第三章 相互作用 单元同步质量卷-2021-2022学年高一上学期教科版(2019)必修第一册word版含答案

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第三章 相互作用 单元同步质量卷-2021-2022学年高一上学期教科版(2019)必修第一册word版含答案

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第三章《相互作用》单元同步质量卷-2021-2022年教科版必修第一册高一物理上册
一、单选题
1.如图所示为四种与足球有关的情景,下列说法正确的是(  )
A.图(甲)中,静止在草地上的足球受到的弹力就是它的重力
B.图(乙)中,静止在光滑水平地面上的两个足球由于接触而受到相互作用的弹力
C.图(丙)中,足球在空中运动的过程受到重力、脚对球的弹力以及空气阻力的作用
D.图(丁)中,落在球网中的足球受到弹力是由于球网发生了弹性形变
2.如图所示,粗糙水平面上放置质量分别为m、2m 的A、B两个物体,A与B以及B与地面间的动摩擦因数均为μ,现用水平拉力F拉B,将B匀速拖出,则拉力F大小为(  )
A.2μmg B.3μmg C.4μmg D.5μmg
3.两个大小均为的共点力,它们的合力大小范围为,则二者的夹角可能是(  )
A.90° B.130° C.150° D.180°
4.如图所示,质量为的物体,以某一速度冲上倾角为的斜面,一沿斜面向下的力作用在物体上,物体与斜面间的动摩擦因数为0.5,则物体沿斜面向上运动的过程中,受摩擦力的大小和方向为(,重力加速度g取)(  )
A.大小,方向沿斜面向上
B.大小,方向沿斜面向下
C.大小,方向沿斜面向上
D.大小,方向沿斜面向上
5.如图,物体A、B用细绳连接后跨过滑轮。A静止在倾角为53o的木板上,B悬挂着。已知质量2mA=mB,不计滑轮的摩擦。现将木板倾角由53°减小到30°,物体A、B始终保持静止。已知sin53°=0.8,cos53°=0.6。那么下列说法中正确的是(  )
A.绳子的张力将增大
B.A受到的静摩擦力方向始终沿斜面向下
C.物体A受到的静摩擦力将减小
D.物体A对木板的压力将减小
6.节日里悬挂灯笼是我国的一种民俗。在悬挂灯笼时,由于建筑物位置的不同,悬挂时,A、B点的高度不同,如图所示,B点高于A点,O为结点。已知轻绳AO、BO的长度相等,对O点的拉力分别为FA和FB,灯笼受到的重力为G。则FA与FB的合力(  )
A.斜向右上方,大小大于G B.斜向右上方,大小等于G
C.竖直向上,大小等于G D.竖直向上,大小大于G
7.竖直放置的轻质弹簧下端固定,上端放一质量为的小球,平衡时弹簧长度为,如图1所示。现把该轻弹簧挂在天花板上,下端悬挂质量为的小球,平衡时长度为,如图2所示。重力加速度为,弹簧始终处于弹性限度内,则轻弹簧的劲度系数为(  )
