高中物理--《相互作用》测试卷

高中物理--《相互作用》测试卷

本试卷分第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分,满分100分,考试时间90分钟．

班级________ 姓名________ 分数________

第Ⅰ卷(选择题,共40分)

一、选择题(本大题共10小题,每题4分,满分40分．在每小题给出的选项中,有的小题只有一个选项正确,有的小题有多个选项正确．全部选对的得4分,选不全的得2分,有错选或不选的得0分)

1．F1、F2是力F的两个分力,若F＝10 N,则下列哪组力不可能是F的两个分力( ) A．F1＝10 N,F2＝10 N B．F1＝20 N,F2＝20 N C．F1＝2 N,F2＝6 N D．F1＝20 N,F2＝30 N 【答案】C

【解析】合力F和两分力F1、F2之间的大小关系为|F1－F2|≤F≤

|F1＋F2|,经检验,只有选项C不可能．

2．如图所示,A、B两球用轻杆相连,用两根细线将其悬挂在水平天花板上的O点．现有一水平力F作用于小球B上,使系统保持静止状态且A、B两球在同一水平线上．已知两球重力均为G,轻杆与细线OA长均为L.则( )

A．细线OB的拉力为2G B．细线OB的拉力为G C．水平力F的大小为2G D．水平力F的大小为G 【答案】D

【解析】A球受到细线OA的拉力、轻杆的拉力和重力G,因为FAO与重力是一对平衡力,

所以轻杆的拉力为零；对B球,只受到重力G、细线OB的拉力FBO和水平拉力F作用,根据正交分解和力的平衡条件有,F＝G,FBO＝2G,所以D正确． 3．如图所示,质量为m的物体置于倾角为θ的固定斜面上,物体与斜面之间的动摩擦因数为μ,先用平行于斜面的推力F1作用于物体上使其能沿斜面匀速上滑,若改用水平推力F2作用于F1物体上,也能使物体沿斜面匀速上滑,则两次推力F的值为( ) 2A．cosθ＋μsinθ B．cosθ－μsinθ C．1＋μtanθ D．1－μtanθ 【答案】B 【解析】对物体受力进行正交分解,结合力的平衡条件可知：第一次推力F1＝mgsinθ＋μmgcosθ；由F2cosθ＝mgsinθ＋μ(mgcosθ＋F2sinθ),解得第二次推力F2＝(mgsinθ＋μmgcosθ)/(cosθF1－μsinθ),故两次推力的比值F＝cosθ－μsinθ,B正确． 2 4．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与竖直墙之间放一光滑圆球B,整个装置处于静止状态．把A向右移动少许后,它们仍处于静止状态,则( ) A．B对墙的压力增大 B．A与B之间的作用力减小 C．地面对A的摩擦力减小 D．A对地面的压力减小 【答案】BC 【解析】对圆球B受力分析,作出受力的平行四边形如图所示．A滑动前,圆球B受墙及A的弹力的合力G′与重力大小相等,方向相反,如图中实线所示；而将A向右平移少许后,B受A

的弹力FAB的方向将上移,如图中虚线所示,但B仍受力平衡,由图可知A对圆球B的弹力及墙对圆球B的弹力均减小,故A错误,B正确；以AB为整体分析,水平方向上受墙的弹力和地面的摩擦力而处于平衡状态,弹力减小,故摩擦力减小,故C正确；竖直方向上受重力及地面的支持力,A和B的重力均不变,故A对地面的压力不变,故D错误．

5．如图所示,水平地面上斜放着一块木板AB,在AB上面放一个木块,设木块对木板的压力为FN,木块所受重力沿木板向下的分力为F1,若使木板的B端逐渐放低时,将会产生下述哪种结果( )

A．FN增大,F1增大 B．FN增大,F1减小 C．FN减小,F1增大 D．FN减小,F1减小 【答案】B

【解析】设木块重力为G,则FN＝mgcos θ,F1＝mgsin θ,B端放低,θ减小,故FN增大,F1减小．

6．如图所示,A、B两物体重力都等于10 N,各接触面间的动摩擦因数都等于0.3,同时有F＝1 N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．6 N,3N B．1 N,1 N C．0,1 N D．0,2 N 【答案】C

【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．

7．如图所示,一条细绳跨过定滑轮连接两个小球A、B,它们都穿在一根光滑的竖直杆上,不计细绳与滑轮间的摩擦,当两球平衡时OA绳与水平方向的夹角为2θ,OB绳与水平方向的夹角为θ,则小球A、B的质量之比为( )

