高一物理必修一 第三章相互作用——力 单元测试 含答案 (3)

1、必修第一册 第三章相互作用力单元检测 (满分:100分;时间:90分钟)一、单项选择题(本题共8小题,每小题3分,共24分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的)1.将四块相同的坚固石块垒成圆弧形的石拱,每块的质量为m,其中第3、4块固定在地基上,第1、2块间的接触面是竖直的,每块石块的两个侧面间所夹的圆心角均为30。假定石块间的摩擦力可以忽略不计,重力加速度大小为g,则第1、2块石块间的作用力大小为() A.12mgB.32mgC.33mgD.3mg2.2017年12月1日,中国4 500米载人潜水器“深海勇士”号完成验收。设潜水器在下潜或上升过程中只受重力、海水浮力和海水阻力

2、作用,其中,海水浮力F始终不变,所受海水阻力仅与潜水器速率有关。已知当潜水器的总质量为M时恰好以速率v匀速下降,若使潜水器以同样速率匀速上升,则需要从潜水器储水箱向外排出水的质量为(重力加速度为g)()A.2M-FgB.2Fg-MC.2M-FgD.2M-F2g3.如图所示,光滑的四分之一圆弧轨道AB固定在竖直平面内,A端与水平面相切,穿在轨道上的小球在拉力F作用下,缓慢地由A向B运动,F始终沿轨道的切线方向,轨道对球的弹力为N,在运动过程中()A.F增大,N减小B.F减小,N减小C.F增大,N增大D.F减小,N增大4.一串小灯笼(五只)彼此用轻绳连接并悬挂在空中,在稳定水平风力作用下发生倾斜,

3、绳与竖直方向的夹角为30,如图所示。设每只灯笼的质量均为m。(重力加速度大小为g)由上往下第一只灯笼与第二只灯笼间绳中的拉力大小为()A.23mgB.233mgC.833mgD.8mg5.如图所示,三个相同的轻质弹簧连接在O点,弹簧1的另一端固定在天花板上,且与竖直方向的夹角为30,弹簧2水平且右端固定在竖直墙壁上,弹簧3的另一端悬挂质量为m的物体且处于静止状态,此时弹簧1、2、3的形变量分别为x1、x2、x3,则()A.x1x2x3=312B.x1x2x3=321C.x1x2x3=123D.x1x2x3=2136.如图所示,一倾角为30的光滑斜面固定在地面上,一质量为m的小木块在水平力F的作

4、用下静止在斜面上。若只改变F的方向不改变F的大小,仍使木块静止,则此时力F与水平面的夹角为()A.60B.45C.30D.157.如图所示,木板P下端通过光滑铰链固定于水平地面上的O点,物体A、B叠放在木板上且处于静止状态,此时物体B的上表面水平。现使木板P绕O点缓慢旋转到虚线所示位置,物体A、B仍保持静止,与原位置相比()A.A对B的作用力减小B.B对A的支持力增大C.木板对B的支持力增大D.木板对B的摩擦力增大8.如图所示,A、B都是重物,A被绕过小滑轮P的细线所悬挂,B放在粗糙的水平桌面上;小滑轮P被一根斜短线系于天花板上的O点;O是三根线的结点,bO水平拉着重物B,cO沿竖直方向拉着弹

5、簧;弹簧、细线、小滑轮的重力和细线与滑轮间的摩擦力均可忽略,整个装置处于静止状态,g取10 N/kg。若悬挂小滑轮的斜线OP的张力是203 N,则下列说法中错误的是()A.弹簧的弹力为10 NB.重物A的质量为2 kgC.桌面对重物B的摩擦力为103 ND.OP与竖直方向的夹角为60二、多项选择题(本题共4小题,每小题4分,共16分。在每小题给出的四个选项中,有多项符合题目要求。全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分)9.如图所示,一铁架台放于水平地面上,其上有一轻质细线悬挂一小球,开始时细线竖直,现将水平力F作用于小球上,使其缓慢地由实线位置运动到虚线位置,铁架台始终保持静止,

6、则在这一过程中()A.水平拉力F是恒力B.铁架台对地面的压力一定不变C.细线的拉力变小D.地面对铁架台的摩擦力增大10.如图,一光滑的轻滑轮用轻绳OO悬挂于O点,另一轻绳跨过滑轮,一端连着斜面上的物块A,另一端悬挂物体B,整个系统处于静止状态。现缓慢向左推动斜面,直到轻绳平行于斜面,这个过程中物块A与斜面始终保持相对静止。则下列说法正确的是()A.物块A受到的摩擦力一定减小B.物块A对斜面的压力一定增大C.轻绳OO的拉力一定减小D.轻绳OO与竖直方向的夹角一定减小11.如图所示,一质量为m、半径为r的光滑球A用细绳悬挂于O点,另一质量为M、半径为R的半球形物体B被夹在竖直墙壁和A球之间,B的球

