高中物理人教版 (2019)必修 第一册第三章 相互作用——力综合与测试单元测试课时训练

这是一份高中物理人教版 (2019)必修 第一册第三章 相互作用——力综合与测试单元测试课时训练，共8页。试卷主要包含了单项选择题，填空题，计算题等内容，欢迎下载使用。

一、单项选择题(本题共10小题,每小题4分,共40分)
1.如图3-32所示,小强用与水平面成θ角的轻绳拉木箱,未拉动,此时绳中拉力为F,则木箱所受摩擦力的大小为( )。
图3-32
A.Fcs θ B.Fsin θ C.0 D.F
答案：A
2.如图3-33所示,一只重为G的蜗牛沿着一段直的葡萄枝缓慢匀速向上爬行。若葡萄枝的倾角为α,则葡萄枝对蜗牛的作用力的合力大小为( )。
图3-33
A.GB.大于G
C.Gsin αD.Gcs α
答案：A
解析：视蜗牛为质点,匀速运动时受力平衡,除重力G外,蜗牛还受葡萄枝对它的作用力的合力F,则F=G。故选A。
3.如图3-34所示,用弹簧测力计拉着滑块在倾角为37°的斜面上匀速上滑,此时弹簧测力计的读数为2.76 N,已知滑块重为3 N,则滑块与桌面间的动摩擦因数为(sin 37°=0.6,cs 37°=0.8)( )。
图3-34
答案：B
解析：物块匀速上滑,则有F=mgsin 37°+μmgcs 37°,代入数据解得μ=0.40,B项正确。
4.一铁块m被竖直悬挂的磁性黑板紧紧吸住不动,如图3-35所示,下列说法错误的是( )。
图3-35
A.铁块受到四个力作用,其中有三个力的施力物体均是黑板
B.铁块与黑板间在水平方向上有两对相互作用力——相互吸引的磁力和相互作用的弹力
C.磁力和弹力是一对平衡力
D.磁力大于弹力,黑板才能吸住铁块不动
答案：D
解析：对铁块受力分析如图所示,由图可知A、B、C正确,D错误。
5.如图3-36所示,在水平放置的传送带上放有一物体,当皮带不动时,要使物体向右匀速运动,作用在物体上的水平拉力为F1;当皮带逆时针转动的速度分别为v1和v2(v1图3-36
A.F1=F2=F3
B.F1>F2>F3
C.F1D.以上三种情况都有可能
答案：A
解析：三种情况下,物体相对于传送带均向右匀速运动,物体均受传送带向左的滑动摩擦力,滑动摩擦力大小均为f=μmg,根据二力平衡条件得F1=F2=f=μmg,故正确选项为A。
6.如图3-37所示,重量为G的物体放置在劲度系数为k的轻质弹簧上。图甲表示物体处于平衡状态时的情景;图乙和图丙分别表示物体在竖直向下的力F1和F2作用下处于平衡状态时的情景。h表示相邻情景图中物体的高度差,则( )。
图3-37
A.F2>2F1
B.F2=2F1
C.F2<2F1
D.无法确定F2与2F1的大小关系
答案：B
解析：由胡克定律与受力平衡知识,对于题图甲有kx=G,对于题图乙有F1+G=k(x+h),对于题图丙有F2+G=k(x+2h),可得出F2与F1的大小关系为F2=2F1。
7.如图3-38所示,两根轻弹簧a、b的上端固定在竖直墙壁上,下端连接在小球上。小球静止时,弹簧a、b与竖直方向的夹角分别为53°和37°。已知a、b的劲度系数分别为k1、k2,sin 53°=0.8,则a、b两弹簧的伸长量之比为( )。
图3-38
A.4k23k1B.3k24k1C.3k14k2D.4k13k2
答案：B
解析：作出小球的受力分析图如图所示,根据平衡条件得F=mg,故a弹簧的弹力F1=Fcs 53°=3mg5,b弹簧的弹力F2=Fcs 37°=4mg5,根据胡克定律F=kx,得x=Fk,则a、b两弹簧的伸长量之比为x1x2=F1k1F2k2=3k24k1,故B项正确。
8.有一直角“Ⅴ”形槽固定在竖直平面内,其截面如图3-39所示,OB面与水平面的夹角θ=60°,一质量为m的正方体均匀木块放在槽内,木块与OA、OB间的动摩擦因数均为μ。现用垂直于纸面向里的力推木块使之沿槽方向运动,可知木块所受的摩擦力为( )。
