秋高中物理人教版必修一章末质量评估三.docx
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秋高中物理人教版必修一章末质量评估三
章末质量评估(三)
(时间:
90分钟 分值:
100分)
一、单项选择题(本题共10小题,每题3分,共30分.每小题中只有一个选项是正确的,选对得3分,错选、不选或多选均不得分.)
1.下列关于弹力产生条件的说法中正确的是( )
A.只要两个物体接触就一定有弹力产生
B.轻杆一端所受弹力的作用线一定与轻杆方向垂直
C.压力和支持力的方向总是垂直于接触面
D.形变大的物体产生的弹力一定比形变小的物体产生的弹力大
解析:
物体相互接触,并且物体间有形变产生,才会产生弹力.A不合题意.
轻杆一端所受弹力的作用线不一定与轻杆方向垂直,也可能与其方向垂直,弹力方向根据受力平衡来确定的.B不合题意.
压力和支持力均属于弹力,它的方向总是垂直于接触面,C符合题意.
物体发生弹性形变时才会产生弹力,但形变大的物体产生的弹力不一定比形变小的物体产生的弹力大,还与劲度系数有关,D不合题意.故选C.
答案:
C
2.如图所示,一物块置于水平地面上,当用与水平方向成30°角的力F1拉物体向前运动,当改用与水平方向成30°角的力F2推物块向前运动,若F1和F2的大小相等,则物块与地面之间的摩擦力大小f1和f2的关系为( )
A.f1>f2 B.f1 C.f1=f2D.无法确定 解析: 根据摩擦力公式,得f1=μ(mg-F1sinθ),f2=μ(mg+F2sinθ),故f1 答案: B 3.假期里,一位同学在厨房里协助妈妈做菜,对菜刀发生了兴趣.他发现菜刀的刀刃前部和后部的厚薄不一样,刀刃前部的顶角小,后部的顶角大,如图所示,他先后作出过几个猜想,其中合理的是( ) A.刀刃前部和后部厚薄不匀,仅是为了打造方便,外形美观,跟使用功能无关 B.在刀背上加上同样的压力时,分开其他物体的力跟刀刃厚薄无关 C.在刀背上加上同样的压力时,顶角越大,分开其他物体的力越大 D.在刀背上加上同样的压力时,顶角越小,分开其他物体的力越大 解析: 把刀刃部分抽象后,可简化成一个等腰三角形劈,设顶角为2θ,背宽为d,侧面长为l,如右图所示.当在劈背施加压力F后,产生垂直侧面的两个分力F1、F2,使用中依靠着这两个分力分开被加工的其他物体.由对称性知,这两个分力大小相等(F1=F2),因此画出力分解的平行四边形,实为菱形,如图所示.在这个力的平行四边形中,取其四分之一考虑(图中阴影部分).根据它跟半个劈的直角三角形的相似关系,有关系式 = = ,得F1=F2= .由此可见,刀背上加上一定的压力F时,侧面分开其他物体的力跟顶角的大小有关,顶角越小,sinθ的值越小,F1和F2越大. 答案: D 4.如图所示,将一张A4纸(质量可忽略不计)夹在英汉字典内,书对A4纸的压力为3N,A4纸与书之间的动摩擦因数为0.4,要把A4纸从书中拉出,拉力至少应为( ) A.0.6NB.1.2NC.2.4ND.3N 解析: 根据F=μFN,F=1.2N,因为纸的上下两面都要受到书对它的滑动摩擦力,所以要把纸从书中拉出,拉力至少应为2.4N,C正确. 答案: C 5.如图所示,细绳MO与NO所能承受的最大拉力相同,长度MO>NO,则在不断增加重物G的重力过程中(绳OC不会断)( ) A.ON绳先被拉断 B.OM绳先被拉断 C.ON绳和OM绳同时被拉断 D.因无具体数据,故无法判断哪条绳先被拉断 解析: 作出力分解的平行四边形如图所示,由于MO>NO,所以α>β,由四边形的两个邻边的长短可以知道FON>FOM,所以在G增大的过程中,绳ON先断. 答案: A 6.如图所示,大小分别为F1、F2、F3的三个力恰好围成一个闭合的三角形,且三个力的大小关系是F1 解析: 根据平行四边形定则可知,A图中三个力的合力为2F1,B图中三个力的合力为0,C图中三个力的合力为2F3,D图中三个力的合力为2F2,由于三个力的大小关系是F1 答案: C 7.如图所示,物体A、B、C叠放在水平桌面上,水平力F作用于C物体上,使A、B、C以共同速度向右匀速运动,那么关于物体受几个力的说法中正确的是( ) A.A受6个,B受2个,C受4个 B.A受5个,B受3个,C受3个 C.A受5个,B受2个,C受4个 D.A受6个,B受3个,C受4个 解析: 以整体为研究对象,可以判断A受地面的摩擦力.C匀速,则A、C间有静摩擦力,B匀速,则A、B间无摩擦力.A受重力、地面摩擦力和支持力,C对A的摩擦力及B、C对A的压力,共6个力;B受重力和A的支持力,共2个力;C受重力、拉力、支持力、A对C的摩擦力,共4个力,故本题选A. 