红对勾高考物理 相互作用单元综合测试 新课标.docx
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红对勾高考物理相互作用单元综合测试新课标
第Ⅰ卷(选择题,共40分)
一、选择题(本题共10小题,每题4分,共40分.有的小题只有一个选项正确,有的小题有多个选项正确,把正确选项前的字母填在题后的括号内)
1.下列有关重力概念的说法,正确的是( )
A.重力方向总是垂直于物体的支持面
B.重力不随物体位置变化而变化
C.粉笔在使用时,质量变小,重力变小
D.空中向上飘的气球没有受到重力
解析:
重力方向是竖直向下的,当支持面不在水平位置时,重力方向不垂直于支持面,A选项错;重力大小不仅和物体质量有关,还和自由落体加速度g的值有关,位置改变,g值变化,重力变化,B选项错;质量变小,重力变小,C选项正确;在地面附近的物体都将受到重力,D选项错.
答案:
C
图1
2.如图1所示,静止的弹簧测力计受到大小都为40N的F1,F2的作用,弹簧测力计的示数为( )
A.0N B.40N
C.80ND.无法确定
解析:
对于弹簧测力计来说,两端都有力的作用,所以读数不可能为0,故A选项错;弹簧测力计两端都受力的作用,容易让人理解为它的读数为80N,本题可以这样理解,弹簧测力计相当于
图2
一端固定在墙上,另一端受到一个40N的拉力,所以最终读数为40N.
答案:
B
3.用轻质细线把两个质量未知的小球悬挂起来,如图2所示,今对小球a持续施加一个向左偏下30°角的恒力,并对小球b持续施加一个向右偏上30°角的同样大的恒力,最后达到平衡时,如下图3中正确的是( )
图3
解析:
将两个小球看成一个整体,并以此为研究对象.由于同时施加在两个小球上的两个恒力大小相等、方向相反、则对这个整体而言,这两个力互相平衡,其合力应为0.这样该系统只受两个外力,即绳对a的拉力和地球对两球竖直向下的重力.根据力的平衡条件可知,这两个力应平衡,并且绳对a的拉力只能竖直向上.
答案:
A
图4
4.如图4所示,重20N的物体放在粗糙水平面上,用F=8N的力斜向下推物体.F与水平面成30°角,物体与水平面间的动摩擦因数μ=0.5,则( )
A.物体对地面的压力为24N
B.物体所受的摩擦力为12N
C.物体所受的合力为5N
D.物体所受的合力为零
解析:
将F沿水平和竖直方向分解,由物体的平衡条件可以求出压力为24N,摩擦力为4
N,合力为0.
答案:
AD
图5
5.(2009·江苏高考)用一根长1m的轻质细绳将一幅质量为1kg的画框对称悬挂在墙壁上.已知绳能承受的最大张力为10N.为使绳不断裂,画框上两个挂钉的间距最大为(g取10m/s2)( )
A.
mB.
m
C.
mD.
m
解析:
本题主要考查受力分析、物体的平衡知识,意在考查考生运用物理知识处理实际问题的能力.画框处于平衡状态、所受合力为零,绳能承受的最大拉力等于画框的重力,根据力的平行四边形定则,两绳间的夹角为120°,则两个挂钉间的最大距离为
m,A正确.
答案:
A
图6
6.如图6所示,质量为m的物体A以一定的初速度v沿粗糙斜面上滑,物体A在上滑过程中受到的力有( )
A.向上的冲力、重力、斜面的支持力、沿斜面向下的摩擦力
B.重力、斜面的支持力、下滑力
C.重力、对斜面的正压力、沿斜面向下的摩擦力
D.重力、斜面的支持力、沿斜面向下的摩擦力
图7
解析:
分析物体受力情况是解力学问题的基础,而正确理解力的概念是分析受力情况的关键.许多同学在解答此题时,往往对题中给出的“向上的冲力”和“下滑力”把握不清楚,由于日常生活“经验”的影响,他们总认为,物体能沿斜面向上运动,必受到向上的“冲力”,这显然是对“力不能脱离物体而存在”没有理解,因为找不到对物体施加这一“冲力”的另一物体.物体沿斜面向上运动是因为惯性.“下滑力”是重力的一个分力.物体A受到的作用力有:
由于地球的吸引而产生的重力mg,方向竖直向下;物体A压斜面而使斜面发生微小形变,发生了形变的斜面对物体产生支持力FN,方向垂直斜面向上;物体A与斜面接触且相对斜面向上运动,故受到沿斜面向下的滑动摩擦力Ff,如图7所示.
