2023-2024學年新教材高中物理第五單元作業(yè)課件B魯科版必修第一冊

第五單元

B卷能力提升卷

選擇題1.[學科核心素養(yǎng)·科學論證]兩共點力的大小不變,它們的合力F與兩共點力之間夾角θ的關(guān)系如圖,則兩共點力的大小分別為(

)A.2N、3NB.4N、5NC.3N、3ND.3N、4N答案

選擇題

答案

選擇題3.如圖a、b、c所示為細繩拉某重物M的裝置簡化圖,輕桿OA為可繞O點且垂直于紙面的軸轉(zhuǎn)動的桿,AB為輕繩,重物M平衡時角度關(guān)系如圖所示,輕桿OA在圖a、b、c中受力大小分別為F1、F2、F3,下列關(guān)系式正確的是(

)

A.F1>F2=F3 B.F1=F2>F3 C.F1>F2>F3 D.F1=F2<F3答案

選擇題4.如圖所示為掛在架子上的雙層晾衣籃。上、下籃子完全相同且保持水平,每個籃子由兩個質(zhì)地均勻的圓形鋼圈穿進網(wǎng)布構(gòu)成,兩籃通過四根等長的輕繩與鋼圈的四等分點相連,上籃鋼圈用另外四根等長輕繩系在掛鉤上。晾衣籃的有關(guān)尺寸如圖所示,則該晾衣籃上、下各一根繩中的拉力大小之比為(

)A.1∶1 B.2∶1 C.5∶2 D.5∶4答案

選擇題5.(情境創(chuàng)新)如圖所示,將質(zhì)量為m的物理書A對稱放在軌道B上,將B的一端緩慢抬高至A剛要滑動,此時B與水平面的夾角為θ。已知重力加速度大小為g,則關(guān)于此時的受力情況,下列說法正確的是(

)A.B對A的作用力與B的側(cè)面垂直B.B的兩個側(cè)面對A的彈力的合力大小為mgsinθC.B對A的最大靜摩擦力的合力大小為mgsinθD.A受到五個力的作用

答案5.CD

【解題思路】

B對A的作用力大小等于A的重力mg,方向豎直向上,選項A錯誤;B的兩個側(cè)面對A的彈力的合力大小為mgcosθ,選項B錯誤;對A受力分析,根據(jù)平衡條件得,最大靜摩擦力的合力大小等于mgsinθ,選項C正確;對A受力分析,A受到重力、B的兩個側(cè)面對A的兩個支持力、B的兩個側(cè)面對A的兩個摩擦力,共五個力,選項D正確。選擇題6.如圖為一放在光滑水平面上的物體的俯視圖,過物體的中心作相互垂直的兩條虛線,將平面分成1、2、3、4四個區(qū)域,在平面內(nèi)對物體施加三個外力F1、F2、F3使物體靜止,F1沿虛線水平向右,F2與另一條虛線的夾角為α,F1大小已知,F2大小未知。則下列說法正確的是(

)A.F3可以在區(qū)域3內(nèi)任意方向上B.F3一定不在區(qū)域3內(nèi)C.F2與F3的夾角越大,它們的合力越小D.F3的最小值應(yīng)為F1cosα答案6.AD

【解題思路】

由題意可知,F1、F2、F3三個力平衡,合力為零,任意兩個力的合力與第三個力一定大小相等、方向相反,所以F3可能在區(qū)域3內(nèi)任意方向上,A正確,B錯誤;根據(jù)平衡條件可知,F2與F3的合力與F1大小相等、方向相反,所以F2與F3的夾角變大時,F2與F3的合力不變,C錯誤;根據(jù)矢量三角形和幾何知識可知,當F2⊥F3時,F3有最小值,且最小值F3=F1sin(90°-α)=F1cosα,D正確。選擇題7.(情境創(chuàng)新)小東放學后將書包a放在蹺蹺板一側(cè)的平板上,將輕繩一端系在豎直墻面上A點,另一端系在平板右邊緣B點,重物b通過掛鉤掛在輕繩上,小東坐在蹺蹺板另一側(cè),通過位置調(diào)整使系統(tǒng)達到平衡,如圖所示。不計空氣阻力和掛鉤與輕繩間摩擦,則(