答案: A 8.如图所示,在竖直光滑墙壁上用细绳将一个质量为m的球挂在A点,平衡时细绳与竖直墙的夹角为θ,θ<45°.墙壁对球的支持力大小为N,细绳对球的拉力大小为T,重力加速度为g.则下列说法正确的是( ) A.N>mg,T>mgB.N>mg,T C.N 解析: 以球为研究对象,分析其受力情况: 重力mg、悬绳对球的拉力和墙壁对球的支持力,根据平衡条件,有: T= ,N=mgtanθ, 球所受绳和墙壁的作用力的合力大小等于mg,由于θ<45°,则: N 答案: C 9.如图所示,A、B两物体重力都等于10N,各接触面间的动摩擦因数都等于0.3,同时有F=1N的两个水平力分别作用在A和B上,A和B均静止,则地面对B和B对A的摩擦力分别为( ) A.6N,3NB.1N,1N C.0,1ND.0,2N 解析: A、B均静止,应用整体法,即A、B整体水平方向所受外力大小相等,方向相反,故地面对B无摩擦力.以A为研究对象,水平方向必受大小与F相等、方向与F相反的静摩擦力,故选项C正确. 答案: C 10.如图所示,用完全相同的轻弹簧A、B、C将两个相同的小球连接并悬挂,小球处于静止状态,弹簧A与竖直方向的夹角为 30°,弹簧C水平,则弹簧A、C的伸长量之比为( ) A. ∶4B.4∶ C.1∶2D.2∶1 解析: 将两小球及弹簧B视为一个整体系统,因小球处于静止状态,故该系统水平方向受力平衡,则有kΔxAsin30°=kΔxC,可得ΔxA∶ΔxC=2∶1,选项D正确. 答案: D 二、多项选择题(本题共4小题,每题6分,共24分.每小题有多个选项是正确的,全选对得6分,少选得3分,选错、多选或不选得0分.) 11.如图所示,小车M在恒力F作用下,沿水平地面做直线运动,由此可判断( ) A.若地面光滑,则小车一定受三个力作用 B.若地面粗糙,小车也可以不受摩擦力作用 C.若小车做匀速运动,则小车一定受四个力的作用 D.若小车做匀速运动,则小车可能受三个力的作用 解析: 由于F的竖直分力大小可能等于重力,因此地面可能对小车无弹力作用,不论地面光滑与否,小车都不受摩擦力,此时小车仅受重力和F作用,故A选项错误,B选项正确;若小车做匀速运动,那么水平方向上所受摩擦力和F的水平分力平衡,这时小车一定受重力、恒力F、地面弹力、摩擦力四个力作用.C正确,D错误. 答案: BC 12.如图所示,用水平力F推静止在斜面上的物块,当力F由零开始逐渐增大而物块仍保持静止状态,则物块( ) A.所受合力逐渐增大 B.所受斜面摩擦力逐渐增大 C.所受斜面弹力逐渐增大 D.所受斜面作用力逐渐变大 解析: 物块保持静止状态,所受合力仍为零,A错.开始时摩擦力方向沿斜面向上,力F增大,摩擦力减小,当摩擦力方向沿斜面向下时,力F增大,摩擦力增大,B错.物块所受斜面弹力大小等于重力和F沿垂直于斜面方向的分力之和,而重力沿垂直于斜面方向的分力不变,F沿垂直于斜面方向的分力增大,故随着F的增大,物块所受斜面弹力增大,C对.物块所受斜面的作用力大小等于重力与F的合力,由于F增大,物块所受斜面的作用力变大,D正确. 答案: CD 13.如图所示,铁板AB与水平地面间的夹角为θ,一块磁铁吸附在铁板下方.缓慢抬起铁板B端使θ角增加(始终小于90°)的过程中,磁铁始终相对铁板静止.下列说法正确的是( ) A.磁铁始终受到四个力的作用 B.铁板对磁铁的弹力逐渐增加 C.磁铁所受合外力逐渐减小 D.磁铁受到的摩擦力逐渐减小 解析: 对磁铁受力分析,受重力G、磁力F、支持力FN和摩擦力Ff,如图,所以磁铁受到四个力的作用;由于磁铁受力始终平衡,故合力为零,故A正确,C错误;根据平衡条件,有 Gsinθ-Ff=0, F-Gcosθ-FN=0, 解得: Ff=Gsinθ,FN=F-Gcosθ.由于θ不断变大,故Ff不断变大,FN不断变大,故D错误,B正确. 答案: AB 14.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与竖直墙壁之间放一光滑球B,整个装置处于静止状态.若把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之间的作用力增大 C.地面对A的摩擦力减小 D.A对地面的压力不变 解析: 设物体A对球B的支持力为F1,竖直墙对球B的弹力为F2,F1与竖直方向的夹角θ因物体A右移而减小.