全国100所名校单元测试示范卷高三物理全国东部114套第2单元.docx
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全国100所名校单元测试示范卷高三物理全国东部114套第2单元
全国100所名校单元测试示范卷·高三·物理卷
(二)
第二单元 相互作用
(90分钟 100分)
第Ⅰ卷 (选择题 共40分)
选择题部分共10小题.在每小题给出的四个选项中,1~7小题只有一个选项正确,8~10小题有多个选项正确;全部选对的得4分,选不全的得2分,有选错或不答的得0分.
1.下列关于力的说法正确的是
A.根据效果命名的同一名称的力,力的性质也一定相同
B.两个力F1=3N、F2=-4N,则F1大于F2
C.有受力物体就一定有施力物体
D.只有相互接触的物体间才能产生作用力
解析:
根据效果命名的同一名称的力,性质可以不相同,选项A错误;F1=3N、F2=-4N,这两力是在一条直线上,力前面的负号并不表示大小而是表示它们之间的方向相反,选项B错误;有受力物体就一定有施力物体,选项C正确;不相互接触的物体间也能产生作用力,选项D错误.
答案:
C
2.按照国际惯例,分布于全球的1000多个高空探测站都必须在每天的早上7时15分和凌晨1时15分准时放飞带有探测仪的气球,并在规定时间内,将全球同一时段不同地点的高空气流温度、压力、湿度及风向、风速等数据汇报至设立于欧洲的世界气象中心,以便世界各地的预报专家对气象数值进行全面分析和判断,进而得出预报结论.现有一质量为m的气球(包含装备),升空后向着西南方向匀速上升,则此气球所受空气作用力的大小和方向分别是
A.0 B.mg,西南偏上方向
C.mg,竖直向上D.
mg,东北偏下方向
解析:
根据二力平衡的条件,气球所受空气的作用力与重力大小相等、方向相反,与气球运动方向无关.
答案:
C
3.2012年6月27日,中国“蛟龙”再次刷新“中国深度”——下潜7062米.设质量为M的“蛟龙”号在匀速下降时,其所受的浮力为F,“蛟龙”号在运动过程中所受的阻力仅与速率有关,重力加速度为g.现欲使“蛟龙”号以同样的速率匀速上升,则“蛟龙”号所受的浮力为
A.2Mg-F B.Mg-2F C.Mg-F D.0
解析:
由于“蛟龙”号以同样的速率匀速上升,则所受阻力的大小相等.设“蛟龙”号所受的浮力为F',运动过程中受到的阻力为Ff.在匀速下降过程中有F+Ff=Mg;在匀速上升过程中有F'=Mg+Ff,联立两式解得F'=2Mg-F,A正确.
答案:
A
甲
4.在探究力的分解时,教师请每位学生从草稿本上撕下一张纸折成一长纸条,如图甲所示,把纸条平搭在两摞书中间,中部放块橡皮,纸条即凹下去无法承受,显得软弱无力;但若把它弯成凸弧形卡在两摞书之间,它则完全可以驮起一块橡皮擦.对这一现象的解释正确的是
A.它弯成凸弧形时,橡皮的重力减小了
B.它弯成凸弧形时,橡皮受到的支持力增大了
C.它弯成凸弧形时,橡皮受到的持力大于它对凸面的压力
D.它弯成凸弧形时,凸面能把橡皮对它的压力沿着曲面均匀地分散开
乙
解析:
如图乙所示,两种情况下把压力进行分解,可知凸面能把外来的力沿着曲面均匀地分散开,所以选项D对.
答案:
D
5.如图所示,一定质量的滑块静止地置于倾角为30°的粗糙斜面上,一根轻弹簧一端固定在竖直墙上的P点,另一端系在滑块上,弹簧与竖直方向的夹角为30°.关于滑块的受力情况下列说法中正确的是
A.滑块一定受到弹簧的压力
B.滑块一定受斜面的弹力作用
C.滑块一定受到三个力作用
D.滑块一定受到四个力作用
解析:
将滑块隔离,进行受力分析,当弹簧处于原长时,滑块受斜面的支持力、摩擦力和重力三个力的作用;当弹簧不是原长时,受四个力的作用,因滑块静止,所以滑块一定受斜面的弹力作用,故选项B正确.