7、心到O点之间的距离为h,A、B的球心在同一水平线上,A、B处于静止状态,重力加速度为g。则下列说法正确的是()A.A对B的压力大小为R+rhmgB.竖直墙壁对B的摩擦力可能为零C.当只轻轻把球B向下移动一点距离,若A、B再次保持静止,则A对B的压力大小保持不变,细绳拉力增大D.当只轻轻把球B向下移动一点距离,若A、B再次保持静止,则A对B的压力减小,细绳拉力减小12.质量均为m的两物块A和B之间连接着一根轻质弹簧,其劲度系数为k。现将物块A、B放在水平地面上一斜面的等高处,如图所示,弹簧处于压缩状态,且物块与斜面均能保持静止。已知斜面的倾角为,两物块和斜面间的动摩擦因数均为,设最大静摩擦力等于

8、滑动摩擦力,则下列说法正确的是()A.斜面和水平地面间一定有静摩擦力B.斜面对A、B及弹簧组成的系统的静摩擦力大于2mg sin C.若将弹簧拿掉,物块也不可能发生滑动D.弹簧的最大压缩量为mg2 cos2-sin2k三、非选择题(本题共6小题,共60分)13.(6分)某同学用如图甲所示装置探究弹力和弹簧伸长量的关系,实验步骤如下:甲乙测出不挂钩码时弹簧的自然长度;将1个钩码挂在弹簧的下端,测出弹簧总长度L;将2、3、4个钩码逐个挂在弹簧的下端,重复。(1)该同学测量后把数据描点在坐标图乙中,请你帮助该同学作出F-L图线。(2)由此图线可得出该弹簧的原长L0=cm,劲度系数k=N/m。(结果保

9、留一位小数)14.(8分)某同学在做“验证平行四边形定则”的实验中,遇到了以下问题,请帮助该同学解答。(1)物理学中有很多物理方法,本实验采用的是。A.类比实验法B.等效替代法C.控制变量法D.极限法(2)在做实验之前,该同学发现有一只弹簧测力计如图甲所示,则在使用前应该对弹簧测力计。丙(3)如图乙所示的四个力中,力(填图中字母)是由一只弹簧测力计直接拉橡皮筋测得的。(4)该同学已经作出了两个分力的力的图示,如图丙所示,方格中每边的长度表示0.5 N,请帮助该同学用作图法作出合力F的图示,并求出合力的大小为N。(结果保留两位有效数字)15.(8分)如图所示,用细线OC的一端将质量m=1 kg的

10、物体系住,另一端与细线AO、BO结在一起,O为结点,A端系在竖直的墙壁上,AO与墙壁间的夹角为30,B端与另一个质量M=10 kg、放在倾角为30的粗糙斜面上的物体相连,OB与斜面平行,整个系统处于静止状态,最大静摩擦力可认为与滑动摩擦力相等,当地的重力加速度g=10 m/s2,求:(1)OA、OB线的拉力大小。(2)B与斜面间动摩擦因数的最小值。16.(10分)同学们都有过擦黑板的经历。如图所示,一黑板擦(可视为质点)的质量为m=0.2 kg,当手臂对黑板擦的作用力F=10 N且F与黑板面所成角度为53时,黑板擦恰好沿黑板表面缓慢竖直向上擦黑板。(g取10 m/s2,sin 53=0.8,c

11、os 53=0.6)(1)求黑板擦与黑板间的动摩擦因数。(2)若作用力F方向保持不变,当F多大时能完成向下缓慢擦黑板的任务?(3)比较以上两种情况,试判断哪次黑板擦得更干净,并说明理由。17.(12分)如图所示(截面图),质量为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,斜面倾角为。一质量为m的均匀光滑圆柱体放在三棱柱和光滑竖直墙壁之间,A和B都处于静止状态,重力加速度大小为g,试求:(1)地面对三棱柱的支持力和摩擦力的大小。(2)若将A水平向左推动一点点后撤去推力,A和B能否静止不动。18.(16分)如图所示,质量为m1的物体甲通过三段轻绳相连,三段轻绳的结点为O,轻绳OB水

12、平且B端与站在水平面上的质量为m2的人相连,轻绳OA与竖直方向的夹角=37,物体甲及人均处于静止状态。(已知sin 37=0.6,cos 37=0.8,tan 37=0.75,g取10 m/s2。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力)求:(1)轻绳OA、OB的拉力是多大?(2)人受到的摩擦力是多大?方向如何?(3)若人的质量m2=60 kg,人与水平面之间的动摩擦因数为=0.3,则欲使人在水平面上不滑动,物体甲的质量m1最大不能超过多少?答案一、选择题1.D设第1、3块石块间的作用力为F13,第1、2块石块间的作用力为F12,以第1块石块为研究对象,受力如图所示:由平衡条件得F13 sin 30=mg

