新教材教科版高中物理必修第一册第3章相互作用单元测评（B）同步练习（Word版附解析）

第三章测评(B)

(时间:60分钟　满分:100分)

一、选择题(本题共8小题,每小题5分,共40分。在每小题给出的四个选项中,第1~5题只有一项符合题目要求,第6~8题有多项符合题目要求。全部选对的得5分,选对但不全的得3分,有选错的得0分)

1.(2020·重庆垫江期中)某中学教学楼的读书角迎来了一位新客人,如下图所示。这个小瓶子非常漂亮,不经意间增添了许多审美的情趣。关于这个装饰瓶,下列说法正确的是(　　)

A.瓶子受到地球对它的吸引力,但它对地球没有吸引力

B.装饰瓶重心一定在其几何中心

C.装饰瓶的重心与其形状结构及质量分布有关

D.若装饰瓶底部出现一个小洞,那在水滴完的过程中,装饰瓶的重心一直在降低

答案:C

解析:力的作用是相互的,瓶子受到地球对它的吸引力,它对地球也有吸引力,故A错误。装饰瓶的重心位置与物体的质量分布和形状有关,它的重心不一定与几何中心重合。只有形状规则的均匀物体的重心才与几何中心重合,故B错误,C正确。若装饰瓶底部出现一个小洞,那么在水滴完的过程中,装饰瓶的重心先降低后升高,故D错误。

2.关于弹力和摩擦力,下列说法正确的是(　　)

A.弹力属于接触力,所以相互接触的两个物体之间一定有弹力

B.两物体间有摩擦力作用时,两物体间一定也有弹力

C.书本放在桌面上受到一个向上的弹力,这是由于书本发生微小形变而产生的

D.受到滑动摩擦力的物体一定是运动的,受到静摩擦力的物体一定是静止的

答案:B

解析:弹力属于接触力,当相互接触的两个物体之间有弹性形变时,才一定有弹力,故A错误;有摩擦力,物体间必定存在相互挤压,一定有弹力,故B正确。放在桌面上的书本受到桌面对它向上的弹力,这是由于桌面发生微小形变而产生的,故C错误。受到滑动摩擦力的物体可能是运动的也可能是静止的,如物体在粗糙的地面上滑动时,地面静止,受到摩擦力;受到静摩擦力的物体也不一定是静止的,故D错误。

3.(2020·浙江嘉兴七校联考期中)力的合成和分解在生产和生活中有着重要的作用,下列说法正确的是(　　)

A.高大的桥要建很长的引桥,是为了减小汽车重力沿桥面向下的分力

B.帆船逆风行驶时,风力不能分解出沿船前进方向的分力

C.幼儿园的滑梯很陡,是为了增加小孩滑滑梯时受到的重力,使小孩下滑得更快

D.运动员做引体向上(缓慢上升)动作时,双臂张开很大的角度时要比双臂竖直平行时手臂用力大,是因为张开时手臂产生的合力增大

答案:A

解析:高大的桥要建很长的引桥,减小斜面的倾角,根据力的平行四边形定则可知,汽车重力沿桥面向下的分力减小,达到行车方便和安全的目的,故A正确;帆船能逆风行驶,根据力的平行四边形定则,结合力的分解,则风力一定能分解出沿船前进方向的分力,故B错误;幼儿园的滑梯很陡,是为了增加小孩滑滑梯时重力沿斜面向下的分力,使小孩下滑得更快,故C错误;运动员做引体向上(缓慢上升)动作时,双臂张开很大的角度时要比双臂竖直平行时手臂用力大,是因为张开时手臂产生的合力不变时,分力的夹角越大,则分力越大,故D错误。

4.(2020·浙江杭州重点中学月考)小朱同学周末在整理房间时想把衣橱移动一下,但使出了吃奶的力气也还是推不动。这时他回忆起物理课堂上刚刚学习过的知识,便想了个妙招,他找了两块硬木板,搭成一个底角较小的人字形架,然后往中央一站,衣橱被推动了。下列说法正确的是              (　　)