图3-39
A.12μmgB.32μmg
C.μmgD.3+12μmg
答案：D
解析：将重力按照实际作用效果进行分解,可知木块对A、B两面的压力分别为FA=mgsin θ,FB=mgcs θ,故木块受到的滑动摩擦力f=μ(FA+FB)=3+12μmg。
9.将两个质量均为m的小球a、b用细线相连后,再用细线悬挂于O点,如图3-40所示,用力F拉小球b,使两个小球都处于静止状态,且细线Oa与竖直方向的夹角θ=30°,则F的最小值为( )。
图3-40
A.33mgB.32mg
C.mgD.12mg
答案：C
解析：将a、b看成一个整体进行受力分析可知,当力F与Oa垂直时,F最小(如图所示),且最小值Fmin=2mgsin θ=mg。
10.如图3-41所示,倾角为θ的斜面上有两个质量均为m的小物块A和B,它们紧挨着一起沿斜面匀速下滑。已知A与B的接触面光滑,A与斜面之间的动摩擦因数是B与斜面之间动摩擦因数的2倍,重力加速度为g,则A与B之间的弹力为( )。
图3-41
A.13mgtan θB.23mgtan θ
C.13mgsin θD.23mgsin θ
答案：C
解析：设B与斜面间的动摩擦因数为μ,A、B匀速下滑时,对整体有2mgsin θ=μmgcs θ+2μmgcs θ,解得μ=23tan θ。隔离B有mgsin θ=FAB+μmgcs θ,解得A、B间的弹力为FAB=13mgsin θ,C项正确。
第Ⅱ卷 非选择题
二、填空题(本题共2小题,共12分)
11.(5分)某同学用如图3-42所示的实验装置来验证“力的平行四边形定则”。弹簧测力计A挂于固定点P,下端用细线挂一重物M,弹簧测力计B的一端用细线系于O点,手持另一端向左拉,使结点O静止在某位置,分别读出弹簧测力计A和B的示数,并在贴于竖直木板的白纸上记录O点的位置和拉线的方向。
图3-42
(1)本实验用的弹簧测力计示数的单位为N,图中A的示数为 N。
答案：3.6
解析：由题图知弹簧测力计的分度值为0.2 N,故读得结果为3.6 N。
(2)下列不必要的实验要求是 。(请填写选项前对应的字母)
A.应测量重物M所受的重力
B.弹簧测力计应在使用前校零
C.拉线方向应与木板平面平行
D.改变拉力,进行多次实验,每次都要使O点静止在同一位置
答案：D
解析：本实验中是利用平衡条件确定两拉力的合力与重物M所受重力等值反向,故A是必要的。因弹簧测力计的零点误差影响到各拉力的测量值,故B也是必要的。因只有拉线方向与木板平行时才能保证各力在竖直板上记录的方向与真实方向相同,故C亦是必要的。由于本实验中只需测出两拉力的大小和方向以及重物的重力即可验证平行四边形定则,而测力计A的拉力不同时O点的位置就不同,故不可能也无必要使O点静止在同一位置,答案为D。
12.(7分)图3-43是小宇“探究滑动摩擦力大小与什么因素有关”的实验操作过程,铁块A和木块B的大小、形状完全相同。实验时,小宇用弹簧测力计拉动物体在图甲、乙、丙所示的水平放置的长木板C上均做匀速直线运动。
图3-43
(1)在图甲中,铁块受到的摩擦力F甲= N;
答案：1.6
解析：由于用弹簧测力计拉动物体在水平放置的长木板上做匀速直线运动,可知铁块受到的拉力和摩擦力大小相等,拉力大小等于弹簧测力计的示数,故有F甲=1 N+0.2 N×3=1.6 N。
(2)比较甲、乙两图,可得到的结论是 ; 比较乙、丙两图,可得到的结论是 。
答案：当接触面的粗糙程度相同时,压力越大,滑动摩擦力越大 当压力相同时,滑动摩擦力的大小与接触面的材料性质有关
解析：在甲、乙两图中,接触面的粗糙程度相同,压力大小不同,弹簧测力计的示数也不同,可得到的结论是:当接触面的粗糙程度相同时,压力越大,滑动摩擦力越大;在乙、丙两图中,铁块和木块叠放在一起,控制了压力大小相同,与长木板的接触面材料性质不同,滑动摩擦力大小不同,可得到的结论是:当压力相同时,滑动摩擦力大小与接触面的材料性质有关。
