2020屆高三物理練習(xí) 相互作用章末質(zhì)量檢測(cè) 新人教版

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1、第二章 相互作用 (時(shí)間90分鐘,滿分100分) 命 題 設(shè) 計(jì)       難度 題號(hào)      目標(biāo)     較易 中等 稍難 力和受力分析 1、2、4、5、7 8、11 力的合成與分解 3、6、9 10、12 物體的平衡 13、14 15、16 一、選擇題(本大題共10個(gè)小題,共50分,每小題至少有一個(gè)選項(xiàng)正確,全部選對(duì)的得5分,選對(duì)但不全的得3分,有選錯(cuò)的得0分) 1. 如圖1所示,在水平力F作用下,A、B保持 靜止.若A與B的接觸面是水平的,且F≠0. 則關(guān)于B的受力個(gè)數(shù)可能為 (  ) A.3個(gè) 

2、       B.4個(gè) C.5個(gè) D.6個(gè) 圖1 解析:對(duì)于B物體,一定受到的力有重力、斜面支持力、A的壓力和A對(duì)B的摩擦力,若以整體為研究對(duì)象,當(dāng)F較大或較小時(shí),斜面對(duì)B有摩擦力,當(dāng)F大小適當(dāng)時(shí),斜面對(duì)B摩擦力為零,故B可能受4個(gè)力,也可能受5個(gè)力. 答案:BC 2.如圖2所示,質(zhì)量均為m的物體A、B 通過(guò)一勁度系數(shù)k的彈簧相連,開始時(shí) B放在地面上,A、B均處于靜止?fàn)顟B(tài), 現(xiàn)通過(guò)細(xì)繩將A向上拉起,當(dāng)B剛要離 開地面時(shí),A上升距離為L(zhǎng),假設(shè)彈簧一 圖2 直在彈性限度內(nèi)

3、,則 (  ) A.L= B.L< C.L= D.L> 解析:拉A之前,A靜止時(shí),mg=kx1,彈簧的壓縮量為x1,當(dāng)B剛要離開地面時(shí),彈簧的伸長(zhǎng)量為x2,mg=kx2,所以A上升的距離為L(zhǎng)=x1+x2=,故A正確. 答案:A 3. 如圖3所示,一條細(xì)繩跨過(guò)定滑輪連接物體 A、B,A懸掛起來(lái),B穿在一根豎直桿上, 兩物體均保持靜止,不計(jì)繩與滑輪、B與豎 直桿間的摩擦,已知繩與豎直桿間的夾角θ, 則物體A、B的質(zhì)量之比

4、mA∶mB等于 (  ) 圖3 A.cosθ∶1 B.1∶cosθ C.tanθ∶1 D.1∶sinθ 解析:對(duì)A、B受力分析可知mAgcosθ=mBg,則有mA∶mB=1∶cosθ,B項(xiàng)正確. 答案:B 4. 如圖4所示,質(zhì)量為m的木塊P在質(zhì)量為 M的長(zhǎng)木板ab上滑行,長(zhǎng)木板放在水平地 面上一直處于靜止?fàn)顟B(tài).若長(zhǎng)木板ab與地 圖4 面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ1,木塊P與長(zhǎng)木板ab間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ2,則長(zhǎng)木板ab受到地面的摩擦力大小為

5、 (  ) A.μ1Mg B.μ1(m+M)g C.μ2mg D.μ1Mg+μ2mg 解析:若長(zhǎng)木板ab未動(dòng)即地面對(duì)長(zhǎng)木板ab的摩擦力為靜摩擦力,由于P在長(zhǎng)木板ab上滑動(dòng),即P對(duì)長(zhǎng)木板ab的摩擦力大小為μ2mg.由平衡條件可知地面對(duì)ab的靜摩擦力大小為μ2mg.即只有C正確. 答案:C 5. (2020·北京高考)如圖5所示,將質(zhì)量為m的 滑塊放在傾角為θ的固定斜面上.滑塊與斜面 之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ.若滑塊與斜面之間的最 大靜摩擦力和滑動(dòng)摩擦力大小相等,重力加速 圖5