A. B. C. D.
8.如图所示,A、B、C三块粗糙物块叠放在一起并静止在水平地面上,现给B施加一个向右的F=1 N的作用力,三个物块仍然保持静止。则关于各接触面间的摩擦情况,下列说法正确的是(  )
A.A、B之间的摩擦力为1 N B.B、C之间的摩擦力为0
C.B、C之间的摩擦力大小为1 N D.C对地面的摩擦力大小为2 N,方向向左
9.用三根轻质细线、、将质量相同的两个小球1和2悬挂,当两小球静止时,细线与竖直方向的夹角为30°,细线水平,如图所示。保持细线与竖直方向的夹角30°不变,将细线逆时针缓慢转过30°的过程中(  )。
A.细线上的张力逐渐减小 B.细线上的张力先减小后增大
C.细线上的张力逐渐增大 D.细线上的张力先减小后增大
二、多选题
10.在做“互成角度的两个共点力的合成”的实验中,将橡皮筋的一端固定,另一端在力、的共同作用下被拉到O点,如图所示。现保持橡皮筋被拉至O点不动,的方向不变,改变的大小和方向,在和之间的夹角由钝角逐渐减小为锐角的过程中(  )
A.逐渐减小 B.逐渐减小
C.和的合力减小 D.和的合力不变
11.如图所示,质量均为m的两物体a、b,放在两固定的水平挡板之间,物体间用一竖直放置的轻弹簧连接,在物体b上施加水平拉力F,两物体保持静止状态,已知重力加速度为g。下列说法正确的是(  )
A.物体a所受摩擦力的大小为F
B.物体b所受摩擦力的大小为F
C.弹簧对物体b的弹力大小为mg
D.物体a对水平挡板的压力大小大于2mg
12.如图所示,垂直墙角有一个截面为半圆的光滑柱体,用细线拉住的小球静止靠在接近半圆底端的M点。通过细线将小球从M点缓慢向上拉至半圆最高点的过程中,细线始终保特在小球处与半圆相切。下列说法正确的是(  )
A.细线对小球的拉力先增大后减小
B.小球对柱体的压力逐渐增大
C.柱体受到水平地面的支持力逐渐增大
D.柱体对竖直墙面的压力先增大后减小
13.质量为m的物体放在倾角为的斜面上,它与斜面间的动摩擦因数为。在水平恒力F作用下,物体沿斜面匀速向上运动,如图所示,则以下关于物体受到的摩擦力大小表示错误的是( )
A. B.
C. D.
14.如图为空调外挂机通过三角形支架固定在外墙上。如果空调重力作用线恰好通过点,横梁和斜梁施加的力分別沿和方向。保持连接点位置不变,只增大斜梁长度,下列说法正确的是(  )
A.横梁力不变 B.横梁力变小
C.斜梁力变大 D.斜梁力变小
15.如图所示是维修汽车所用的简式千斤顶,当摇动把手时,螺纹轴就能迫使千斤顶的两臂靠拢,从而将汽车顶起。当车轮刚被顶起时汽车对千斤顶的压力为1.0×105N,此时千斤顶两臂间的夹角为120°,则下列判断正确的是(  )
A.此时两臂受到的压力大小均为0.5×105N
B.此时千斤顶对汽车的支持力为1.0×105N
C.若摇动把手继续顶起汽车,两臂受到的压力将增大
D.若摇动把手继续顶起汽车,两臂受到的压力将减小
三、实验题
16.如图所示,张老师在课堂做“验证力的平行四边形定则”实验时,在黑板上方的A点固定橡皮条的一端,用两个弹簧测力计将另一端拉到O点。
(1)下列原因可能会导致实验结果不准确的是______;
A.弹簧测力计在实验前没有调零
B.弹簧测力计必须保持与木板平行,读数时视线要正对弹簧测力计刻度
C.弹簧测力计自身的重力对拉力大小有影响
(2)为了提高实验的准确性,减少误差,请提出合理的解决办法(一条即可)______;
(3)两弹簧测力计的读数分别为和,两细绳的方向分别与橡皮条延长线的夹角为和,此时,如图所示,以下说法正确的是______。
A.为了验证力的平行四边形定则,只需作力的图示来表示分力与合力
B.实验中用平行四边形定则求得的合力F一定与OA在一条直线上
C.若保持O点的位置和夹角不变,夹角可变,若增大,则可能减小
D.若保持O点的位置和大小不变,增大,则增大,可能增大
