2024-2025學(xué)年新教材高中物理第三章相互作用-力章末檢測(cè)含解析新人教版必修第一冊(cè)

PAGEPAGE9相互作用——力(時(shí)間：90分鐘滿分：100分)一、單項(xiàng)選擇題(本題共7小題，每小題4分，共28分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的)1．下列關(guān)于重力、彈力和摩擦力的說法，正確的是()A．靜摩擦力的大小在零和最大靜摩擦力之間B．勁度系數(shù)越大的彈簧產(chǎn)生的彈力越大C．動(dòng)摩擦因數(shù)與物體之間的壓力成反比，與滑動(dòng)摩擦力成正比D．物體的重心肯定在物體上解析：選A靜摩擦力Ff的范圍是0＜Ff≤Ffmax，A正確；由胡克定律F＝kx知，彈簧的彈力大小由勁度系數(shù)k和彈簧的形變量x共同確定，故B錯(cuò)誤；動(dòng)摩擦因數(shù)與物體的材料和接觸面的粗糙程度有關(guān)，與物體間的壓力大小和滑動(dòng)摩擦力大小無關(guān)，C錯(cuò)誤；物體的重心是物體各部分所受重力的等效作用點(diǎn)，不肯定在物體上，如勻質(zhì)圓環(huán)的重心為其圓心，就不在圓環(huán)上，故D錯(cuò)誤。2．如圖所示，棒球運(yùn)動(dòng)員用棒球棍回?fù)麸w過來的棒球時(shí)，球棒擊棒球的力()A．比球撞擊球棒的力更早產(chǎn)生B．與球撞擊球棒的力同時(shí)產(chǎn)生C．大于球撞擊球棒的力D．小于球撞擊球棒的力解析：選B依據(jù)牛頓第三定律可知作用力與反作用力總是等大、反向，同時(shí)產(chǎn)生、同時(shí)消逝，故選項(xiàng)B正確。3．互成角度的兩個(gè)共點(diǎn)力，其中一個(gè)力保持恒定，另一個(gè)力從零漸漸增大，且方向保持不變。則這兩個(gè)共點(diǎn)力的合力()A．肯定漸漸增大B．肯定漸漸減小C．可能先增大后減小D．可能先減小后增大解析：選D兩個(gè)共點(diǎn)力，其中一個(gè)力保持恒定，另一個(gè)力從零漸漸增大，由于不知道兩個(gè)力之間的方向關(guān)系，當(dāng)兩力之間夾角θ≤90°時(shí)，兩力合力漸漸增大，當(dāng)90°＜θ≤180°時(shí)，合力先減小后增大，故符合題意的只有D。4．如圖所示，用繩索將重球掛在墻上，不考慮墻的摩擦，假如把繩的長(zhǎng)度增加一些，則球?qū)K的拉力F1和球?qū)Φ膲毫2的改變狀況是()A．F1增大，F(xiàn)2減小B．F1減小，F(xiàn)2增大C．F1和F2都減小D．F1和F2都增大解析：選C以小球?yàn)樘接憣?duì)象，分析受力如圖所示。由平衡條件得F1′＝eq\f(mg,cosθ)，F(xiàn)2′＝mgtanθ，依據(jù)牛頓第三定律得球?qū)K的拉力F1＝F1′＝eq\f(mg,cosθ)，球?qū)Φ膲毫2＝F2′＝mgtanθ，繩的長(zhǎng)度增加，θ減小，cosθ增大，tanθ減小，則F1和F2都減小，選項(xiàng)C正確。5．奧運(yùn)會(huì)上，體操競(jìng)賽吊環(huán)項(xiàng)目中有一個(gè)高難度的動(dòng)作就是先雙手撐住吊環(huán)，然后身體下移，雙臂緩慢張開到如圖所示位置。在運(yùn)動(dòng)員兩手之間的距離緩慢增大的過程中，吊環(huán)的兩根繩的拉力FT(兩個(gè)拉力大小相等)及它們的合力F的大小改變狀況為()A．FT增大F不變 B．FT增大F增大C．FT增大F減小 D．FT減小F不變解析：選A對(duì)運(yùn)動(dòng)員受力分析可知，受到重力、兩個(gè)拉力，如圖所示。由于兩個(gè)拉力的合力F＝mg不變，而兩個(gè)力的夾角漸漸變大，故兩個(gè)分力FT不斷變大，故A正確。6．如圖所示，物塊a靜止在水平地面上，物塊b疊放在物塊a上?，F(xiàn)對(duì)物塊a施加一個(gè)水平向左的恒定拉力F，a、b仍舊都處于靜止?fàn)顟B(tài)。下列說法正確的是()A．a(chǎn)受b向右的摩擦力B．b受a向左的摩擦力C．a(chǎn)、b接觸面間的動(dòng)摩擦因數(shù)肯定為零D．