1、第5章力与平衡单元测试本试卷分第卷（选择题）和第卷（非选择题）两部分。共150分，考试用时120分钟第卷（选择题共40分）图1一、本题共10小题：每小题4分，共40分。在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确。全部选对的得4分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分。1一重为G的物体放在光滑斜面上，受到斜面的弹力为N，如图1所示。设使物体沿斜面下滑的力为F1，则下面说法中正确的是（ ）AF1不是N与G的合力 BF1是G沿斜面向下的分力CG分解为F1和物体对斜面的压力F2 D物体受到G、N、F1和使物体垂直于斜面压紧斜面的力F22骑自行车刹车时，车很快停住，这是因
2、为（ ）A刹车时，闸皮与车圈抱紧，车轮不能转动了，因而车不能前进了B刹车时，由于自行车失去了动力，因而它很快停住了C刹车时，闸皮与车圈抱紧，闸皮给车轮很大的摩擦阻力，因而车很快停住了D刹车时，闸皮与车圈抱紧，车轮在地面上由滚动变为滑动，地面给车轮很大的摩擦阻力，因而车很快停住了3将一个已知力分解为两个分力时，下列情况得到惟一解的是（ ）A已知一个分力的大小和另一个分力的方向，求第一个分力的方向和另一个分力图2的大小B已知两个分力的大小，求两个分力的方向C已知一分力的大小和方向，求另一个分力的大小和方向D已知两个分力的方向，求这两个分力的大小4轻绳一端系在质量为m的物体A上，另一端系在一个套在粗
3、糙竖直杆MN的圆环上。现用水平力F拉住绳子上一点O，使物体A从图2中实线位置缓慢下降到虚线位置，但圆环仍保持在原来位置不动。则在这一过程中，环对杆的摩擦力F1和环对杆的压力F2的变化情况是（ ）AF1保持不变，F2逐渐增大 BF1逐渐增大，F2保持不变 CF1逐渐减小，F2保持不变 DF1保持不变，F2逐渐减小图35身高和质量完全相同的两人穿同样的鞋在同一水平地面上通过一轻杆进行顶牛比赛，企图迫使对方后退。设甲、乙对杆的推力分别为F1、F2。甲、乙两人身体因前倾而偏离竖直方向的夹角分别为1、2，倾角越大，此刻人手和杆的端点位置就越低，如图3所示，若甲获胜，则（ ）A F1=F2 12 BF1F
4、2 1=2 CF1=F2 12 DF1F2 126小木块放在倾角为的斜面上，受到一个水平力F 图4（F0）的作用处于静止，如图4则小木块受到斜面的支持力和摩擦力的合力的方向与竖直向上的方向的夹角可能是（ ）A=0 B向右上方， C向右上方， D向左上方，7如图5所示，一根轻弹簧上端固定在O点，下端栓一个钢球P，球处于静止状态。现对球施加一个方向向右的外力F，使球缓慢偏移，在移动中的每一个时刻，都可以认为钢球处于平衡状态。若外力F方向始终水平，移动中弹簧与竖直方向的夹角90且弹簧的伸长量不超过弹性限度，则下面给出的弹簧伸长量x与cos的函数关系图象中，最接近的是（ ）图58一个质量m=2.0kg
5、的物体，放在倾角为=30的斜面上静止不动，图6如图6，若用竖直向上的力F=5.0N提物体，物体仍静止（g=10m/s2），下列论述正确的是（ ）A斜面受的压力减小5.0NB物体受到的合外力减小5.0NC物体受的摩擦力减小5.0ND物体对斜面的作用力减小5.0N9一只质量为m的蚂蚁，在半径为R的半球形碗内爬行，在距碗底高R/2的A点停下来，则蚂蚁在A点受到的摩擦力大小为（ ）A B C D10如图7所示，水平地面上的物体A，在斜向上的拉力F作用下，向图7右作匀速直线运动，则（ ）A物体A可能不受地面支持力的作用B物体A可能受到三个力的作用C物体A受到滑动摩擦力的大小为FcosD水平地面对A的支持
6、力的大小为Fsin 第卷（非选择题 共110分）二、本题共三小题，共21分。把答案填在题中的横线上或按题目要求作图。11（9分）现要测定一根尼龙丝能承受的最大拉力F，手头只有一个质量为m的砝码（已知Fmg）和一个米尺，请回答： （1）画出实验方案的示意图。 （2）其中需要测量的物理量是 。 （3）尼龙丝能承受最大拉力的表达式是 。12（6分）（1）关于测量，下列说法正确的是（ ）A测量长度要有估计数字，估计数字的位数越多，误差就越小B在记录测量结果时，只写数值，不写单位是毫无意义的C记录测量的结果，所用单位不同时，不会影响测量结果的准确程度D为了减少误差，进行任何一个测量，都要采取多次测量求平
