高一物理必修一 第三章相互作用——力 單元測(cè)試 含答案 (3)

1、必修第一冊(cè) 第三章相互作用力單元檢測(cè) (滿分:100分;時(shí)間:90分鐘)一、單項(xiàng)選擇題(本題共8小題,每小題3分,共24分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中,只有一項(xiàng)是符合題目要求的)1.將四塊相同的堅(jiān)固石塊壘成圓弧形的石拱,每塊的質(zhì)量為m,其中第3、4塊固定在地基上,第1、2塊間的接觸面是豎直的,每塊石塊的兩個(gè)側(cè)面間所夾的圓心角均為30。假定石塊間的摩擦力可以忽略不計(jì),重力加速度大小為g,則第1、2塊石塊間的作用力大小為() A.12mgB.32mgC.33mgD.3mg2.2017年12月1日,中國(guó)4 500米載人潛水器“深海勇士”號(hào)完成驗(yàn)收。設(shè)潛水器在下潛或上升過(guò)程中只受重力、海水浮力和海水阻力

2、作用,其中,海水浮力F始終不變,所受海水阻力僅與潛水器速率有關(guān)。已知當(dāng)潛水器的總質(zhì)量為M時(shí)恰好以速率v勻速下降,若使?jié)撍饕酝瑯铀俾蕜蛩偕仙?則需要從潛水器儲(chǔ)水箱向外排出水的質(zhì)量為(重力加速度為g)()A.2M-FgB.2Fg-MC.2M-FgD.2M-F2g3.如圖所示,光滑的四分之一圓弧軌道AB固定在豎直平面內(nèi),A端與水平面相切,穿在軌道上的小球在拉力F作用下,緩慢地由A向B運(yùn)動(dòng),F始終沿軌道的切線方向,軌道對(duì)球的彈力為N,在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中()A.F增大,N減小B.F減小,N減小C.F增大,N增大D.F減小,N增大4.一串小燈籠(五只)彼此用輕繩連接并懸掛在空中,在穩(wěn)定水平風(fēng)力作用下發(fā)生傾斜,

3、繩與豎直方向的夾角為30,如圖所示。設(shè)每只燈籠的質(zhì)量均為m。(重力加速度大小為g)由上往下第一只燈籠與第二只燈籠間繩中的拉力大小為()A.23mgB.233mgC.833mgD.8mg5.如圖所示,三個(gè)相同的輕質(zhì)彈簧連接在O點(diǎn),彈簧1的另一端固定在天花板上,且與豎直方向的夾角為30,彈簧2水平且右端固定在豎直墻壁上,彈簧3的另一端懸掛質(zhì)量為m的物體且處于靜止?fàn)顟B(tài),此時(shí)彈簧1、2、3的形變量分別為x1、x2、x3,則()A.x1x2x3=312B.x1x2x3=321C.x1x2x3=123D.x1x2x3=2136.如圖所示,一傾角為30的光滑斜面固定在地面上,一質(zhì)量為m的小木塊在水平力F的作

4、用下靜止在斜面上。若只改變F的方向不改變F的大小,仍使木塊靜止,則此時(shí)力F與水平面的夾角為()A.60B.45C.30D.157.如圖所示,木板P下端通過(guò)光滑鉸鏈固定于水平地面上的O點(diǎn),物體A、B疊放在木板上且處于靜止?fàn)顟B(tài),此時(shí)物體B的上表面水平?，F(xiàn)使木板P繞O點(diǎn)緩慢旋轉(zhuǎn)到虛線所示位置,物體A、B仍保持靜止,與原位置相比()A.A對(duì)B的作用力減小B.B對(duì)A的支持力增大C.木板對(duì)B的支持力增大D.木板對(duì)B的摩擦力增大8.如圖所示,A、B都是重物,A被繞過(guò)小滑輪P的細(xì)線所懸掛,B放在粗糙的水平桌面上;小滑輪P被一根斜短線系于天花板上的O點(diǎn);O是三根線的結(jié)點(diǎn),bO水平拉著重物B,cO沿豎直方向拉著彈