6、 度為g,則 (  ) A.將滑塊由靜止釋放,如果μ>tanθ,滑塊將下滑 B.給滑塊沿斜面向下的初速度,如果μ<tanθ,滑塊將減速下滑 C.用平行于斜面向上的力拉滑塊向上勻速滑動(dòng),如果μ=tanθ,拉力大小應(yīng)是2mgsinθ D.用平行于斜面向下的力拉滑塊向下勻速滑動(dòng),如果μ=tanθ,拉力大小應(yīng)是mgsinθ 解析:對(duì)放在斜面上的滑塊進(jìn)行受力分析,當(dāng)mgsinθ=μmgcosθ,即μ=tanθ時(shí),滑塊受力平衡,若先前靜止,則滑塊靜止;若有向下的初速度,則做勻速運(yùn)動(dòng).A中,μ>tanθ,滑塊靜止在斜面上不會(huì)下滑;B中,滑塊要加速下滑

7、;C中,拉力沿斜面向上,滑動(dòng)摩擦力向下,則拉力的大小為2mgsinθ;D中,滑塊沿斜面向下勻速滑動(dòng),不需要外力作用. 答案:C 6.一輕桿BO,其O端用光滑鉸鏈鉸于固定 豎直桿AO上,B端掛一重物,且系一細(xì) 繩,細(xì)繩跨過(guò)桿頂A處的光滑小滑輪,用 力F拉住,如圖6所示.現(xiàn)將細(xì)繩緩慢往 左拉,使桿BO與桿AO間的夾角θ逐漸減 圖6 小,則在此過(guò)程中,拉力F及桿BO所受壓力FN的大小變化情況是 (  ) A.FN先減小,后增大 B.FN始終不變 C.F先減小,后增大 D.F逐漸減小 解析:取BO桿的B端為研究對(duì)象,受到繩子 拉力(大小為F)

8、、BO桿的支持力FN 和懸掛重物的繩子的拉力(大小為G)的作用, 將FN與G合成,其合力與F等值反 向,如圖所示,得到一個(gè)力三角形(如圖中畫斜線 部分),此力三角形與幾何三角形OBA 相似,可利用相似三角形對(duì)應(yīng)邊成比例來(lái)解. 如圖所示,力三角形與幾何三角形OBA相似,設(shè)AO高為H,BO長(zhǎng)為L(zhǎng),繩長(zhǎng)AB為l,則由對(duì)應(yīng)邊成比例可得: ,式中G、H、L均不變,l逐漸變小,所以可知FN不變,F(xiàn)逐漸變小. 答案:BD 7.(2020·濟(jì)寧模擬) A、B、C三個(gè)物體通過(guò)細(xì)線 和光滑的滑輪相連,處于靜止?fàn)顟B(tài),如圖7 所示,C是一箱砂子,砂子和箱的重力都等于 G,動(dòng)滑輪的質(zhì)量不計(jì),打開

9、箱子下端開口, 使砂子均勻流出,經(jīng)過(guò)時(shí)間t0流完,則如圖8 所示的哪個(gè)圖線表示在這個(gè)過(guò)程中桌面對(duì)物體 圖7 B的摩擦力Ff隨時(shí)間的變化關(guān)系 (  ) 圖8 解析:選擇A、B整體作為研究對(duì)象,由于這個(gè)整體開始處于靜止?fàn)顟B(tài),所以后來(lái)應(yīng)該一直處于靜止?fàn)顟B(tài),整體共受到5個(gè)力的作用,即:重力G=GA+GB、支持力FN、靜摩擦力Ff、兩根繩子的拉力F1和F2.其中F1=F2=.根據(jù)平衡條件得:Ff=F1+F2=GC.所以當(dāng)砂子均勻流出時(shí),B選項(xiàng)正確. 答案:B 8. (2020·全國(guó)卷Ⅱ)如

