2021高考物理一轮复习第二章相互作用章末质量检测（含解析）新人教版必修1

第二章 相互作用 章末质量检测(二)

(时间：45分钟)

一、选择题(本题共8小题。1～5题为单项选择题，6～8题为多项选择题)

1．大小相等的力F按如图所示的四种方式作用在相同的物体上，使物体能沿不同粗糙程度的水平面匀速运动，则物体与水平面间的摩擦力最大的是(　　)

解析　根据物体的平衡条件有：fA＝F，fB＝Fcos 30°，fC＝Fcos 30°，fD＝Fcos 60°，知物体与水平面间的摩擦力最大的是选项A。

答案　A

2．如图1所示，一同学站在木板上用力向右推木箱，该同学的脚与木板之间没有相对运动，若地面与木板、木箱之间均是粗糙的，下列说法正确的是    (　　)

图1

A．若木箱静止，木板向左运动，则地面对木板的摩擦力方向向右，对木箱没有摩擦力

B．若木板静止，木箱向右运动，则地面对木板的摩擦力方向向右，对木箱的摩擦力方向向左

C．若木板、木箱均静止，地面对木箱和木板均没有摩擦力

D．若木箱向右运动，木板向左运动，则地面对木板的摩擦力方向向左，对木箱的摩擦力方向向右

解析　若木箱静止，木板向左运动，则地面对木板是滑动摩擦力，依据摩擦力的方向与相对运动方向或相对运动趋势方向相反，地面对木板滑动摩擦力的方向向右，对木箱是静摩擦力，其方向向左，故A错误；若木板静止，木箱向右运动，则地面对木板的摩擦力方向向右，对木箱的摩擦力方向向左，故B正确；若木板、木箱均静止，地面对木箱和木板均具有静摩擦力，故C错误；若木箱向右运动，木板向左运动，则地面对木板的摩擦力方向向右，对木箱的摩擦力方向向左，故D错误。

答案　B

3．(2019·河北衡水中学调研)如图2所示，有一质量不计的杆AO，长为R，可绕A自由转动。用轻绳在O点悬挂一个重为G的物体，另一根轻绳一端系在O点，O点为圆弧的圆心，另一端系在圆弧形墙壁上的C点。当该轻绳端点由点C逐渐沿圆弧CB向上移动的过程中(保持OA与地面夹角θ不变)，OC绳拉力的大小变化情况是(　　)

图2

A．逐渐减小    B．逐渐增大

C．先减小后增大   D．先增大后减小

解析　 对物体分析，物体受力平衡，则竖直绳的拉力等于物体的重力，故竖直绳的拉力不变；再对O点分析，O受竖直绳的拉力、OA的支持力F及OC绳的拉力而处于平衡状态，受力分析如图所示。F和OC绳的拉力的合力与G大小相等，方向相反，则在OC绳端点上移的过程中，平行四边形的对角线保持不变，由图可知OC绳的拉力先减小后增大，故C正确。

答案　C

4．(2019·石家庄质检)飞艇常常用于执行扫雷、空中预警、电子干扰等多项作战任务。如图3所示为飞艇拖曳扫雷具扫除水雷的模拟图。当飞艇匀速飞行时，绳子与竖直方向的夹角恒为θ角。已知扫雷具质量为m，重力加速度为g，扫雷具所受浮力不能忽略，下列说法正确的是(　　)

图3

A．扫雷具受3个力作用

B．绳子拉力大小为

C．水对扫雷具作用力的水平分力小于绳子拉力

D．绳子拉力一定大于mg

解析　扫雷具受到重力、绳子拉力、水的阻力、水的浮力共4个力作用，选项A错误；设扫雷具所受水的浮力为f，绳子的拉力为F，由Fcos θ＝mg－f，解得绳子拉力F＝，选项B错误；水对扫雷具的作用力包括竖直向上的浮力和水平向右的阻力，绳子拉力在水平方向的分力大小等于水的阻力(即水对扫雷具作用力的水平分力)，所以水对扫雷具作用力的水平分力小于绳子拉力，选项C正确；在竖直方向，重力竖直向下，浮力竖直向上，则由mg＝f＋Fcos θ可知，无法判断绳子拉力与重力mg的大小关系，选项D错误。

答案　C

5．如图4所示是一旅行箱，它既可以在地面上推着行走，也可以在地面上拉着行走。已知该旅行箱的总质量为15 kg，一旅客用斜向上的拉力拉着旅行箱在水平地面上做匀速运动，若拉力的最小值为90 N，此时拉力与水平方向间的夹角为θ，重力加速度大小为g＝10 m/s2，sin 37°＝0.6，旅行箱受到地面的阻力与其受到地面的支持力成正比，比值为μ，取g＝10 m/s2，则(　　)