)

A.書包a可能不受摩擦力B.書包a受到平板的作用力豎直向上C.若小東通過位置輕微調(diào)整,使平板繞O逆時針轉(zhuǎn)過一小角度,輕繩拉力大小不變D.若保持B點空間位置不動,把A點沿墻面向上移動少許,輕繩拉力大小不變答案7.AC

列表解析·直觀解疑惑書包a受重力,支持力和沿平板向上的靜摩擦力,其中支持力和靜摩擦力的合力與重力等大反向,即書包a受到平板的作用力豎直向上,與重力大小相等A錯誤,B正確受力分析圖C錯誤,D正確選擇題

答案8.CD

【列表解析】物體A始終處于平衡狀態(tài),所以受到的合力始終為零,對物體A受到的重力mg、支持力N和外力F分析,如圖所示沿切線方向,當開始F>mgsinθ時,物體A所受的摩擦力沿切線方向向下A錯誤當開始F=mgsinθ時,物體A不受摩擦力的作用當開始F<mgsinθ時,物體A所受的摩擦力沿切線方向向上當開始F<mgsinθ時,F+f=mgsinθ,F減小時,物體A所受的摩擦力f逐漸增大B錯誤以A、B為整體進行受力分析整體受重力、地面的摩擦力、外力,地面的摩擦力等于外力水平向左的分力,外力減小時,摩擦力也減小C正確地面所受的壓力等于重力與外力豎直向上的分力之差,外力減小時,地面所受的壓力增大D正確填空題9.(4分)如圖所示,小球與輕彈簧L1、L2連接,L1的另一端連接在固定點O,給L2的另一端施加水平拉力,小球處于靜止狀態(tài),此時L1與水平面間的夾角為θ。改變施加在L2上的拉力,使L2沿逆時針方向緩慢旋轉(zhuǎn)90°至豎直,若保持θ不變,則L2上的彈力

(選填“一直增大”“一直減小”或“先減小后增大”)。若保持L1的長度不變,則L2上的彈力

(選填“一直增大”“一直減小”或“先減小后增大”)。

答案9.【參考答案】

先減小后增大(2分)

一直增大(2分)【解題思路】

對小球進行受力分析,受L1上的彈力F1、L2上的彈力F2和重力mg,三個力的矢量和為零。若保持θ不變,矢量三角形如圖1所示,經(jīng)分析可知,L2上的彈力F2先減小后增大。若保持L1的長度不變,即保持F1的大小不變,矢量三角形如圖2所示,經(jīng)分析可知,L2上的彈力F2一直增大。

圖1

圖2填空題10.(4分)如圖所示,有5000個質(zhì)量為m的相同小球,將它們用長度相等的輕繩依次連接,再將其左端用輕繩固定在天花板上,右端施加一水平力使全部小球靜止。若連接天花板的輕繩與水平方向的夾角為45°,則第2985個小球與第2986個小球之間的輕繩與水平方向的夾角α的正切等于

。

答案

圖1

圖2填空題11.(5分)[學科核心素養(yǎng)·科學探究]某同學在做“探究共點力合成的規(guī)律”實驗時,利用坐標紙記下了橡皮筋的結(jié)點位置O以及兩只彈簧測力計拉力的大小和方向,如圖甲所示(圖中每小格的邊長表示1N的力)。

