人教版必修1第三章 相互作用单元测试题及答案.docx

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人教版必修1第三章相互作用单元测试题及答案

相互作用单元质量评估

（第三章）

（60分钟　100分）

一、选择题（本题共8小题,1～5为单选题,6～8为多选题,每小题6分,共48分）

1.（2017·全国卷Ⅲ）一根轻质弹性绳的两端分别固定在水平天花板上相距80cm的两点上,弹性绳的原长也为80cm。

将一钩码挂在弹性绳的中点,平衡时弹性绳的总长度为100cm;再将弹性绳的两端缓慢移至天花板上的同一点,则弹性绳的总长度变为（弹性绳的伸长量始终处于弹性限度内）（　　）

A.86cm　B.92cmC.98cmD.104cm

【解题指南】解答本题可按以下思路进行:

（1）根据几何知识求得开始左右两半段绳的伸长量。

（2）根据平衡条件列方程。

（3）根据几何知识求得后来弹性绳的总长度。

【解析】选B。

设弹性绳的劲度系数为k。

左右两半段绳的伸长量ΔL=

=10cm,如图所示,由共点力的平衡条件可知

钩码的重力为G=2kΔLcos53°,

将弹性绳的两端缓慢移至天花板上的同一点时,钩码的重力为G=2kΔL′,解得ΔL′=

ΔL=6cm

弹性绳的总长度变为L0+2ΔL′=92cm,故B正确,A、C、D错误。

2.如图所示,物块a、b质量分别为2m、m,水平地面和竖直墙面均光滑,在水平推力F作用下,两物块均处于静止状态。

则（　　）

A.物块b受四个力作用

B.物块b受到的摩擦力大小等于2mg

C.物块b对地面的压力大小等于mg

D.物块a受到物块b的作用力水平向右

【解析】选B。

物块b受到:

重力、a的弹力和静摩擦力、地面的支持力、推力F,共受五个力,故A错误;以a为研究对象,由平衡条件知,b对a的摩擦力大小等于a的重力,为2mg,由牛顿第三定律知a对b的摩擦力大小也等于2mg,故B正确;以整体为研究对象,则知地面对b的支持力等于3mg,则物块b对地面的压力大小等于3mg,故C错误;物块a受到物块b两个力作用:

水平向右的压力和竖直向上的静摩擦力,它们的合力斜向右上方,则物块a受到物块b的作用力斜向右上方,故D错误。

【补偿训练】

在下列各种现象中,与静摩擦力无关的是（　　）

A.纱线织成布,把布缝成衣服

B.物块在水平传送带上随传送带一起做匀速运动

C.皮带运输机将物块运往高处

D.握在手中的瓶子不会滑落

【解析】选B。

纱线织成布,把布缝成衣服,靠的是纱线之间静摩擦力的作用,A项正确;物块在水平传送带上随传送带一起做匀速运动,可由假设法判断知物块在水平方向不受摩擦力的作用,B项错误;皮带运输机将物块运往高处也是静摩擦力作用的结果,摩擦力的方向与物块运动的方向相同,C项正确;握在手中的瓶子不会滑落,是靠手与瓶子之间静摩擦力的作用,当握力增大时,摩擦力不变,D项正确。