地面對(duì)a的摩擦力大小等于F解析：選Da、b相對(duì)靜止且相對(duì)地面也靜止，以b為探討對(duì)象，a與b之間沒有相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，a與b之間沒有摩擦力，A、B錯(cuò)誤；a、b之間無摩擦力，a、b接觸面間的動(dòng)摩擦因數(shù)不肯定為零，C錯(cuò)誤；a在水平方向上受拉力F和地面對(duì)其的摩擦力作用，二力平衡，所以地面對(duì)a的摩擦力大小為F，D正確。7．如圖所示，兩個(gè)質(zhì)量都是m的小球A、B用輕桿連接后斜放在墻上處于平衡狀態(tài)。已知墻面光滑，水平地面粗糙，現(xiàn)將A球向下移動(dòng)一小段距離，兩球再次達(dá)到平衡，那么將移動(dòng)后的平衡狀態(tài)和原來的平衡狀態(tài)比較，地面對(duì)B球的支持力FN和地面對(duì)B的摩擦力Ff的改變狀況是()A．FN不變 B．FN變大C．Ff不變 D．Ff變小解析：選A對(duì)整體進(jìn)行受力分析，知在豎直方向有FN＝2mg，移動(dòng)兩球后，仍舊平衡，則FN仍舊等于2mg，所以FN不變；在水平方向上，地面對(duì)B的摩擦力Ff等于豎直墻壁對(duì)A的彈力。再隔離對(duì)A進(jìn)行受力分析，墻壁對(duì)A球的彈力FN′＝mgtanθ。當(dāng)A球向下移動(dòng)一小段距離時(shí)，夾角θ增大，所以FN′增大，地面對(duì)B的摩擦力Ff變大。故A正確，B、C、D錯(cuò)誤。二、多項(xiàng)選擇題(本題共3小題，每小題4分，共12分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，有多項(xiàng)符合題目要求。全部選對(duì)的得4分，選對(duì)但不全的得2分，有選錯(cuò)的得0分)8．如圖所示，鐵板AB與水平地面間的夾角為θ，一塊磁鐵吸附在鐵板下方。緩慢抬起鐵板B端使θ角增加(始終小于90°)的過程中，磁鐵始終相對(duì)鐵板靜止。下列說法正確的是()A．磁鐵始終受到四個(gè)力的作用B．鐵板對(duì)磁鐵的彈力漸漸增加C．磁鐵所受合力漸漸減小D．磁鐵受到的摩擦力漸漸減小解析：選AB對(duì)磁鐵受力分析，受重力G、磁力F、支持力FN和摩擦力Ff，如圖所示，所以磁鐵受到四個(gè)力的作用，由于磁鐵受力始終平衡，其所受合力為零，故A正確，C錯(cuò)誤；依據(jù)平衡條件，有Gsinθ－Ff＝0F－Gcosθ－FN＝0解得Ff＝Gsinθ，F(xiàn)N＝F－Gcosθ，由于θ不斷變大，F(xiàn)f不斷變大，F(xiàn)N不斷變大，故B正確，D錯(cuò)誤。9．如圖所示，質(zhì)量為m、頂角為α的直角劈和質(zhì)量為M的正方體放在兩豎直墻和一水平面間，處于靜止?fàn)顟B(tài)。若不計(jì)一切摩擦，則()A．水平面對(duì)正方體的彈力大小為(M＋m)gB．墻面對(duì)正方體的彈力大小為eq\f(mg,tanα)C．正方體對(duì)直角劈的彈力大小為mgcosαD．直角劈對(duì)墻面的彈力大小為mgsinα解析：選AB把兩個(gè)物體看成一個(gè)整體，分析受力，在水平方向上有兩個(gè)彈力，在豎直方向上有重力和支持力，在豎直方向上由二力平衡可得，水平面對(duì)正方體的彈力大小為(M＋m)g，選項(xiàng)A正確；以直角劈為探討對(duì)象，其受豎直向下的重力mg，右面墻的彈力F2，彈力F2的方向水平向左，正方體對(duì)直角劈的支持力F的方向過兩物體的接觸點(diǎn)垂直于直角劈的斜面，即與水平方向的夾角為α，由力的合成和二力平衡可知，F(xiàn)2與F的合力與重力等大反向，故F＝eq\f(mg,sinα)，F(xiàn)2＝Fcosα＝eq\f(mg,tanα)，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；由牛頓第三定律知直角劈對(duì)墻面的彈力大小為eq\f(mg,tanα)，所以D錯(cuò)誤；再以整體為探討對(duì)象得墻面對(duì)正方體的彈力大小與F2相等，即為eq\f(mg,tanα)，所以B正確。10．如圖所示，用一段繩子把輕質(zhì)滑輪吊裝在A點(diǎn)，一根輕繩跨過滑輪，繩的一端拴在井中的水桶上，人用力拉繩的另一端，滑輪中心為O點(diǎn)，人所拉繩子的方向與OA的夾角為β，拉水桶的繩子與OA的夾角為α。人拉繩沿水平面對(duì)左運(yùn)動(dòng)，把井中質(zhì)量為m的水桶緩慢提上來，人的質(zhì)量為M，重力加速度大小為g，在此過程中，以下說法正確的是()A．