A．2cosθ∶1 B．1∶(2cosθ) C．tanθ∶1 D．1∶(2sinθ) 【答案】A 【解析】以A为研究对象,根据力的分解和平衡条件得：Tsin2θ＝mAg.以B为研究对象,根据力的分解和平衡条件得：Tsinθ＝mBg,解得mA∶mB＝2cosθ∶1,故A正确． 8．如图所示,在倾角为α的传送带上有质量均为m的三个木块1、2、3,中间均用原长为L、劲度系数为k的轻弹簧连接起来,木块与传送带间的动摩擦因数均为μ,其中木块1被与传送带平行的细线拉住,传送带按图示方向匀速运动,三个木块均处于平衡状态．则下列结论正确的是( ) μmgcosαA．2、3两木块之间的距离等于L＋ kB．2、3两木块之间的距离等于 L＋sinα＋μcosαmg kC．1、2两木块之间的距离等于2、3两木块之间的距离 D．如果传送带突然加速,相邻两木块之间的距离都将增大 【答案】B 【解析】对木块3进行受力分析．设2、3之间的轻弹簧的形变量为Δx1,因为木块3处于sinα＋μcosαmg平衡状态,故kΔx1＝mgsinα＋μmgcosα,则2、3两木块之间的距离等于L＋,选项kA错误,B正确；将木块2、3作为一个整体,设1、2之间的轻弹簧的形变量为Δx2,由受力平衡2sinα＋μcosαmg得：kΔx2＝2mgsinα＋2μmgcosα,则1、2两木块之间的距离等于L＋,选项C错k误；如果传送带突然加速,不影响木块的受力情况,故相邻两木块之间的距离保持原值不变,选项D错误． 9．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 【答案】D 【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F1l1F形的相似关系,有关系式F＝d＝sinθ,得F1＝F2＝2sinθ. 22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,sin θ的值越小,F1和F2越大． 10．用轻弹簧竖直悬挂质量为m的物体,静止时弹簧伸长量为L.现用该弹簧沿斜面方向拉住质量为2m的物体,系统静止时弹簧伸长量也为L.斜面倾角为30°,则物体所受摩擦力( ) A．等于0 1B．大小为2 mg,方向沿斜面向下 3C．大小为2 mg,方向沿斜面向上 D．大小为mg,方向沿斜面向上

【答案】A 【解析】根据题设条件,系统静止时弹簧对质量为2m的物体的拉力T＝mg,设此时物体受到的摩擦力f沿斜面向下,对物体受力分析如图所示,根据平衡条件可得f＋Gsin30°＝T,即f＝0,选项A正确． 第Ⅱ卷(非选择题,共60分) 二、非选择题(本题共6小题,11题6分、12题6分、13题11分、14题11分、15题13分、16题13分,解答题应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤．) 11．某同学利用如图(a)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(b)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把弹簧秤,当弹簧秤上的示数如图(c)所示时,该弹簧的长度x＝________cm. 【答案】(1)竖直 (2) 4 50 (3)10 【解析】(1)悬挂重物后,弹簧沿竖直方向伸长,要测量弹簧沿竖直方向上的伸长量,刻度尺当然要保持竖直状态．(2)如果以弹簧长度x为横坐标,弹力大小F为纵坐标,作出F－x图象,那么图象与横轴的截距表示弹簧的原长,图线的斜率表示弹簧的劲度系数,所以根据图象可知,该弹ΔF簧的原长x0＝4 cm,劲度系数k＝Δx＝50 N/m.(3)弹簧的读数表示弹力的大小,即F＝3 N,所以该F弹簧的长度x＝x0＋k＝10 cm. 12．“探究合力与分力的关系”的实验如图甲所示,其中A为固定橡皮条的图钉,P为橡皮条与细绳的结点,用两根互成角度的弹簧测力计把结点P拉到位置O.

(1)从图甲可读得弹簧测力计B的示数为________N.

(2)为了更准确得到合力与分力的关系,要采用作力的________(选填“图示”或“示意图”)来表示分力与合力．

(3)图乙中与F1、F2共同作用效果相同的力是________(选填“F”或“F′”)． (4)图乙中方向一定沿AO方向的力是________(选填“F”或“F′”)． 【答案】(1)3.8 (2)图示 (3)F′ (4)F′ 【解析】(1)弹簧测力计B的示数为3.8 N.

(2)为了更准确得到合力与分力的关系,要采用作力的图示来表示分力与合力．

(3)题图乙中与F1、F2共同作用效果相同的力是用一个弹簧测力计把结点P拉到位置O的力F′.