17.某同学做“验证力的平行四边形定则”的实验情况如图甲所示,其中 A为固定橡皮条的图钉,O为橡皮条与细绳的结点,OB与 OC为细绳。图乙是在白纸上根据实验结果画出的图。
(1)下列不必要的实验要求是____________。(请填写选项前对应的字母)
A.OB与 OC应关于OA对称
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
(2)如果没有操作失误,图乙中的F与 F′两力中,方向一定沿 AO方向的是___。
(3)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 D.建立物理模型法
(4)某同学对弹簧测力计中弹簧的劲度系数是多少很感兴趣,于是,他将一弹簧一端固定在传感器上,传感器与电脑相连(如图丙),当对弹簧施加变化的作用力(拉力或压力)时,在电脑上得到了弹簧长度的形变量与弹簧产生的弹力大小的关系图像(如图丁)。则该弹簧的劲度系数k=___________ N/m 。
四、解答题
18.如图所示,在竖直墙壁的左侧水平地面上,放置一个质量M=2.5kg的长方体ABCD,长方体与水平地面的动摩擦因数μ=0.5。在墙壁和长方体之间放置一半径R=0.2m,质量m=1.5kg的光滑球,球的球心为O,且O、B与竖直方向的夹角为θ,长方体和球均保持静止。已知重力加速度g=10m/s2,最大静摩擦力等于滑动摩擦力。
(1)若θ=30°,则球对竖直墙壁的压力大小为多少;
(2)现调整长方体到墙壁之间的距离,当长方体的右侧面AB到墙壁的距离等于某值L时,整个系统恰好处于静止状态,且球没有掉落地面,求此距离L。
19.某同学设计了一个测量风速大小的装置,用一根细线拴着一个小球,细线上端固定,如图所示。当风速的方向水平向右时,小球静止,该同学测得此时细线与竖直方向的夹角为,已知小球的质量m=4kg,风对小球的作用力大小P=kv,其中k为比例系数,k=2kg/s,v为风速大小,g=10m/s2。忽略细线质量、空气浮力和风对细线的作用力,已知sin37°=0.6,cos37°=0.8。
(1)画出此时小球的受力分析图;
(2)求此时细线对小球的拉力的大小;
(3)求此时风速v的大小。
20.一个质量为5kg的物体放在倾角为37°的固定斜面上,一轻质弹簧与物体拴接,弹簧原长cm,用一沿斜面向上的力F拉弹簧。当弹簧和物体沿斜面匀速上滑时,弹簧长度cm;当沿斜面匀速下滑时,弹簧长度cm。求:
(1)匀速上滑时物体对斜面的压力;
(2)弹簧的劲度系数k和物体与斜面间的动摩擦因数。
21.擦黑板是同学们的日常活动,某学校教室内黑板面为竖直平面,所用板擦的质量为m,板擦与黑板间的动摩擦因数为=0.5,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度为g。
(1)若使板擦能静止贴在黑板面上,则需对板擦施加垂直板面的压力至少为多大?
(2)如图所示,现某同学对板擦施加斜向上且与竖直方向成37°角的推力F′,使板擦静止在黑板面上,求力F′的大小应满足什么条件?(已知in37°=0.6,cos37°=0.8)
参考答案
1.D
【详解】
A.图(甲)中,静止在草地上的足球受到的弹力大小等于它的重力,因弹力和重力是不同性质的力,不能说“弹力”就是“重力”,选项A错误;
B.图(乙)中,静止在光滑水平地面上的两个足球之间无相互作用的弹力,假设有弹力,则水平方向球不能平衡,不能静止,选项B错误;
C.图(丙)中,在空中飞行的足球没有受到脚的弹力,选项C错误。
D.图(丁)中,落在球网中的足球受到弹力是由于球网发生了弹性形变,选项D正确。
故选D。
2.C
【详解】
B与地面间的最大静摩擦力为
AB间的最大静摩擦力
B匀速拖出,则拉力F大小
故选C。
3.A
【详解】