对球B受力分析如图所示,由平衡条件得: F1cosθ=mBg,F1sinθ=F2,解得F1= ,F2=mBgtanθ,θ减小,F1减小,F2减小,选项A对,B错;对A、B整体受力分析可知,竖直方向,地面对整体的支持力FN=(mA+mB)g,与θ无关,即A对地面的压力不变,选项D对;水平方向,地面对A的摩擦力f=F2,因F2减小,故f减小,选项C对. 答案: ACD 三、非选择题(共4小题,共46分) 15.(8分)一同学用电子秤、水壶、细线、墙钉和贴在墙上的白纸等物品,在家中验证力的平行四边形定则. 图(a) 图(b) 图(c) (1)如图(a),在电子秤的下端悬挂一装满水的水壶,记下水壶________时电子秤的示数F; (2)如图(b),将三细线L1、L2、L3的一端打结,另一端分别拴在电子秤的挂钩、墙钉A和水壶杯带上,水平拉开细线L1,在白纸上记下结点O的位置、________和电子秤的示数F1; (3)如图(c),将另一颗墙钉B钉在与O同一水平位置上,并将L1拴在其上,手握电子秤沿着②中L2的方向拉开细线L2,使________和三根细线的方向与②中重合,记录电子秤的示数F2; (4)在白纸上按一定标度作出电子秤拉力F、F1、F2的图示,根据平行四边形定则作出F1、F2的合力F′的图示,若______________,则平行四边形定则得到验证. 解析: (1)要测量装满水的水壶的重力,则记下水壶静止时电子秤的示数F; (2)要画出平行四边形,则需要记录分力的大小和方向,所以在白纸上记下结点O的位置的同时也要记录三细线的方向以及电子秤的示数F1; (3)已经记录了一个分力的大小,还要记录另一个分力的大小,则结点O点位置不能变化,力的方向也都不能变化,所以应使结点O的位置和三根细线的方向与 (2)中重合,记录电子秤的示数F2; (4)根据平行四边形定则作出F1、F2的合力F′的图示,若F和F′在误差范围内重合,则平行四边形定则得到验证. 答案: (1)静止 (2)三细线的方向 (3)结点O的位置 (4)F和F′在误差范围内重合 16.(10分)如图所示,质量为M的直角三棱柱A放在水平地面上,三棱柱的斜面是光滑的,且斜面倾角为θ.质量为m的光滑球B放在三棱柱和光滑竖直墙壁之间,A和B都处于静止状态,求地面对三棱柱的支持力和摩擦力的大小. 解析: 选取A、B整体为研究对象,它受到重力(M+m)g、地面支持力FN、墙壁的弹力F和地面的摩擦力f的作用,如图所示,处于平衡状态. 根据平衡条件有: FN-(M+m)g=0① F=f② 由①解得FN=(M+m)g 再以B为研究对象,它受到重力mg、三棱柱对它的支持力FAB、墙壁对它的弹力F的作用,如图所示,处于平衡状态. 根据平衡条件有: 竖直方向上: FABcosθ=mg③ 水平方向上: FABsinθ=F④ 由③④解得F=mgtanθ 所以f=F=mgtanθ 答案: (M+m)g mgtanθ 17.(13分)如图所示,用一个轻质三角支架悬挂重物,已知AB杆的左端用铰链固定,且它所能承受的最大压力为2000N,AC绳所能承受的最大拉力为1000N,α=30°.为不使支架断裂,求悬挂的重物应满足的条件. 解析: 悬绳受到竖直向下的拉力F=G.在这个拉力作用下,它将压紧水平杆AB并拉紧绳AC,所以应把拉力F沿AB、CA两个方向分解,设两分力为F1、F2,画出力的平行四边形如图所示. 由图可知: =cos30°= . 因为AB、AC所能承受的最大拉力之比为 = =2> , 当悬挂重物的重力增加时,对AC绳的拉力将先达到最大值,所以为不使三角支架断裂,计算中应以AC绳中拉力达到最大值为依据,即取F2=F2max=1000N,于是得悬挂物的重力应满足的条件为Gmax≤F2sin30°=500N. 答案: 重物的重力不大于500N 18.(15分)如图所示,在水平面上放一质量为m2的物体B,物体A的质量为m1,A、B间用劲度系数为k的轻质弹簧相连,处于静止状态.现对物体A施加一竖直向上的拉力,使A以加速度a向上做匀加速直线运动,则A至少运动多长时间才能将B拉离地面? 解析: 原来静止时,A受重力和弹簧向上的弹力,该弹簧的压缩量为x1,由二力平衡知m1g=kx1,得x1= ,B恰好被拉起时,此时地面对B刚好没有支持力,弹簧被拉伸且对B物体有向上的大小等于B的重力的弹力.设此时弹簧伸长量为x2,得x2= . A运动的位移x=x1+x2= , 由x= at2,得t= . 答案:
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