2024-2025学年新教材高中物理第三章相互作用单元素养评价三含解析教科版必修1

PAGE15-单元素养评价(三)(60分钟·60分)一、选择题(本题共9小题,每小题3分,共27分)1.如图所示,质量mA>mB的两物体A、B叠放在一起,靠着竖直墙面。让它们由静止释放,在沿粗糙墙面下落过程中,物体B的受力示意图是 ()【解析】选A。A、B在竖直下落过程中与墙面没有弹力,所以也没有摩擦力,A、B均做自由落体运动,均只受重力,故A正确。2.如图所示,用完全相同的轻弹簧A、B、C将两个相同的小球连接并悬挂,小球处于静止状态,弹簧A与竖直方向的夹角为30°,弹簧C水平,则弹簧A、C的伸长量之比为 ()A.∶4 B.4∶C.1∶2 D.2∶1【解析】选D。将两小球及弹簧B视为一个整体系统,因小球处于静止状态,故该系统水平方向受力平衡,则有kΔxAsin30°=kΔxC,可得ΔxA∶ΔxC=2∶1,D正确。3.如图所示,不光滑的水平面上并列放置两物块A和B。已知水平面对A的最大静摩擦力为4N,水平面对B的最大静摩擦力为2N,当用F=3N的水平力从左侧推A时,物块A、B受到的摩擦力分别为fA、fB,则 ()A.fA=1N,fB=2NB.fA=3N,fB=0C.fA=4N,fB=2ND.因动摩擦因数和A、B的质量未知,故无法计算【解析】选B。对A:水平方向受到3N向右的推力和3N向左的静摩擦力,没有超过A的最大静摩擦力4N,所以A和B接触而没有挤压,B对A的作用力FBA=0。对B:没有相对水平面滑动的趋势,水平面对B没有摩擦力,fB=0。故B正确。4.如图所示,P是位于水平的粗糙桌面上的物块。用跨过定滑轮的轻绳将P与小盘相连,小盘内有砝码,小盘与砝码的总质量为m。在P运动的过程中,若不计空气阻力,则关于P在水平方向受到的作用力与相应的施力物体,下列说法正确的是 ()A.拉力和摩擦力,施力物体是地球和桌面B.拉力和摩擦力,施力物体是绳和桌面C.重力mg和摩擦力,施力物体是地球和桌面D.重力mg和摩擦力,施力物体是绳和桌面【解析】选B。以P为探讨对象,水平方向P受到绳的拉力和桌面对P的摩擦力的作用,拉力的施力物体是绳,摩擦力的施力物体是桌面。故B正确。5.如图所示,A、B两物体重力都等于10N,各接触面间的动摩擦因数都等于0.3,F1=1N和F2=2N的两个水平力分别作用在A和B上,A、B均静止,则A受到的摩擦力和地面对B的摩擦力大小分别为 ()A.3N,6N B.1N,2NC.1N,1N D.0N,1N【解析】选C。因两个物体都处于静止状态,故所受的摩擦力均为静摩擦力;对物体A受力分析可知:F1=fA=1N;对A、B整体受力分析,由平衡条件可知:F2=F1+fB,解得fB=1N,故C正确。6.(2024·和平区高一检测)如图所示,置于水平地面上的三脚架上固定一相机,其重心在支架的竖直轴上。三根支架等长且与水平地面的夹角相等,该夹角及支架的长短均可以调整。则下列说法正确的是 ()A.每根支架承受的压力大小相同B.支架对地面施加压力的缘由是地面发生了形变C.若仅使三根支架增加相同长度,则支架承受的压力变大D.若三根支架与地面的夹角变小,则支架承受的压力变小【解析】选A。三根支架等长且与水平地面的夹角相等,依据对称性知每根支架承受的压力大小相等,故选项A正确;支架对地面施加压力的缘由是支架面发生了形变,故选项B错误;若仅使三根支架增加相同长度,三根支架与地面的夹角不变,受力状况不变,故选项C错误;设三根支架与地面的夹角为α。三根支架对相机竖直向上的分力的合力应等于相机重力,则有3Nsinα=G,知α变小,sinα变小,N增大,由牛顿第三定律知支架承受的压力变大,故选项D错误。【加固训练】一铁块m被竖直悬挂的磁性黑板紧紧吸住不动,如图所示。下列说法不正确的是 ()A.铁块受到四个力作用,其中有三个力的施力物体均是黑板B.