2023_2024学年新教材高中物理章末质量评估三第三章相互作用粤教版必修第一册 试卷

章末质量评估(三)

(时间：75分钟　分值：100分)

一、单项选择题(本大题共8小题，每题4分，共32分．每小题中只有一个选项是正确的，选对得4分，错选、不选或多选不得分)

1．如图所示，将一劲度系数为k的轻弹簧一端固定在内壁光滑的半球形容器最底部O′处(O为球心)，弹簧另一端与质量为m的小球相连，小球静止于P点．已知容器半径为R，与水平地面之间的动摩擦因数为μ，OP与水平方向的夹角为θ＝30°.下列说法正确的是(　　)

A．弹簧原长为R＋

B．容器受到水平向左的摩擦力

C．容器对小球的作用力大小为mg

D．轻弹簧对小球的作用力大小为mg

解析：对小球受力分析，如图所示，小球受到重力G、弹簧的弹力F和容器的支持力T，根据平衡条件得知：容器和弹簧对小球的作用力的合力与重力大小相等，方向相反，所以此合力竖直向上．由几何关系可得：轻弹簧对小球的作用力大小F＝mg.

容器对小球的作用力大小为T＝mg.

由胡克定律，得弹簧的压缩量为x＝＝，则弹簧的原长为L0＝R＋x＝R＋.故A正确，C、D错误．以容器和小球整体为研究对象，分析受力可知，竖直方向有总重力、地面的支持力，根据平衡条件可知容器不受水平面的静摩擦力，故B错误．故选A.

答案：A

2．小芳同学想要悬挂一个镜框，以下四种方法中每根绳子所受拉力最小的是(　　)

A　　　　　　　　　B

C　　　　　　　　　D

解析：当合力一定时，两分力的夹角越小，分力越小，两分力的夹角越大，分力越大．解决本题的关键是知道合力和分力遵循平行四边形定则，合力一定，分力夹角越大，分力越大．镜框受重力和两根绳子的拉力处于平衡，合力等于0，知两根绳子拉力的合力等于重力，由绳子合力与分力的关系可知，绳子的夹角越小，绳子拉力越小，由于B图中两绳子间的夹角最小，故拉力最小，故B正确，A、C、D错误．故选B.

答案：B

3．下列说法正确的是(　　)

A．两个物体只要接触就会产生弹力

B．放在桌面上的物体受到的支持力是由于桌面发生形变而产生的

C．滑动摩擦力的方向总是和物体的运动方向相反

D．形状规则的物体的重心必与其几何中心重合

解析：弹力产生条件为①接触、②形变，A错误；放在桌面上的物体受到的支持力是由于桌面发生形变而产生的，B正确；滑动摩擦力的方向总是和物体的相对运动方向相反，C错误；形状规则、质量分布均匀的物体的重心必与其几何中心重合，D错误．

答案：B

4．下列关于力的说法正确的是(　　)

A．只有相互接触的物体间才有力的作用

B．力可以改变物体的运动状态，但不能使物体发生形变

C．竖直向上抛出的物体，能竖直上升，是因为受到竖直向上升力的作用

D．施力物体同时也是受力物体

解析：物体运动不需要力，改变运动状态(速度)才需要力；力是改变物体运动状态的原因；力是物体对物体的作用，相互接触的物体不一定有力的作用，没有相互接触的物体可能存在力的作用；要产生力的作用，至少有两个物体，单独一个物体不会产生力的作用，没有物体就不会产生力的作用．当相互接触的物体间，有力的作用，属于弹力，有力不一定有必须接触，比如：重力，故A错误；力的作用不是使物体运动，而是改变物体的运动状态，有力一定使物体发生形变，故B错误；竖直向上抛出的物体，能竖直上升，是因为物体具有惯性，要保持原来的运动状态，故C错误；力是物体对物体的作用，施力物体一定也是受力物体，故D正确．故选D.

答案：D

5．如图所示，在水平桌面上，用弹簧测力计沿水平方向拉一木块做匀速直线运动，弹簧测力计的示数为20 N，则木块受到的摩擦力大小是(　　)

A．10 N　　　　　　　　　 B．15 N

C．20 N   D．25 N

解析：解析：木块做匀速运动，处于受力平衡状态，对木块受力分析可知，弹簧的拉力和木块受到的摩擦力是一对平衡力，它们大小相等、方向相反．根据物体的受力状态，可以很容易地判断木块受到的摩擦力大小．对木块受力分析可知，弹簧的拉力和木块受到的摩擦力大小相等，所以木块受到的摩擦力大小是20 N，所以C正确，A、B、D错误．故选C.