5、簧;彈簧、細(xì)線、小滑輪的重力和細(xì)線與滑輪間的摩擦力均可忽略,整個(gè)裝置處于靜止?fàn)顟B(tài),g取10 N/kg。若懸掛小滑輪的斜線OP的張力是203 N,則下列說(shuō)法中錯(cuò)誤的是()A.彈簧的彈力為10 NB.重物A的質(zhì)量為2 kgC.桌面對(duì)重物B的摩擦力為103 ND.OP與豎直方向的夾角為60二、多項(xiàng)選擇題(本題共4小題,每小題4分,共16分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中,有多項(xiàng)符合題目要求。全部選對(duì)的得4分,選對(duì)但不全的得2分,有選錯(cuò)的得0分)9.如圖所示,一鐵架臺(tái)放于水平地面上,其上有一輕質(zhì)細(xì)線懸掛一小球,開(kāi)始時(shí)細(xì)線豎直,現(xiàn)將水平力F作用于小球上,使其緩慢地由實(shí)線位置運(yùn)動(dòng)到虛線位置,鐵架臺(tái)始終保持靜止,

6、則在這一過(guò)程中()A.水平拉力F是恒力B.鐵架臺(tái)對(duì)地面的壓力一定不變C.細(xì)線的拉力變小D.地面對(duì)鐵架臺(tái)的摩擦力增大10.如圖,一光滑的輕滑輪用輕繩OO懸掛于O點(diǎn),另一輕繩跨過(guò)滑輪,一端連著斜面上的物塊A,另一端懸掛物體B,整個(gè)系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)?，F(xiàn)緩慢向左推動(dòng)斜面,直到輕繩平行于斜面,這個(gè)過(guò)程中物塊A與斜面始終保持相對(duì)靜止。則下列說(shuō)法正確的是()A.物塊A受到的摩擦力一定減小B.物塊A對(duì)斜面的壓力一定增大C.輕繩OO的拉力一定減小D.輕繩OO與豎直方向的夾角一定減小11.如圖所示,一質(zhì)量為m、半徑為r的光滑球A用細(xì)繩懸掛于O點(diǎn),另一質(zhì)量為M、半徑為R的半球形物體B被夾在豎直墻壁和A球之間,B的球

7、心到O點(diǎn)之間的距離為h,A、B的球心在同一水平線上,A、B處于靜止?fàn)顟B(tài),重力加速度為g。則下列說(shuō)法正確的是()A.A對(duì)B的壓力大小為R+rhmgB.豎直墻壁對(duì)B的摩擦力可能為零C.當(dāng)只輕輕把球B向下移動(dòng)一點(diǎn)距離,若A、B再次保持靜止,則A對(duì)B的壓力大小保持不變,細(xì)繩拉力增大D.當(dāng)只輕輕把球B向下移動(dòng)一點(diǎn)距離,若A、B再次保持靜止,則A對(duì)B的壓力減小,細(xì)繩拉力減小12.質(zhì)量均為m的兩物塊A和B之間連接著一根輕質(zhì)彈簧,其勁度系數(shù)為k?，F(xiàn)將物塊A、B放在水平地面上一斜面的等高處,如圖所示,彈簧處于壓縮狀態(tài),且物塊與斜面均能保持靜止。已知斜面的傾角為,兩物塊和斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為,設(shè)最大靜摩擦力等于

