2025届高考物理一轮复习第二章相互作用章末质量检测含解析沪科版

PAGE9-章末质量检测(二)(时间：45分钟满分：100分)一、选择题(本题共8小题，每小题6分，共48分。1～5题为单项选择题，6～8题为多项选择题)1.大小相等的力F按如图所示的四种方式作用在相同的物体上，使物体能沿不同粗糙程度的水平面匀速运动，则物体与水平面间的摩擦力最大的是()解析依据物体的平衡条件有：fA＝F，fB＝Fcos30°，fC＝Fcos30°，fD＝Fcos60°，知物体与水平面间的摩擦力最大的是A选项。答案A2.(2024·山东淄博模拟)A、B是天花板上两点，一根长为l的轻绳穿过带有光滑孔的球，两端分别系在A、B点，如图1甲所示；现将长度也为l的匀称铁链悬挂于A、B点，如图乙所示。球和铁链的质量相等，均处于平衡状态，A点对轻绳和铁链的拉力分别是F1和F2，球的重心和铁链的重心到天花板的距离分别是h1和h2，则()图1A.F1<F2，h1<h2 B.F1>F2，h1<h2C.F1>F2，h1>h2 D.F1＝F2，h1>h2解析轻绳的质量不计，则题图甲中的重力全部集中在球上，重心在球的球心，而题图乙中铁链的质量是匀称分布的，故其重心肯定在铁链最低点的上方，故h1>h2；对球和铁链进行受力分析，如图所示。A点对轻绳的拉力沿着轻绳的方向，A点对铁链的拉力沿着A点处铁链的切线方向，故题图乙中A、B两点对铁链拉力的夹角比较小，由力的合成学问知F2较小，故选项C正确。答案C3.课堂上，老师打算了“L”形光滑木板和三个完全相同、外表面光滑的匀质圆柱形积木，要将三个积木按图示(截面图)方式堆放在木板上，且三个圆柱形积木保持平衡状态，则木板与水平面夹角θ的最大值为()图2A.90° B.60°C.45° D.30°解析将三个积木按如图所示叠放在一起，缓慢增大光滑木板与水平面的夹角θ，当顶端积木的重心恰好与左下角积木重心在同一条竖直线上时，顶端积木即将失去平衡，此时θ角最大，如图所示：由几何关系可知，最大的θ角为30°，故D正确。答案D4.如图3所示，一个教学用的直角三角板的边长分别为a、b、c，被沿两直角边的细绳A、B悬吊在天花板上，且斜边c恰好平行天花板，过直角的竖直线为MN。设A、B两绳对三角形薄板的拉力分别为Fa和Fb，已知Fa和Fb及薄板的重力为在同一平面的共点力，则下列推断正确的是()图3A.薄板的重心不肯定在MN线上B.薄板的重心不在MN线上C.eq\f(Fa,Fb)＝eq\f(b,a)D.eq\f(Fa,Fb)＝eq\f(b,c)解析直角三角板受重力、两个拉力处于平衡状态，由于三个力是共点力，所以重心肯定在MN线上，选项A、B错误；如图把三角板的重力G分解为拉A绳的力Fa和拉B绳的力Fb，由三角形相像，得eq\f(Fa,Fb)＝eq\f(b,a)，故选项C正确，D错误。答案C5.如图4，电机通过缆绳把物体(视为质点)从楼下提升至楼顶，上升过程中楼下有人通过拉绳限制物体与墙壁的距离，避开与墙壁碰撞。假如在缆绳和拉绳的共同作用下物体匀速竖直上升，拉绳与竖直方向的夹角β保持不变，则在提升物体过程中，缆绳上的拉力大小F1和拉绳上的拉力大小F2的改变状况是()图4A.F1增大，F2增大 B.F1减小，F2增大C.F1增大，F2减小 D.F1减小，F2减小解析物体匀速上升，受力平衡，三个力构成一闭合三角形如图。β不变，G大小、方向不变，当α增大时，F1、F2都增大，A正确。答案A6.(2024河北保定检测)如图5所示，M、N两物体叠放在一起，在恒力F作用下，一起向上做匀加速直线运动，则关于两物体受力状况的说法正确的是()图5A.物体M肯定受到4个力B.物体N可能受到4个力C.物体M与墙之间肯定有弹力和摩擦力D.