答案：C

6．作用在同一物体上的下列几组力中，一定能使物体做匀速直线运动的是(　　)

A．10 N，20 N，20 N，20 N   B．10 N，20 N，20 N，60 N

C．10 N，10 N，20 N，50 N   D．10 N，20 N，30 N，70 N

解析：A项中，20 N，20 N，20 N三个力的合力最小值为0，最大值为60 N，这三个力的合力可以等于10 N，所以这四个力的合力可以等于零，一定能使物体做匀速直线运动，故A正确；B项中，10 N，20 N，20 N，60 N这四个力的合力最小值等于10 N，合力不能等于零，所以不能使物体做匀速直线运动，故B错误；C项中，10 N，10 N，20 N，50 N这四个力的合力最小值等于10 N，合力不能等于零，所以不能使物体做匀速直线运动，故C错误；D项中，10 N，20 N，30 N，70 N这四个力的合力最小值等于10 N，合力不能等于零，所以不能使物体做匀速直线运动，故D错误．故选A.

答案：A

7．在“验证力的平行四边形定则”实验中，分别使用一个测力计和两个测力计拉伸橡皮条的结点至相同位置．这样做的目的是(　　)

A．便于作图

B．便于记录测量点

C．便于读测力计示数

D．保证两次拉伸橡皮条的效果相同

解析：该实验采用了“等效替代”的原理，即合力与分力的关系是等效的，要求两次拉橡皮筋时的形变量和方向是等效的．实验的核心是实验原理，根据原理选择器材，安排实验步骤，分析实验误差，进行数据处理等等．本实验的目的是为了验证力的平行四边形定则，即研究合力与分力的关系，根据合力与分力是等效的，在“验证力的平行四边形定则”实验中，分别使用一个测力计和两个测力计拉伸橡皮条的结点至相同位置，这样做的目的是保证两次拉伸橡皮条的效果相同，故D正确，A、B、C错误．故选D.

答案：D

8.如图所示，质量为m的木块被水平推力压着，静止在竖直墙壁上，当推力F的大小增加到2F时，下列说法错误的是(　　)

A．木块所受墙面的弹力增加到原来的2倍

B．木块所受墙面的摩擦力增加到原来的2倍

C．木块所受墙面的摩擦力方向竖直向上

D．木块所受墙面的摩擦力不变

解析：物块静止在竖直墙壁上，受重力、推力和弹力、静摩擦力处于平衡状态，根据共点力平衡判断弹力和摩擦力的变化．解决本题的关键是能够正确地受力分析，运用共点力平衡进行求解．木块处于静止，推力和墙壁的弹力平衡，重力和静摩擦力平衡，当推力F的大小增加到2F时，则木块所受墙面的弹力增加到原来的2倍，但摩擦力始终等于重力，方向竖直向上，保持不变．故A、C、D正确，B错误．本题选错误的，故选B.

答案：B

二、多项选择题(本大题共3小题，每题6分，共18分．每小题有多个选项是正确的，全选对得6分，少选得3分，选错、多选或不选不得分)

9.如图所示，硬杆一端通过铰链固定在墙上的B点，另一端装有滑轮，重物用绳拴住通过滑轮固定于墙上的A点，使重物处于平衡态．若杆、滑轮及绳的质量和摩擦均不计，将绳的固定端从A点沿墙稍向上移动一点距离，再使之平衡时，则(　　)

A．绳的拉力减小，滑轮对绳的作用力增大

B．杆与竖直墙壁的夹角增大

C．绳的拉力、滑轮对绳的作用力都不变

D．绳的拉力不变，滑轮对绳的作用力减小

解析：由于杆一直平衡，对两根细线的拉力的合力一定在杆的方向上；又由于同一根绳子的张力处处相等，故两根细线的拉力一定相等且等于物体的重力G，保持不变；根据平行四边形定则，合力一定在角平分线上．将绳的固定端从A点稍向上移时，两拉力的夹角增大，则知绳GC与杆的夹角增大才能重新平衡，故杆与竖直墙壁的夹角增大，故B正确．绳的拉力不变，夹角增大，则两个拉力的合力不断减小，滑轮受到的绳的压力不断减小，则滑轮对绳的作用力也减小，故D正确，A、C错误．故选BD.

