在答题卷的相应位置。答案写在试卷上均无效，不予记分。

一、单选题（本大题共8小题，共32.0分）

1. 如图所示，某人分别用一只手、两只手把杠铃举了起来，一只手用力大小为F，两只手举起时分别用力大小为、，则下列说法正确的是    

A. F比、都要小 B. F和、是等效替代的关系
C. 是F、的合力 D.

2. 在做“探究求合力的方法”的实验中，以下说法中正确的是

A. 用两只弹簧测力计拉橡皮条时，两细绳之间的夹角必须为，以便求出合力的大小
B. 用两只弹簧测力计拉橡皮条时，结点的位置必须与用一只弹簧测力计拉时结点的位置重合
C. 若用两只弹簧测力计拉时合力F的图示与用一只弹簧测力计拉时拉力的图示不完全重合，说明力的合成的平行四边形定则不一定是普遍成立的
D. 同一实验过程中，结点O的位置允许变动

3. 如图所示，一个半径为r、重为G的光滑均匀球，用长度为r的细绳挂在竖直光滑的墙壁上，将重分解为沿绳子方向的力和沿水平方向的力，则及的大小分别是  

A. G    
B.   2G      G
C.   
D.     
 

4. 如图，是运动员在体操吊环项目中的“十字支撑”动作，“十字支撑”是难度系数很高的动作之一，其难度高的原因是

A. 吊环对运动员支持力比较小
B. 运动员手掌与吊环接触面上的摩擦力比较小
C. 重力一定时，两手臂之间的夹角越大，手臂上受到的力也越大
D. 两手臂上的力一定时，两手臂之间的夹角越大，合力越小
 

5. 如图，一粗糙斜面固定在地面上，斜面顶端装有一光滑定滑轮。一细绳跨过滑轮，其一端悬挂物块N。另一端与斜面上的物块M相连，系统处于静止状态。现用水平向左的拉力缓慢拉动N，直至悬挂N的细绳与竖直方向成。已知M始终保持静止，则在此过程中

A. 水平拉力的大小可能保持不变
B. M所受细绳的拉力大小一定一直减小
C. M所受斜面的摩擦力大小一定一直增加
D. M所受斜面的摩擦力大小可能先减小后增加

6. 如图所示，光滑水平地面上放有截面为圆周的柱状物体A，A与墙面之间放一光滑的圆柱形物体B，对A施加一水平向左的力F，整个装置保持静止．若将A的位置向左移动稍许，整个装置仍保持平衡，则      

A. 水平外力F增大 B. 墙对B的作用力增大
C. A对B的作用力减小 D. 地面对A的支持力减小

7. 如图所示，一物块放在一粗糙斜面上，能处于静止状态，现对其施加平行于斜面向上的外力F，若从零开始逐渐增加外力F的大小，仍使物块和斜面静止不动．则

A. 斜面对物块的支持力一定逐渐增大
B. 斜面对物块的摩擦力一定逐渐增大
C. 斜面对物块的作用力一定逐渐增大
D. 斜面受到地面的摩擦力一定逐渐增大

8. 如图a所示，某天文望远镜的三角支架可认为由三根长度可调节轻杆和一个轻质的连接架构成。轻杆均匀对称地与连接架通过光滑转轴连接在一起，顶部俯视图如图b所示。现将质量为m的天文望远镜安放在支架上，其重心位于支架中心，支架静止放在水平地面上，三根轻杆调节长度相同，平稳时轻杆与水平方向夹角为，下列说法中正确的是 

A. 每根杆与支架的作用力大小为
B. 每根杆与支架的作用力大小为
C. 若支架在地面上支点位置不变而增大杆的长度，使望远镜高度升高，则每根杆与连接架的作用力不变
D. 不改变杆的长度只移动地面支点位置，使望远镜高度降低，则每根杆与连接架的作用力减小