7、均值的方法 （2）在做互成角度的两个力的合力实验时，橡皮筋的一端固定在木板上，用两个弹簧秤把橡皮筋的另一端拉到某一确定的O点，以下操作中错误的是（ ）A同一次实验过程中，O点位置允许变动B实验中，弹簧秤必须保持与木板平行，读数时视线要正对弹簧秤刻度C实验中，先将其中一个弹簧秤沿某一方向拉到最大量程，然后只需调节另一个弹簧秤拉力的大小和方向，把橡皮条另一端拉到O点D实验中，把橡皮条的另一端拉到O点时，两个弹簧秤之间夹角应取90以便于算出合力大小13（6分）用金属丝制成的线材（如钢丝、钢筋）受到拉力会伸长，17世纪英国物理学家胡克发现：金属丝或金属杆在弹性限度内它的伸长的长度与拉力成正比，这就是著
8、名的胡克定律，这一发现为后人对材料的研究奠定了重要基础。现在一根用新材料制成的金属杆，长为4m，横截面积0.8cm2，设计要求它受到拉力后的伸长的长度不超过原长的1/1000，问最大拉力多大？由于这一拉力很大，杆又较长，直接测量有困难，但可以选用同种材料制成的样品进行测试，通过测试取得数据如下：长 度 拉力 伸长截面积250N500N750N1000N1m0.05cm20.04cm0.08cm0.12cm0.16cm2m0.05cm20.08cm0.16cm0.24cm0.32cm1m0.10cm20.02cm0.04cm0.06cm0.08cm （1）测试结果表明线材受拉力作用后伸长与材料的
9、长度成 比，与材料的横截面积成 比。 （2）上述金属杆承受的最大拉力为 N。三、本题共七小题，89分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题答案中必须明确写出数值和单位。14（12分）直角劈形木块（截面如图8）质量M=2kg，用外力顶靠在竖直墙上，已知木块与墙之间最大静摩擦力和木块对墙的压力成正比，即fm=kFN，比例系数k=0.5，则垂直作用于BC边的外力F应取何值木块保持静止。（g=10m/s2，sin37=0.6，cos37=0.8）图8图915（12分）我国著名发明家邹德俊发明的“吸盘式” 挂衣钩如图9，将它紧压在平整、清洁的竖直瓷砖
10、墙面上时，可挂上衣帽等物品。如果挂衣钩的吸盘压紧时，它的圆面直径为1/10m，吸盘圆面压在墙上有4/5的面积跟墙面完全接触，中间1/5未接触部分间无空气。已知吸盘面与墙面之间的动摩擦因数为0.5，则这种挂钩最多能挂多重的物体？（大气压器p0=1.0105Pa）16（13分）如图10所示，质量为m的物体被劲度系数为k2的弹簧2悬挂在图10天花板上，下面还拴着劲度系数为k1的轻弹簧1，托住下弹簧的端点A用力向上压，当弹簧2的弹力大小为mg/2时，弹簧1的下端点A上移的高度是多少？17（13分）物体A质量为m=2kg，用两根轻绳B、C连接到竖直墙上，在物体A上加一恒力F，若图11中力F、轻绳AB与水
11、平线夹角均为=60，要使两绳都能绷直，求恒力F的大小。图1118（13分）如图12所示，一个质量为m=2kg的均匀球体，放在倾角的光滑斜面上，并被斜面上一个竖直的光滑挡板挡住，处于平衡状态。求球体对挡板和斜面的压力。图12图1319（13分）如图13所示，三角形木块放在倾角为的斜面上，若木块与斜面间的摩擦系数，则无论作用在木块上竖直向下的外力F多大，木块都不会滑动，这种现象叫做“自锁”。千斤顶的原理与之类似。请证明之。20（13分）测定患者的血沉，在医学上有助于医生对病情作出判断。设血液是由红血球和血浆组成的悬浮液，将此悬浮液放进竖直放置的血沉管内，红血球便会在血浆中匀速下沉，其下沉速率称为血