答案：BD

10．如图所示，水平地面上质量为m的物体，在推力F作用下做匀速直线运动．已知sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，木块与地面间的动摩擦因数为μ.则木块受到的摩擦力为(　　)

A．0.8F B．0.6F

C．μ(mg＋0.6F)   D．μmg

解析：对物体受力分析，抓住竖直方向上合力为零，水平方向上合力为零，根据共点力平衡求出摩擦力的大小．解决本题的关键是能够正确地受力分析，运用共点力平衡进行求解，滑动摩擦力公式中的N是正压力，并不是重力．

对物体受力分析如图所示，在水平方向上有f＝Fcos 37°＝0.8F；

在竖直方向上有N＝mg＋Fsin 37°＝mg＋0.6F，

则摩擦力为f＝μN＝μ(mg＋0.6F)．故A、C正确，B、D错误．

故选AC.

答案：AC

11．在探究摩擦力的实验中，用传感器(其余电路部分未画)水平拉一放在水平桌面上的小木块，如图所示，小木块的运动状态与计算机的读数如下表所示(每次实验时，木块与桌面的接触面相同)，则通过分析下表可知以下判断中正确的是(　　)

A．木块受到的最大静摩擦力为3.8 N

B．木块受到的最大静摩擦力可能为3.4 N

C．在这六次实验中，木块受到的摩擦力大小有三次是相同的

D．在这六次实验中，木块受到的摩擦力大小各不相同

解析：本题在探究摩擦力的实验背景下，考查了最大静摩擦力及滑动摩擦力．解答时要注意最大静摩擦力是在物体间即将发生相对运动时产生的．由题意可知，最大静摩擦力可能是3.4～3.8 N中的某一值，但不是3.8 N，故A错误，B正确；由于在木块滑动后所受滑动摩擦力相同，所以这六次实验中有三次木块所受摩擦力相同，故C正确，D错误．故选BC.

答案：BC

三、实验题(本大题共2小题，共18分)

12．(6分)在“探究弹力和弹簧伸长的关系”时，某同学把两根弹簧如图1连接起来进行探究．

(1)某次测量如图2，指针示数为________cm.

(2)在弹性限度内，将50 g的钩码逐个挂在弹簧下端，得到指针A、B的示数LA、LB，如下表．用表数据计算弹簧Ⅰ的劲度系数为______N/m(重力加速度g＝10 m/s2)．由表数据________(填“能”或“不能”)计算出弹簧Ⅱ的劲度系数．

解析：(1)刻度尺读数需读到最小刻度的下一位，指针示数为16.00 cm.

(2)由表格中的数据可知，当弹力的变化量ΔF＝0.5 N时，弹簧形变量的变化量为Δx＝4.00 cm，根据胡克定律知：k1＝ N/m＝ N/m＝12.5 N/m.

结合L1和L2示数的变化，可以得出弹簧Ⅱ形变量的变化量，结合弹力变化量，根据胡克定律能求出弹簧Ⅱ的劲度系数．

答案：(1)16.00　(2)12.5　能

13．(12分)(1)在“探究求合力的方法”的实验中，其中的三个实验步骤为：

①在水平放置的木板上垫一张白纸，把橡皮条的一端固定在板上，另一端拴两根细线，通过细线同时用两个测力计互成角度地拉橡皮条，使它与细线的结点到达某一位置O点，在白纸上记下O点和两测力计的读数F1和F2.

②在纸上根据F1和F2的大小，应用平行四边形定则作图求出合力F.