(1)試在圖甲中作出無實驗誤差情況下F1和F2的合力圖示,并用F表示此力。(2)有關(guān)此實驗,下列敘述正確的是

。

A.兩彈簧測力計的拉力可以同時比橡皮筋的拉力大B.橡皮筋的拉力是合力,兩彈簧測力計的拉力是分力C.兩次拉橡皮筋時,需將橡皮筋結(jié)點拉到同一位置OD.若只增大某一只彈簧測力計的拉力大小而要保證橡皮筋結(jié)點位置不變,只需調(diào)整另一只彈簧測力計的拉力大小即可圖甲

圖乙填空題(3)圖乙中A、B分別是甲、乙兩位同學在做以上實驗時得到的結(jié)果,其中F'是用一只彈簧測力計拉橡皮筋時的力,則哪一位同學的實驗結(jié)果一定存在問題?請簡單說明理由。答:

。

答案11.【參考答案】

(1)如圖所示(2分)(2)AC(1分)

(3)乙同學,因為乙同學實驗的結(jié)果F'的方向與橡皮筋的伸長方向不在同一直線上,而只用一只彈簧測力計拉橡皮筋時,拉力方向應(yīng)和橡皮筋的伸長方向在同一直線上(2分)答案【解題思路】

(1)以F1和F2為鄰邊作平行四邊形,與F1和F2共點的對角線表示合力F,標上箭頭,如圖所示。(2)兩彈簧測力計的拉力的合力與橡皮筋的拉力大小相等,兩彈簧測力計的拉力可以同時比橡皮筋的拉力大,故A正確;兩彈簧測力計的拉力與橡皮筋的拉力的合力為零,它們之間不是合力與分力的關(guān)系,故B錯誤;兩次拉橡皮筋時,為了使兩次達到的效果相同,橡皮筋結(jié)點必須拉到同一位置O,故C正確;結(jié)點位置不變,則合力不變,當一只彈簧測力計的拉力大小改變時,另一只彈簧測力計的拉力方向一定改變,故D錯誤。(3)用平行四邊形定則求出的合力可以與橡皮筋拉力的方向有偏差,但用一只彈簧測力計拉橡皮筋時,拉力方向和橡皮筋的伸長方向一定在同一直線上,所以乙同學的實驗結(jié)果存在問題。填空題12.(7分)某同學用平板A和B制作了一個直角架。該同學想通過該裝置,利用壓力傳感器和量角器來驗證力的平行四邊形定則,不計一切摩擦,主要實驗步驟如下:

(1)平板B置于水平面上,壓力傳感器固定在平板B上,將木塊C置于壓力傳感器正上方,長方體木塊C另一側(cè)緊靠平板A,如圖甲所示,記錄此時傳感器的示數(shù)F1,此時平板A對木塊C的彈力為

;

(2)以直角架連接邊為支點,抬高平板B的另一端,使平板B繞支點逆時針旋轉(zhuǎn),平板B轉(zhuǎn)過的角度為60°時,記錄傳感器的示數(shù)F2,如圖乙所示;(3)在誤差允許的范圍內(nèi),若F1與F2的關(guān)系為

,即可初步驗證平行四邊形定則;

(4)重復步驟(2),多次調(diào)整平板B轉(zhuǎn)動的角度,比較F1和F2的大小,多次驗證;(5)若平板B從圖甲所示位置開始,以直角架連接邊為支點,緩慢將平板B旋轉(zhuǎn)到圖乙所示位置,可以觀察到平板B對木塊C的彈力變化,通過平行四邊形定則可以推出平板A對木塊C的彈力

(選填“一直變大”或“先變大后變小”)。

答案12.【參考答案】

(1)0(2分)

(3)F1=2F2(2分)