答案:
B
甲
6.喜爱攀登高楼的人被称为蜘蛛人,如图甲所示,一个蜘蛛人正沿竖直的高楼缓慢攀登,由于身背较重的行囊,重心上移至肩部的O点,总质量为60kg.此时身体挺直且手臂与身体垂直,手臂与墙壁夹角为53°,设手、脚受到的作用力均通过重心O,g取10m/s2,sin53°=0.8,cos53°=0.6.则该蜘蛛人手受到的拉力和脚受到的作用力分别为
乙
A.360N 480NB.480N 360N
C.450N 800ND.800N 450N
解析:
对该蜘蛛人的受力情况建立如图乙所示的直角坐标:
由力的平衡得,在x方向上有F1=Gsin53°,在y方向上有F2=Gcos53°.所以手受到的拉力和脚受到的作用力分别为F2=360N、F1=480N.
答案:
A
7.如图所示,两相同轻质硬杆OO1、OO2可绕其两端垂直纸面的水平轴O、O1、O2转动,O点悬挂一重物M,将两相同木块m紧压在竖直挡板上,此时整个系统保持静止.Ff表示木块与挡板间摩擦力的大小,FN表示木块与挡板间正压力的大小.若挡板间的距离稍许减小后,系统仍静止,且O1、O2始终等高,则
A.Ff变小,FN变大
B.Ff变大,FN变小
C.Ff不变,FN变大
D.Ff不变,FN变小
解析:
以重物M和两相同木块m整体为研究对象,竖直方向合力为零,木块与挡板间摩擦力始终满足2Ff=2mg+Mg,选项A、B错误.挡板间的距离稍许减小后,杆与竖直方向的夹角α减小,设杆对结点O的弹力为F,对结点O受力分析可得,在竖直方向上由平衡条件有G=2Fcosα,所以F=
夹角α减小,轻杆弹力减小,对木块受力分析得木块与挡板间的正压力FN=Fsinα=
减小,选项C错误、D正确.
答案:
D
8.关于物体的重力和重心,下列说法中正确的是
A.物体的重力就是地球对物体的吸引力
B.物体对水平支持物的压力一定等于物体的重力
C.重心是一种理想模型,是用等效的思维方法得出的
D.重心的位置只与物体的形状和物体内部质量的分布有关,与周围环境无关
解析:
物体的重力是地球对物体的吸引力的一个分力,所以选项A错误;物体对水平支持物的压力等于物体的重力是有条件的,选项B错误;实际上,每一个物体其各个部分都要受到重力的作用,从效果上等效集中于一点,这就是物理学的一种等效替代的思想,选项C正确;重心的位置只与物体的形状和物体内部质量的分布有关,与周围环境无关,选项D正确.
答案:
CD
9.某物体同时受到同一平面内的三个共点力作用,在如图所示的四种情况中(坐标纸中每格边长表示1N大小的力),关于该物体所受的合力大小,下列说法正确的是
A.甲图中物体所受的合力大小等于5N
B.乙图中物体所受的合力大小等于2N
C.丙图中物体所受的合力大小等于0
D丁图中物体所受的合力大小等于0
解析:
对甲图,先将F1与F3合成,然后再用勾股定理,求得合力等于5N,选项A正确;对乙图,先将F1与F3合成,求得F1、F2、F3的合力等于5N,选项B错误;对丙图,可将F3正交分解,求得合力等于6N,选项C错误;根据三角形法则,丁图中合力等于0,选项D正确.