图4

A．μ＝0.5，θ＝37°   B．μ＝0.5，θ＝53°

C．μ＝0.75，θ＝53°   D．μ＝0.75，θ＝37°

解析　对旅行箱受力分析，如图所示，根据平衡条件可知，水平方向有Fcos θ－Ff＝0，竖直方向有FN＋Fsin θ－G＝0，其中Ff＝μFN，故F＝，令μ＝tan α，则F＝；当θ＝α时，F有最小值，Fmin＝Gsin α＝90 N，α＝37°，故μ＝tan 37°＝0.75，θ＝37°，选项D正确。

答案　D

6．(2019·安徽师大附中测考)如图5所示，小车内固定着—个倾角为60°的斜面OA，挡板OB与水平面的夹角θ＝60°。可绕转轴O在竖直面内转动，现将一质量为m的光滑圆球放在斜面与挡板之间，下列说法正确的是 (　　)

图5

A．当小车与挡板均静止时，球对斜面OA的压力小于mg

B．保持θ＝60°不变，使小车水平向右运动，则球对斜面OA的压力可能为零

C．保持小车静止，在θ由60°缓慢减小至15°的过程中，球对挡板OB的压力先减小再增大

D．保持小车静止，在θ由60°缓慢减小至15°的过程中，球对斜面OA的压力逐渐增大

解析　球处于静止状态时受力平衡，对球进行受力分析，如图所示，FA、FB以及G之间的夹角两两都为120°，根据几何关系可知，FA＝FB＝mg，故A错误；若保持θ＝60°不变，使小车水平向右做匀加速直线运动，当由FB和重力G的合力提供加速度时，球对斜面OA的压力为零，故B正确；保持小车静止，在θ由60°缓慢减小至15°的过程中，根据图象可知，FA不断减小，FB先减小后增大，根据牛顿第三定律可知，球对挡板OB的压力先减小后增大，对斜面OA的压力不断减小，故C正确，D错误。

答案　BC

7．(2019·沈阳外国语学校模拟)如图6所示，放在水平桌面上的木块A处于静止状态，所挂砝码和托盘的总质量为0.6 kg，弹簧测力计读数为2 N，滑轮摩擦不计，若轻轻取走盘中部分砝码，使总质量减小到0.3 kg，将会出现的情况是(g取10 m/s2)(　　)

图6

A．弹簧测力计的读数将变小

B．A仍静止不动

C．A对桌面的摩擦力变小

D．A所受的合力变小

解析　初态时，对A受力分析有：

得到摩擦力Ff＝F1－F2＝(6－2) N＝4 N，说明最大静摩擦力Fmax≥4 N，当将总质量减小到0.3 kg时，拉力变为3 N，物体仍静止，合力仍为零；弹簧测力计的示数不变，故摩擦力变为Ff′＝1 N，故A、D错误，B、C正确。

答案　BC

8．(2018·河南新乡三模)如图7所示，在竖直平面内，固定有半圆弧轨道，其两端点M、N连线水平。将一轻质小环套在轨道上，一细线穿过轻环A，一端系在M点，另一端系一质量为m的小球，小球恰好静止在图示位置。不计所有摩擦，重力加速度大小为g。下列说法正确的是(　　)

图7

A．轨道对轻环的支持力大小为mg

B．细线对M点的拉力大小为mg

C．细线对轻环的作用力大小为mg

D．N点和轻环的连线与竖直方向的夹角为30°

解析　轻环两边绳子的拉力大小相等，均为T＝mg，轻环两侧绳子的拉力与轻环对圆弧轨道的压力的夹角相等，设为θ，由＝知∠OMA＝∠MAO＝θ，则3θ＝90°，θ＝30°，轻环受力平衡，则轨道对轻环的支持力大小FN＝2mgcos 30°＝mg，选项A正确；细线对M点的拉力大小为mg，选项B错误；细线对轻环的作用力大小为FN′＝FN＝mg，选项C错误；由几何关系可知，N点和轻环的连线与竖直方向的夹角为30°，选项D正确。

答案　AD

二、非选择题

9．某同学在“探究弹力和弹簧伸长量的关系”时，将轻质弹簧竖直悬挂，弹簧下端挂一个小盘，在小盘中增添砝码，改变弹簧的弹力，通过旁边竖直放置的刻度尺可以读出弹簧末端指针的位置x，实验得到了弹簧指针位置x与小盘中砝码质量m的图象如图8乙所示，g取10 m/s2。回答下列问题：