12、沉。某人的血沉v的值大约是10mm/h，如果把红血球近似为半径为R的小球，且认为它在血浆中下沉时所受的粘滞阻力为f=6Rv。在室温下，1.810-3Pas，已知血浆的密度01.0103/m3，红血球的密度1.3103/m3。试由以上数据估算红血球半径的大小。（结果保留一位有效数字）参考答案12345678910BDCDDADDDBC3CD一个已知力分解为两个互成角度的分力，如果没有条件限制，可分解为无数对分力，即分解不惟一；如果知道了力有两个方向的作用效果（即知道了两个分力的方向）或知道了一个分力（即一个分力的大小和方向确定）时，只能画出一个平行四边形，求出一组惟一解。处理时可画平行四边形解决
13、。本题答案为CD。4D分析环对杆的摩擦力F1时利用整体法比较简单，分析环对杆的压力F2时可以采取隔离法。经过分析可知D为正确答案。5 A甲、乙两人通过轻杆相互作用，F1=F2。决定胜负的重要因素是地面给予两人的最大静摩擦力，甲获胜，由甲所受地面的最大静摩擦力较大，甲对地的压力较大，甲的手和杆端点的位置较低，所以12。A正确。6 D对木块进行受力分析，根据平衡状态可知D正确。7D设弹簧劲度系数为k，当弹簧与竖直方向的夹角为时，则，则=常量，即与成反比例函数，即D正确。8D物体收到的合外力为零不变。由于物体受重力、拉力和斜面对物体的作用力，重力不变，当力F=5.0N时，物体对斜面的作用力减小5.0
14、N。 11（1）实验方案如图：（2）需要测量的物理量是：尼龙丝的长L和刚好拉断时两悬点间的距离l。（3）尼龙丝能承受最大的拉力的表达式是：F=。12（1）BCD（2）ACD13（1）正；反 （2）1104。提示：（1）题中列表可看出，材料的伸长量与材料的长度成正比，与材料的截面积成反比。（2）关键找出拉力与伸长量的比例系数与长度、横截面积的关系，从而求出比例系数，最终解决问题。14解：若木块刚好不下滑，Fsin37+kFNcos37=Mg，解得F=20N若木块刚好不上滑，Fsin37=Mg+kFNcos37，解得F=100N，所以取值为20NF100N。15解：依题意：大气压强对整个挂钩作用面
15、均有压力，设为N，则N=p0S，设这种挂钩最多能挂重为G的物体，根据平衡条件：G=N=p0S，其中S=d2/4，代入数据，解得，G=125N。16解：A点上升的高度等于弹簧2和1缩短的长度之和。A点上升，使弹簧2仍处于伸长状态时，弹力减小了mg/2，弹簧2比原来缩短x2=mg/2k2，弹簧1的弹力为mg/2，压缩量为x1=mg/2k1，所以x=x1+x2=mg(1/k1+1/k2)/2。A点上升，使弹簧2处于压缩状态时，向下的弹力mg/2，压缩量x2=mg/2k2，所以弹簧2总的压缩量x/=x2+mg/2k2=3mg/2k2。弹簧1上的弹力为mg+mg/2，x1/=3mg/2k2x= 3mg(
16、1/k1+1/k2)/2。所以弹簧1的下端点A上移的高度是x=mg(1/k1+1/k2)/2，或3mg(1/k1+1/k2)/2。17解：要使两绳都能绷直，必须F10，F20，再利用正交分解法作数学讨论。作出A的受力分析图，由正交分解法的平衡条件：Fsin+ F1sinmg=0 FcosF2F1cos=0 解得，F=mgsinF1， F=F2/2cos+mg/2sin，两绳都绷直，必须F10，F20，由得F有最大值Fmax=23.1N 由得F有最小值Fmin=11.6N，所以F的取值为11.6NF23.1N。18解：球受三个力（G、F1、F2）球体对挡板的压力大小：方向水平向左球体对斜面的压力的大小：方向垂直斜面向下19证明：当F作用在物体上时，沿斜面向下的力为：假设物体滑动，则沿斜面向上的摩擦力为：由可得从上式可以看出，无论力F多大，作用在物体上的滑动摩擦力总是大于“下滑力”，所以物体不会滑动。20解：血液是由红血球和血浆组成的悬浮液，红血球会在血浆中匀速下沉，可以把红血球近似为半径R的小球，它在血浆中下沉时所受的粘滞阻力为f=6Rv，由以上几个信息可得出受力图，如图。此时红血球在血浆中匀速下沉，取红血球为研究对象。因为匀速下沉则F=0，即mg=F+fvg=0vg+6Rv即(0)4/3R3g=6Rv代入数据，解之得R=2.7310-6m310-6 m