答案:
D
图8
7.如图8所示,一辆运送沙子的自卸卡车装满沙子,沙粒之间的动摩擦因数为μ1,沙子与车厢底部材料的动摩擦因数为μ2,车厢的倾角用θ表示(已知μ2>μ1),下列说法正确的是( )
A.要顺利地卸干净全部沙子,应满足tanθ>μ2
B.要顺利地卸干净全部沙子,应满足sinθ>μ2
C.只卸去部分沙子,车上还留有一部分沙子,应满足μ2>tanθ>μ1
D.只卸去部分沙子,车上还留有一部分沙子,应满足μ2>μ1>tanθ
解析:
要卸掉全部沙子,沙子沿车厢底部方向应有:
mgsinθ>μ2mgcosθ,即tanθ>μ2,选项A正确;要留有部分沙子在车厢,则tanθ<μ2,tanθ>μ1,所以C项正确.
答案:
AC
图9
8.如图9所示,质量为m的质点,与三根相同的螺旋形轻弹簧相连.静止时,弹簧c沿竖直方向,相邻两弹簧间的夹角均为120°.已知弹簧a、b对质点的作用力大小均为F,则弹簧c对质点的作用力大小可能为( )
A.FB.F+mg
C.F-mgD.mg-F
解析:
本题容易错误地认为三根弹簧一定都处于拉伸状态而漏选A、B、D.
质点受四个力作用:
重力mg,a、b、c的弹力Fa、Fb、Fc,四力合力为零,由于弹簧a、b对质点的作用力方向未知,故本题有多解.
当弹簧a、b的弹力均斜向上或斜向下时,因为夹角等于120°,故a、b的弹力的合力大小为F,且竖直向上或竖直向下.
当a、b弹力的合力竖直向上,c的弹力也向上时,Fc=mg-F,则当mg=2F时,Fc=F,故选项A、D正确.
当a、b弹力的合力竖直向上,c的弹力向下时,Fc=F-mg,故选项C正确.
当a、b弹力的合力竖直向下,c的弹力向上时,Fc=F+mg,故选项B正确.
答案:
ABCD
图10
9.如图10所示的皮带传动装置中,O1是主动轮,O2是从动轮,A、B分别是皮带上与两轮接触的点,C、D分别是两轮边缘与皮带接触的点(为清楚起见,图中将两轮与皮带画得略微分开,而实际上皮带与两轮是紧密接触的).当O1顺时针启动时,若皮带与两轮不打滑,则A、B、C、D各点所受静摩擦力的方向分别是( )
A.向上,向下,向下,向上 B.向下,向上,向上,向下
C.向上,向上,向下,向下D.向下,向下,向上,向上
图11
解析:
本题考查静摩擦力的方向判断,弄清物体相对运动趋势的方向是解答问题的关键,但相对运动趋势方向的判断难度较大.因此,我们可用假设法判断.假设主动轮O1与皮带间无摩擦力作用,则当O1顺时针转动时,O1与皮带间将打滑,此时C点将相对于A点向上运动.实际上,O1与皮带间没有打滑,可见C点相对于A点有向上运动的趋势;反之,A点相对于C点有向下运动的趋势.根据静摩擦力的方向与相对运动趋势的方向相反,可知C、A两点受到的静摩擦力FC、FA的方向分别是向下、向上.同样,我们可以得到B、D两点受到的静摩擦力FB、FD的方向分别是向上、向下.从而,A、B、C、D各点所受静摩擦力的方向如图11所示,本题应选C项.