图8

(1)某次测量如图8甲所示，指针指示的刻度值为________cm(刻度尺单位为cm)。

(2)从图乙可求得该弹簧的劲度系数为________N/m(结果保留2位有效数字)。

(3)另一同学在做该实验时有下列做法，其中正确的是(　　)

A．实验中未考虑小盘的重力

B．刻度尺零刻度未与弹簧上端对齐

C．读取指针指示的刻度值时，选择弹簧指针上下运动最快的位置读取

D．在利用x－m图线计算弹簧的劲度系数时舍弃图中曲线部分数据

解析　(1)刻度尺的最小分度为0.1 cm，故读数为18.00 cm。

(2)由图可知，可根据图象的斜率的倒数计算弹簧的劲度系数，故k＝ N/m＝0.30 N/m。

(3)本实验中可采用图象进行处理，故小盘的重力可以不考虑，故选项A正确；读数时刻度尺的零刻度应与弹簧上端对齐，才能准确测量，故选项B错误；在读指针的示数时，应让弹簧指针静止之后再读取，故选项C错误；当拉力超过弹性限度时，将变成曲线，不再符合胡克定律，故应舍去，故选项D正确。

答案　(1)18.00　(2)0.30　(3)AD

10．如图9(a)所示，某物理兴趣小组的同学现利用如图(a)所示的装置来做“验证力的平行四边形定则”实验，其中OB为橡皮筋。

(1)某次实验中一弹簧测力计的指针位置如图(b)所示，可知拉力的大小为__________N。

图9

(2)图(c)所示是甲、乙两位同学在做本实验时得到的结果，其中F′为用一个弹簧测力计拉时橡皮筋所受到的拉力，则其中__________(选项“甲”或“乙”)同学测得的实验结果比较符合实验事实。

(3)实验中两弹簧测力计的夹角为一钝角后，立即固定弹簧测力计a不动，且保持橡皮筋一直处于竖直方向，然后缓慢增大两弹簧测力计之间的夹角，则在这一过程中弹簧测力计b的示数将__________(选填“变大”“变小”或“不变”)。

解析　(1)由图(b)可知，弹簧测力计的示数为3.00 N，故拉力的大小为3.00 N。

(2)用一个弹簧测力计拉橡皮筋时，拉力的方向一定沿橡皮筋方向，根据力的平行四边形定则作出的合力F一定在平行四边形的对角线上；由于误差的存在，作图法得到的合力与实验值有一定的差别，即作图得出的合力方向与用一个弹簧测力计拉橡皮筋时的拉力方向有一定的夹角，故甲同学测得的实验结果比较符合实验事实。

(3)对O点受力分析，作出力的矢量三角形如图所示。保证O点不动的前提下，橡皮筋OB的拉力为定值，在弹簧测力计a、b夹角大于90°的前提条件下，若缓慢增大两弹簧测力计之间的夹角，即让弹簧测力计b与OB的夹角减小，由图可知弹簧测力计a的示数变大，b的示数也变大。

答案　(1)3.00　(2)甲　(3)变大

11．(2018·全国卷Ⅱ，23)某同学用图10所示的装置测量木块与木板之间的动摩擦因数。跨过光滑定滑轮的细线两端分别与木块和弹簧秤相连，滑轮和木块间的细线保持水平，在木块上方放置砝码。缓慢向左拉动水平放置的木板，当木块和砝码相对桌面静止且木板仍在继续滑动时，弹簧秤的示数即为木块受到的滑动摩擦力的大小。某次实验所得数据在表中给出，其中f4的值可从图11中弹簧秤的示数读出。

图10

回答下列问题：

(1)f4＝________ N；

(2)在图12的坐标纸上补齐未画出的数据点并绘出f－m图线；

(3)f与m、木块质量M、木板与木块之间的动摩擦因数μ及重力加速度大小g之间的关系式为f＝________，f－m图线(直线)的斜率的表达式为k＝________；

(4)取g＝9.80 m/s2，由绘出的f－m图线求得μ＝________。(保留2位有效数字)

解析　(1)对弹簧秤进行读数得2.75 N。

(2)在图象上添加(0.05 kg，2.15 N)、(0.20 kg，2.75 N)这两个点，画一条直线，使尽可能多的点落在这条直线上，不在直线上的点大致均匀分布在直线两侧，如答案图所示。

(3)由实验原理可得f＝μ(M＋m)g，f－m图线的斜率为k＝μg。

(4)根据图象求出k＝3.9 N/kg，代入数据μ＝0.40。

答案　(1)2.75　(2)如图所示

(3)μ(M＋m)g　μg　(4)0.40