A.可能推动,A板对衣橱的推力可以足够大

B.可能推动,因为有了木板的帮助该同学的力气变大了

C.不可能推动,A板对衣橱的推力不可能大于该同学的重力

D.不可能推动,因为该同学根本没有用力去推衣橱

答案:A

解析:开始该同学是推不动衣橱的,说明该同学的推力小于衣橱与地面间的最大静摩擦力;站在人字形架时,重力产生两个效果,分别向左右两侧推墙壁和衣橱,如图;该同学的重力可以分解成沿A、B两个方向的力,由于底角较小,所以A、B方向的力会很大。A对衣橱的力可以分解成水平方向和竖直方向的力,而水平方向的力会远大于该同学的重力,可能大于最大静摩擦力。故A正确,B、C、D错误。

5.如图,竖直杆固定在木块C上,两者总重为40 N,放在水平地面上。轻细绳a连接小球A和竖直杆顶端,轻细绳b连接小球A和B,小球B重为20 N。当用与水平方向成30°角的恒力F作用在小球B上时,A、B、C刚好保持相对静止且一起水平向左做匀速运动,绳a、b与竖直方向的夹角分别恒为30°和60°。下列判断正确的是(　　)

A.力F的大小为15 N

B.地面对C的支持力大小为70 N

C.地面对C的摩擦力大小为10 N

D.A球重为10 N

答案:B

解析:以B为研究对象进行受力分析,水平方向受力平衡,有

Fcos30°=Tbcos30°

得Tb=F

竖直方向受力平衡,则有

Fsin30°+Tbsin30°=mBg

得F=Tb=mBg=20 N,故A错误。

以A为研究对象进行受力分析,竖直方向上有

mAg+Tbsin30°=Tasin60°

水平方向Tasin30°=Tbsin60°

联立得mA=mB,即A球重为20 N,故D错误。

以ABC整体为研究对象进行受力分析,水平方向有f=Fcos30°=10 N

竖直方向有N+Fsin30°=(mC+mA+mB)g

解得N=70 N,故B正确,C错误。

6.如图所示,M、N两物体叠放在一起,在恒力F的作用下,一起沿粗糙竖直墙面向上做匀速直线运动,则关于两物体受力情况的说法正确的是(　　)

A.物体M可能受到6个力

B.物体N一定受到3个力

C.物体M与墙之间一定有弹力和摩擦力

D.物体M与N之间一定有摩擦力

答案:BD

解析:M、N两物体一起向上做匀速直线运动,合力为零,对MN整体进行受力分析,受到重力和F,墙对M没有弹力,否则水平方向合力不为零,也没有摩擦力;物体M受到重力、推力F、N对M的压力和摩擦力4个力,故A、C错误。对N进行受力分析,N受到重力、M对N的支持力,还受到M对N向上的静摩擦力,共3个力,故B、D正确。

7.如图所示,在粗糙水平地面上放着一个截面为四分之一圆弧的柱状物体A,A的左端紧靠竖直墙,A与竖直墙之间放一光滑圆球B,整个装置处于静止状态。把A向右移动少许后,它们仍处于静止状态,则(　　)

A.B对墙的压力减小

B.A与B之间的作用力减小

C.地面对A的摩擦力减小

D.A对地面的压力减小

答案:ABC

解析:小球B受重力、A的支持力F1和墙壁的压力F2,如下图所示。

将重力G分解为G1和G2,则根据平衡可知,F1=G1=,F2=G2=Gtanθ

当A向右移动少许,根据题意可知,A对小球B的作用力F1与竖直方向的夹角θ将减小,根据力图分析可知,因为θ减小,则cosθ增大,tanθ减小,即墙壁对小球B的作用力将减小,A对小球B的支持力减小。根据牛顿第三定律可知,球B对墙壁的压力将减小,A与B之间的作用力减小,故A、B正确。再对A进行受力分析知,由于A受力平衡,所以A受地面摩擦力f=FBsinθ,根据题意知,B对A的压力FB减小且FB与竖直方向的夹角θ减小,故A所受地面的摩擦力f减小。再根据牛顿第三定律,地面所受A的摩擦力减小,故C正确。以整体为研究对象,A对地面的压力等于总重,不变,故D错误。