③只用一个弹簧测力计通过细绳拉橡皮条，使它的伸长量与两测力计拉时相同，记下此时测力计的读数F′和细绳的方向．

以上三个步骤中均有错误或疏漏，请指出错在哪里．

①中是________________________________________________________________________；

②中是________________________________________________________________________；

③中是________________________________________________________________________．

(2)某同学在家中尝试验证平行四边形定则，他找到三条相同的橡皮筋(遵循胡克定律)和若干小重物，以及刻度尺、三角板、铅笔、细绳、白纸、钉子，设计了如下实验：将两条橡皮筋的一端分别挂在墙上的两个钉子A、B上，另一端与第三条橡皮筋连接，结点为O，将第三条橡皮筋的另一端通过细绳挂一重物，如图所示．

①为完成实验，下述操作中必需的是________．

A．钉子A、B必须在同一水平高度　

B．记录悬挂重物后结点O的位置

C．测量细绳的长度

D．测量橡皮筋的原长

E．测量悬挂重物后橡皮筋的长度

②欲利用现有器材，改变条件再次验证，可采用的方法是_______________________

________________________________________________________________________.

解析：(1)该实验采用“等效法”进行，即一个弹簧测力计和两个弹簧测力计拉橡皮条与细绳套的结点时应该拉至同一位置O点，由于力是矢量，因此在记录数据时，不光要记录力的大小，还要记录其方向，这样才能做平行四边形，从而验证两个力的合力大小和方向是否与一个力的大小和方向相同．故三个步骤中均有错误或疏漏，分别是：①还应记下F1和F2的方向；②据F1和F2的大小和方向；③使结点到达同一位置O点．(2)①三条橡皮筋遵守胡克定律，要测量拉力可以通过测量橡皮筋的长度和原长，得到橡皮筋的伸长量，研究拉力与伸长量的倍数，根据比例作力的图示．为方便测量，必须记下O点的位置来作参照．不需要测量细绳的长度，钉子A、B也不需要在同一水平高度上．故A、C错误、B、D、E正确．故选BDE.②在其他条件不变的情况下，要改变实验效果，可以改变重物的质量或改变A、B钉子的位置．

答案：(1)①还应记下F1和F2的方向　②据F1和F2的大小和方向　③使结点到达同一位置O点

(2)①BDE　②更换不同的重物或改变A、B钉子的位置．

四、计算题(本大题共3小题，共32分)

14．(12分)如图所示，轻质弹簧的劲度系数为200 N/m，它水平拉着一个重为20 N的物体在水平面上运动，当弹簧的伸长量为4 cm时，物体恰在水平面上做匀速直线运动，问：

(1)物体与水平面的动摩擦因数为多少？

(2)在弹性限度内，当弹簧的伸长量为6 cm时，物体受到的摩擦力为多大？

解析：(1)根据胡克定律得，弹簧的拉力F＝kx，

由平衡条件得滑动摩擦力f＝F，

支持力FN＝G，

又f＝μFN，联立代入得到

μ＝＝＝0.4.

(2)由于动摩擦因数μ不变，物体对地面的压力大小FN不变，则滑动摩擦力f不变，f＝μG＝8 N.

答案：(1)0.4　(2)8 N

15．(8分)如图所示，小物块重30 N，用OC绳悬挂，OC绳能承受的最大拉力为20 N，再用一绳系OC绳的A点，BA绳能承受的最大拉力为30 N．现用水平力拉BA，可以把OA绳拉到与竖直方向成多大角度而保持绳子不断裂？

解析：当OA绳与竖直方向的夹角θ逐渐增大时，OA和BA绳中的拉力都逐渐增大．当其中某一根的拉力达到它本身能承受的最大拉力时，就不能再增大角度了．

结点A的受力如图所示．

由图可知，OA绳的拉力总是大于AB绳的拉力，若OA绳的拉力先达到断裂的临界值，应用OA的承受的最大拉力作为临界条件求解．

此时FOA＝20 N，FAC＝G＝30 N，FAB＝＝10 N<30 N，所以一定是OA绳先断．此时cos θ＝＝，

即OA偏离竖直方向的最大角度θ＝30°.

答案：见解析

16．(12分)如图所示，物体A重40 N，物体B重20 N，A与B、A与地面的动摩擦因数相同，物体B用细绳系住，当水平力F＝32 N时，才能将A匀速拉出．

(1)画出A的受力分析图；

(2)求接触面间的动摩擦因数．

解析：(1)以A物体为研究对象，受力分析如图所示．

(2)B对A的压力FN2＝GB＝20 N，

因此，A受到B的摩擦力f2＝μFN2，

地面对A的支持力FN1＝GA＋FN2.

A受地面的摩擦力f1＝μFN1，

因为物体匀速运动，所以F＝f1＋f2，

代入数据解得μ＝0.4.

答案：见解析