力的合成根据平行四边形定则,两个大小均为的共点力,当夹角为120o时合力合力为10N,当夹角为0时,合力为20N,因此二者的夹角的范围
故选A。
4.B
【详解】
物体受摩擦力为滑动摩擦力,方向与相对运动方向相反,即沿斜面向下,摩擦力大小为
代入数据得
故选B。
5.B
【详解】
A.由平衡条件可知,绳子拉力始终与B的重力相等,A错误;
B.沿斜面方向对A受力分析有
mBg=mAgsin+f
解得
f=2mAg?mAgsinα=(2?sinα)mAg
因为
mBg> mAgsin
斜面倾角α从53°减小到30°,f从1.2mAg增加到1.5mAg,可得A受到的静摩擦力方向始终沿斜面向下,B正确;
CD.由以上分析可知,则有A受到的静摩擦力f增大;A对斜面的压力
N=mAgcos
由此可知随斜面倾角α的减小,得N是增大的,CD错误。
故选B。
6.C
【详解】
以点为研究对象做出受力分析图,如图所示:
点受到、、三个力作用,根据平衡条件知,与的合力与大小相等、方向相反,而与灯笼的重力大小相等,则与的合力竖直向上,大小等于。
故选C。
7.D
【详解】
设弹簧的原长为l,劲度系数为k,图1由平衡条件可得
图2由平衡条件可得
联立解得
D正确。
故选D。
8.C
【详解】
A.以A为研究对象,A水平方向不受外力,故A不受摩擦力;故A错误;
BC.以A、B为研究对象,AB水平方向向右的拉力,则B、C之间一定对B有向左的摩擦力,大小为1N;故C正确B错误;
D.将A、B、C三个物体看成一个整体,处于静止状态,也受到平衡力的作用,由题意知,向右的力F与地面对C水平向左的摩擦力f相互平衡,所以摩擦力的方向为水平向左;大小为1N;故D错误。
故选C。
9.A
【详解】
题目自始自终没有涉及到线的受力,故将两球及连接它们的线作为一个整体进行受力分析即可。通过整体法受力分析可知,在细线逆时针缓慢转过30°的过程中,线上的张力在逐渐减小,线上的张力也在逐渐减小。
故选A。
10.BD
【详解】
以O点为研究对象,因O点的位置不变,则和的合力不变,在F1和F2之间的夹角由钝角逐渐减小为锐角的过程中,各力变化如图所示
由图可知,F1先变小后增大,F2一直减小,故AC错误,BD正确。
故选BD。
11.BD
【详解】
A.根据摩擦力产生的条件可知,a物体没有相对运动的趋势,则没有摩擦力,A错误;
B.b物体水平方向受拉力F和静摩擦力作用处于静止状态,根据平衡可知,b物体所受摩擦力大小为F,B正确;
CD.在b物体上施加水平拉力F后,两物体始终保持静止状态,则物体b受到接触面的静摩擦力,因此它们之间一定存在弹力,则弹簧的弹力大于物体b的重力,由整体法可知,a物体对水平面的压力大小大于2mg,C错误D正确。
故选BD。
12.BCD
【详解】
AB.设小球的质量为m,小球到圆柱体圆心的直线与水平方向的夹角为θ,以小球为研究对象,小球受到重力、支持力和拉力,如图所示,由平衡条件可得
F=mgcosθ
FN=mgsinθ
细线将小球从M点缓慢向上拉至半圆柱体最高点的运动中,θ逐渐增大,所以细线对小球的拉力逐渐减小;圆柱体对小球的支持力逐渐增大,由牛顿第三定律可得小球对圆柱体的压力逐渐增大,A错误,B正确;
CD.设圆柱体的质量为M,以圆柱体为研究对象,在竖直方向由平衡条件可得
F地=Mg+FNsinθ=Mg+mgsin2θ
夹角θ逐渐增大,圆柱体受到地面的支持力逐渐增大;圆柱体在水平方向由平衡条件可得
F墙=FNcosθ=mgsinθcosθ=
当θ=45°时,墙对圆柱体的支持力最大,所以墙对圆柱体的支持力先增大后减小,由牛顿第三定律可得圆柱体对竖直墙面的压力先增大后减小,CD正确。
故选BCD。
13.CD
【详解】
AC.物体受力如图
在斜面方向上有
摩擦力
在垂直于斜面方向上有

解得
故选CD。
14.BD
【详解】