二、多选题（本大题共4小题，共16.0分）

9. 倾角为、质量为M的斜面体静止在水平桌面上，质量为m的木块静止在斜面体上．下列结论正确的是
    

A. 木块受到的摩擦力大小是
B. 木块对斜面体的作用力大小是mg
C. 桌面对斜面体的摩擦力大小是
D. 桌面对斜面体的支持力大小是

10. 如图所示，物块A、B的质量分别为m和M，它们的交界面与竖直墙壁间的夹角为，系统处于静止状态．若物块A的各个表面都光滑，则以下说法正确的是

A. 物块A受到4个力作用
B. 物块B对A的弹力大小为
C. 地面对B的弹力大小为
D. 地面对B的摩擦力大小为
 

11. 如图所示，半圆形框架竖直放置在粗糙的水平地面上，光滑的小球P在水平外力F的作用下处于静止状态，P与圆心O的连线与水平面的夹角为。现将力F在竖直面内沿顺时针方向缓慢地转过，框架与小球始终保持静止状态。在此过程中下列说法正确的是       

A. 框架对小球的支持力先减小后增大
B. 拉力F的最小值为
C. 地面对框架的摩擦力减小
D. 框架对地面的压力始终减小

12. 如图所示，一木块受到垂直于倾斜墙面方向的推力F作用而处于静止状态，下列判断正确的是       

A. 墙面与木块间的弹力可能为零
B. 墙面对木块的摩擦力不可能为零
C. 在推力F逐渐增大过程中，木块将始终维持静止
D. 木块所受墙面的摩擦力随推力F的增大而变化
 

三、实验题（本大题共2小题，共18.0分）

13. 某同学做“探究两个互成角度的力的合成规律”的实验情况如图甲所示，其中A为固定橡皮条的图钉，O为橡皮条与细绳的结点，OB与OC为细绳图乙是在白纸上根据实验结果画出的图

如果没有操作失误，图乙中的F与两力中，方向一定沿AO方向的是                    

本实验采用的科学方法是   

A.理想实验法

B.等效替代法

C.控制变量法

D.建立物理模型法

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和

D.按选好的标度，用铅笔和刻度尺作出两个弹簧测力计的拉力和的图示，并用平行四边形定则求出合力F。

E.只用一个弹簧测力计，通过细绳套拉橡皮条使其伸长，读出弹簧测力计的示数F，记下细绳的方向按同一标度作出的图示

F.比较F和的大小和方向，看它们是否相同，得出结论

上述步骤中有重要遗漏的步骤的序号是                    和                    

遗的内容分别是                    和                    

14. 某同学做“验证力的平行四边形定则”的实验情况如图甲所示，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．
    
    图乙中的F与两力中，是、的合力的理论值的是______本实验采用的科学方法是______．
    A.理想实验法等效替代法控制变量法    建立物理模型法
    下列方法中，有助于减小实验误差的是______
    A.尽可能使两分力的夹角大些
    B.尽可能使两分力相差的大些
    C.尽可能使两分力与纸面平行
    D.尽可能使橡皮条长些．

四、计算题（本大题共3小题，共34.0分）

15. 如图所示，质量为的物体在水平恒力F的作用下静止于光滑的斜面上，斜面的倾角，，，，求：
    
    物体受到斜面的支持力大小；
    物体受到水平推力F大小。
    
    
    
    
    
    
     
16. 如图所示，一条不可伸缩的细绳一端连着一个套在水平棒上的轻质圆环，另一端绕过轻质动滑轮和定滑轮悬挂着一个质量为m的小物块，动滑轮下端连着一个质量为的重物。绳与水平棒的夹角为，不计绳与滑轮间的摩擦。
     

若绳与水平棒的夹角，轻质小圆环在水平棒上静止不动，求小物块的质量m；

若圆环可以在棒上滑动，环与棒间的动摩擦因数，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。求圆环刚要开始滑动时小物块的质量m。






 

17. 如图所示，质量均为m的小滑块A、B用轻绳连接，置于倾角的斜面上，在滑块B上施加有水平向右的恒力F，两滑块恰好均未上滑．已知两滑块和斜面间的动摩擦因数均为，滑块和斜面间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，已知，重力加速度为g，求：

轻绳对滑块A的拉力大小；

外力F的大小．

答案和解析

1.【答案】B
 

【解析】

【分析】
分力和合力的关系是等效替代的关系，合力和分力的大小遵从平行四边形定则，据此分析即可。
本题是日常生活中的合力和分力的关系的考查，基础题目。
【解答】
一只手的作用效果和两只手的作用效果相同，故F和，是等效替代的关系，F相当于合力，，相当于两个分力，由于两个手臂的夹角大小不确定，故无法比较合力和分力的大小关系，故B正确，ACD错误；
故选B。  