铁块与黑板间在水平方向有两对相互作用力——相互吸引的磁力和相互作用的弹力C.磁力和弹力是相互平衡的力D.磁力大于弹力,黑板才能吸住铁块不动【解析】选D。对m进行受力分析可知,m受重力,黑板对铁块的吸引力、支持力以及摩擦力,除重力外其余三个力的施力物体都是黑板。由于铁块静止不动则它受到的合力等于零,由平衡条件可知,重力和摩擦力平衡,磁力和支持力平衡。7.如图所示,击球员用棒球棍回击飞过来的棒球时,球棒击棒球的力 ()A.比球撞击球棒的力更早产生B.与球撞击球棒的力同时产生C.大于球撞击球棒的力D.小于球撞击球棒的力【解析】选B。依据牛顿第三定律可知作用力与反作用力总是等大、反向,同时产生同时消逝,故选项B正确。8.2024年新冠疫情呈现了中国人民非凡的团结精神,在抗击疫情的特别期间,常常须要利用无人机进行杀毒或者物资投递。如图所示,一架无人机在执行物资投递任务时正沿直线朝斜向下方匀速运动。用G表示无人机重力,F表示空气对它的作用力,则下列选项中能表示此过程中无人机受力状况的是 ()【解析】选D。对无人机进行受力分析,受到重力、空气的作用力,无人机沿直线朝斜向下方匀速运动,加速度为零,重力和空气的作用力是一对平衡力,所以F和重力G大小相等,方向相反,故D正确,A、B、C错误。9.如图,小球用细绳系住放在倾角为θ的光滑斜面上,当细绳由水平方向渐渐向上移动时,球始终保持静止状态,则细绳上的拉力将 ()A.先增大后减小B.渐渐减小C.先减小后增大D.渐渐增大【解析】选C。以小球为探讨对象,小球受到重力G、斜面的支持力F1和细绳的拉力F2三个力作用。画出受力图,作出支持力F1和拉力F2的合力,依据平衡条件可知它们的合力与重力大小相等,方向相反,保持不变。分别作出细绳在位置1、2、3三个位置的合成图,由图可知:细绳上的拉力先减小后增大,故选C。【总结提升】力的动态问题的分析步骤(1)画出力的分解图。在合力与两个分力构成的三角形中,一个是恒力,大小方向均不变;另两个是变力,其中一个是方向不变的力,另一个是大小、方向均变更的力。(2)分析方向变更的力在哪个空间内变更,借助力的矢量三角形,利用图解法推断两个变力大小、方向的变更。(3)由图解法可知,当大小、方向都可变的分力(设为F1)与方向不变、大小可变的分力垂直时,F1有最小值。【加固训练】长直木板的上表面的一端放置一个铁块,木板放置在水平面上,将放置铁块的一端由水平位置缓慢地向上抬起,木板另一端相对水平面的位置保持不变,如图所示。铁块受到的摩擦力f随木板倾角α变更的图线可能正确的是(设最大静摩擦力的大小等于滑动摩擦力大小)()【解析】选C。铁块起先相对木板不动,受静摩擦力作用,f1=mgsinα,当α增大到肯定程度,铁块相对木板滑动时,受滑动摩擦力作用,f2=μmgcosα,由数学学问可知,只有C正确。二、试验题(5分)10.(2024·扬州高一检测)图甲为“探究求合力的方法”的试验装置。(1)(多选)下列说法中正确的是____________。

A.在测量同一组数据F1、F2和合力F的过程中,橡皮条结点O的位置不能变更B.弹簧测力计拉细线时,拉力方向必需竖直向下C.F1、F2和合力F的大小都不能超过弹簧测力计的量程D.为减小测量误差,F1、F2方向间夹角应为90°(2)弹簧测力计的指针如图乙所示,由图可知拉力的大小为____________N。