α始終等于βB．吊裝滑輪的繩子上的拉力漸漸變大C．地面對(duì)人的摩擦力漸漸變大D．地面對(duì)人的支持力漸漸變大解析：選ACD水桶緩慢上升，拉水桶的輕繩中的拉力FT始終等于mg，對(duì)滑輪受力分析如圖甲所示。在垂直于OA方向上有FTsinα＝FTsinβ，所以α＝β，沿OA方向上有F＝FTcosα＋FTcosβ＝2FTcosα，人向左運(yùn)動(dòng)的過程中α＋β變大，所以α和β均變大，吊裝滑輪的繩子上的拉力F變小，選項(xiàng)A正確，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；對(duì)人受力分析如圖乙所示，θ＝α＋β漸漸變大，在水平方向上有Ff＝FT′sinθ，地面對(duì)人的摩擦力漸漸變大，在豎直方向上有FN＋FT′cosθ＝Mg，地面對(duì)人的支持力FN＝Mg－FT′cosθ漸漸變大，選項(xiàng)C、D正確。三、非選擇題(本題共6小題，共60分)11．(6分)小林同學(xué)用三個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”，如圖甲所示，將一薄木板放在水平桌面上，把白紙平鋪在木板上并固定。三個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)掛鉤處用細(xì)繩拴接一個(gè)塑料小圓環(huán)，先將彈簧測(cè)力計(jì)1、2上端的小鐵環(huán)固定在木板上，再沿某一方向拉彈簧測(cè)力計(jì)3，這樣小林同學(xué)一個(gè)人就能完成該試驗(yàn)。(1)在該試驗(yàn)中，須要留意的是________。A．肯定要沿與木板面平行的方向拉彈簧測(cè)力計(jì)3B．肯定要在塑料小圓環(huán)靜止時(shí)記錄數(shù)據(jù)C．連接塑料小圓環(huán)的三根細(xì)繩肯定要等長(zhǎng)(2)小林同學(xué)記錄了三個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)拉力的大小和方向，用F1、F2、F3表示，并在圖乙中作出各個(gè)力的圖示，并且以F1、F2為鄰邊作平行四邊形，得出對(duì)角線F12。反向延長(zhǎng)F3，畫出與F3大小相等、方向相反的力F3′。該試驗(yàn)中，力F1和F2合力的實(shí)際值是________。(用符號(hào)表示)(3)在試驗(yàn)中假如將細(xì)繩換成橡皮繩，將對(duì)試驗(yàn)結(jié)果________(選填“有”或“無”)影響。解析：(1)試驗(yàn)須要記錄細(xì)繩上力的大小和方向，故試驗(yàn)中須要使細(xì)繩和木板平行，才能保證作在圖紙上的力是作用在圓環(huán)上的力，A正確；本試驗(yàn)是利用小圓環(huán)處于平衡時(shí)，隨意兩個(gè)力之和與第三個(gè)力是平衡力這一原理得出的，故小圓環(huán)處于靜止時(shí)才可以記錄數(shù)據(jù)，B正確；細(xì)繩是用來確定力的方向的，故不須要同樣長(zhǎng)，C錯(cuò)誤。(2)小圓環(huán)處于靜止?fàn)顟B(tài)，F(xiàn)1、F2的合力的實(shí)際值肯定與F3共線，理論值是依據(jù)平行四邊形定則作出的，由于試驗(yàn)操作過程中的誤差，與F3不肯定共線，故實(shí)際值肯定是F3′。(3)試驗(yàn)中細(xì)繩只是用來確定力的方向，橡皮繩也可以，故將細(xì)繩換成橡皮繩不會(huì)產(chǎn)生影響。答案：(1)AB(2)F3′(3)無12．(8分)某同學(xué)利用如圖甲所示裝置做“探究彈簧彈力與形變量的關(guān)系”的試驗(yàn)。(1)某次在彈簧下端掛上鉤碼后，彈簧下端處的指針在刻度尺上的指示狀況如圖乙所示，此時(shí)刻度尺的讀數(shù)x＝________。(2)依據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)在圖丙的坐標(biāo)紙上已描出了多次測(cè)量的彈簧所受彈力大小F跟彈簧長(zhǎng)度x之間的函數(shù)關(guān)系點(diǎn)，請(qǐng)作出F-x圖像。(3)依據(jù)所作出的圖像，可得該彈簧的勁度系數(shù)k＝________N/m。