第三章 相互作用—力 单元测试-2024-2025学年高一上学期物理人教版（2019）必修第一册

( 密 ○ 封 ○ 装 ○ 订 ○ 线 密 ○ 封 ○ 装 ○ 订 ○ 线 密 封 线 内 不 要 答 题 ) ( 姓名 班级 考号 密 ○ 封 ○ 装 ○ 订 ○ 线 密 ○ 封 ○ 装 ○ 订 ○ 线 密 封 线 内 不 要 答 题 ) 第三章　相互作用——力 全卷满分100分　考试用时90分钟 一、单项选择题(本题共8小题,每小题3分,共24分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的) 1.下列关于弹力和摩擦力的说法中正确的是 (　　) A.用细杆拨动水中的木头,木头受到的弹力是由于木头发生形变而产生的 B.在一个接触面上有弹力,就一定会有摩擦力 C.摩擦力有可能是物体前进的动力 D.如果地面没有摩擦,人们将行走如飞 2.电动平衡车是时下热门的一种运动娱乐工具。人笔直站在电动平衡车上,车在水平地面上沿直线匀速前进,下列说法正确的是 (　　) A.平衡车匀速前进时不受摩擦力作用 B.在行驶过程中突然刹车,平衡车受到地面的摩擦力向前 C.平衡车及人受到的重力和车对地面的压力是一对相互作用力 D.平衡车及人受到的重力和地面对车的支持力是一对平衡力 3.如图,一个物体受到大小分别为1 N、2 N、3 N、4 N的四个力作用而处于平衡状态。现保持大小为1 N、2 N、3 N的三个力的方向和大小不变,而将大小为4 N 的力绕O点顺时针旋转120°,此时作用在物体上的合力大小为 (　　) A.3 N　　　　B.4 N　　　　C.5 N　　　　D.10 N 4.如图所示,质量为m的木块放在质量为M的长木板上,受到水平向右大小为F的拉力作用向右加速滑行,长木板处于静止状态。已知木块与木板间的动摩擦因数为μ1,木板与地面间的动摩擦因数为μ2,各接触面均水平,重力加速度为g。下列说法正确的是 (　　) A.木块受到的摩擦力大小等于F B.木块受到的摩擦力大小等于μ1mg C.木板受到地面的摩擦力大小等于μ2Mg D.木板受到地面的摩擦力大小等于μ2(m+M)g 5.如图所示,两细杆间距离相同、与水平地面所成的角度均为α,小球从装置顶端由静止释放,离开细杆前的运动可视为匀加速直线运动,已知小球质量为m,重力加速度为g,则当两杆的支持力的夹角为2θ时,每根杆的支持力大小为 (　　) A.　　　B.　　　C.　　　D. 6.如图所示,三棱柱A和横截面为矩形的四棱柱B用力F压在竖直墙面上,F的方向与B的表面垂直,关于A与B分别受力的个数,正确的是 (　　) A.4个,3个　　　　　　B.4个,4个 C.5个,4个　　　　　　D.5个,5个 7.野炊时,三根对称分布的轻质细杆构成烹煮支架静置于水平地面上,如图甲所示。炊具与食物的总质量为m,各杆与竖直方向的夹角均为30°。出于安全考虑,盛取食物时用光滑铁钩缓慢拉动吊绳使炊具偏离火堆,如图乙所示。已知重力加速度为g,下列说法正确的是 (　　) A.烹煮食物时,各杆对地面的作用力大小均为mg B.烹煮食物时,各杆受到地面的摩擦力大小均为mg C.拉动吊绳过程中,吊绳上的张力不断增大 D.拉动吊绳过程中,铁钩对吊绳的作用力方向不变 8.如图所示,四分之一圆柱体P放在水平地面上,圆心O的正上方有一个大小可忽略的定滑轮A,一根轻绳跨过定滑轮,一端和置于P上、质量为m的小球连接,另一端系在固定竖直杆上的B点,一质量为m0的钩码挂在A、B间的轻绳上,整个装置处于静止状态。除P与地面之间的摩擦以外,其他摩擦不计。若在钩码下方再加挂一个钩码,整个装置再次处于静止状态时,小球依然处于P上,则此时与先前整个装置处于静止状态时相比 (　　) A.地面对P的摩擦力减小　　　　　 B.P对小球的弹力增大 C.轻绳的张力增大　　　　　 D.P对地面的压力减小 二、多项选择题(本大题共4小题,每小题4分,共16分。在每小题给出的四个选项中,有多个选项符合题目要求,全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错或不答的得0分) 9.如图所示,某同学用大小为100 N、方向与水平方向的夹角为37°的拉力拉着质量为22 kg的行李箱沿水平地面匀速前进。已知sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,行李箱与地面间的摩擦力视为滑动摩擦力,重力加速度g=10 m/s2。