受力分析如图所示,根据矢量三角形法则,三力可组成封闭三角形,增大长度,则增大,又因合力不变,故和均减小,AC错误,BD正确。
故选BD。
15.BD
【详解】
A.将汽车对千斤顶的压力分解为沿两臂的两个分力,根据对称性可知,两臂受到的压力大小相等,有
解得
故A错误;
B.根据相互作用力的性质,可知千斤顶对汽车的支持力为1.0×105N。故B正确;
CD.继续摇动把手,两臂靠拢,夹角减小,根据上一选项分析可知F不变,当夹角减小时F1减小,故C错误;D正确
故选BD。
16.AC 可以将竖直面转至水平面内做实验 CD
【详解】
(1)[1]A.弹簧测力计在实验前没有调零,读数不准,导致实验结果不准确,故A正确;
B.实验中,弹簧测力计必须保持与木板平行,读数时视线要正对弹簧测力计刻度,是正确的操作,故B错误;
C.弹簧测力计自身的重力对拉力大小有影响,导致实验结果不准确,故C正确。
(2)[2]为减小重力对实验的影响,可以将竖直面转至水平面内做实验。
(3)[3]A.为了验证力的平行四边形定则,不仅需要作力的图示来表示分力与合力,还需要以两个分力为邻边作平行四边形,且作出对角线,比较对角线和合力的大小以及方向的关系,故A错误;
B.因实验中存在误差,故不可能严格使F与实际合力重合,所以实验中用平行四边形定则求得的合力F不与OA在一条直线上,故B错误;
C.根据平行四边形定则可知,若保持O点的位置和角不变,夹角可变,若增大,若也增大,则可能减小,故C正确;
D.若保持O点的位置和大小不变,增大,则增大,可能增大也可能减小,故D正确

17.A F′ B
【详解】
(1)[1]A.OB与 OC代表的是力的方向,不一定是关于OA对称,A错误,符合题意;
B.弹簧测力计应在使用前校零,B正确,不符合题意;
C.测量力的实验要求尽量准确,为了减小实验中因摩擦造成的误差,细线的方向与木板平面平行,C正确,不符合题意;
D.两弹簧测力计的示数不必大小相等,只需达到作用效果就行;改变拉力,进行多次实验,每次都要使O点静止在同一位置,D正确,不符合题意。
故选A。
(2)[2] 经平行四边形做出的合力理论值不一定沿AO方向,而合力的实验值由实验直接测得一定沿AO方向,即F′。
(3)[3] 合力与分力是等效替代的关系,所以本实验采用的等效替代法。
故选B。
(4)[4] 图像的斜率表示劲度系数,由此可知该弹簧的劲度系数是
18.(1)5;(2)0.36m
【详解】
(1)以球为研究对象,受到重力,墙壁的弹力以及正方体的支持力,受力如下图所示
小球受力平衡,由平衡条件得墙壁对球的弹力
由牛顿第三定律知球对竖直墙壁的压力大小为5;
(2)以正方体和球整体为研究对象,竖直方向受重力和地面的支持力,水平方向受到墙壁的弹力和地面的摩擦力,根据平衡条件有


无论球的质量是多少都必须满足以上条件,则


19.(1)见解析;(2)50N;(3)15m/s
【详解】
(1)小球的受力分析图如下
(2)根据平衡条件可得,细线对小球的拉力为
(3)由平衡条件可得,风力大小为
根据,代入数据解得
20.(1)40N,方向垂直斜面向下;(2)
【详解】
(1)物体沿斜面匀速上滑,由平衡条件,可得斜面对物体的支持力为
N
由牛顿第三定律可知:物体对斜面的压力大小为40N,方向垂直斜面向下
(2)当弹簧和物体沿斜面匀速上滑时,由平衡条件可得
,,
当弹簧和物体沿斜面匀速下滑时,由平衡条件可得
,,
联立解得
k=200N/m,
21.(1)2mg;(2)mg≤F′≤2mg
【详解】
(1)板擦恰好不下滑时满足
解得
(2)当板擦恰好不下滑时,受力如图所示:
水平方向上
竖直方向上
又因为
可得
当板擦恰好不上滑时,受力如图所示:
水平方向上
竖直方向上
又因为
可得
综上可知,使板擦静止在黑板面时F的大小满足
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