(3)实验时,小宇先在竖直方向上对弹簧测力计调零,然后用弹簧测力计拉动物体在水平放置的长木板上做匀速直线运动,则测出的摩擦力 实际摩擦力。(填“大于”“等于”或“小于”)
答案：小于
解析：实验时,小宇先在竖直方向上对弹簧测力计调零,然后弹簧测力计要在水平方向上使用就要重新调零,由于弹簧受重力的影响,可知弹簧在竖直方向上比在水平方向上要长,若不调零指针指在零刻度线的上方,所以测量结果将偏小。
三、计算题(本题共4小题,共48分。解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤,只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位)
13.(10分)有一种圆珠笔,内部有一根小弹簧。如图3-44甲所示,当笔杆竖直放置时,在圆珠笔尾部的按钮上放一个200 g的砝码,砝码静止时,弹簧压缩量为2 mm。现用这支圆珠笔水平推一本放在桌面上质量为800 g的书,当按钮压缩量为2.4 mm(未超过弹簧的弹性限度)时,这本书恰好匀速运动。(g取10 N/kg)试求:
图3-44
(1)笔内小弹簧的劲度系数;
答案：由于砝码处于静止,则kΔx=mg,
所以有k=mgΔx=0.2×102×10-3 N/m=1 000 N/m。
(2)书与桌面间的动摩擦因数大小。
答案：要使书恰好能匀速运动,则kΔx'=μmg,
得μ=kΔx'mg=1 000×2.4×10-30.8×10=0.3。
14.(12分)如图3-45是一个户外野炊用的四脚架,四条轻质金属支架长度相同,设支架长度L=1.2 m,支架顶部离地高度h=1.0 m,已知不锈钢套锅和锅内的食物总质量m=3.0 kg,g取10 m/s2,求每根支架承受的压力大小。
图3-45
答案：以不锈钢套锅悬挂点为研究对象,由力的分解知识可知,不锈钢套锅和锅内的食物的总重力为mg,四个支架对悬挂点支持的合力也为mg。
如图所示,由于四脚架的四根支架等长,与竖直方向的夹角均相等,设夹角为θ,因此每根支架的承受力FN大小均相同,沿竖直方向的分力为F,有:F=14mg,FN=Fcsθ,根据几何关系有:cs θ=hL,解得:FN=9 N。
15.(12分)如图3-46所示,物块的质量m=30 kg,细绳一端与物块相连,另一端绕过光滑的轻质定滑轮,当人用100 N的力斜向下拉绳子时,滑轮两侧细绳与水平方向的夹角均为30°,物体在水平面上保持静止,滑轮上端的悬绳竖直(取g=10 m/s2)。求:
图3-46
(1)地面对物体的弹力大小和摩擦力大小;
答案：如图①所示,对物体受力分析并由正交分解法得Fsin 30°+FN=mg……①,Fcs 30°=Ff……②,由①②得FN=mg-Fsin 30°=300 N-100 N×0.5=250 N,Ff=503 N。
(2)滑轮上方竖直悬绳的拉力大小。
答案：
如图②所示,对滑轮上一点受力分析有FT=2F·cs 60°,解得FT=100 N。
①
②
16.(14分)(江西南昌二中2019高一上月考)如图3-47所示,质量M=2 kg的木块套在水平固定杆上,并通过轻绳与质量m=1 kg的小球相连。现用与水平方向成60°角、大小为103 N的力F拉着小球并带动木块一起向右匀速运动,运动过程中M、m的相对位置保持不变,g取10 m/s2。求:
图3-47
(1)运动过程中轻绳与水平方向的夹角θ;
答案：小球处于平衡状态,其所受合力为零,以小球为研究对象,由平衡条件得,
水平方向有Fcs 60°-FTcs θ=0,
竖直方向有Fsin 60°-FTsin θ-mg=0,
联立解得θ=30°。
(2)木块M与水平杆间的动摩擦因数μ。
答案：木块和小球的整体所受合力为零。以木块和小球的整体为研究对象,由平衡条件得,
水平方向有Fcs 60°-μFN=0,
竖直方向FN+Fsin 60°-Mg-mg=0,
联立解得μ=33。