答案:
C
图12
10.一个物体位于斜面上,受到平行于斜面的水平力F的作用处于静止状态,如图12所示.如果将外力F撤去,则物体( )
A.会沿斜面下滑
B.摩擦力的方向一定会变化
C.摩擦力的值变大
D.摩擦力的值变小
图13
解析:
物体静止于斜面上时,在斜面所在的平面上受力分析如图13甲所示,它受三个力作用:
水平力F、物体重力沿斜面向下的分力G·sinθ和静摩擦力Ff1,三力平衡,合力为零.由图甲可知,Ff1>G·sinθ,而最大静摩擦力必大于静摩擦力Ff1所以斜面对物体的最大静摩擦力大于G·sinθ.当将外力F撤去时,在斜面所处的平面内物体的受力将发生突变,变为图乙所示情况,因为斜面对物体的最大静摩擦力大于G·sinθ,所以物体仍静止于斜面上,由平衡条件可知此时的静摩擦力Ff2大小等于G·sinθ,而静摩擦力Ff2的方向在其大小发生突变的同时也发生了突变:
由原来沿斜面指向右上方变为沿斜面向上.
答案:
BD
第Ⅱ卷(非选择题,共60分)
二、填空题(本题共2小题,每题8分,共16分)
11.(2009·山东理综)请完成以下两小题.
某同学在家中尝试验证平行四边形定则,他找到三条相同的橡皮筋(遵循胡克定律)和若干小重物,以及刻度尺、三角板、铅笔、细绳、白纸、钉子,设计了如下实验:
将两条橡皮筋的一端分别挂在墙上的两个钉子A、B上,另一端与第三条橡皮筋连接,结点为O,将第三条橡皮筋的另一端通过细绳挂一重物.
图14
①为完成该实验,下述操作中必需的是________.
a.测量细绳的长度
b.测量橡皮筋的原长
c.测量悬挂重物后橡皮筋的长度
d.记录悬挂重物后结点O的位置
②钉子位置固定,欲利用现有器材,改变条件再次验证,可采用的方法是________.
解析:
①由于是三条相同的橡皮筋,劲度系数相同,由胡克定律F=k·Δx可知,橡皮筋的形变量代表了橡皮筋受力的大小,故选项b、c是必需的;A、B两点固定,O点的位置决定了三个力的方向,故选项d是必需的.
②要再次验证平行四边形定则,可通过更换悬挂重物进而改变橡皮筋弹力的方法.
答案:
①bcd ②更换小重物
12.通过“探究弹簧弹力与弹簧伸长量之间的关系”实验,我们知道:
在弹性限度内,弹簧弹力F与形变量x成正比,并且不同弹簧,其劲度系数也不同.某中学的探究学习小组从资料中查到:
弹簧的劲度系数与弹簧的材料和形状有关.该学习小组想研究弹簧的劲度系数与弹簧原长的关系,现有A,B,C,D四根材料和粗细完全相同仅长度不同的弹簧.
(1)学习小组的同学们经过思考和理论推导,各自提出了自己的看法,其中甲同学认为弹簧的劲度系数可能与弹簧长度成正比,乙同学认为弹簧的劲度系数可能与弹簧原长成反比,甲、乙有一名同学的看法是正确的.你认为正确的是________(填“甲”或“乙”),就这一环节而言,属于科学探究中的哪个环节________(填序号).
A.分析与论证 B.进行实验与收集证据
C.猜想与假设D.制定计划与设计实验
(2)为验证甲、乙谁的看法正确,可通过实验完成,实验器材除上述弹簧和已知质量的几个钩码外,还需要的实验器材是________.
(3)探究学习小组进行实验记录的数据如下表所示.
实验数据记录(g=10m/s2)
原长
钩码质量
弹簧长度
弹簧伸
长量x
弹簧劲度
系数k
弹簧A
10.00cm
0.3kg
13.00cm
3.00cm
100N/m
弹簧B
15.00cm
0.1kg
16.49cm
1.49cm
67.1N/m
弹簧C
20.00cm
0.2kg
24.00cm
弹簧D
30.00cm
0.1kg
32.99cm
2.99cm
33.4N/m
请完成上表,从中得出的结论为:
________.
解析:
(1)弹簧的劲度系数由弹簧的本身决定,而与悬挂的重物无关,所以乙正确.