8、滑動(dòng)摩擦力,則下列說(shuō)法正確的是()A.斜面和水平地面間一定有靜摩擦力B.斜面對(duì)A、B及彈簧組成的系統(tǒng)的靜摩擦力大于2mg sin C.若將彈簧拿掉,物塊也不可能發(fā)生滑動(dòng)D.彈簧的最大壓縮量為mg2 cos2-sin2k三、非選擇題(本題共6小題,共60分)13.(6分)某同學(xué)用如圖甲所示裝置探究彈力和彈簧伸長(zhǎng)量的關(guān)系,實(shí)驗(yàn)步驟如下:甲乙測(cè)出不掛鉤碼時(shí)彈簧的自然長(zhǎng)度;將1個(gè)鉤碼掛在彈簧的下端,測(cè)出彈簧總長(zhǎng)度L;將2、3、4個(gè)鉤碼逐個(gè)掛在彈簧的下端,重復(fù)。(1)該同學(xué)測(cè)量后把數(shù)據(jù)描點(diǎn)在坐標(biāo)圖乙中,請(qǐng)你幫助該同學(xué)作出F-L圖線。(2)由此圖線可得出該彈簧的原長(zhǎng)L0=cm,勁度系數(shù)k=N/m。(結(jié)果保

9、留一位小數(shù))14.(8分)某同學(xué)在做“驗(yàn)證平行四邊形定則”的實(shí)驗(yàn)中,遇到了以下問(wèn)題,請(qǐng)幫助該同學(xué)解答。(1)物理學(xué)中有很多物理方法,本實(shí)驗(yàn)采用的是。A.類比實(shí)驗(yàn)法B.等效替代法C.控制變量法D.極限法(2)在做實(shí)驗(yàn)之前,該同學(xué)發(fā)現(xiàn)有一只彈簧測(cè)力計(jì)如圖甲所示,則在使用前應(yīng)該對(duì)彈簧測(cè)力計(jì)。丙(3)如圖乙所示的四個(gè)力中,力(填圖中字母)是由一只彈簧測(cè)力計(jì)直接拉橡皮筋測(cè)得的。(4)該同學(xué)已經(jīng)作出了兩個(gè)分力的力的圖示,如圖丙所示,方格中每邊的長(zhǎng)度表示0.5 N,請(qǐng)幫助該同學(xué)用作圖法作出合力F的圖示,并求出合力的大小為N。(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)15.(8分)如圖所示,用細(xì)線OC的一端將質(zhì)量m=1 kg的

10、物體系住,另一端與細(xì)線AO、BO結(jié)在一起,O為結(jié)點(diǎn),A端系在豎直的墻壁上,AO與墻壁間的夾角為30,B端與另一個(gè)質(zhì)量M=10 kg、放在傾角為30的粗糙斜面上的物體相連,OB與斜面平行,整個(gè)系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài),最大靜摩擦力可認(rèn)為與滑動(dòng)摩擦力相等,當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭=10 m/s2,求:(1)OA、OB線的拉力大小。(2)B與斜面間動(dòng)摩擦因數(shù)的最小值。16.(10分)同學(xué)們都有過(guò)擦黑板的經(jīng)歷。如圖所示,一黑板擦(可視為質(zhì)點(diǎn))的質(zhì)量為m=0.2 kg,當(dāng)手臂對(duì)黑板擦的作用力F=10 N且F與黑板面所成角度為53時(shí),黑板擦恰好沿黑板表面緩慢豎直向上擦黑板。(g取10 m/s2,sin 53=0.8,c

11、os 53=0.6)(1)求黑板擦與黑板間的動(dòng)摩擦因數(shù)。(2)若作用力F方向保持不變,當(dāng)F多大時(shí)能完成向下緩慢擦黑板的任務(wù)?(3)比較以上兩種情況,試判斷哪次黑板擦得更干凈,并說(shuō)明理由。17.(12分)如圖所示(截面圖),質(zhì)量為M的直角三棱柱A放在粗糙的水平地面上,三棱柱的斜面是光滑的,斜面傾角為。一質(zhì)量為m的均勻光滑圓柱體放在三棱柱和光滑豎直墻壁之間,A和B都處于靜止?fàn)顟B(tài),重力加速度大小為g,試求:(1)地面對(duì)三棱柱的支持力和摩擦力的大小。(2)若將A水平向左推動(dòng)一點(diǎn)點(diǎn)后撤去推力,A和B能否靜止不動(dòng)。18.(16分)如圖所示,質(zhì)量為m1的物體甲通過(guò)三段輕繩相連,三段輕繩的結(jié)點(diǎn)為O,輕繩OB水

