2022年高中物理第章物体的平衡章末综合测评教科版必修 .pdf

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1、1 第 4 章 物体的平衡 ( 时间： 60 分钟满分： 100 分) 一、选择题 ( 本题包括 9 小题，每小题6 分，共 54 分，第 16 题只有一项符合题目要求，第 79 题有多项符合题目要求，全都选对的得6 分，选对但不全的得3 分，有选错的得 0 分) 1下列说法正确的是( ) 【导学号： 70290137】A沿斜面匀速下滑的物体处于失重状态B绳子一端固定一小球，使小球绕另一端摆动，当它摆至最大高度时，速度为零，处于平衡状态C物体沿圆形轨道做速度大小不变的运动时，处于平衡状态D在光滑水平面上做匀速直线运动的物体，处于平衡状态【解析】平衡状态包括两种情况：保持静止；做匀速直线运动A、

2、D 项中运动均能保持匀速直线运动，均处于平衡状态；C项中物体速度大小不变，但方向时刻变化，不是平衡状态； B项中由于摆球摆至最大高度时所受合力不为零，摆球不是处于平衡状态【答案】D 2. 如图 1 所示，质量为m的等边三棱柱静止在水平放置的斜面上已知三棱柱与斜面之间的动摩擦因数为，斜面的倾角为30，则斜面对三棱柱的支持力与摩擦力的大小分别为( ) 【导学号： 70290138】图 1 A.32mg和12mgB.12mg和32mgC.12mg和12mgD.32mg和32mg【解析】对三棱柱进行受力分析，受重力mg、支持力N和静摩擦力f作用而处于静止，即平衡状态，由平衡条件可知，Nmgcos 30

3、32mg，fmgsin 3012mg，故 A正确【答案】A 3(2016宜宾检测) 一质量为M的探空气球在匀速下落，如图2 所示，若气球所受浮力F始终保持不变，气球在运动过程中所受阻力仅与速率有关，重力加速度为g. 现欲使该气球以同样速率匀速上升，则需从气球吊篮中减小的质量为( ) 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 7 页 - - - - - - - - - 2 图 2 A2MFgBM2FgC2MFgD0 【解析】设减小的质量为m. 气球匀速下降时Ff阻mg

4、气球匀速上升时Ff阻(Mm)g0联立解得：m2MFg，A正确【答案】A 4小船用绳索拉向岸边，如图3 所示，设船在水中运动时水的阻力大小不变，那么在小船匀速靠岸的过程中，下列说法正确的是 ( ) 图 3 A绳子的拉力T不断减小B绳子的拉力T不变C船的浮力减小D船的浮力增大【解析】小船受四个力的作用而匀速前进水平方向：FTcos ，竖直方向：Tsin Fmg当 角增大时，由于阻力F不变，则拉力T增大，浮力F减小【答案】C 5两块轻质竖直平行板A、B之间夹着一块重力为6 N 的长方体木块C，如图 4 所示，此时A、B对C的压力均为10 N，若C与A、B之间的动摩擦因数均为0.4 ，要将C沿竖名师资

5、料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 7 页 - - - - - - - - - 3 直方向从两板间拉出，并且使C做匀速直线运动，则需对C施加外力F的大小为 ( ) 图 4 A14 N B10 N C8 N D6 N 【解析】要考虑将C向上和向下两种情况匀速拉出向上匀速拉出时FGfG2N14 N，A正确向下匀速拉出时F2NG2 N，故 B、C 、D均错误【答案】A 6(2016青岛检测) 如图 5 所示，水平细杆上套一环A，环A与球B间用一轻质绳相连，质量分别为mA、

6、mB，由于B球受到风力作用，环A与B球一起向右匀速运动已知轻质绳与竖直方向的夹角为. 则下列说法中正确的是( ) 图 5 A风力增大时，轻质绳对B球的拉力保持不变BB球受到的风力F为mBgtan C杆对环A的支持力随着风力的增加而增加D环A与水平细杆间的动摩擦因数为mBmAmB【解析】以B球为研究对象，受力分析如图，三力平衡，解三角形得到拉力TmBgcos ，风力FmBgtan ，当F增大时， 角增大，T增大，选项A错误， B正确；对A、B整体由平衡条件得，水平方向有F(mAmB)g，解得 mBtan mAmB，竖直方向杆对环A的支持力NA(mAmB)g，选项 C、D错误【答案】B 7如图 6

7、 所示， 物块M静止于倾斜放置的木板上，使倾斜角 缓慢增大， 在M沿木块滑动之前，受力情况是( ) 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 7 页 - - - - - - - - - 4 图 6 A物块对木板的压力逐渐减小B物块所受摩擦力逐渐减小C物块所受支持力与摩擦力的合力不变D物块所受重力、支持力、摩擦力的合力逐渐变大【解析】物块可视为始终处于平衡状态，合力为零，C 对， D错根据平衡条件求得fmgsin ，Nmgcos ，故物块对木板的压力N逐渐减小， 物块

