廣西專版2024-2025學(xué)年新教材高中物理第3章相互作用-力過關(guān)檢測新人教版必修第一冊

第三章過關(guān)檢測(時間:90分鐘滿分:100分)一、選擇題(本題共10小題,每題4分,共40分。在每小題給出的四個選項中,第1~7題只有一個選項符合題目要求,第8~10題有多個選項符合題目要求。全部選對的得4分,選對但不全的得2分,有選錯或不答的得0分)1.如圖所示,P是位于水平粗糙桌面上的物塊。用跨過定滑輪的輕繩將P與小盤相連,小盤內(nèi)有砝碼,小盤與砝碼的總質(zhì)量為m。在P運動的過程中,若不計空氣阻力,則關(guān)于P在水平方向受到的作用力與相應(yīng)的施力物體,下列說法正確的是()A.拉力和摩擦力,施力物體是地球和桌面B.拉力和摩擦力,施力物體是繩和桌面C.重力mg和摩擦力,施力物體是地球和桌面D.重力mg和摩擦力,施力物體是繩和桌面答案B解析以P為探討對象,水平方向P受到繩的拉力和桌面對P的摩擦力的作用,拉力的施力物體是繩,摩擦力的施力物體是桌面。2.(2024·河南開封高一期末)某品牌菜刀如圖所示,菜刀的刀刃前部和后部的厚薄不一樣,刀刃前部的頂角小,后部的頂角大,下列說法正確的是()A.在刀背上加上同樣的力時,分開其他物體的力跟刀刃厚薄無關(guān)B.刀刃前部和后部厚薄不勻,僅是為了外形美觀,跟運用功能無關(guān)C.在刀背上加上同樣的壓力時,頂角不同,分開其他物體的力會有所不同D.刀刃頂角的大小對分開其他物體的力沒有影響答案C解析把刀刃部分抽象后,可簡化成一個等腰三角劈,設(shè)頂角為2θ,背寬為d,側(cè)面長為l,如圖甲所示。當(dāng)在劈背施加壓力F后,產(chǎn)生垂直側(cè)面的兩個分力F1、F2,運用中依靠著這兩個分力分開被加工的其他物體。由對稱性知,這兩個分力大小相等(F1=F2),因此畫出力分解的平行四邊形,實為菱形,如圖乙所示。在這個力的平行四邊形中,取其四分之一考慮(圖中陰影部分),依據(jù)它跟半個劈的直角三角形的相像關(guān)系,得F1=F2=F2sinθ,由此可見,刀背上加上肯定的壓力F時,側(cè)面分開其他物體的力跟頂角的大小有關(guān),頂角越小,sinθ的值越小,F1和F3.如圖所示,一重為120N的球固定在彈性桿AB的上端,今用測力計沿與水平方向成37°角斜向右上方拉球,使桿發(fā)生彎曲,此時測力計的示數(shù)為100N。已知sin37°=0.6,cos37°=0.8,則桿AB對球作用力的大小為()A.80NB.100NC.110ND.120N答案B解析球受到重力mg、測力計的拉力F=100N和桿對其的作用力FN,依據(jù)平衡條件可得FNx=Fcos37°=80N,FNy=mg-Fsin37°=60N,所以FN=FNx4.如圖所示的水平面上,橡皮繩一端固定,另一端連接兩根彈簧,連接點P在F1、F2、F3三力作用下保持靜止,下列推斷正確的是()A.F1>F2>F3 B.F3>F1>F2C.F2>F3>F1 D.F3>F2>F1答案B解析P點受力如圖所示。由幾何學(xué)問得F3>F1>F2,選項B正確。5.a、b兩個質(zhì)量相同的球用線相連接,a球用線掛在天花板上,b球放在光滑斜面上,系統(tǒng)保持靜止(線的質(zhì)量不計),則下列圖正確的是()答案B解析對a、b球整體受力分析知,受重力、斜面的支持力和如圖甲所示線的拉力,同理,對b球受力分析如圖乙,選項B正確。6.吊蘭是常養(yǎng)的植物盆栽之一,右圖是懸掛的吊蘭盆栽,四條等長的輕繩與豎直方向夾角均為30°,花盆總質(zhì)量為2kg,g取10m/s2,則每根輕繩的彈力大小為()A.5N B.103C.10N D.20N答案B解析依據(jù)對稱性可知,每根繩的拉力大小相等,設(shè)每根繩的拉力大小為F。