2.【答案】B
 

【解析】

【分析】【分析】
本题考查探究合力的方法的实验，明确实验原理和实验步骤以及实验注意事项是解题的关键。
根据实验步骤，实验原理可得出结果。

【解答】两只弹簧测力计拉橡皮条时，细绳之间的夹角是任意的，不需要计算，可以用弹簧测力计和量角器测量力的大小和方向，A错误；
前后两次结点的位置相同，力的作用效果才相同，B正确，D错误；
C.由于测量和作图存在误差，和F不一定完全重合，实验可以证明，在误差允许的范围内，平行四边形定则总是成立的，C错误．  

3.【答案】D
 

【解析】

【分析】
圆球受重力、墙壁的弹力和绳子的拉力处于平衡状态，根据力的作用效果，分解为为沿绳子方向的力和沿水平方向的力。
物体处于共点力平衡时合力等于零，处理共点力平衡的方法有：合成法、正交分解法等。
【解答】
由题意可知：悬绳与墙的夹角为，将重力按效果分解，如图

，。D正确。
故选D。

4.【答案】C
 

【解析】

【分析】
两根绳拉力的合力与人的重力平衡，根据平行四边形定则判断拉力的变化。
本题即使考查学生对合力与分力之间关系的理解，在合力不变的情况下，两个分力之间的夹角越大，那么这两个分力的大小就越大。
【解答】
对人受力分析可知，两绳的拉力的合力与人的重力的大小是相等的，人的重力的大小是不变的，所以吊绳的合力F的不变，即当双臂缓慢张开时绳之间的夹角变大，两个分力的大小F都要增大，所以运动员手臂受到的力逐渐增大，故C正确，ABD错误。  

5.【答案】D
 

【解析】

【分析】
以物体N受力分析，由共点力的平衡条件可求得拉力变化，再对M物体受力分析可知M受到的摩擦力的变化。
本题要注意正确选择研究对象，正确进行受力分析，再根据共点力平衡中的动态平衡分析各力的变化情况。
【解答】
A.取物体N为研究对象，分析其受力情况，设细绳与竖直方向夹角为，则有：，变大，则变大，所以F增大，故A错误；
B.绳子拉力，变大，则变小，所以T增大，故B错误；
对M分析，沿斜面方向存在绳子拉力T，重力沿斜面向下的分力，以及可能存在的摩擦力f，如果开始状态下，则摩擦力f方向向下，且T增大，f增大；如果开始状态下，则摩擦力方向向上，T增大，则f先减小后反向增大，故C错误，D正确。
故选D。  

6.【答案】C
 

【解析】

【分析】
先对B球受力分析，受到重力mg、A球对B球的支持力和墙壁对B球的支持力N，然后根据共点力平衡条件得到A球左移后各个力的变化情况；最后再对整体受力分析，根据平衡条件判断推力F和地面的支持力的变化情况。
本题关键是先对小球B受力分析，根据平衡条件得到各个力的变化情况，然后再对A、B整体受力分析，再次根据平衡条件列式分析。
【解答】
对B球受力分析，受到重力mg、A球对B球的支持力和墙壁对B球的支持力N，如右图
当A球向左移动后，A球对B球的支持力的方向不断变化，根据平衡条件结合合成法可以知道A球对B球的支持力和墙壁对B球的支持力N都在不断减小，则A对B的作用力也减小，故B错误，C正确；
再对A和B整体受力分析，受到总重力G、地面支持力，推力F和墙壁的弹力N，如图

根据平衡条件，有


故地面对A的支持力保持不变，推力F随着壁对B球的支持力N的不断减小而不断减小，故AD错误。
故选C。  

7.【答案】D
 

【解析】

【分析】
先采用隔离法对物体进行受力分析，分析斜面对物块的作用力如何变化，然后以整体为研究对象受力分析结合平衡条件判断斜面受到地面的摩擦力如何变化．
解决本题的关键能够正确地选取研究对象进行受力分析．
【解答】
A、物体受重力、支持力、拉力和静摩擦力处于平衡．设斜面的倾角为，在垂直斜面方向上，斜面对物块的支持力增加F，斜面对物块的支持力不变．故A错误．
B、在斜面方向上，开始拉力小于重力的分力，静摩擦力方向沿斜面向上，增加拉力F，摩擦力先减小后反向增大．故B错误．
C、斜面对物块的作用力是支持力和摩擦力的合力，因为摩擦力与支持力垂直，故其合力，由前面分析知N不变，而f先减小后增大，则合力先减小后增大，即斜面对物块的作用力先减小后增大，故C错误．
D、以斜面和物块整体为研究对象，根据平衡条件则斜面受到地面的摩擦力等于力F在水平方向的分量，外力F增大，则水平方向分量增大，故斜面受到地面的摩擦力逐渐增大，故D正确．
故选：D．  