(保留兩位有效數(shù)字)解析：(1)由題圖乙中的刻度尺可知，其分度值為1mm，其示數(shù)為11．80cm。(2)依據(jù)坐標(biāo)系內(nèi)描出的點(diǎn)作出的圖像如圖所示。(3)由作出的圖像可知，彈簧的勁度系數(shù)為k＝eq\f(ΔF,Δx)＝eq\f(4.90N,18－8×10－2m)＝49N/m。答案：(1)11．80cm(11．79～11．81cm均可)(2)圖像見解析圖(3)4913．(8分)如圖所示，一質(zhì)量不計(jì)的彈簧原長(zhǎng)為10cm，一端固定于質(zhì)量m＝4kg的物體上，另一端施加一水平拉力F。設(shè)最大靜摩擦力與滑動(dòng)摩擦力相等，物體與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0．45，彈簧始終在彈性限度內(nèi)，g取10m/s2)。求：(1)當(dāng)彈簧拉長(zhǎng)至14．5cm時(shí)，物體恰好向右勻速運(yùn)動(dòng)，彈簧勁度系數(shù)的大小；(2)若將彈簧壓縮至6cm，物體受到的摩擦力大小及方向；(3)若將彈簧拉長(zhǎng)至16cm，物體受到的摩擦力大小及方向。解析：(1)依據(jù)胡克定律F＝kx可得F1＝kx1，其中x1＝L1－L0＝4．5cmFN＝G＝40N由物體恰好勻速運(yùn)動(dòng)，有F1＝Ff＝μFN＝18N解得k＝400N/m。(2)壓縮量x2＝L0－L2＝4cm，F(xiàn)2＝kx2＝16N由于F2小于最大靜摩擦力，物體受靜摩擦力Ff1＝F2＝16N，方向水平向右。(3)由于x3＝L3－L0＝6cm＞x1＝4．5cm，所以物體受滑動(dòng)摩擦力Ff＝μFN＝18N，方向水平向左。答案：(1)400N/m(2)16N水平向右(3)18N方向水平向左14．(10分)質(zhì)量為11kg的物塊放在水平地面上，在大小為55N水平向右拉力F1作用下恰好沿水平地面勻速滑動(dòng)。若改用與水平方向成37°角斜向右上方的拉力F2作用，該物塊在水平地面上仍勻速滑動(dòng)。(g取10m/s2，sin37°＝0．6，cos37°＝0．8)求：(1)物塊與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ。(2)拉力F2的大小。解析：(1)物塊在水平拉力F1作用下勻速運(yùn)動(dòng)，則有μmg＝F1解得μ＝0．5。(2)在拉力F2作用下勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，物塊受力分析如圖所示，由平衡條件知在水平方向上有F2cos37°－Ff＝0在豎直方向上有FN＋F2sin37°－mg＝0其中Ff＝μFN解得F2＝50N。答案：(1)0．5(2)50N15．(12分)如圖所示，在水平粗糙橫桿上，有一質(zhì)量為m的小圓環(huán)A，用一細(xì)線懸吊一個(gè)質(zhì)量為m的球B?，F(xiàn)用一水平拉力F緩慢地拉起球B，使細(xì)線與豎直方向成37°角，此時(shí)環(huán)A仍保持靜止。求：(1)此時(shí)水平拉力F的大??；(2)橫桿對(duì)環(huán)的支持力大小；(3)桿對(duì)環(huán)的摩擦力。解析：(1)取小球?yàn)樘接憣?duì)象進(jìn)行受力分析，如圖所示，由平衡條件得FTsin37°＝F，F(xiàn)Tcos37°＝mg聯(lián)立解得F＝eq\f(3,4)mg。(2)取A、B組成的系統(tǒng)為探討對(duì)象，如圖所示，由平衡條件有FN＝2mg，F(xiàn)f＝F。(3)結(jié)合(1)(2)分析知環(huán)受到的摩擦力大小為Ff＝F＝eq\f(3,4)mg，方向水平向左。答案：(1)eq\f(3,4)mg(2)2mg(3)eq\f(3,4)mg方向水平向左16．(16分)某同學(xué)用一小磁鐵吸引一懸掛的金屬小球Q，當(dāng)小磁鐵位于小球的左上方某位置C(∠QCS＝30°)時(shí)，懸掛小球的細(xì)線偏離豎直方向的夾角θ也是30°，如圖所示，已知小球的質(zhì)量為m，該同學(xué)(含磁鐵)的質(zhì)量為M。(重力加速度g已知)求：(1)懸掛小球的細(xì)線的拉力大小為多少；(2)該同學(xué)受到地面的支持力和摩擦力大小各為多少。解析：(1)對(duì)小球，設(shè)細(xì)