在豎直方向由平衡條件得4Fcos30°=G,解得F=1037.如圖所示,三個重力均為100N的物塊,疊放在水平桌面上,各接觸面水平,水平拉力F=20N作用在物塊2上,三條輕質(zhì)繩結(jié)于O點,水平繩與物塊3連接,豎直繩懸掛重物B,傾斜繩通過定滑輪與物體A連接,已知傾斜繩與水平繩間的夾角為120°,A物體重40N,不計滑輪質(zhì)量及摩擦,整個裝置處于靜止?fàn)顟B(tài)。則物塊3受力個數(shù)為()A.3 B.4 C.5 D.6答案C解析對結(jié)點O受力分析,水平方向受力平衡,則FT3=FTAcos60°,又FTA=GA,故繩子對物塊3的拉力為GAcos60°=20N。將物塊1和物塊2看成一個整體分析,受重力、支持力、向右的拉力F和向左的靜摩擦力Ff32,依據(jù)平衡條件得Ff32=F=20N;依據(jù)牛頓第三定律,物塊2對物塊3的靜摩擦力Ff23水平向右,大小為20N;又繩子對物塊3的拉力水平向左,大小也為20N,則物塊3與桌面間的摩擦力為0。故物塊3受重力、支持力、壓力、物塊2給物塊3的摩擦力、繩子拉力,共5個力作用,選項C正確。8.兩個中間有孔的質(zhì)量為m0的小球A、B用一輕彈簧相連,套在一根光滑水平桿上。兩個小球下面分別連有一輕彈簧。兩輕彈簧下端系在同一小球C上,如圖所示。已知小球C的質(zhì)量為m,三根輕彈簧的勁度系數(shù)都為k,三根輕彈簧剛好構(gòu)成一個等邊三角形。則()A.水平桿對質(zhì)量為m0的小球的支持力為(m0+m)gB.連接質(zhì)量為m的小球的輕彈簧的彈力為mgC.連接質(zhì)量為m的小球的輕彈簧的伸長量為3D.套在光滑水平桿上的輕彈簧的形變量為3答案CD解析以三個小球和三根彈簧組成的整體為探討對象,由平衡條件可得水平桿對質(zhì)量為m0的小球的支持力F=m0+m2g,選項A錯誤。單獨探討質(zhì)量為m的小球,由平衡條件可得連接質(zhì)量為m的小球的輕彈簧的彈力F=3mg3,再由胡克定律可得連接質(zhì)量為m的小球的輕彈簧的伸長量x=Fk=3mg9.如圖所示,在探究摩擦力的試驗中,用彈簧測力計水平拉一放在水平桌面上的小木塊,小木塊的運動狀態(tài)與彈簧測力計的讀數(shù)如下表所示(每次試驗時,木塊與桌面的接觸面相同)。則由下表分析可知,下列選項正確的是()試驗次數(shù)小木塊的運動狀態(tài)彈簧測力計讀數(shù)/N1靜止0.42靜止0.63直線加速0.74勻速直線0.55直線減速0.3A.木塊受到的最大靜摩擦力為0.7NB.木塊受到的最大靜摩擦力可能為0.6NC.在這五次試驗中,木塊受到的摩擦力大小有三次是相同的D.在這五次試驗中,木塊受到的摩擦力大小各不相同答案BC解析第1次和第2次試驗都沒有拉動木塊,說明這兩次的拉力大小均未超過最大靜摩擦力,第3次試驗時,木塊做加速運動,說明拉力已經(jīng)大于最大靜摩擦力Ffmax,因此可知,最大靜摩擦力范圍0.6N≤Ffmax<0.7N,選項A錯誤,B正確。滑動摩擦力與運動狀況無關(guān),因此第3、4、5次的摩擦力大小相等,選項C正確,D錯誤。10.如圖所示,傾角為θ的斜面體C置于水平面上,物塊B置于斜面上,通過細(xì)繩跨過光滑定滑輪與沙漏A連接,連接B的一段細(xì)繩與斜面平行。在A中的沙子緩慢流出的過程中,A、B、C都處于靜止?fàn)顟B(tài),則下列說法正確的是()A.B對C的摩擦力可能始終增大B.