8.【答案】B
 

【解析】

【分析】
对望远镜进行受力分析，由对称性规律可知每一根杆的弹力大小相等，与竖直方向的夹角一样，利用平衡条件即可进行分析。
本题的关键是受力分析，弄清每一根杆与竖直方向的夹角，利用分解与合成进行分析。
【解答】
解：设每一根杆的弹力大小为F，与竖直方向的夹角为，则由对称性可知每根的弹力大小相等，且与竖直方向的夹角一样，每一根杆的弹力在竖直方向的分力为，则平衡条件有，可得，则：
当平稳时轻杆与水平方向夹角为，即，则可得每根杆与支架的作用力大小，故A错误，B正确；
C.若支架在地面上支点位置不变而增大杆的长度，使望远镜高度升高，则每根杆与竖直方向的夹角变小，则F也变小，故C错误；
D.不改变杆的长度只移动地面支点位置，使望远镜高度降低，则每根杆与竖直方向的夹角增大，则F也增大，故D错误。
故选B。  

9.【答案】BD
 

【解析】

【分析】
先对木块m受力分析，受重力、支持力和静摩擦力，根据平衡条件求解支持力和静摩擦力；然后对M和m整体受力分析，受重力和支持力，二力平衡．
本题关键灵活地选择研究对象，受力分析后根据平衡条件列式求解，注意在应用整体法时要注意M、m之间的作用力为内力，不应考虑。
【解答】
A.先对木块m受力分析，受重力、支持力和静摩擦力，根据平衡条件，有；
   
   
由两式可知，选项A错误；
B.因为m受力平衡，故木块对斜面体的作用力大小与重力等大，为mg，方向竖直向下，故B正确。
对M和m整体受力分析，受重力和支持力，二力平衡，故桌面对斜面体的支持力为，静摩擦力为零，故C错误，D正确；
故选：BD。  

10.【答案】CD
 

【解析】

【分析】
先隔离A分析，由平衡条件求出左侧墙壁对A的支持力，再对AB整体，分析受力，由平衡条件求水平地面对物块B的摩擦力大小。
【解答】
A.根据平衡条件知，A受重力，B对A垂直于接触面向左上的支持力，以及墙对A向右的弹力共3个力的作用，A错误；
B.先隔离A分析，A受重力mg、B对A的支持力和左侧墙壁对A的支持力，如图所示： 

根据平衡条件得： ，，联立解得，，B错误；
再对AB整体分析，整体受重力、左侧墙壁对整体的支持力、地面对整体的支持力和摩擦力，故有
竖直方向上：地面对B的弹力等于，水平方向上：地面对B的摩擦力等于，即，CD正确。
故选CD。  

11.【答案】CD
 

【解析】

【分析】

本题考查了有关力的分解，受力分析以及整体隔离法的相关知识与运用。

【解答】

以小球为研究对象，分析受力情况，做出受力分析图

如图所示，根据几何关系可知，用F顺时针转动至竖直向上之前，支持力逐渐减小，F先减小，后增大，当F的方向沿圆的切线方向上时，F最小，此时，故AB错误；

C.以框架与小球组成的整体为研究对象，整体受到重力，地面支持力，地面摩擦力以及力F的作用，由图可知，F在顺时针转动的过程中，F沿水平方向的分力逐渐减小，所以地面对框架的摩擦力始终在减小，故C正确；

D.以框架与小球组成的整体为研究对象，整体受到重力，地面支持力，地面摩擦力以及力F的作用，由图可知，F在顺时针转动的过程中，F沿竖直方向的分力逐渐增大，所以地面对框架的支持力始终在减小，故D正确。