【解析】(1)在同一组数据中,只有当橡皮条结点O的位置不发生变更时,两个力的作用效果和一个力的作用效果才相同,才可以验证平行四边形定则,故A正确;弹簧测力计拉细线时,方向不肯定向下,只要把O点拉到同一位置即可,故B错误;依据弹簧测力计的运用原则可知,在测力时不能超过弹簧测力计的量程,故C正确;F1、F2方向间夹角为90°,并不能减小误差,故D错误。(2)弹簧测力计的指针指示要估读到下一位,故拉力F的大小为4.00N。答案:(1)A、C(2)4.00三、计算题(本题共3小题,共28分。要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要注明单位)11.(9分)用细绳AC和BC吊起一重物,两绳与竖直方向的夹角如图所示,AC能承受的最大拉力为150N,BC能承受的最大拉力为100N。(1)若挂一50N的重物时,AC绳的拉力为多少?(2)为使绳子不断裂,所吊重物的质量不得超过多少?【解析】(1)以结点为探讨对象受力分析,运用合成法作图:由几何关系:TAC=mgcos30°=25N(3分)(2)AC能承受的最大拉力为F1=150N,则悬挂的重物mg==100N,m=10kg, (2分)BC能承受的最大拉力为F2=100N,则悬挂的重物mg==200N,m=20kg, (2分为保证两根绳子都不断,应取质量较小的,即所吊重物质量不超过m=10kg。 (2分)答案:(1)25N(2)10kg【加固训练】如图所示,三根轻质绳子OA、OB与OC将一质量为10kg的重物悬挂空中而处于静止状态,其中OB与天花板夹角为30°,OA与天花板夹角为60°,要求画出结点O的受力分析图,标出对应的力及角度。(g取10(1)求绳子OA、OB对应的拉力大小FA、FB;(2)若保持O、B点位置不变,变更OA绳长度,将A点移动到D点,使得OD=OB,求此时绳子OD对应的拉力大小FD。【解析】对结点O受力分析如图甲所示,(1)依据平衡条件,由几何学问得:FA=mgcos30°=50NFB=mgsin30°=50N(2)将A点移动到D点后画出受力图如图乙所示,运用合成法,由几何学问得:FD=mg=100N答案:见解析图甲(1)50N50N(2)100N12.(8分)在水平路面上用绳子拉一个重为G=183N的木箱,绳子与水平路面的夹角为30°,如图所示。木箱与路面间的动摩擦因数μ=0.10,要使木箱能在水平路面上匀速运动,则绳上所加拉力F应为多大?【解析】建立如图所示的直角坐标系。木箱受到四个力的作用,将拉力F沿两个坐标轴方向分解为分力F1和F2,在x轴方向上由平衡条件可得f=F1=Fcosθ。 (2分)在y轴方向上有G=F2+N=Fsinθ+N, (2分)又f=μN, (2分)将G=183N及μ=0.10,θ=30°代入以上三式,解得F=20N。 (2分)答案:20N13.(11分)如图,OA、OB、OC三段轻绳结于O点,OB水平且与放置在水平面上质量为m1=1.5kg的物体乙相连,OC下方悬挂物体甲。此时物体乙恰好未滑动。已知OA与竖直方向成θ=37°,物体乙与水平面间的动摩擦因数μ=0.2,可认为最大静摩擦力与滑动摩擦力相等。g取10m/s(1)OB绳对物体乙的拉力是多大?(2)物体甲的质量m2为多少?【解析】(1)对物体乙进行受力分析,依据平衡条件有FOB=Ffm (2分)由于物体乙恰好未滑动,则Ffm=μm1g (2分故OB绳对物体乙的拉力FOB=μm1g=0.2×1.5×10N=3N(1分(2)对O点依据平衡条件有FOC= (2分)对物体甲依据平衡条件有FOC=m2g (2分故物体甲的质量为m2==kg=0.4kg(2分)答案:(1)3N(2)0.4(30分钟·40分)14.(5分)(多选)如图所示,质量为M的木板C放在水平地面上,固定在C上的竖直轻杆的顶端分别用细绳a和b连接小球A和小球B,小球A、B的质量分别为mA和mB,当与水平方向成30°角的力F作用在小球B上时,A、B、C刚好相对静止一起向右匀速运动,且此时绳a、b与竖直方向的夹角分别为30°和60°,则下列推断正确的是 ()A.力F的大小为mBgB.地面对C的支持力等于(M+mA+mB)gC.地面对C的摩擦力大小为mBgD.mA=mB【解析】选A、C、D。