(5)一直變大(3分)【解題思路】

(1)題圖甲中平板B水平放置,平板A與木塊C只接觸沒有力的作用,所以平板A對木塊C的彈力為0。(3)對木塊C進行受力分析,可知平板A對木塊C的彈力和平板B對木塊C的彈力均與各自接觸面垂直,由于木塊C處于平衡狀態(tài),故這兩個彈力的合力應(yīng)該豎直向上,作出平行四邊形如圖1,根據(jù)幾何關(guān)系可知合力為2F2,所以在誤差允許的范圍內(nèi),若F1=2F2,則可初步驗證平行四邊形定則。(5)平板B從題圖甲所示位置緩慢旋轉(zhuǎn)至題圖乙所示位置的過程中,兩板對木塊C的彈力夾角不變,保持垂直,作出輔助圓,如圖2,可知平板A對木塊C的彈力一直變大。計算題13.(10分)如圖所示,在豎直面內(nèi),光滑的硬直桿OA、OB對接成V形并固定在水平天花板上,OA與天花板之間的夾角為74°,輕質(zhì)小環(huán)(視為質(zhì)點)套在OA上,質(zhì)量為m的小球(視為質(zhì)點)套在OB上,長度為L=0.4m的輕質(zhì)細線與小環(huán)、小球連接,當環(huán)與球都靜止時,OA對小環(huán)的彈力為FN=2N,小球靜止在P點,小環(huán)靜止在Q點,O、P兩點之間的距離為d=0.5m,重力加速度g取10m/s2,sin53°=0.8,sin37°=0.6,求:(1)細線的拉力大小以及OB與天花板之間的夾角;(2)小球的質(zhì)量m以及OB對小球的彈力大小。答案

答案

(2)由幾何關(guān)系可知,細線對小球的拉力與桿OB之間的夾角為(90°-53°)=37°,對小球進行受力分析,桿OB對小球的彈力F與桿OB垂直,如圖所示(1分)將重力和細線的拉力分別沿垂直O(jiān)B和平行OB方向分解,可得Tcos37°=mgcos37°(1分)Tsin37°+mgsin37°=F(2分)聯(lián)立解得m=0.2kg,F=2.4N(2分)計算題14.(14分)(情境創(chuàng)新)三根不可伸長的相同的輕繩,一端系在半徑為r0的圓環(huán)1上,穿過半徑為r0的圓環(huán)2,另一端系在半徑為2r0的圓環(huán)3上,輕繩彼此間距相等,如圖所示。圓環(huán)1懸掛固定在水平面內(nèi),整個系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)。已知圓環(huán)1的質(zhì)量為m,三個圓環(huán)都是用材料和規(guī)格相同的金屬絲制作的,輕繩與圓環(huán)的摩擦不計。求:(1)每根輕繩上的彈力大小;(2)圓環(huán)2中心與圓環(huán)3中心之間的距離。答案

計算題15.(16分)如圖甲所示,一條輕質(zhì)細線系在天花板上,下方懸掛著質(zhì)量為m的滑輪,另一條輕質(zhì)細線跨過滑輪,下端分別懸掛A、B兩物塊,B放置在水平地面上,當系統(tǒng)靜止時,細線處于豎直方向,A懸空,地面對B的支持力為FN=0.5mg,系在天花板上的細線對滑輪的拉力為T=2mg;如圖乙所示,把滑輪固定在傾角為37°的光滑斜面上,輕質(zhì)細線跨過定滑輪,A、B與細線連接疊放在斜面上,B沿著斜面向下做勻速運動,A在B之上沿斜面方向向上做勻速運動。細線與斜面平行,sin37°=0.6、cos37°=0.8,重力加速度為g,求:(1)A、B兩物塊的質(zhì)量;(2)A、B兩物塊之間的動摩擦因數(shù)。答案15.【參考答案】

(1)0.5m、m

(2)0.375解:(1)對題圖甲的滑輪進行受力分析。設(shè)細線對A、B的拉力大小為T1,由平衡條件可得T=mg+2T1(2分)對A由平衡條件可得T1=mAg(2分)對B由平衡條件可得T1+FN=mBg(2分)聯(lián)立解得mA=0.5m,mB=m,T1=0.5mg(1分)(2)題圖乙中,設(shè)細線的拉力為