10、圖9所示,一固定斜面 上兩個(gè)質(zhì)量相同的小物塊A和B緊挨著勻 速下滑,A與B的接觸面光滑.已知A與 斜面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)是B與斜面之間動(dòng) 圖9 摩擦因數(shù)的2倍,斜面傾角為α,B與斜面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)是 (  ) A.tanα B.cotα C.tanα D.cotα 解析:A、B兩物體受到斜面的支持力均為mgcosα,所受滑動(dòng)摩擦力分別為:FfA=μAmgcosα,F(xiàn)fB=μBmgcosα,對(duì)整體受力分析結(jié)合平衡條件可得:2mgsinα=μAmgcosα+μBmgcosα,且μ

11、A=2μB,解之得μB=tanα,A項(xiàng)正確. 答案:A 9.(2020·蘇州模擬) 長(zhǎng)直木板的上表面的一端放置 一個(gè)鐵塊,木板放置在水平面上,將放置鐵塊的 一端由水平位置緩慢地向上抬起,木板另一端相 對(duì)水平面的位置保持不變,如圖10所示.鐵塊受 到的摩擦力Ff隨木板傾角α變化的圖線在圖11中 圖10 正確的是(設(shè)最大靜摩擦力的大小等于滑動(dòng)摩擦力大小) (  ) 圖11 解析:本題應(yīng)分三種情況進(jìn)行分析: (1)當(dāng)0°≤α<arctanμ(μ為鐵塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù))時(shí),鐵塊相對(duì)木板處于靜止?fàn)顟B(tài),鐵塊受靜摩擦力作用,其大

12、小與重力沿木板(斜面)方向分力大小相等,即Ff=mgsinα,α=0°時(shí),F(xiàn)f=0;Ff隨α的增大按正弦規(guī)律增大. (2)當(dāng)α=arctanμ時(shí)處于臨界狀態(tài),此時(shí)摩擦力達(dá)到最大靜摩擦力,由題設(shè)條件可知其等于滑動(dòng)摩擦力大?。? (3)當(dāng)arctanμ<α≤90°時(shí),鐵塊相對(duì)木板向下滑動(dòng),鐵塊受到滑動(dòng)摩擦力的作用,可知Ff=μFN=μmgcosα,F(xiàn)f隨α的增大按余弦規(guī)律減小. 答案:C 10.(2020·南平模擬)如圖12所示,傾角為θ的斜面 體C置于水平面上,B置于斜面上,通過(guò)細(xì)繩跨 過(guò)光滑的定滑輪與A相連接,連接B的一段細(xì)繩 與斜面平行,A、B、C都處于靜止?fàn)顟B(tài).則 (  )

13、 A.B受到C的摩擦力一定不為零 B.C受到水平面的摩擦力一定為零 C.水平面對(duì)C的支持力與B、C的總重力大小相等 D.若將細(xì)繩剪斷,B物體依然靜止在斜面上,水平面對(duì)C的摩擦力為零 解析:若繩對(duì)B的拉力恰好與B的重力沿斜面向下的分力相等,則B與C間的摩擦力為零,A項(xiàng)錯(cuò)誤;利用整體法判斷,C一定受到水平面向左的摩擦力,B項(xiàng)錯(cuò)誤;同理在豎直方向利用整體法判斷,水平面對(duì)C的支持力小于B、C的總重力,C項(xiàng)錯(cuò)誤;利用整體法判斷BC系統(tǒng)在水平方向不受外力作用,D項(xiàng)正確. 答案:D 二、實(shí)驗(yàn)題(本大題共2個(gè)小題,共10分) 11.(5分)(2020·廣州調(diào)研)為了探究彈簧彈力F 和彈簧