对小球B受力分析,水平方向有Fcos30°=Tbcos30°,得Tb=F,竖直方向有Fsin30°+Tbsin30°=mBg,解得F=mBg,故A正确;对小球A受力分析,竖直方向有mAg+Tbsin30°=Tasin60°,水平方向有Tasin30°=Tbsin60°,联立解得mA=mB,故D正确;以A、B、C整体为探讨对象受力分析,竖直方向有N+Fsin30°=(M+mA+mB)g,可见N小于(M+mA+mB)g,故B错误;水平方向有f=Fcos30°=mBgcos30°=mBg,故C正确。15.(5分)(2024·扬州高一检测)如图所示,质量为m的物体置于倾角为θ的固定斜面上,物体与斜面之间的动摩擦因数为μ,先用平行于斜面的推力F1作用于物体上使其能沿斜面匀速上滑,若改用水平推力F2作用于物体上,也能使物体沿斜面匀速上滑,则两次推力的值为 ()A.cosθ+μsinθ B.cosθ-μsinθC.1+μtanθ D.1-μtanθ【解析】选B。对物体受力进行正交分解如图1、2所示,结合力的平衡条件可知:第一次推力F1=mgsinθ+μmgcosθ;由F2cosθ=mgsinθ+μ(mgcosθ+F2sinθ),解得其次次推力F2=,故两次推力的比值=cosθ-μsinθ,B正确。16.(5分)(2024·天津高考)2018年10月23日,港珠澳跨海大桥正式通车。为保持以往船行习惯,在航道处建立了单面索(全部钢索均处在同一竖直面内A.增加钢索的数量可减小索塔受到的向下的压力B.为了减小钢索承受的拉力,可以适当降低索塔的高度C.索塔两侧钢索对称且拉力大小相同时,钢索对索塔的合力竖直向下D.为了使索塔受到钢索的合力竖直向下,索塔两侧的钢索必需对称分布【解析】选C。以桥身为探讨对象,钢索对桥身拉力的合力与桥身的重力等大反向,即钢索对索塔向下的压力在数值上等于桥身的重力,增加钢索的数量对索塔受到的向下的压力无影响,因此A错误;由图甲可知2Tcosα=Mg,当索塔高度降低后,α变大,cosα变小,故T变大,因此B错误;由对选项B的分析可知,当钢索对称分布时,2Tcosα=Mg,钢索对索塔的合力竖直向下,因此C正确;如图乙进行受力分析,由正弦定理可知,只要满意=,钢索AC、AB的拉力FAC、FAB按平行四边形定则进行合成,其合力的方向肯定是竖直向下的,所以钢索不肯定要对称分布,故D错误;综上分析可知答案为C。17.(10分)某同学探究弹力与弹簧伸长量的关系。(1)将弹簧悬挂在铁架台上,将刻度尺固定在弹簧一侧,弹簧轴线和刻度尺都应在__________方向(选填“水平”或“竖直”)。

(2)弹簧自然悬挂,待弹簧______________时,长度记为L0,弹簧下端挂上砝码盘时,长度记为Lx;在砝码盘中每次增加10g砝码,弹簧长度依次记为L1至L6,代表符号L0LxL1L2L3L4L5L6数值/cm25.3527.3529.3531.3033.435.3537.4039.30表中有一个数值记录不规范,代表符号为__________。由表可知所用刻度尺的分度值为______________。

(3)如图是该同学依据表中数据作的图,纵轴是砝码的质量,横轴是弹簧长度与____________的差值(选填“L0”或“Lx”)。(4)由图可知弹簧的劲度系数为________N/m;通过图和表可知砝码盘的质量为__________g(结果保留两位有效数字,重力加速度取9.8m/s2)【解析】(1)弹簧拉力由砝码重力供应,故应在竖直方向。(2)由表中记录的数据可知,试验所用刻度尺的分度值为1mm,记录数据应当估读到0.1mm,(3)由于纵轴是砝码的质量,横轴应是弹簧长度与弹簧下端挂上砝码盘时长度Lx的差值。(4)由mg=kx可知,图像斜率与重力加速度的乘积等于弹簧的劲度系数为4.9N/m;砝码盘的质量为m0==10g答案:(1)竖直(2)稳定L31mm(3)L(4)4.91018.(15分)如图所示,在倾角为θ的粗糙固定斜面上,一个质量为m的物体被水平力F推