8、所受摩擦力f逐渐增大，A对， B错【答案】AC 8如图 7 所示，人重600 N，木板重 400 N，人与木板、木板与地面间的动摩擦因数皆为 0.2. 现在人用水平力拉绳，使他与木板一起向右匀速运动，则( ) 图 7 A人拉绳的力是200 N B人拉绳的力是100 N C人的脚给木板的摩擦力向右D人的脚给木板的摩擦力向左【解析】把人与木板看成一个整体，绳拉人与绳拉木板的力都为T，根据平衡条件有：2TN(G1G2) ，所以T100 N，即人拉绳的力也是100 N，故 A错误， B正确；以人为研究对象，人处于平衡状态，其中绳对人的拉力向右，因而木板对人的静摩擦力向左，根据力是物体间的相互作用，则人

9、对木板的静摩擦力方向向右，故C正确， D错误【答案】BC 9如图 8 所示，质量为M、半径为R的半球形物体A放在水平地面上，通过最高点处的钉子用水平细线拉住一质量为m、半径为r的光滑球B. 则( ) 图 8 AA对地面的压力等于(Mm)gBA对地面的摩擦力方向向左CB对A的压力大小为RrRmg名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 7 页 - - - - - - - - - 5 D细线对小球的拉力大小为rRmg【解析】物体A与球B整体只受重力和地面的支持力作用而平

10、衡，由平衡条件得N(Mm)g，由牛顿第三定律得A对地面的压力等于 (Mm)g，选项 A正确、 B错误；球B受力如图所示，由平衡条件得Nmgcos RrRmg，Tmgtan Rr2R2Rmg2Rrr2Rmg，选项 C正确， D错误【答案】AC 二、计算题 ( 本大题共 3 个小题， 共 46 分，解答时应写出必要的文字说明、方程式和演算步骤，有数值计算的要注明单位) 10. (14分) 如图 9 所示，人重300 N，物体重 200 N，地面粗糙，无水平方向滑动，当人用100 N 的力向下拉绳子时，求地面对人的弹力多大？地面对物体的弹力和摩擦力各多大？【导学号： 70290139】图 9 【解析

11、】对人受力分析如图甲所示：人受到重力mg、地面支持力N和绳子的拉力T三个力的作用，人用100 N 的力向下拉绳子，T100 N根据平衡条件有：甲乙NTmg解得：NmgT300 N100 N200 N 对物体受力分析，物体受重力Mg、支持力N、摩擦力f和绳的拉力T四个力的作用，根据平衡条件，在水平方向有：Tcos 60 f在竖直方向有：NTsin 60 Mg名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 7 页 - - - - - - - - - 6 解得：f50 N NM

12、gTsin 60 200 N10032 N113.4 N. 【答案】200 N 113.4 N 50 N 11. (14分) 如图 10 所示，一个半球形的碗放在桌面上，碗口水平，O点为其球心，碗的内表面及碗口是光滑的一根细线跨在碗口上，线的两端分别系有质量为m1和m2的小球，当它们处于平衡状态时，质量为m1的小球与O点的连线和水平线的夹角为60，两小球的质量比m2m1为多少？【导学号： 70290140】图 10 【解析】( 方法一 ) 正交分解法小球m2受重力和细线的拉力处于平衡状态，则由二力平衡条件得Tm2g. 以小球m1为研究对象， 受力分析如图所示，以N的方向为y轴，以垂直于N的方向

13、为x轴建立坐标系N与T的夹角为60，m1g与y轴成 30角在x轴方向上，由物体的平衡条件有m1gsin 30 Tsin 60 0，解得m2m133. ( 方法二 ) 合成法以小球m1为研究对象，受力分析如图所示，小球m1受到重力m1g、 碗对小球m1的支持力N和细线的拉力T三力作用而处于平衡状态则N与T的合力Fm1g，根据几何关系可知m1g2Tsin 60 3m2g，所以m2m133. 【答案】3312(18 分) 如图 11 所示，物体的质量为2 kg，两根轻细绳AB和AC一端连接于竖直墙上，另一端系于物体上，在物体上另施加一个方向与水平成60的拉力，若要使绳都能伸直，求拉力F的大小范围名师

14、资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 7 页 - - - - - - - - - 7 图 11 【解析】方法一：极限分析方法(1) 假设AC绳刚好伸直且FAC0，则Fsin 12mg?Fmg2sin 33mg若力F小于上述值，则AC绳弯曲，所以F33mg(2) 假设AB绳刚好伸直且FAB0，则Fsin mg?Fmgsin 233mg若力F大于上述值，则AB绳弯曲，所以F233mg因此力F的范围是：33mgF233mg. 方法二：数学解法作出A受力图如图所示，由平衡条件有：Fcos F2F1cos 0 Fsin F1sin mg0 要使两绳都能绷直，则有F10，F20由以上各式可解得F的取值范围为：33mgF233mg. 【答案】33mgF233mg名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页，共 7 页 - - - - - - - - -