3.用如图所示的方法可以测定木块A与长木板B之间的滑动摩擦力的大小。

把木块A放在长木板B上,长木板B放在水平地面上,在恒力F作用下,长木板B以速度v匀速运动,水平弹簧测力计的示数为T,下列说法正确的是（　　）

A.木块A受到的滑动摩擦力的大小等于T

B.木块A受到的滑动摩擦力的大小等于F

C.若长木板B以2v的速度匀速运动时,木块A受到的摩擦力的大小等于2T

D.若用2F的力作用在长木板上,木块A受到的摩擦力的大小等于2F

【解析】选A。

木块A受到的摩擦力与长木板B的受力及运动状态无关,只要A处于静止状态,长木板B对木块A的摩擦力都等于T,故A正确,B、C、D错误。

【补偿训练】

如图所示,P是位于水平粗糙桌面上的物块。

用跨过定滑轮的轻绳将P与小盘相

连,小盘内有砝码,小盘与砝码的总质量为m。

在P运动的过程中,若不计空气阻

力,则关于P在水平方向受到的作用力与相应的施力物体,下列说法正确的是

（　　）

A.拉力和摩擦力,施力物体是地球和桌面

B.拉力和摩擦力,施力物体是绳和桌面

C.重力mg和摩擦力,施力物体是地球和桌面

D.重力mg和摩擦力,施力物体是绳和桌面

【解析】选B。

以P为研究对象,水平方向P受到绳的拉力和桌面对P的摩擦力作用,拉力的施力物体是绳,摩擦力的施力物体是桌面。

故B选项正确。

4.（2017·全国卷Ⅰ）如图,一物块在水平拉力F的作用下沿水平桌面做匀速直线运动。

若保持F的大小不变,而方向与水平面成60°角,物块也恰好做匀速直线运动。

物块与桌面间的动摩擦因数为（　　）

A.2-

B.

C.

D.

【解析】选C。

在F的作用下沿水平桌面匀速运动时有F=μmg;F的方向与水平面成60°角拉动时有Fcos60°=μ（mg-Fsin60°）,联立解得μ=

故选C。

5.如图为两种形式的吊车的示意图,OA为可绕O点转动的杆,重量不计,AB为缆绳,当它们吊起相同重物时,杆OA在图甲、乙中的受力分别为Fa、Fb,则下列关系正确的是（　　）

A.Fa>Fb　　　　　　　　

B.Fa=Fb

C.Fa

D.大小不确定

【解析】选B。

分别对两种形式的结点进行受力分析,设杆的作用力分别为Fa、Fb,各图中FT=mg。

在图甲中,Fa=2mgcos30°=

mg。

在图乙中,Fb=mgtan60°=

mg。

可知Fa=Fb,故B正确。

6.（2018·十堰高一检测）如图,用OA、OB两根轻绳将物体悬于两竖直墙之间,开始时OB绳水平。

现保持O点位置不变,改变OB绳长使绳端由B点缓慢上移至B′点,此时OB′与OA之间的夹角θ<90°。

设此过程中OA、OB的拉力分别为FOA、FOB,下列说法中正确的是（　　）

A.FOA逐渐增大B.FOA逐渐减小

C.FOB先减小后增大D.FOB先增大后减小

【解析】选B、C。

以结点O为研究对象,分析受力:

重力G、绳OA的拉力FOA和绳BO的拉力FOB,根据平衡条件知,两根绳子的拉力的合力与重力大小相等、方向相反,

作出轻绳OB在两个位置时力的合成图,如图,由图看出,FOA逐渐减小,FOB先减小后增大,当θ=90°时,FOB最小。

7.（2017·天津高考）如图所示,轻质不可伸长的晾衣绳两端分别固定在竖直杆M、N上的a、b两点,悬挂衣服的衣架挂钩是光滑的,挂于绳上处于静止状态。

如果只人为改变一个条件,当衣架静止时,下列说法中正确的是（　　）

A.绳的右端上移到b′,绳子拉力不变

B.将杆N向右移一些,绳子拉力变大

C.绳的两端高度差越小,绳子拉力越小

D.若换挂质量更大的衣服,则衣服架悬挂点右移

【解题指南】解答本题时要注意以下两点:

（1）悬挂衣服的衣架挂钩是光滑的,左右两段绳中张力相等,左右两段绳与竖直方向的夹角也相等。

（2）总绳长度不变时,sinα=

绳中张力和绳与竖直方向的夹角θ随两悬点水平距离d的变化而变化。

【解析】选A、B。

设两杆间距离为d,绳长为l,Oa、Ob段长度分别为la和lb,则l=la+lb,两部分绳子与竖直方向夹角分别为α和β,受力分析如图所示。

绳子各部分张力相等,Fa=Fb=F,则α=β。

满足2Fcosα=mg,d=lasinα+lbsinα,

即sinα=

F=

d和l均不变,则sinα为定值,α为定值,cosα为定值,绳子的拉力保持不变,故A正确,C、D错误;