地面對C的支持力可能不變C.C對地面的摩擦力方向始終向左,且漸漸減小D.滑輪對繩的作用力方向始終不變答案AD解析若一起先C對B的摩擦力就沿斜面對上,則在A中的沙子緩慢流出的過程中,C對B的摩擦力漸漸增大,依據(jù)牛頓第三定律可知,此時B對C的摩擦力也始終增大,選項A正確。在A中的沙子緩慢流出的過程中,細(xì)繩的拉力漸漸減小,以B、C為整體,依據(jù)平衡條件可知,在豎直方向,地面對C的支持力漸漸變大;在水平方向,地面對C的摩擦力方向向左,始終減小,依據(jù)牛頓第三定律可知C對地面的摩擦力方向始終向右,且漸漸減小,選項B、C錯誤。繩的拉力大小到處相等,且方向不變,依據(jù)平行四邊形定則可知,它們的合力的方向也不變,因此滑輪對繩的作用力方向也始終不變,選項D正確。二、試驗題(18分)11.(6分)在探究彈簧彈力和伸長量的關(guān)系時,某同學(xué)把兩根彈簧如圖甲所示連接起來進(jìn)行探究。甲乙(1)某次測量如圖乙所示,指針示數(shù)為cm。

(2)在彈性限度內(nèi),將50g的鉤碼逐個掛在彈簧下端,得到指針A、B的示數(shù)lA和lB如表所示。用表中數(shù)據(jù)計算彈簧Ⅰ的勁度系數(shù)為N/m(重力加速度g取10m/s2)。由表中數(shù)據(jù)(選填“能”或“不能”)計算出彈簧Ⅱ的勁度系數(shù)。

鉤碼數(shù)1234lA/cm15.7119.7123.6627.76lB/cm29.9635.7641.5147.36答案(1)16.00(2)12.5能解析(1)刻度尺最小分度為0.1cm,讀數(shù)時需估讀到0.01cm。(2)題表中對lA的測量有四組數(shù)據(jù),應(yīng)采納逐差法計算增加一個鉤碼時彈簧Ⅰ增加的長度。l0=lA3+lA4故k=mgl0=12通過計算lB-lA可得出A、B兩指針間的長度,進(jìn)而計算出增加一個鉤碼時彈簧Ⅱ增加的長度,從而計算出其勁度系數(shù)。12.(12分)小明通過試驗驗證力的平行四邊形定則。(1)試驗記錄紙如圖甲所示,O點為橡皮筋被拉伸后伸長到的位置,兩彈簧測力計共同作用時,拉力F1和F2的方向分別過P1和P2點;一個彈簧測力計拉橡皮筋時,拉力F3的方向過P3點。三個力的大小分別為F1=3.30N、F2=3.85N和F3=4.25N。請依據(jù)圖中給出的標(biāo)度作圖求出F1和F2的合力。(2)細(xì)致分析試驗,小明懷疑試驗中的橡皮筋被多次拉伸后彈性發(fā)生了改變,影響試驗結(jié)果。他用彈簧測力計先后兩次將橡皮筋拉伸到相同長度,發(fā)覺讀數(shù)不相同,于是進(jìn)一步探究了拉伸過程對橡皮筋彈性的影響。試驗裝置如圖乙所示,將一張白紙固定在豎直放置的木板上,橡皮筋的上端固定于O點,下端N掛一重物。用與白紙平行的水平力緩慢地移動N,在白紙上記錄下N的軌跡。重復(fù)上述過程,再次記錄下N的軌跡。甲乙丙兩次試驗記錄的軌跡如圖丙所示。過O點作一條直線與軌跡交于a、b兩點,則試驗中橡皮筋分別被拉伸到a和b時所受拉力Fa、Fb的大小關(guān)系為。

(3)依據(jù)(2)中的試驗,可以得出的試驗結(jié)果有。(填寫選項前的字母)

A.橡皮筋的長度與受到的拉力成正比B.兩次受到的拉力相同時,橡皮筋第2次的長度較長C.兩次被拉伸到相同長度時,橡皮筋第2次受到的拉力較大D.兩次受到的拉力相同時,拉力越大,橡皮筋兩次的長度之差越大(4)依據(jù)小明的上述試驗探究,請對驗證力的平行四邊形定則試驗提出兩點留意事項。①;②。