8.(2020·安徽蚌埠二中期中)轴光滑的轻小滑轮用细绳OO'悬挂于O点,另一细绳跨过滑轮,其一端连接物块A,另一端系一位于水平粗糙桌面上的物块B,整个系统始终处于平衡状态。若将物块B沿水平面向右缓慢移至C点,下列说法正确的是(　　)

A.细绳对物块B的拉力大小增大

B.物块B与水平面间的摩擦力增大

C.细绳OO'所受拉力大小不变

D.始终存在α=β=θ的角度关系

答案:BD

解析:整个系统始终处于平衡状态,对A,绳子的拉力T始终等于A的重力,所以细绳对物块B的拉力大小不变,故A错误。对B进行受力分析,根据平衡条件有f=Tsin(α+β)。物块B沿水平面向右缓慢移至C点,α+β增大,摩擦力f增大,故B正确。根据平衡条件,连接A、B两绳的合力大小等于细绳OO'所受拉力大小。连接A、B两绳拉力不变,但α+β增大,所以两绳的合力减小,细绳OO'所受拉力减小,故C错误。连接A、B两绳拉力大小相等,根据平衡条件和几何知识可知,始终存在α=β=θ的角度关系,故D正确。

二、实验题(本题共2小题,共20分)

9.(9分)(2020·浙江慈溪三山中学等六校联考期中)探究求合力的方法的实验情况如图(a)所示,其中A为固定橡皮筋的图钉,O为橡皮筋与细绳的结点,OB和OC为细绳。图(b)是在白纸上根据实验结果画出的图。

(a)

(b)

(1)图(b)中的F与F'两力中,方向一定沿AO方向的是　　　　。 

(2)本实验采用的科学方法是　　　　。 

A.理想实验法

B.等效替代法

C.控制变量法

(3)本实验中以下说法不正确的是　　　　。 

A.两根细绳套要稍长一些

B.两个分力F1、F2要适当大些

C.在使用弹簧测力计时要注意使弹簧测力计与木板平面平行

D.每一次拉伸橡皮筋时只要确保橡皮筋伸长量相同即可

答案:(1)F'　(2)B　(3)D

解析:(1)图(b)中的F与F'两力中,方向一定沿AO方向的是用一个弹簧测力计拉橡皮筋时拉力的方向,故应该是F'。

(2)实验采用的科学方法是等效替代法,选项B正确。

(3)细绳套的长度要适当长些,这样容易确定拉力的方向,故选项A正确;两个分力适当大些,便于画力的图示,故选项B正确;使用弹簧测力计时要注意使弹簧测力计与木板平面平行,故选项C正确;每一次拉伸橡皮筋时没必要使橡皮筋伸长量相同,但要记录拉力的大小和方向,选项D错误。

10.(11分)(2019·海南卷)某同学利用图(a)的装置测量轻弹簧的劲度系数。图中,光滑的细杆和刻度尺水平固定在铁架台上,一轻弹簧穿在细杆上,其左端固定,右端与细绳连接;细绳跨过轴光滑的定滑轮,其下端可以悬挂钩码(实验中,每个钩码的质量均为m=50.0 g)。弹簧右端连有一竖直指针,其位置可在刻度尺上读出。实验步骤如下:

(a)

(b)

①在绳下端挂上一个钩码,调整滑轮,使弹簧与滑轮间的细线水平且弹簧与细杆没有接触;