14、伸長(zhǎng)量x的關(guān)系,某同學(xué)選了A、B兩 根規(guī)格不同的彈簧進(jìn)行測(cè)試,根據(jù)測(cè)得的數(shù)據(jù) 繪出如圖13所示的圖象,從圖象上看,該同 學(xué)沒(méi)能完全按實(shí)驗(yàn)要求做,使圖象上端成為 曲線,圖象上端成為曲線的原因是______________. 圖13 B彈簧的勁度系數(shù)為________.若要制作一個(gè)精確度較高的彈簧測(cè)力計(jì),應(yīng)選彈簧________(填A(yù)或B). 解析:在彈簧的彈性限度以內(nèi),彈力與形變量是成正比的,圖象上端出現(xiàn)彎曲是因?yàn)槔^(guò)大,超過(guò)了彈簧的彈性限度.由胡克定律得x=,則圖線斜率的倒數(shù)等于彈簧的勁度系數(shù)k==100 N/m.精確度高意味著相同拉力下形變量大,相同刻度線下最小

15、分度值小,故應(yīng)選用勁度系數(shù)小的彈簧A. 答案:拉力過(guò)大,超過(guò)了彈簧的彈性限度 100 N/m A 12.(5分) (2020·蘇南模擬)在“驗(yàn)證力的平行四邊 形定則”的實(shí)驗(yàn)中,需要將橡皮條的一端固定在 水平木板上,另一端系上兩根細(xì)繩,細(xì)繩的另一 端都有繩套(如圖14).實(shí)驗(yàn)中需用兩個(gè)彈簧測(cè)力 計(jì)分別勾住繩套,并互成角度地拉橡皮條,使橡 圖14 皮條伸長(zhǎng),結(jié)點(diǎn)到達(dá)某一位置O. (1)某同學(xué)在做該實(shí)驗(yàn)時(shí)認(rèn)為: A.拉橡皮條的繩細(xì)一些且長(zhǎng)一些,實(shí)驗(yàn)效果較好 B.拉橡皮條時(shí),彈簧測(cè)力計(jì)、橡皮條、細(xì)繩應(yīng)貼近木板且與木板平面平行 C.橡皮條彈性要好,拉結(jié)點(diǎn)

16、到達(dá)某一位置O時(shí),拉力要適當(dāng)大些 D.拉力F1和F2的夾角越大越好 其中正確的是________(填入相應(yīng)的字母). (2)若兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)均為4 N,且兩彈簧測(cè)力計(jì)拉力的方向相互垂直,則________(選填“能”或“不能”)用一個(gè)量程為5 N的彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)量出它們的合力,理由是__________________________. 解析:(1)拉力F1和F2的夾角越大,而合力小,作圖時(shí)相對(duì)誤差太大,正確的選項(xiàng)為A、B、C. (2)若兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)均為4 N,且兩彈簧測(cè)力計(jì)拉力的方向相互垂直,則其合力為4 N>5 N,故不能用一個(gè)量程為5 N的彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)量出它們的合力

17、. 答案:(1)A、B、C (2)不能 量程太小 三、計(jì)算題(本大題共4個(gè)小題,共40分,解答時(shí)應(yīng)寫出必要的文字說(shuō)明、方程式和演算步驟,有數(shù)值計(jì)算的要注明單位) 13.(8分) 如圖15所示,輕桿BC的C點(diǎn)用 光滑鉸鏈與墻壁固定,桿的B點(diǎn)通過(guò)水 平細(xì)繩AB使桿與豎直墻壁保持30°的夾角. 若在B點(diǎn)懸掛一個(gè)定滑輪(不計(jì)重力),某 人用它勻速地提起重物.已知重物的質(zhì)量 圖15 m=30 kg,人的質(zhì)量M=50kg,g取10 m/s2.試求: (1)此時(shí)地面對(duì)人的支持力的大?。? (2)輕桿BC和繩AB所受力的大?。? 解析:(1)因勻速提起重物,則FT=

18、mg.且繩對(duì)人的拉力為mg,所以地面對(duì)人的支持力為:FN=Mg-mg=(50-30)×10 N=200 N,方向豎直向上. (2)定滑輪對(duì)B點(diǎn)的拉力方向豎直向下,大小為2mg,桿對(duì)B點(diǎn)的彈力方向沿桿的方向,由共點(diǎn)力平衡條件得: FAB=2mgtan30° =2×30×10× N=200 N FBC== N=400 N. 答案:(1)200 N (2)400 N 200 N 14.(10分) 如圖16所示,光滑小圓環(huán)A吊著一個(gè) 重為G1的砝碼套在另一個(gè)豎直放置的大圓環(huán)上, 今有一細(xì)繩拴在小圓環(huán)A上,另一端跨過(guò)固定在 大圓環(huán)最高點(diǎn)B處的一個(gè)小滑輪后吊著一個(gè)重為 G2的砝碼,如果不