将杆N向右移一些,d增大,则sinα增大,cosα减小,绳子的拉力增大,故B正确。

8.（2016·全国卷Ⅰ）如图,一光滑的轻滑轮用细绳OO′悬挂于O点;另一细绳跨过滑轮,其一端悬挂物块a,另一端系一位于水平粗糙桌面上的物块b。

外力F向右上方拉b,整个系统处于静止状态。

若F方向不变,大小在一定范围内变化,物块b仍始终保持静止,则（　　）

A.绳OO′的张力也在一定范围内变化

B.物块b所受到的支持力也在一定范围内变化

C.连接a和b的绳的张力也在一定范围内变化

D.物块b与桌面间的摩擦力也在一定范围内变化

【解析】选B、D。

由于物块a静止,连接a和b的绳的张力以及绳OO′的张力不变,A、C错;对物块b受力分析可知,重力和绳拉力不变,则当F方向不变,大小在一定范围内变化时,水平方向的静摩擦力和竖直方向的支持力也在一定范围内变化,故选B、D。

【补偿训练】

（2016·全国卷Ⅱ）质量为m的物体用轻绳AB悬挂于天花板上。

用水平向左的力F缓慢拉动绳的中点O,如图所示。

用T表示绳OA段拉力的大小,在O点向左移动的过程中（　　）

A.F逐渐变大,T逐渐变大

B.F逐渐变大,T逐渐变小

C.F逐渐变小,T逐渐变大

D.F逐渐变小,T逐渐变小

【解析】选A。

用水平向左的力F缓慢拉动绳的中点O向左移动的过程中,作O点受力分析图如图所示,根据物体的平衡条件可得:

F=mgtanθ,T=

。

由于O点向左移动,角θ不断增大,所以F和T都逐渐变大,选项A正确。

二、实验题（本题共2小题,共20分）

9.（10分）某同学在做“互成角度的两个力的合成”的实验时,利用坐标纸记下了橡皮筋的结点位置O点以及两只弹簧测力计拉力的大小,如图所示。

（1）试在图（a）中作出F1和F2的合力图示,并用F表示此力。

（2）有关此实验,下列叙述正确的是______。

A.两弹簧测力计的拉力可以同时比橡皮筋的拉力大

B.橡皮筋的拉力是合力,两弹簧测力计的拉力是分力

C.两次拉橡皮筋时,需将橡皮筋结点拉到同一位置O。

这样做的目的是保证两次弹簧测力计拉力的效果相同

D.若只增大某一只弹簧测力计的拉力大小而要保证橡皮筋结点位置不变,只需调整另一只弹簧测力计拉力的大小即可

（3）图（b）所示是甲和乙两位同学在做以上实验时得到的结果,其中哪一个比较符合实验事实?

（力F′是用一只弹簧测力计拉时的示意图）答:

　　（选填“甲”或“乙”）。

【解析】

（1）如图所示:

（2）把橡皮筋的结点拉至O点平衡时,两弹簧测力计的拉力的合力与橡皮筋的拉力是一对平衡力,选项B错误;根据平行四边形定则可知,两分力可以大于其合力,橡皮筋的拉力与两弹簧测力计的拉力的合力是一对平衡力,故选项A正确;两次拉橡皮筋时将结点拉到同一位置O,就是保证两次拉力的作用效果相同,选项C正确;橡皮筋结点位置不变说明合力不变,但若只改变其中一个分力的大小,根据平行四边形定则可知,另一个分力的大小和方向必然改变,选项D错误。

（3）两分力的合力的理论值应该是以两分力为邻边的平行四边形的对角线,用一只弹簧测力计拉橡皮筋的力的方向应该与橡皮筋的形变方向一致,因此甲图较符合实验事实。

答案:

（1）见解析　

（2）A、C　（3）甲

10.（10分）（2018·济南高一检测）某同学利用如图甲所示装置做“探究弹簧弹力大小与其长度的关系”的实验。

（1）在安装刻度尺时,必须使刻度尺保持______状态。

（2）他通过实验得到如图乙所示的弹力大小F与弹簧长度x的关系图线。

由此图线可得该弹簧的原长x0=______cm,劲度系数k=______N/m。

（3）他又利用本实验原理把该弹簧做成一个弹簧测力计,当弹簧测力计的示数如图丙所示时,该弹簧的长度x=______cm。

【解析】

（1）在安装刻度尺时,必须使刻度尺保持竖直状态。

（2）由图象看出,弹簧的原长为4cm,劲度系数k=

=50N/m。

（3）弹簧测力计的读数为3N,则由乙图可知,该弹簧的长度为10cm。

答案:

（1）竖直　

（2）4　50　（3）10

三、计算题（本题共2小题,共32分。

要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要注明单位）

11.（16分）如图所示,贴着竖直桌面的物体A的质量mA=0.2kg,放在水平桌面上的物体B的质量mB=1.0kg,绳和滑轮间的摩擦不计,且绳的OB部分水平,OA部分竖直,A和B恰好一起匀速运动。

g取10m/s2,求:

（1）物体B与桌面间的动摩擦因数。

（2）如果用水平力F向左拉B,使物体A和B做匀速运动,需多大的拉力?

（3）若在原来静止的物体B上放一个与物体B质量相等的物体后,物体B受到的摩擦力多大?

【解析】

（1）因A和B恰好一起匀速运动,所以B受到的水平绳的拉力T与滑动摩擦力F1的大小相等,且等于A的重力mAg,即T=F1=mAg（2分）

B对桌面的压力FN等于B的重力mBg,即FN=mBg（1分）

又F1=μFN（2分）

联立解得:

μ=0.2。

（2分）

（2）如果用水平力F向左拉B,使物体A和B做匀速运动,此时水平绳的拉力T与滑动摩擦力F1的大小均不变。

（2分）

根据物体B水平方向受力平衡则F=T+F1=2mAg=4N。

（2分）

（3）若在原来静止的物体B上放一个与物体B质量相等的物体后,物体B对桌面的压力变大,受到的最大静摩擦力将变大,此时物体B将静止不动,物体B与桌面间的摩擦力为静摩擦力。

（2分）

根据物体B和物体A的受力平衡可知,物体B受到的摩擦力大小为F1′=T=mAg=

2N。

（3分）

答案:

（1）0.2　

（2）4N　（3）2N

【补偿训练】

如图所示,质量为m的物块与水平面之间的动摩擦因数为μ,现用斜向下与竖直方向夹角为θ的推力作用在物块上,使物块在水平面上匀速移动,求推力的大小。

（重力加速度为g）

【解析】对物块受力分析如图所示:

将物块受到的力沿水平和竖直方向分解,根据平衡条件有

水平方向:

Fcosθ=Ff①

竖直方向:

FN=mg+Fsinθ②

Ff=μFN③

由①②③得F=

答案:

12.（16分）如图所示,A、B两物体叠放在水平地面上,已知A、B的质量分别为mA=

10kg,mB=20kg,A、B之间,B与地面之间的动摩擦因数为μ=0.5。

一轻绳一端系住物体A,另一端系于墙上,绳与竖直方向的夹角为37°。

今欲用外力将物体B匀速向右拉出,求所加水平力F的大小,并画出A、B的受力分析图。

（g取

10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8）

【解析】A、B的受力分析如图所示

（4分）

对A应用平衡条件:

FTsin37°=Ff1=μFN1①（2分）

FTcos37°+FN1=mAg②（2分）

联立①、②两式可得

FN1=

=60N,（2分）

Ff1=μFN1=30N,（2分）

对B用平衡条件

F=F′f1+Ff2=F′f1+μFN2=Ff1+μ（FN1+mBg）,（2分）

得F=2Ff1+μmBg=160N。

（2分）

答案:

见解析