12、平且B端與站在水平面上的質(zhì)量為m2的人相連,輕繩OA與豎直方向的夾角=37,物體甲及人均處于靜止?fàn)顟B(tài)。(已知sin 37=0.6,cos 37=0.8,tan 37=0.75,g取10 m/s2。設(shè)最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力)求:(1)輕繩OA、OB的拉力是多大?(2)人受到的摩擦力是多大?方向如何?(3)若人的質(zhì)量m2=60 kg,人與水平面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為=0.3,則欲使人在水平面上不滑動(dòng),物體甲的質(zhì)量m1最大不能超過(guò)多少?答案一、選擇題1.D設(shè)第1、3塊石塊間的作用力為F13,第1、2塊石塊間的作用力為F12,以第1塊石塊為研究對(duì)象,受力如圖所示:由平衡條件得F13 sin 30=mg

13、,F12=F13 cos 30,聯(lián)立解得F12=3mg,故選D。2.A潛水器勻速下降時(shí),受到向下的重力、向上的浮力和向上的阻力,根據(jù)平衡條件知:Mg=F+kv,當(dāng)以相同的速率向上勻速運(yùn)動(dòng)時(shí),受到向下的重力、向下的阻力和向上的浮力,根據(jù)平衡條件可知:(M-m)g+kv=F,結(jié)合兩個(gè)關(guān)系式可求出:m=2M-Fg,故選A。3.A對(duì)球受力分析,受重力、支持力和拉力,如圖,根據(jù)共點(diǎn)力平衡條件,有N=mg cos ,F=mg sin 其中為支持力N與豎直方向的夾角;當(dāng)球向上移動(dòng)時(shí),變大,故N變小,F變大,故A正確。4.C自上往下以第二到第五只燈籠整體為研究對(duì)象,受力分析如圖所示,則有FT cos 30=4

14、mg,得FT=833mg故選C。5.D以結(jié)點(diǎn)O為研究對(duì)象受力分析,運(yùn)用合成法,如圖:由幾何知識(shí)知:T1=T3cos30T2=T3 tan 30T3=mg故T1T2T3=213根據(jù)胡克定律得:T=kx則x1x2x3=213,故選D。6.A木塊受重力、支持力和F處于平衡狀態(tài),受力如圖所示,根據(jù)矢量三角形知,F向上偏轉(zhuǎn)60后,大小不變,且木塊仍然能處于平衡狀態(tài),所以此時(shí)力F與水平面的夾角為60,故選A。7.D由題意知A、B始終處于平衡狀態(tài),對(duì)A受力分析知A受重力和B對(duì)A的作用力而平衡,所以A對(duì)B的作用力與A的重力大小相等,故A錯(cuò)誤。當(dāng)將木板P繞O點(diǎn)緩慢旋轉(zhuǎn)到虛線所示位置時(shí),B的上表面不再水平,設(shè)B的

15、上表面與水平面間的夾角為,則B對(duì)A的支持力為GA cos FT cos ,則有mAg sin =FT cos +Ff,隨著減小,Ff在減小,如果mAg sin h,可知N減小,T減小,由牛頓第三定律知A對(duì)B的壓力減小,C錯(cuò)誤,D正確。圖1圖212.CD將彈簧、兩物塊和斜面看作一個(gè)整體,對(duì)整體分析,整體處于平衡狀態(tài),沒(méi)有相對(duì)地面運(yùn)動(dòng)或相對(duì)地面運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì),故斜面與水平地面間沒(méi)有摩擦力作用,A錯(cuò)誤;對(duì)A、B及彈簧整體分析,整體的重力沿斜面向下的分力2mg sin 等于所受斜面的靜摩擦力,B錯(cuò)誤;拿掉彈簧前,單個(gè)物塊受到的靜摩擦力大于重力沿斜面向下的分力,拿掉彈簧后,靜摩擦力瞬間發(fā)生變化,與重力沿斜面

