第三章　相互作用测评卷2021-2022学年物理必修第一册教科版2019（word含解析）

第三章　相互作用

注意事项

1.本试卷满分100分,考试用时75分钟。

2.无特殊说明,本试卷中g取10 m/s2。

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.(2021湖南邵阳高一上期末)关于重力,下列说法正确的是 (　　)

A.物体上只有重心处才受到重力作用

B.球体的重心一定在球心处

C.同一物体在同一地点,无论其运动状态如何,所受重力都一样大

D.物体向上抛出时受到的重力小于它静止时受到的重力

2.(2021北京东城高一上期末)小明去超市购物,他在从一层到二层的过程中,站立在自动人行道上,并随自动人行道做匀速运动。自动人行道为如图所示的坡面平整的斜面。在小明随自动人行道做匀速运动的过程中,关于他的受力情况,下列说法正确的是              (　　)

A.只受重力

B.受重力和支持力

C.受重力和摩擦力

D.受重力、支持力和摩擦力

3.(2021江苏昆山高一上期中)如图所示的一根轻弹簧,其自由端B在未悬挂重物时指针正对刻度5,在弹性限度内,当挂上80 N重物时指针正对刻度45,若要指针正对刻度20,应挂重物的重力是              (　　)

A.40 N　　　　B.30 N

C.20 N　　　　D.因k值未知,无法计算

4.(2021山西长治高一上第二次月考)质量为m的木块静止在倾角为θ的斜面上,则木块对斜面作用力的方向是              (　　)

A.沿斜面向下　　　　B.垂直于斜面向下

C.沿斜面向上　　　　D.竖直向下

5.(2021四川绵阳高一上第三次月考)如图所示,在倾角为α的斜面上,放一质量为m的小球,小球被竖直的木板挡住,不计摩擦,则球对挡板的压力是              (　　)

A.mg cos α　　　　B.mg tan α　　　　C.　　　　D.mg

6.(2021福建莆田第二十五中学高一上期末)已知合力F=6 N,其中一个分力F1跟F成30°角,大小未知;另一个分力F2的大小为6 N,方向未知,则F1的大小可能是              (　　)

A.7 N　　　　B.9 N　　　　C.12 N　　　　D.18 N

7.(2021湖北黄冈高一上期末)戽斗[hu dou]是古代一种小型的人力提水灌田农具,是我国古代劳动人民智慧的结晶。如图所示,两人双手执绳牵斗取水,在绳子长度一定时              (　　)

A.两人站得越近越省力

B.两人站得越远越省力

C.两边绳子与竖直方向夹角为60°时最省力

D.绳子拉力大小与两人距离远近无关

8.(2021四川雅安高一上期末)如图所示,用绳索将重球挂在墙上,不考虑墙的摩擦。如果把绳的长度增加一些,则球对绳的拉力F1和球对墙的压力F2的变化情况是(　　)

A.F1增大,F2减小　  B.F1减小,F2增大

C.F1和F2都减小　　D.F1和F2都增大　　　　　　 　　　　　　 　　　　　　

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.(2021甘肃武威高一上期末)如图所示,质量为m的木块在推力F的作用下,在水平地面上做匀速直线运动,已知木块与地面间的动摩擦因数为μ,F的方向与地面成θ角斜向下,则地面对木块的滑动摩擦力大小为               (　　)

A.μmg　　　　B.F cos θ

C.F sin θ　　　　D.μ(mg+F sin θ)

10.(2021山东烟台高一上第二次质量检测)如图所示,质量分布均匀的光滑小球O,放在倾角均为θ的斜面体上,斜面体位于同一水平面上,且小球处于平衡,则下列说法中正确的是              (　　)

A.甲图中斜面对球O弹力最大

B.丙图中斜面对球O弹力最小

C.乙图中挡板MN对球O弹力最小

D.丙图中挡板MN对球O弹力最小

11.(2021广东佛山第一中学高一上第二次段考)如图所示,物体A静止在倾角为30°的斜面体上,现保持斜面体质量不变,将斜面倾角由30°缓慢增大到37°的过程中,两物体仍保持静止,则下列说法中正确的是              (　　)