(4)题图乙中方向一定沿AO方向的力是F′,用平行四边形定则求得的合力F与F′有偏差．

13.

木块A、B分别重50 N和60 N,它们与水平地面之间的动摩擦因数均为0.25；夹在A、B之间的轻弹簧被压缩了2 cm,弹簧的劲度系数为400 N/m.A、B、弹簧组成的系统置于水平地面上静止不动．

现用F＝1 N的水平拉力作用在木块B上,如图所示,求力F作用后木块A、B所受摩擦力的大小．(最大静摩擦力等于滑动摩擦力)

【答案】8 N 9 N

【解析】没有施加力F时,木块A、B受力平衡,所受静摩擦力等于弹簧的弹力,即 FA＝FB＝F弹＝kx＝400×0.02 N＝8 N

木块B受到地面的最大静摩擦力为：FBm＝μGB＝0.25×60 N＝15 N 施加F后,对木块B有：F＋F弹则B所受摩擦力仍为静摩擦力,其大小为：FB′＝F＋F弹＝9 N 施加F后,木块A所受摩擦力仍为静摩擦力,大小为FA′＝F弹＝8 N

14．如图所示,粗糙水平地面上放着—个截面为半圆的柱状物体A,A与竖直墙之间放一光滑半圆球B,整个装置处于平衡状态．已知A、B的质量分别为m和M,半圆球B与半圆的柱状物体半径均为R,半圆球B的圆心到水平面的竖直距离为2R,重力加速度为g.求： (1)物体A对地面的压力大小； (2)物体A对地面的摩擦力． 【解】(1)把A、B看成一个系统,对其运用整体法,该系统在竖直方向上受到竖直向下的重力(M＋m)g和地面的支持力FN的作用,二力平衡,所以FN＝(M＋m)g 根据牛顿第三定律得,物体A对地面的压力大小为(M＋m)g (2)在水平方向上,该系统肯定受到竖直墙水平向右的弹力的作用,那么一定也受到地面水平向左的摩擦力,并且摩擦力大小等于弹力大小；再选取半圆球B为研究对象,运用隔离法,受力分析如图所示． 根据力的分解和力的平衡条件可得： FN1＝Mg/cosθ,FN2＝Mgtanθ 半圆球B的圆心到水平面的竖直距离为2R,所以θ＝45° 所以FN2＝Mg 根据受力分析,物体A对地面的摩擦力大小等于FN2,所以物体A对地面的摩擦力大小为Mg,方向水平向右． 15．一光滑圆环固定在竖直平面内,圆环上套着两个小球A和B(中央有孔),A、B间由细绳连接着,它们处于如图所示位置时恰好都能保持静止状态．此情况下,球B与圆环中心O处于同一水平面上,A、B间的细绳呈伸直状态,且与水平方向成30°角．已知球B的质量为3 kg,求细绳

对球B的拉力和球A的质量．(g取10 m/s2) 【解】对球B受力分析如图所示,由球B处于平衡状态有： FTsin30°＝mBg FT＝2mBg＝2×3×10 N＝60 N 由球A处于平衡状态有：在水平方向：FTcos30°＝FNAsin30° 在竖直方向： FNAcos30°＝mAg＋FTsin30° 联立解得：mA＝6 kg 16．如图所示,质量为m1的物体甲通过三段轻绳悬挂,三段轻绳的结点为O,轻绳OB水平且B端与放置在水平面上的质量为m2的物体乙相连,轻绳OA与竖直方向的夹角θ＝37°,物体甲、乙均处于静止状态．(已知sin37°＝0.6,cos37°＝0.8,tan37°＝0.75,g取10 m/s2,设最大静摩擦力等于滑动摩擦力)求： (1)轻绳OA、OB受到的拉力是多大？ (2)物体乙受到的摩擦力是多大？方向如何？ (3)若物体乙的质量为m2＝4 kg,物体乙与水平面之间的动摩擦因数μ＝0.3,则欲使物体乙在水平面上不滑动,物体甲的质量m1最大不能超过多少？ 533【答案】(1)4m1g 4m1g (2)4m1g 水平向左 (3)1.6 kg

【解析】(1)如图所示,对结点O进行受力分析, m1g5FTOA＝cosθ＝4m1g 3FTOB＝m1gtanθ＝4m1g. 3(2)Ff＝FTOB＝4m1g,方向水平向左． 3(3)乙所受最大静摩擦力Ffm＝μm2g＝0.3×40 N＝12 N,当FTOB＝4m1g＝Ffm＝12 N时,m1＝1.6 kg,即物体甲的质量m1最大不能超过1.6 kg.