答案:
AD
10.如图甲所示,质量为M、半径为R的半球形物体A放在水平地面上,通过最高点处的钉子用水平细线拉住一质量为m、半径为r的光滑球B.现整个系统处于静止状态,则
甲
A.A对地面没有摩擦力
B.A对地面的摩擦力方向向左
C.B对A的压力大小为
mg
D.细线对小球的拉力大小为
mg
乙
解析:
以A、B整体为研究对象,由于整个系统处于静止状态可知整体在水平方向上不受摩擦力作用,选项A正确、B错误;以B为研究对象,如图乙所示,进行受力分析可知:
F2cosθ=mg,F1=mgtanθ,再由几何关系,得cosθ=
tanθ=
解得B对A的压力大小F2=
mg,细线对小球的拉力大小F1=
选项C正确、D错误.
答案:
AC
第Ⅱ卷 (非选择题 共60分)
非选择题部分共6小题,把答案填在题中的横线上或按题目要求作答.解答题应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤,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.
11.(7分)在“研究力的合成”的实验中,根据实验数据画出了力的图示,图上标出了F1、F2、F、F'四个力.
(1)其中力 与橡皮条一定在同一直线上.(填上述给出的力的符号)
(2)下列关于该实验的说法正确的是 .
A.通过细绳套用一个弹簧秤拉和用两个弹簧秤拉,只要橡皮条伸长相同长度即可
B.在实验前,一定要将弹簧秤调零
C.实验中,弹簧秤和所拉的绳套一定要和木板平行
D.如果手头只有一个弹簧秤,通过改变方法也可以完成实验
解析:
(1)F'是以F1、F2为邻边所作的平行四边形的对角线,故F是用一个弹簧秤拉橡皮条得到的力.
(2)该实验验证两个分力的效果等效于其合力的效果,不只是要橡皮条伸长相同长度,还要使橡皮条向同一个方向伸长,选项A错误、C正确;在实验前,一定要将弹簧秤调零,选项B正确;只有一个弹簧秤,通过改变方法也可以完成实验,选项D正确.
答案:
(1)F (3分)
(2)BCD (4分)
12.(8分)为探究合力与两个分力间所满足的具体关系,某同学设计了如图所示的实验装置.实验时,保持所挂的钩码不变,移动弹簧秤到不同位置,则平衡时弹簧秤的示数F将随着动滑轮两边细线间的夹角α的改变而改变.实验时使夹角α分别为60°、90°、120°,读出对应的F值.
(1)该同学通过比较发现α越大、F越大,为了更清楚地了解F随α变化的关系,于是他算出每次实验时的Fα、
、Fcos
、
、
、Fcosα等的值.若该同学在实验中的操作都是正确的,则他能够得到的结论(关于F随α变化的关系的结论)是:
.
(2)经过步骤
(1)了解了关于F随α变化的关系,该同学进一步以表示两边细线的拉力的图示的线段为邻边作出平行四边形,发现表示两细线的拉力的线段所夹的对角线基本上都是竖直向上的,但是该对角线的长度总比表示钩码重力的图示的线段明显要长,出现这一情况的原因应该是 .
解析:
(1)设动滑轮与所挂钩码的总重是为G总,则有2Fcos
=G总,由于G总不变,所以Fcos
为定值.
答案:
(1)Fcos
为定值 (4分)
(2)没有考虑动滑轮的重力 (4分)
13.(10分)如图所示,A、B两小球由绕过轻质定滑轮的细线相连,A小球放在固定的光滑斜面上,斜面的倾角为α,B、C两小球在竖直方向上通过劲度系数为k的轻质弹簧相连,C小球放在水平地面上.现用手控制A小球,并使细线刚刚拉直但无拉力作用,并保证滑轮左侧细线竖直、右侧细线与斜面平行.已知B、C两小球的质量均为m,重力加速度为g,细线与滑轮之间的摩擦不计.
(1)求细线无拉力作用时,C小球对地面的压力.
(2)缓慢地释放A小球后,最终C小球恰好不受地面的作用力,求B小球上升的高度和A小球的质量.