A.A对斜面体的压力减小

B.斜面体对A的摩擦力增大

C.地面对斜面体的支持力减小

D.地面对斜面体的摩擦力增大

12.(2021山西长治高一上第二次月考)如图所示,一圆弧形支架固定在斜面上,用一根细线系住一重为G的小球,悬挂在支架的最高点A点,此时小球与斜面刚好接触,现把悬挂点由A点缓慢移动到B点,悬挂点在B点时细线刚好与斜面平行,则在缓慢移动悬挂点的过程中              (　　)

A.细线对球的拉力一直减小

B.细线对球的拉力先增大后减小

C.细线对球的拉力先减小后增大

D.斜面对小球的支持力一直增大

三、非选择题(本题共6小题,共60分)

13.(2021四川绵阳高一上第三次月考)(6分)(1)在某次研究弹簧所受弹力F与弹簧长度L关系实验时,得到如图甲所示的F-L图像,由图像可知:弹簧原长L0=　　　　 cm,弹簧的劲度系数k=　　　　 N/m。 

(2)若按如图乙的方式挂上钩码(已知每个钩码重G=1 N),使(1)中研究的弹簧在光滑的水平桌面处于压缩状态,稳定后指针在刻度尺上指示如图乙所示,则图乙中所挂钩码的个数为　　　　个。(乙图弹簧左端是一有孔的挡板,细线拴在弹簧另一端) 

14.(2021天津静海第一中学高一上期末)(8分)“探究求合力的方法”的实验情况如图甲所示,其中A为固定橡皮筋的图钉的位置,O为橡皮筋与细绳的结点的位置,OB和OC为细绳,图乙是在白纸上根据实验结果画出的图。

(1)某次实验中,拉OC细绳的弹簧测力计指针位置如甲图所示,其读数为　　　　 N;乙图中的F与F'两力中,方向一定沿AO方向的是　　　　。 

(2)物理实验的方法有很多,本实验用到了下列实验方法中的哪种方法:　　　　。 

A.建立理想化模型法　　　　B.类比法

C.假设法　　　　D.等效替代法

(3)关于此实验下列说法正确的是　　　　。 

A.与橡皮筋连接的细绳必须等长

B.用两只弹簧测力计拉橡皮筋时,应使两弹簧测力计的拉力相等,以便算出合力的大小

C.用两只弹簧测力计拉橡皮筋时,结点位置必须与用一只弹簧测力计拉时结点的位置重合

D.拉橡皮筋的细绳要长些,标记同一细绳方向的两点要近一些

15.(2021陕西西安高一上期末)(10分)如图所示,位于水平桌面上的物块A质量为2m,由跨过定滑轮的轻绳与质量为m的物块B相连,从滑轮到A和到B的两段绳都是水平的。已知B与A之间的动摩擦因数是μ,A与桌面之间的动摩擦因数是2μ,滑轮的质量、滑轮轴上的摩擦都不计,重力加速度为g,若用一水平向右的力F拉A使它做匀速运动,求:

(1)绳对B物块的拉力大小;

(2)F的大小。

16.(2021山东潍坊高一上1月阶段性测试)(12分)很多人开车时喜欢用智能手机的导航功能,于是一种“车载磁吸手机支架”受到人们的喜爱。如图甲所示,支架的吸盘具有磁性,会牢牢吸附固定手机。图乙是手机吸附在支架上的侧视示意图(支架相当于倾角为θ的斜面)。若手机质量m=200 g,支架倾角θ=53°,手机与支架接触面间的动摩擦因数μ=0.3,手机和支架均处于静止状态,支架和手机间的最大静摩擦力与滑动摩擦力近似相等。(sin 53°=0.8,cos 53°=0.6)

(1)若没有磁吸力,通过计算说明,手机会不会滑下来;

(2)若二者间的磁吸力F=6 N,求支架对手机的弹力和摩擦力的大小。

17.(2021四川成都高一上期末调研)(12分)如图,工人需要把重为G的货箱沿斜放的木板缓慢推上卡车。假定木板与水平面的夹角为θ,货箱与木板间的动摩擦因数为μ,工人推力的方向与板面平行且与重力和支持力共面。求:

(1)货箱对木板的压力大小;

(2)木板对货箱的摩擦力;

(3)工人对货箱的推力大小。

18.(2021湖南常德高一上期末)(12分)如图所示,已知质量为m1的物体通过三段轻绳悬挂,三段轻绳的结点为O点,轻绳OB水平且B端被位于水平面上质量为m2的小明拉着,轻绳OA与竖直方向的夹角θ=37°,物体和人均处于静止状态。已知sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,重力加速度为g,设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。求:

(1)轻绳OA、OB上的拉力大小;

(2)若人的质量m2=50 kg,人与水平面之间的动摩擦因数μ=0.45,则人所受最大静摩擦力为多大?欲使人在水平面上不滑动,物体的质量最大不能超过多少?