答案(1)如圖所示,F合=4.70(4.60~4.90都算對)(2)Fa=Fb(3)BD(4)橡皮筋拉伸不宜過長選用新橡皮筋(或拉力不宜過大;選用彈性好的橡皮筋;換用彈性好的輕彈簧)解析(2)分析端點N受力,設(shè)橡皮筋與豎直方向間的夾角為θ,由平衡條件易得橡皮筋的拉力F=mgcosθ,可見θ相同時橡皮筋拉力相同。(3)題圖丙中ab表示兩次拉力相同時橡皮筋的長度之差,易知選項A錯誤,B正確。由圖中的兩軌跡間的距離改變可知,θ越大時長度差越大,結(jié)合F=三、計算題(本題共4小題,共42分。解答應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和重要演算步驟,只寫出最終答案的不能得分。有數(shù)值計算的題,答案中必需明確寫出數(shù)值和單位)13.(6分)(2024·寧夏六盤山高級中學(xué)高一期中)如圖甲所示,一輕彈簧左端與墻壁相連于O點,作用于右端A點的水平外力F改變時彈簧長度不斷改變,取水平向左為正方向,測得外力F與彈簧長度的關(guān)系如圖乙所示,求:(1)彈簧原長;(2)彈簧的勁度系數(shù)。答案(1)15cm(2)400N/m解析(1)依據(jù)圖像可知,當(dāng)F=0時,彈簧處于自然伸長狀態(tài),即自然長度(原長)為15cm。(2)由胡克定律可得k=ΔFΔx14.(8分)滑板運動是一項特別刺激的水上運動,探討表明,在進(jìn)行滑板運動時,水對滑板的作用力的方向垂直于板面,大小為kv2,其中v為滑板的速度大小(水可視為靜止),k為常數(shù)且k=54kg/m。如圖所示,人在水平牽引力作用下,與滑板一起做勻速直線運動,滑板和水平面的夾角θ=37°,若人和滑板的總質(zhì)量為108kg,不計空氣阻力,sin37°=0.6,cos37°=0.8,g取10m/s2,求:(1)人受到的水平牽引力的大小;(2)滑板的速度大小。答案(1)810N(2)5m/s解析(1)以滑板和運動員為探討對象,受重力、水平牽引力F與水對滑板的作用力FN,其受力分析如圖所示。由共點力平衡條件可得FNcosθ=mgFNsinθ=F解得F=810N。(2)由于FN=mg依據(jù)題意可知FN=kv2解得v=mgkcos15.(13分)如圖所示,水平細(xì)桿上套有一質(zhì)量為0.54kg的小環(huán)A,用輕繩將質(zhì)量為0.5kg的小球B與A相連。B受到始終與水平方向成53°角的風(fēng)力作用,與A一起向右勻速運動,此時輕繩與水平方向夾角為37°。運動過程中B球始終在水平細(xì)桿的下方。求:(g取10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8)(1)B對繩子的拉力大小;(2)A與桿間的動摩擦因數(shù)。答案(1)3.0N(2)0.3解析(1)對小球B由平衡條件得,繩的拉力為FT=mBgsin37°=3.0N由牛頓第三定律知B對繩子的拉力大小為3.0N。(2)環(huán)A做勻速直線運動,有FTcos37°-Ff=0FN=mAg+FTsin37°而Ff=μFN解得μ=0.3。16.(15分)一般教室門上都會安裝一種暗鎖,這種暗鎖由外殼A、骨架B、彈簧C(勁度系數(shù)為k)、鎖舌D(傾斜角θ=45°)、鎖槽E,以及連桿、鎖頭等部件組成,如圖甲所示。設(shè)鎖舌D的側(cè)面與外殼A和鎖槽E之間的動摩擦因數(shù)均為μ,最大靜摩擦力Ffm由Ffm=μFN(FN為正壓力)求得。有一次放學(xué)后,當(dāng)某同學(xué)打算關(guān)門時,無論用多大的力,也不能將門關(guān)上(這種現(xiàn)象稱為自鎖),此刻暗鎖所處的狀態(tài)的俯視圖如圖乙所示,P為鎖舌D與鎖槽E