物体M与N之间肯定有摩擦力解析M、N两物体一起向上做匀加速直线运动，合力向上，对M、N整体进行受力分析，受到重力和恒力F，墙对M没有弹力，否则合力不能竖直向上，没有弹力，也就不行能有摩擦力；对N进行受力分析，可知N受到重力，M对N的支持力，这两个力的合力不能竖直向上，所以还受到M对N沿斜面对上的静摩擦力，则N也给M一个沿斜面对下的静摩擦力；再对M进行受力分析，可知M受到重力、恒力F、N对M的压力以及N给M沿斜面对下的静摩擦力，一共4个力，故A、D两项正确，B、C两项错误。答案AD7.(2024·山东潍坊质检)如图6所示，在倾角为30°的光滑斜面上，A、B两个质量均为m的滑块用轻质弹簧相连，弹簧的劲度系数为k，水平力F作用在滑块B上，A、B静止，此时弹簧长度为l，且在弹性限度内，则下列说法正确的是()图6A.弹簧原长为l＋eq\f(mg,2k) B.弹簧原长为l＋eq\f(mg,k)C.力F的大小为eq\f(\r(3),3)mg D.力F的大小为eq\f(2\r(3),3)mg解析对滑块A，据平衡条件得mgsin30°＝kx，其中x＝l0－l，解得l0＝l＋eq\f(mg,2k)，选项A正确，B错误；对A、B构成的整体，据平衡条件得Fcos30°＝2mgsin30°，解得F＝eq\f(2\r(3),3)mg，选项C错误，D正确。答案AD8.如图7所示，在竖直平面内，固定有半圆弧轨道，其两端点M、N连线水平。将一轻质小环套在轨道上，一细线穿过轻环A，一端系在M点，另一端系一质量为m的小球，小球恰好静止在图示位置。不计全部摩擦，重力加速度大小为g。下列说法正确的是()图7A.轨道对轻环的支持力大小为eq\r(3)mgB.细线对M点的拉力大小为eq\f(\r(3),2)mgC.细线对轻环的作用力大小为eq\f(3,2)mgD.N点和轻环的连线与竖直方向的夹角为30°解析轻环两边绳子的拉力大小相等，均为T＝mg，轻环两侧绳子的拉力与轻环对圆弧轨道的压力的夹角相等，设为θ，由几何关系可知∠OMA＝∠MAO＝θ，则3θ＝90°，θ＝30°，轻环受力平衡，则轨道对轻环的支持力大小FN＝2mgcos30°＝eq\r(3)mg，选项A正确；细线对M点的拉力大小为mg，选项B错误；细线对轻环的作用力大小为FN′＝FN＝eq\r(3)mg，选项C错误；由几何关系可知，N点和轻环的连线与竖直方向的夹角为30°，选项D正确。答案AD二、非选择题(本题共4小题，共52分)9.(8分)某同学用以下器材，验证力的平行四边形定则并测量橡皮筋的劲度系数：刻度尺、橡皮筋、装有水的矿泉水瓶(总质量为m)、量角器和细线若干条，试验时始终没有超过橡皮筋的弹性限度。a.将橡皮筋上端固定，下端系一段细线1，让其自然下垂，用刻度尺测出橡皮筋的长度为l0；b.将矿泉水瓶通过细线连接在橡皮筋下端，待矿泉水瓶静止后用刻度尺测出此时橡皮筋的长度l1；c.如图8所示，用另一根细线2的一端系在细线1与橡皮筋结点处，通过细线2的另一端将矿泉水瓶缓慢拉起，该过程中保持细线2与橡皮筋垂直，用量角器测得最终橡皮筋偏离竖直方向的夹角为60°，并用刻度尺测出此时橡皮筋的长度为l2。图8(1)若当地的重力加速度大小为g，则橡皮筋的劲度系数k＝________。(2)若l0、l1、l2满意________。则说明力的平行四边形定则成立。解析(1)橡皮筋的原长l0，挂上质量为m的矿泉水瓶后的长度为l1，依据胡克定律mg＝k(l1－l0)，解得k＝eq\f(mg,l1－l0)。(2)由平衡关系可知mgcos60°＝k(l2－l0)，即：l1＝2l2－l0。即若l0、l1、l2满意l1＝2l2－l0，则说明力的平行四边形定则成立。答案(1)eq\f(mg,l1－l0)(2)l1＝2l2－l010.(10分)在“探究弹力和弹簧伸长的关系”试验中。(1)某同学运用两条不同的轻质弹簧a和b，得到弹力与弹簧长度的图象如图9所示。下列表述正确的是()图9A.a的原长比b的长B.a的劲度系数比b的大C.a的劲度系数比b的小D.