答案全解全析

1.C　重心是重力的等效作用点,并非物体上只有重心处才受到重力作用,选项A错误;质量分布均匀的球体的重心在球心处,选项B错误;同一物体在同一地点,无论其运动状态如何,所受重力都一样大,选项C正确;物体向上抛出时受到的重力等于它静止时受到的重力,选项D错误。

2.D　人匀速上行,受力平衡,则受重力、自动人行道的支持力和摩擦力,故选项D正确。

3.B　弹簧的自由端B在未悬挂重物时指针正对刻度5,当挂上80 N重物时指针正对刻度45,知弹簧形变量为x1=45-5=40,指针正对刻度20时,弹簧的形变量为x2=20-5=15,由胡克定律F=kx得,F'=kx1=80 N,F″=G=kx2,解得G=30 N,故选项B正确。

4.D　木块受力如图所示,其中斜面对木块的作用力为支持力N和静摩擦力f,由平衡条件知二者的合力大小为G,方向竖直向上;故木块对斜面作用力的方向竖直向下,故D正确,A、B、C错误。

5.B　对小球进行受力分析,如图所示,小球受重力mg、挡板对球的弹力FN1及斜面对球的弹力FN2,将FN1和FN2合成,合力为F,根据共点力平衡条件得出F=mg,利用三角函数关系得出FN1=mg tan α,小球对挡板的压力等于挡板对球的弹力,即mg tan α,故选B。

6.C　根据平行四边形定则作出F、F1、F2的图示,如图所示

因F1跟F成30°角,且F2=6 N,F=6 N,由几何关系得F1=2F2=12 N或F1=F2=6 N,故选项C正确。

7.A　设绳长为l,两人间距为d,选O点为研究对象,因aOb为同一根绳子,故aO、bO对O点的拉力大小相等,因此平衡时aO、bO与水平方向的夹角相等,设为θ,对O点受力情况分析如图所示,根据平衡条件得2T sin θ=mg,由几何关系可得sin θ=,联立可得T=·,从上式可知,当d减小时,T减小。故选项A正确。

8.C　以小球为研究对象,分析受力如图。设绳子与墙的夹角为θ,由平衡条件得

F1=F1'=,F2=F2'=mg tan θ,把绳的长度增大,则θ减小,cos θ增大,tan θ减小,则F1和F2都减小。

9.BD　质量为m的木块在推力F的作用下,在水平地面上做匀速直线运动,受力如图所示,水平方向:f=F cos θ

竖直方向:N=F sin θ+mg

滑动摩擦力f=μN=μ(mg+F sin θ),故A、C错误,B、D正确。

10.AD　将甲、乙、丙、丁四种情况小球的受力图作在一幅图上,如图,根据平衡条件得知,丁图中斜面对小球的弹力为零,挡板对小球的弹力等于其重力G。三种情况下,斜面对小球的弹力和挡板对小球的弹力的合力与重力大小相等、方向相反,即得到三种情况下此合力相等,根据平行四边形定则得知,丙图中挡板MN对球O弹力NMN最小,甲图中斜面对球O弹力N斜最大,故A、D正确。

11.AB　设斜面的倾角为α,物体A的重力为G,作出A的受力如图所示,根据平衡条件得:N=G cos α,f=G sin α,当斜面倾角α由30°增大到37°时,cos α减小,则N减小,根据力的相互性得知,A对斜面的压力减小,A正确;当斜面倾角α由30°增大到37°时,sin α增大,则f增大,B正确;把两物体看作一个整体,整体只受重力和地面的支持力,不受地面的摩擦力,且地面的支持力总是等于两物体重力之和,地面的摩擦力总是等于零,C、D错误。