19、計(jì)小環(huán)、滑輪、繩子的重量大?。? 圖16 繩子又不可伸長(zhǎng),求平衡時(shí)弦AB所對(duì)的圓心角θ. 解析:以小圓環(huán)A為研究對(duì)象,它受到的力有: 豎直繩對(duì)它的拉力F1=G1,其方向豎直向下; AB繩對(duì)它的拉力F2=G2,其方向沿AB方向; 大圓環(huán)對(duì)它的彈力FN,其方向沿半徑指向圓外, 在F1、F2、FN三力的共同作用下,小圓環(huán)處于平衡狀態(tài). 將小圓環(huán)A所受的三個(gè)力利用力的合成和力的分解,組成三角形,如圖所示. 由幾何關(guān)系得△OAB與△FNAF2′相似,得 所以FN=F1,sin=, 將F1=G1、F2=G2代入 解得θ=2arcsin. 答案:2arcsin

20、15.(10分)雨滴接近地面的過(guò)程可以看做勻速直線運(yùn)動(dòng),此時(shí)雨滴的速度稱為收尾速度.某同學(xué)在一本資料上看到,雨滴的收尾速度v與雨滴的半徑r成正比,由此該同學(xué)對(duì)雨滴運(yùn)動(dòng)中所受的阻力F作了如下幾種假設(shè): (1)阻力只與雨滴的半徑成正比,即F=kr(k為常數(shù)). (2)阻力只與速度的平方成正比,即F=kv2(k為常數(shù)). (3)阻力與速度的平方和半徑的乘積成正比,即F=krv2(k為常數(shù)). 你認(rèn)為哪種假設(shè)能夠解釋雨滴收尾速度與半徑成正比這一關(guān)系?請(qǐng)寫出推導(dǎo)過(guò)程. 解析:雨滴達(dá)到收尾速度狀態(tài)時(shí),處于平衡狀態(tài),只受重力和空氣阻力F.由平衡條件得 F=G=mg=πr3ρg.① r、ρ分別為

21、雨滴的半徑、密度 由題意知v=k1r② k1為常數(shù) 由①②得F=rv2=krv2③ 式中k= 由推導(dǎo)知,阻力與速度的平方和半徑的乘積成正比. 即F=krv2假設(shè)才能解釋v∝r. 答案:見解析 16. (12分)如圖17所示,光滑勻質(zhì)圓球的直徑 d=40 cm,質(zhì)量為M=20 kg,懸線長(zhǎng)L=30 cm,正方形物塊A的厚度b=10 cm,質(zhì)量為 m=2 kg,物塊A與墻之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.2. 現(xiàn)將物塊A輕放于球和墻之間后放手,取g=10 m/s2,求: 圖17 (1)墻對(duì)A的摩擦力為多大? (2)施加一個(gè)與墻面平行的外力于物體A上,使物體A在未脫離圓球前貼著墻沿水平方向做加速度a=5 m/s2的勻加速直線運(yùn)動(dòng),那么這個(gè)外力的大小和方向如何? 解析:(1)球與物體A的受力圖分別如圖所示 對(duì)球有:tanθ= FN=Mgtanθ=150 N 對(duì)物體A有:Ff=μFN球=μFN=30 N>mg 所以A物體處于靜止?fàn)顟B(tài),靜摩擦力Ff=mg=20 N. (2)A沿水平方向運(yùn)動(dòng),面對(duì)著墻看,作出A物體在豎直 平面內(nèi)的受力圖如圖所示,有:Fsinα=mg Fcosα-μFN=ma 解出:F=20N,α=arctan. 答案:(1)20 N (2)20N,與水平方向成arctan 角斜向上

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