②系统静止后,记录钩码的个数及指针的位置;

③逐次增加钩码个数,并重复步骤②(保持弹簧在弹性限度内);

④用n表示钩码的个数,l表示相应的指针位置,将获得的数据记录在表格内。

回答下列问题:

(1)根据下表的实验数据在图(b)中补齐数据点并做出l-n图像。

(2)弹簧的劲度系数k可用钩码质量m、重力加速度大小g及l-n图线的斜率α表示,表达式为k=　　　。若g取9.8 m/s2,则本实验中k=　　　　 N/m(结果保留3位有效数字)。 

答案:(1)图线如图所示:

(2)　102

解析:(1)描出点后,作出图线,如答案图所示。

(2)l-n图线的斜率为α=

由胡克定律有ΔF=kΔl

即Δnmg=kΔl

联立以上各式可得k=

由图可得斜率约为α=0.48×10-2 m

所以可得劲度系数为

k= N/m=102 N/m。

三、计算题(本题共3小题,共40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.(12分)某人最多能提起质量m0=20 kg的重物。如图所示,在倾角θ=15°的固定斜面上放置一物体(可视为质点),物体与斜面间的动摩擦因数μ=。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,图中F是人拖重物的力。求人能够向上拖动该重物质量的最大值m。(已知sin15°=,cos15°=)

答案:20 kg

解析:设F与斜面的夹角为α时,人能拖动重物的最大质量为m,由平衡条件可得

Fcosα-mgsin15°-μN=0①

N+Fsinα-mgcos15°=0②

由已知可得F=m0g③

联立①②③式得m=

其中μ为定值,代入μ=得重物质量的最大值为20 kg。

12.(14分)如图所示,GA=20 N,GB=20 N,A与水平面间的动摩擦因数μ=0.4,其余摩擦不计,假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。求下列(1)(2)两种情况下物体A受到什么摩擦力?大小如何?

(1)F=0。

(2)F=10 N。

(3)若要使A匀速运动,所加的竖直方向的力F的大小是多少?

答案:(1)滑动摩擦力　8 N　(2)滑动摩擦力　12 N　(3)30 N

解析:(1)F1=0时,A所受最大静摩擦力为f'静max=μGA=8 N,此时GB>f'静max,故A将运动,故A所受摩擦力为滑动摩擦力,大小为f1=μGA=8 N,方向水平向左。

(2)当F2=10 N时,A所受最大静摩擦力为f″静max=μ(F2+GA)=12 N,此时GB>f″静max,A所受摩擦力为滑动摩擦力,大小为f2=M(F2+GA)=12 N,方向水平向左。

(3)若A匀速运动,此时滑动摩擦力大小等于B的重力大小,故此时有μ(GA+F)=GB

代入数据得F=30 N。

13.(14分)(2020·浙江之江教育联盟期中)如图所示,倾角θ=30°、质量m=0.8 kg的直角三棱柱ABC置于粗糙水平地面上,柱体与水平地面间的动摩擦因数为μ=。垂直AB面施加一个推力F=2 N,设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,g取10 m/s2。

(1)F能否推动三棱柱?说明理由。

(2)求地面对柱体的摩擦力大小和方向。

(3)增大外力F,求三棱柱刚刚开始运动时F的大小。

答案:(1)不能推动三棱柱,理由见解析　(2) N　方向向左　(3)3.2 N

解析:(1)F在水平方向的分力为

Fx=Fcos30°= N

物体与地面的最大静摩擦力为

f静max=μ(mg+Fsin30°)= N> N

故不能推动。

(2)根据平衡条件可得地面对柱体的摩擦力大小为

f=Fx= N

方向向左。

(3)设当物体刚好运动时推力为F',则有

支持力N'=mg+F'sin30°

此时最大静摩擦力为f'静max=μ(mg+F'sin30°)

根据平衡条件可得F'cos30°=f'静max