12.AD　以小球为研究对象,受力分析如图所示,因“缓慢”移动悬挂点,故小球处于动态平衡,在悬挂点由A点缓慢移动到B点的过程中,细线对球的拉力F与斜面对球的支持力的合力与小球重力G等大反向共线;由图知,细线对球的拉力F一直减小,当细线与斜面平行时,F与N垂直,此时F有最小值;而斜面对小球的支持力N一直增大;故选项A、D正确。

13.答案　(1)3.0(2分)　200(2分)　(2)3(2分)

解析　(1)弹簧原长就是弹簧没有弹力时的长度,即F-L图像在横轴的截距L0=3.0 cm;弹簧的劲度系数为k= N/m=200 N/m。

(2)由题图得弹簧长度为L=1.5 cm,由胡克定律得k(L0-L)=nG,解得n=3。

14.答案　(1)2.60(2分)　F'(2分)　(2)D(2分)　(3)C(2分)

解析　(1)弹簧测力计读数为2.60 N;乙图中的F与F'两力中,F是两个分力合力的理论值,F'是两个分力合力的实际值,则方向一定沿AO方向的是F'。

(2)本实验用到的物理方法是等效替代法,故选D。

(3)与橡皮筋连接的细绳尽量长些,但是不一定必须等长,选项A错误;用两只弹簧测力计拉橡皮筋时,不一定要使两弹簧测力计的拉力相等,选项B错误;用两只弹簧测力计拉橡皮筋时,结点位置必须与用一只弹簧测力计拉时结点的位置重合,以保证等效性,选项C正确;拉橡皮筋的细绳要长些,标记同一细绳方向的两点要远一些,这样可减小记录力的方向时产生的误差,选项D错误。

15.答案　(1)μmg　(2)8μmg

解析　(1)对B物块,设跨过定滑轮的轻绳拉力为T,物块B与A间的滑动摩擦力f=μmg              ①(1分)

根据共点力平衡条件得T=f ②(1分)

则T=μmg (1分)

(2)对物块A受力分析,A受拉力F、B对A向左的摩擦力f,地面对A物块向左的摩擦力f',根据共点力平衡条件,有F=f+f'+T              ③(3分)

地面对A物块向左的摩擦力f'=2μ(3m)g=6μmg ④(2分)

由①~④式可以解得F=8μmg (2分)

16.答案　(1)手机会滑下来　(2)7.2 N　1.6 N

解析　(1)以手机为研究对象,受力分析如图所示

将重力沿斜面和垂直斜面分解后可得N=mg cos θ (1分)

最大静摩擦力fmax=μN (1分)

代入数据可得fmax=0.36 N(1分)

而重力沿斜面方向的分力mg sin θ=1.6 N(2分)

mg sin θ>fmax,所以手机会滑下来。 (2分)

(2)以手机为研究对象,受力分析如图所示

将重力沿斜面和垂直斜面分解后可得N'=mg cos θ+F (1分)

f'=mg sin θ (1分)

解得N'=7.2 N,f'=1.6 N(2分)

根据f'max=μN'可得f'max=2.16 N(1分)

f'<f'max

故手机受到的摩擦力大小为1.6 N。

17.答案　(1)G cos θ　(2)μG cos θ,方向沿木板向下

(3)G(μ cos θ+ sin θ)

解析　(1)以货箱为研究对象,其受力如图所示

在垂直于木板方向,由力的平衡条件有FN=G cos θ (2分)

货箱对木板的压力和木板对货箱的支持力是相互作用力,大小相等,方向相反,FN'=FN=G cos θ              (3分)

(2)由Ff=μFN解得Ff=μG cos θ,方向沿木板向下。 (2分)

(3)平行于木板方向上,由力的平衡条件有F=Ff+G sin θ (3分)

解得F=G(μ cos θ+ sin θ) (2分)

18.答案　(1)1.25m1g　0.75m1g　(2)225 N　30 kg

解析　(1)对结点O进行受力分析,如图所示

由平衡条件有m1g=TOA cos 37°,TOB=TOA sin 37° (2分)

两式联立得OA、OB绳拉力分别为TOA=1.25m1g,TOB=0.75m1g (2分)

(2)对人进行受力分析,如图所示,依平衡条件有fm=μFN,FN=m2g (2分)

代入数据联立得最大静摩擦力fm=225 N(2分)

又TOB=fm(2分)

即0.75 g=fm

解得=30 kg(2分)