故选CD。

12.【答案】BC
 

【解析】

【分析】

对木块受力分析，将重力按照效果正交分解，重力产生两个效果，使物体沿墙面下滑，使物体远离斜面，再结合共点力平衡条件，可以求出各个力。

本题考查了平衡状态的相关内容。关键对木块受力分析，将重力按照效果正交分解后，再确定静摩擦力和弹力的大小和方向。

【解答】

对木块受力分析，如图所示，木块受推力F，重力G，将重力按照效果正交分解，重力产生两个效果，使物体沿墙面下滑和要使物体远离墙面，由于木块一直静止，合力为零，因而静摩擦力必须与重力沿斜面向下的分力平衡，有静摩擦力，则接触面处一定有支持力，即支持力一定不为零；

因而物体一定受推力、重力、支持力和静摩擦力；故A错误，B正确；
在推力F增大过程中，最大静摩擦力增大，故木块一直保持静止，即静摩擦力f始终与分力平衡；故C正确，D错误。
故选BC。

13.【答案】；；
；E；
中应加上“记下两条细绳的方向”；
E中应说明“把橡皮条的结点拉到同一位置O”。
 

【解析】

【分析】
本实验采用的是“等效替代”的方法，即一个合力与几个分力共同作用的效果相同，可以互相替代，明确“理论值”和“实验值”的区别。
【解答】是通过作图的方法得到合力的理论值，而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，由于误差的存在F和方向并不在重合；
合力与分力是等效替代的关系，所以本实验采用的等效替代法，
故选：B；
有重要遗漏的步骤的序号是C和E，
中未记下两条细绳的方向，E中未说明把橡皮条的结点拉到同一位置O。  

14.【答案】；；。
 

【解析】

【分析】
、本实验抓住两根弹簧秤的拉力的共同作用效果与一根弹簧秤的作用效果相同，即运用等效替代的思想进行实验；
数据处理时：我们需要画出力的大小和方向，所以力要尽量大些可减小测量误差对实验的影响，拉橡皮筋时要拉的尽量长一点，了解误差产生的原因即可正确解答。
本实验采用的是等效替代的方法，即一个合力与几个分力共同作用的效果相同，可以互相替代。
【解答】
图中的F与中，F是由平行四边形得出的，而是通过实验方法得出的，其方向一定与橡皮筋的方向相同，一定与AO共线的是；、的合力的理论值的是F
合力与分力是等效替代的关系，所以本实验采用的等效替代法，故ACD错误，B正确；
故选B。
 画平行四边形时，夹角适当大一些画出的平行四边形就误差会小些，而不是要求夹角尽量大，故A错误；
B. 数据处理时：我们需要画出力的大小和方向，所以力要适当大些可减小测量误差对实验的影响，但不是尽可能使两分力相差的大些，故B错误；
C. 作图时，我们是在白纸中作图，做出的是水平力的图示，若拉力倾斜，则作出图的方向与实际力的方向有有较大差别，同时为了减小因摩擦造成的误差，故应使各力尽量与木板面平行，故C正确；
D. 为了更加准确的记录力的方向，拉橡皮条的细绳要长些，橡皮条不是要尽可能长，故D错误。
故选C。
故答案为：；；。  

15.【答案】解：对物体受力分析如图所示

因为物体处于静止状态，所以有：；
由上图可知：。
 

【解析】本题考查平衡条件的应用，当物体受三个力处于平衡时通常用合成法，受三个以上力时通常用正交分解法。
根据物体三力作用下处于平衡状态，应用三角函数可求大小；
根据平衡应用三角函数求F大小。
 

16.【答案】解：由物体平衡得


；
轻质圆环刚要滑动时，小重物的质量为，绳与水平棒的夹角为．



。
 

【解析】对滑轮根据平衡条件求解绳子拉力，即可得到m的质量；
水平方向根据平衡条件列方程，对滑轮根据平衡条件列方程联立求解。
本题主要是考查了共点力的平衡问题，解答此类问题的一般步骤是：确定研究对象、进行受力分析、利用平行四边形法则进行力的合成或者是正交分解法进行力的分解，然后在坐标轴上建立平衡方程进行解答。注意整体法和隔离法的应用。
 

17.【答案】解：分析A的受力，如图所示．

解得

分析B的受力，如图所示

解得

【解析】对A进行受力分析，列出平衡方程得出轻绳上的拉力；
对B进行受力分析，进行正交分解列出平衡方程即可。
本题是共点力的平衡中的整体法和隔离法的综合题目，关键是研究对象的选取。