16、向下的分力大小相等,物塊不會(huì)發(fā)生滑動(dòng),C正確;彈簧彈力沿水平方向,大小為kx,且彈力大小等于mg sin 和靜摩擦力f的合力,當(dāng)彈簧彈力最大時(shí),彈簧的壓縮量最大,靜摩擦力最大,此時(shí):kxm=fm2-(mgsin)2,其中fm=mg cos ,故xm=mg2 cos2-sin2k,D正確。二、非選擇題13.答案(1)圖見(jiàn)解析(2分)(2)5.0(2分)25.0(24.925.1均可)(2分)解析作出F-L圖線如圖,由圖像可知該彈簧的原長(zhǎng)L0=5.0 cm,勁度系數(shù)k=FL=25.0 N/m。14.答案(1)B(1分)(2)調(diào)零(1分)(3)F(2分)(4)圖見(jiàn)解析(2分)3.5(2分)解析(1)

17、該實(shí)驗(yàn)采用的方法是等效替代法,B正確。(2)由題圖甲可知,彈簧測(cè)力計(jì)指針不在零刻度線處,故在進(jìn)行測(cè)量前應(yīng)先對(duì)彈簧測(cè)力計(jì)進(jìn)行調(diào)零,使指針指在零刻度線處。(3)F與橡皮筋在同一條直線上,是由一只彈簧測(cè)力計(jì)直接拉橡皮筋測(cè)得的。(4)以F1、F2為鄰邊,作出平行四邊形,如圖所示。由圖可知,合力為F=70.5 N=3.5 N。15.答案(1)8.66 N5 N(2)0.64解析(1)對(duì)結(jié)點(diǎn)O進(jìn)行受力分析,如圖所示,受OC向下的拉力(大小等于mg)和OA、OB的拉力F1、F2,有:F1=mg cos 30=53 N=8.66 N(2分)F2=mg sin 30=5 N(2分)(2)斜面上的物體在四個(gè)力的作

18、用下處于靜止?fàn)顟B(tài),根據(jù)力的平衡條件,有:Mg sin 30+F2f(1分)FN=Mg cos 30(1分)f=FN(1分)F2=F2解得:11330=0.64,即動(dòng)摩擦因數(shù)的最小值為0.64。(1分)16.答案(1)0.5(2)2 N(3)見(jiàn)解析解析(1)在黑板擦緩慢向上擦的過(guò)程中,以黑板擦為研究對(duì)象進(jìn)行受力分析如圖甲所示,則水平方向:F sin 53=FN(1分)豎直方向:F cos 53=mg+Ff(2分)Ff=FN(1分)解得Ff=4 N,=0.5(1分)(2)在黑板擦緩慢向下擦的過(guò)程中,以黑板擦為研究對(duì)象進(jìn)行受力分析如圖乙所示,則水平方向:Fsin 53=FN豎直方向:Fcos 53+Ff=mg(2分)Ff=FN解得:F=2 N,Ff=0.8 N(1分)(3)緩慢向上比緩慢向下擦得更干凈。(1分)因?yàn)榫徛蛏喜習(xí)r黑板擦與黑板間的摩擦力更大,擦得更干凈。(1分)17.答案(1)(M+m)gmg tan (2)見(jiàn)解析解析(1)選取A和B整體為研究對(duì)象,它受到重力(M+m)g、地面的支持力FN、墻壁的彈力F和地面的摩擦力f的作用處于平衡狀態(tài),如圖所示根據(jù)平衡條件,有FN-(M+m)g=0(2分)