解:
(1)以B、C两小球整体为研究对象,受重力和地面的支持力作用处于平衡状态,所以支持力为FN=2mg. (2分)
由牛顿第三定律知:
C小球对地面的压力FN'=2mg (1分)
(2)设开始时弹簧的压缩量为x1,由胡克定律和平衡条件有:
mg=kx1 (1分)
C小球恰好不受地面的作用力,则弹簧对C小球的拉力大小为mg,设此时弹簧的伸长量为x2,有mg=kx2 (1分)
所以B小球上升的总高度h=x1+x2=
(2分)
设A小球的质量为M,由平衡条件得
Mgsinα=2mg (2分)
所以A小球的质量M=
. (1分)
14.(10分)随着科学的发展,人们生活中走过的桥正在不断的变化,图甲是古代的石拱桥,图乙是现代的斜拉桥.无论哪种桥与物理知识都有密切联系,请根据所学知识回答下列两个问题.
(1)若石拱桥简化为图丙所示的模型,正中央有一质量为m的对称楔形石块,侧面与竖直方向的夹角均为θ,重力加速度为g,若接触面间的摩擦力忽略不计,则石块侧面所受弹力的大小为多少?
(2)斜拉桥的塔柱两侧有许多钢索,它们的一端都系在塔柱上.对于每组对称钢索,它们的上端可以看成系在一起,即两根钢索对塔柱的拉力F1、F2作用在同一点.它们合起来对塔柱的作用效果应该让塔柱好像受到一个竖直向下的力F一样,如果
戊
斜拉桥塔柱两侧的钢索不能呈对称分布,且钢索AC和AB与竖直方向的夹角分别为α和β,如图丁所示,则要保持塔柱所受的合力竖直向下,钢索AC、AB的拉力FAC与FAB之比应为多少?
解:
(1)楔形石块受力如图戊所示,根据力的合成可得:
mg=2Fcos(90°-θ) (3分)
所以F=
=
. (2分)
己
(2)因为力FAC与FAB的合力竖直向下,如图己所示,则有:
=
(3分)
解得FAC∶FAB=sinβ∶sinα. (2分)
15.(12分)所受重力G1=8
甲
N的砝码悬挂在绳PA和PB的结点上.PA偏离竖直方向37°角,PB在水平方向,且连在所受重力G2=100N的木块上,木块静止于倾角为37°的斜面上,如图甲所示,已知sin37°=0.6,cos37°=0.8,重力加速度g取10m/s2.则木块受到斜面对它的摩擦力Ff和支持力FN各为多大?
乙
解:
分析P点受力情况如图乙所示,由平衡条件可得:
FAcos37°=G1 (2分)
FAsin37°=FB (2分)
可解得:
FB=6N (1分)
对木块进行受力分析如图丙所示
丙
由物体的平衡条件可得:
Ff=G2sin37°+FB'cos37° (2分)
FN+FB'sin37°=G2cos37° (2分)
FB'=FB (1分)
可求得:
Ff=64.8N (1分)
FN=76.4N. (1分)
甲
16.(13分)图甲中工人在推动一台割草机,施加的力大小为100N,方向与水平地面成30°斜向下.已知割草机重300N.
(1)求它对地面的压力大小.
(2)若工人对割草机施加的作用力的方向与图示相反,力的大小不变,则割草机作用在地面上向下的压力又为多大?
(3)割草机割完草后,现工人用与水平面成某一角度的最小力拉着割草机匀速运动,已知这个最小拉力为180N,求割草机与地面间的动摩擦因数.
解:
(1)工人对割草机施加的作用力沿竖直方向的分力为
Fy=Fsin30°=50N (1分)
当工人斜向下推割草机时,割草机作用在地面上向下的压力为
FN1=G+Fy=350N. (2分)
(2)当工人斜向上拉割草机时,割草机作用在地面上向下的压力为
FN2=G-Fy=250N. (2分)
(3)以割草机为研究对象,受力分析如图乙所示,因为割草机外于平衡状态,则有:
Fcosα=μFN (1分)
Fsinα+FN=mg (1分)
乙
联立可解得:
F=
(2分)
令cotφ=μ则有F=
可见当sin(α+φ)=1时F有最小值:
Fmin=
(2分)
代入数值得:
μ=
. (2分)
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