13、,F12=F13 cos 30,联立解得F12=3mg,故选D。2.A潜水器匀速下降时,受到向下的重力、向上的浮力和向上的阻力,根据平衡条件知:Mg=F+kv,当以相同的速率向上匀速运动时,受到向下的重力、向下的阻力和向上的浮力,根据平衡条件可知:(M-m)g+kv=F,结合两个关系式可求出:m=2M-Fg,故选A。3.A对球受力分析,受重力、支持力和拉力,如图,根据共点力平衡条件,有N=mg cos ,F=mg sin 其中为支持力N与竖直方向的夹角;当球向上移动时,变大,故N变小,F变大,故A正确。4.C自上往下以第二到第五只灯笼整体为研究对象,受力分析如图所示,则有FT cos 30=4

14、mg,得FT=833mg故选C。5.D以结点O为研究对象受力分析,运用合成法,如图:由几何知识知:T1=T3cos30T2=T3 tan 30T3=mg故T1T2T3=213根据胡克定律得:T=kx则x1x2x3=213,故选D。6.A木块受重力、支持力和F处于平衡状态,受力如图所示,根据矢量三角形知,F向上偏转60后,大小不变,且木块仍然能处于平衡状态,所以此时力F与水平面的夹角为60,故选A。7.D由题意知A、B始终处于平衡状态,对A受力分析知A受重力和B对A的作用力而平衡,所以A对B的作用力与A的重力大小相等,故A错误。当将木板P绕O点缓慢旋转到虚线所示位置时,B的上表面不再水平,设B的

15、上表面与水平面间的夹角为,则B对A的支持力为GA cos FT cos ,则有mAg sin =FT cos +Ff,随着减小,Ff在减小,如果mAg sin h,可知N减小,T减小,由牛顿第三定律知A对B的压力减小,C错误,D正确。图1图212.CD将弹簧、两物块和斜面看作一个整体,对整体分析,整体处于平衡状态,没有相对地面运动或相对地面运动的趋势,故斜面与水平地面间没有摩擦力作用,A错误;对A、B及弹簧整体分析,整体的重力沿斜面向下的分力2mg sin 等于所受斜面的静摩擦力,B错误;拿掉弹簧前,单个物块受到的静摩擦力大于重力沿斜面向下的分力,拿掉弹簧后,静摩擦力瞬间发生变化,与重力沿斜面

16、向下的分力大小相等,物块不会发生滑动,C正确;弹簧弹力沿水平方向,大小为kx,且弹力大小等于mg sin 和静摩擦力f的合力,当弹簧弹力最大时,弹簧的压缩量最大,静摩擦力最大,此时:kxm=fm2-(mgsin)2,其中fm=mg cos ,故xm=mg2 cos2-sin2k,D正确。二、非选择题13.答案(1)图见解析(2分)(2)5.0(2分)25.0(24.925.1均可)(2分)解析作出F-L图线如图,由图像可知该弹簧的原长L0=5.0 cm,劲度系数k=FL=25.0 N/m。14.答案(1)B(1分)(2)调零(1分)(3)F(2分)(4)图见解析(2分)3.5(2分)解析(1)

17、该实验采用的方法是等效替代法,B正确。(2)由题图甲可知,弹簧测力计指针不在零刻度线处,故在进行测量前应先对弹簧测力计进行调零,使指针指在零刻度线处。(3)F与橡皮筋在同一条直线上,是由一只弹簧测力计直接拉橡皮筋测得的。(4)以F1、F2为邻边,作出平行四边形,如图所示。由图可知,合力为F=70.5 N=3.5 N。15.答案(1)8.66 N5 N(2)0.64解析(1)对结点O进行受力分析,如图所示,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)斜面上的物体在四个力的作

18、用下处于静止状态,根据力的平衡条件,有:Mg sin 30+F2f(1分)FN=Mg cos 30(1分)f=FN(1分)F2=F2解得:11330=0.64,即动摩擦因数的最小值为0.64。(1分)16.答案(1)0.5(2)2 N(3)见解析解析(1)在黑板擦缓慢向上擦的过程中,以黑板擦为研究对象进行受力分析如图甲所示,则水平方向:F sin 53=FN(1分)竖直方向:F cos 53=mg+Ff(2分)Ff=FN(1分)解得Ff=4 N,=0.5(1分)(2)在黑板擦缓慢向下擦的过程中,以黑板擦为研究对象进行受力分析如图乙所示,则水平方向:Fsin 53=FN竖直方向:Fcos 53+Ff=mg(2分)Ff=FN解得:F=2 N,Ff=0.8 N(1分)(3)缓慢向上比缓慢向下擦得更干净。(1分)因为缓慢向上擦时黑板擦与黑板间的摩擦力更大,擦得更干净。(1分)17.答案(1)(M+m)gmg tan (2)见解析解析(1)选取A和B整体为研究对象,它受到重力(M+m)g、地面的支持力FN、墙壁的弹力F和地面的摩擦力f的作用处于平衡状态,如图所示根据平衡条件,有FN-(M+m)g=0(2分)