由于实验还没有被证实,所以属于猜想与假设环节.
(2)实验中需要悬挂弹簧测力计,所以需要铁架台,还需要测量弹簧形变量,所以需要刻度尺.
(3)根据数据计算可知道:
在实验允许的误差范围内,弹簧的劲度系数与弹簧原长成反比.
答案:
(1)乙 C
(2)铁架台、刻度尺
(3)4.00cm 50N/m
结论为:
在实验允许的误差范围内,弹簧的劲度系数与弹簧原长成反比.
三、计算题(本题共4小题,13、14题各10分,15、16题各12分,共44分,计算时必须有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要注明单位)
图15
13.如图15所示,板A的质量为m,滑块B的质量为2m,板A用绳拴住,绳与斜面平行,滑块B沿倾角为α的斜面在A板的中间一段匀速下滑,若A、B之间以及B与斜面间的动摩擦因数相同,求动摩擦因数μ
解析:
取B为研究对象,受力分析如图16所示.由平衡条件得2mgsinα=μFN1+μFN2①
图16
对于A,由平衡条件得
F′N2=FN2=mgcosα②
对于A、B整体,由平衡条件得
F′N1=FN1=3mgcosα③
由①②③得μ=
tanα
答案:
tanα
图17
14.在倾角为α的斜面上,一条质量不计的皮带一端固定在斜面上端,另一端绕过一中间有一圈凹槽的圆柱体,并用与斜面夹角为β的力拉住,使整个装置处于静止状态,如图17所示.不计一切摩擦,圆柱体质量为m,求拉力F的大小和斜面对圆柱体的弹力FN的大小.
某同学分析过程如下:
将拉力F沿斜面和垂直于斜面方向进行分解.
沿斜面方向:
Fcosβ=mgsinα①
沿垂直于斜面方向:
Fsinβ+FN=mgcosα②
问:
你同意上述分析过程吗?
若同意,按照这种分析方法求出F及FN的大小;若不同意,指明错误之处并求出你认为正确的结果.
图18
解析:
不同意.平行于斜面的皮带对圆柱体也有力的作用,其受力如图18所示.
①式应改为:
Fcosβ+F=mgsinα③
由③得F=mg
④
将④代入②,解得
FN=mgcosα-Fsinβ=mgcosα-mgsinβ
答案:
见解析
图19
15.如图19所示,ABCD为一倾角θ=30°的粗糙斜面,其中AD边与BC边平行,斜面上有一重G=10N的物体,当对物体施加一个与AD边平行的拉力F时,物体恰能做匀速直线运动,已知物体与斜面间的动摩擦因数μ=
,求力F的大小以及物体运动方向与力F方向间的夹角α.
解析:
垂直于斜面方向上,物体对斜面的压力N=Gcosθ;在斜面所在平面上,滑块受力为拉力F,摩擦力f和重力的分力Gsinθ,根据物体的平衡条件有:
μN=
解得F=5N,tanα=
=1,故α=45°.
答案:
5N 45°
16.物体的质量为2kg,两根轻细绳AB和AC的一端连接于竖直墙上,另一端系于物体上,在物体上另施加一个方向与水平线成θ角的拉力F,相关几何关系如图20所示,θ=60°,若要使绳都能伸直,求拉力F的大小范围.(g取10m/s2)
解析:
作出物体A受力如图21所示,由平衡条件
Fy=Fsinθ+F1sinθ-mg=0①
Fx=Fcosθ-F2-F1cosθ=0②
由①②式分别得F=
-F1③
F=
+
④
要使两绳都能绷直,则有F1≥0⑤
F2≥0⑥
由③⑤式得F有最大值Fmax=
=
N.
由④⑥式得F有最小值Fmin=
=
N
综合得F的取值范围
N≤F≤
N.
答案:
N≤F≤
N
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