测得的弹力与弹簧的长度成正比(2)为了测量某一弹簧的劲度系数，将该弹簧竖直悬挂起来，在自由端挂上不同质量的钩码。试验测出了钩码质量m与弹簧长度l的相应数据，其对应点已在图上标出。作出m－l的关系图线。弹簧的劲度系数为________N/m(结果保留3位有效数字，g＝10m/s2)。(3)若悬挂的钩码的质量比所标数值偏小些，则试验测得的弹簧的劲度系数比实际劲度系数偏________。解析(1)在F－l图象中，图线与l轴交点的横坐标表示弹簧原长，故a的原长比b的小；题图图线的斜率表示弹簧的劲度系数，所以a的劲度系数比b的大；由于图象没有通过原点，弹簧的长度等于原长加改变量，测得的弹力与弹簧的长度不成正比。(2)由胡克定律F＝kx得k＝eq\f(F,x)＝eq\f(Δmg,Δl)＝g·k斜＝0.255N/m。(3)若悬挂的钩码的质量比所标数值偏小些，依据劲度系数的表达式可知，试验所测得的劲度系数比实际数值偏大。答案(1)B(2)图线如图所示0.255(0.248～0.262均正确)(3)大11.(12分)(2024·全国卷Ⅱ，23)某同学用图10所示的装置测量木块与木板之间的动摩擦因数。跨过光滑定滑轮的细线两端分别与木块和弹簧秤相连，滑轮和木块间的细线保持水平，在木块上方放置砝码。缓慢向左拉动水平放置的木板，当木块和砝码相对桌面静止且木板仍在接着滑动时，弹簧秤的示数即为木块受到的滑动摩擦力的大小。某次试验所得数据在表中给出，其中f4的值可从图11中弹簧秤的示数读出。图10砝码的质量m/kg0.050.100.150.200.25滑动摩擦力f/N2.152.362.55f42.93回答下列问题：(1)f4＝________N；(2)在图12的坐标纸上补齐未画出的数据点并绘出f－m图线；(3)f与m、木块质量M、木板与木块之间的动摩擦因数μ及重力加速度大小g之间的关系式为f＝________，f－m图线(直线)的斜率的表达式为k＝________；(4)取g＝9.80m/s2，由绘出的f－m图线求得μ＝________。(保留2位有效数字)解析(1)对弹簧秤进行读数得2.75N。(2)在图象上添加(0.05kg，2.15N)、(0.20kg，2.75N)这两个点，画一条直线，使尽可能多的点落在这条直线上，不在直线上的点大致匀称分布在直线两侧，如答案图所示。(3)由试验原理可得f＝μ(M＋m)g，f－m图线的斜率为k＝μg。(4)依据图象求出k＝3.9N/kg，代入数据μ＝0.40。答案(1)2.75(2)如图所示(3)μ(M＋m)gμg(4)0.4012.(9分)如图13所示，半径为R，重为G的匀称球靠竖直墙放置，左下方有厚为h的木块(h<R)，若不计摩擦，用至少多大的水平推力F推木块才能使球离开地面。图13解析以球为探讨对象，球离开地面时受力如图所示。有N1sinθ＝G，N1cosθ＝N2，sinθ＝eq\f(R－h,R)，再以整体为探讨对象得：N2＝F，F＝Geq\f(\r(h（2R－h）),R－h)答案Geq\f(\r(h（2R－h）),R－h)13.(13分)一般教室门上都会安装一种暗锁，这种暗锁由外壳A、骨架B、弹簧C(劲度系数为k)、锁舌D(倾斜角θ＝45°)、锁槽E，以及连杆、锁头等部件组成，如图14甲所示。设锁舌D的侧面与外壳A和锁槽E之间的动摩擦因数均为μ，最大静摩擦力fm由fm＝μFN(FN为正压力)求得。有一次放学后，当某同学打算关门时，无论用多大的力，也不能将门关上(这种现象称为自锁)，此刻暗锁所处的状态的俯视图如图乙所示，P为锁舌D与锁槽E之间的接触点，弹簧由于被压缩而缩短了x。图14(1)试推断自锁状态时，D的下表面所受摩擦力的方向；(2)求自锁时锁舌D与锁槽E之间的正压力的大小；(3)无论用多大的力拉门，暗锁仍旧能够保持自锁