则下列说法正确的是 (　　) A.行李箱受到的摩擦力大小为60 N B.地面对行李箱的支持力大小为160 N C.该同学对行李箱的拉力大于行李箱对他的拉力 D.行李箱与地面间的动摩擦因数为0.5 10.如图,用三根细线a、b、c将两个小球1和2连接并悬挂起来,其中小球1的重力G1=7 N,小球2的重力G2=9 N,两小球处于静止状态,已知细线a与竖直方向的夹角为37°,细线c水平,sin 37°=0.6,则 (　　) A.细线a对小球1的拉力为20 N B.细线b对小球2的拉力为15 N C.细线c对小球2的拉力为12 N D.细线c对小球2的拉力为15 N 11.如图所示,一轻质光滑定滑轮固定在倾斜木板上,质量分别为m和2m的物块A、B,通过不可伸长的轻绳跨过滑轮连接,A、B间的接触面和轻绳均与木板平行。A与B间、B与木板间的动摩擦因数均为μ,设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。重力加速度大小为g。当木板与水平面的夹角为45°时,物块A、B刚好要滑动,则μ和此时轻绳的拉力F为(　　) A.F=mg　　　B.F=mg　　　C.μ=　　　D.μ= 12.如图所示,倾角为θ的斜面体c置于水平地面上,物块b置于斜面上,通过跨过光滑定滑轮的细绳与小盒a连接,连接b的一段细绳与斜面平行,连接a的一段细绳竖直,a连接在竖直固定于地面的弹簧上。现向盒内缓慢加入适量砂粒,a、b、c始终处于静止状态。下列判断正确的是 (　　) A.c对b的支持力一定不变 B.c对地面的压力一定减小 C.地面对c的摩擦力可能不变 D.c对b的摩擦力可能减小 三、非选择题(本大题共6小题,共60分) 13.(8分)某物理兴趣小组用如图甲所示的装置来探究弹簧弹力F和弹簧长度l的关系,把弹簧上端固定在铁架台的横杆上,记录弹簧自由下垂时下端所到达的刻度位置。在弹簧下端悬挂不同质量的钩码,记录每一次悬挂钩码的质量和弹簧下端的刻度位置,实验中弹簧始终未超过弹簧的弹性限度。通过分析数据得出实验结论。 (1)某次弹簧上的指针在刻度尺上对应的位置如图乙所示,该处的读数为　　　　cm。  (2)以弹簧弹力F为横轴、弹簧长度l为纵轴建立直角坐标系,作出l-F图像,如图丙所示,则弹簧自由下垂时的长度为　　　　cm;弹簧的劲度系数为　　　　N/m。(结果保留2位有效数字)  (3)实验中未考虑弹簧在自身重力下的形变,这会导致弹簧劲度系数的测量结果　　　　(填“偏大”“偏小”或“不变”)。  14.(10分)在“探究两个互成角度的力的合成规律”实验中,实验装置及过程如图甲、乙、丙所示,E为橡皮筋原长时小圆环的位置,O为实验时小圆环被拉至的位置。 (1)图丁中弹簧测力计的示数为　　　　N。  (2)在实验过程中,必须记录的有　　　　。  A.甲图中E的位置　　　　　　B.乙图中O的位置 C.OB、OC的方向　　　　　　D.弹簧测力计的示数 (3)下列选项中,与本实验要求相符的是　　　　。  A.两细绳OB、OC夹角要尽量大一些 B.读数时,视线应正对弹簧测力计的刻度 C.同一次实验中,只需保证两次橡皮筋伸长量相同即可 D.不同次实验中,均应将小圆环拉到同一O点处 (4)某次实验记录纸如图戊所示,拉力F1和F2的方向分别过P1和P2点,拉力F的方向过P点;三个力的大小分别为:F1=2.70 N、F2=2.30 N和F=4.00 N。得出正确实验结论后,请根据实验结论和图中给出的标度: ①在图中作出F1和F2的合力; ②根据作出的图求出该合力大小为　　　　N。(结果保留2位小数)  15.(8分)如图所示,光滑圆球A的半径为10 cm,悬线长l=40 cm,物体B的厚度为20 cm,重为12 N。物体B与墙之间的动摩擦因数μ=0.2,物体B在未脱离圆球前匀速下滑,试求: (1)球对物体B的压力多大? (2)球多重? 16.(10分)如图所示,将水平轻弹簧测力计的一端固定在竖直墙上,另一端拉住质量为m1的木块,在木块上放置一质量为m2的砝码,木块放置在质量为m3的木板上,木板放置在水平桌面上,木板足够长,然后用手水平向右拉动木板,拉力从0开始缓慢增大。当木块与木板刚要相对运动时,弹簧测力计的示数为F1;当木板运动,木块不动时,弹簧测力计的示数为F2。已知拉木板前,弹簧测力计的示数恰好为0,重力加速度大小为g。 (1)比较F1与F2的大小,并求木板对桌面的压力大小; (2)求木块与木板间的动摩擦因数。 17.(11分)如图所示,斜面与水平面、斜面与挡板间的夹角均为30°,一重力为G的小球静置在斜面与挡板之间,挡板对小球的弹力为F1,斜面对小球的弹力为F2,不计一切摩擦。 (1)求挡板对小球的弹力F1以及斜面对小球的弹力F2。 (2)以挡板与斜面连接点P为轴,将挡板从图示位置开始逆时针缓慢地转到水平位置,求F1的最小值。 18.(13分)如图1所示,质量为2m的物体A经一轻质弹簧与地面上的质量为3m的物体B相连,弹簧的劲度系数为k,一条不可伸长的轻绳绕过定滑轮,一端连接物体A,另一端连接质量为m的物体C,物体A、B、C都处于静止状态。已知重力加速度为g,忽略一切摩擦。 (1)求物体B对地面的压力; (2)把物体C的质量改为5m,并使C缓慢下降,最终A、B、C又处于静止状态,且C只受重力和绳的拉力作用,求此过程中物体A上升的高度; (3)如图2所示,在物体A右侧加一竖直粗糙面,其与A间的动摩擦因数为μ=0.25,给质量为m的物体C施加一竖直向下的外力F使C缓慢下降,同时给物体A施加一水平向右的压力F0=4mg。求B刚离开地面瞬间C受到的竖直外力大小。 答案 1.C　2.D　3.B　4.B　5.C　6.C　7.B　8.A　9.BD　10.ABC　11.AC　12.ABD　 13.答案　(1)18.00(2分)　(2)8.0(2分)　53(2分)　(3)不变(2分) 14.答案　(1)2.35(2.33~2.37)(2分)　(2)BCD(2分)　(3)B(2分)　(4)①图见解析(2分)　②4.00(3.80~4.20)(2分) 15.答案　(1)60 N　(2)80 N 解析　(1)对物体B受力分析,如图所示 因为物体B匀速下滑,根据平衡条件可得GB=Ff(2分) 又Ff=μN,N=FNA (1分) 解得FNA=60 N(1分) (2)对球A受力分析,A球静止,所受三个力组成矢量三角形如图所示: 可得GA== (2分) 根据几何关系知 tan θ= (1分) 解得GA=80 N(1分) 16.答案　(1)F1>F2　(m1+m2+m3)g　(2) 解析　(1)由题意可知,木块与木板之间的最大静摩擦力等于F1,滑动摩擦力等于F2;最大静摩擦力大于滑动摩擦力,则有F1>F2 (2分) 竖直方向,由平衡条件可知,桌面对木板的支持力与三个物体的总重力大小相等,则有 FN1=(m1+m2+m3)g (2分) 由牛顿第三定律可得木板对桌面的压力大小为F压=FN1=(m1+m2+m3)g (1分) (2)木块与木板间的弹力大小为FN2=(m1+m2)g (1分) 木块与木板间的滑动摩擦力大小为F2=μFN2 (2分) 解得μ== (2分) 17.答案　(1)G,垂直于挡板向下　G,垂直于斜面向上　(2)G 解析　(1)对小球受力分析如图所示: 由平衡条件可得,沿斜面方向有 G sin 30°=F1 sin 30° (2分) 可得,挡板对小球的弹力F1=G,方向垂直于挡板向下; (1分) 沿垂直斜面方向有F2=G cos 30°+F1 cos 30° (2分) 可得,斜面对小球的弹力F2=G,方向垂直于斜面向上。 (1分) (2)以挡板与斜面连接点P为轴,将挡板从图示位置开始逆时针缓慢地转到水平位置的过程中,小球处于动态平衡,重力G的大小和方向都不变,斜面对小球的弹力F2的方向不变。小球所受重力G、弹力F2和弹力F1组成一个封闭的矢量三角形,如图所示 可知F1先减小后增大,当挡板转到垂直于斜面,即F1垂直于F2时,F1最小, (3分) 最小值为F1min=G sin 30°=G (2分) 18.答案　(1)4mg,方向竖直向下　(2)　(3)5mg 解析　(1)对于物体C,由平衡条件可得绳上的拉力FT=mg (1分) 对于物体A、B及弹簧整体,由平衡条件可得FT+FN=5mg (1分) 联立解得地面对物体B的支持力FN=4mg,方向竖直向上, (1分) 根据牛顿第三定律,物体B对地面的压力F'N=FN=4mg,方向竖直向下。 (1分) (2)设初态时弹簧的压缩量为x1,对于物体A,由平衡条件得FT+kx1=2mg (1分) 末态时,对于物体C,由平衡条件得F'T=5mg (1分) 设末态时弹簧的伸长量为x2,对于物体A,由平衡条件得,F'T=2mg+kx2 (1分) 物体A上升的高度为h=x1+x2 (1分) 联立解得h= (1分) (3)物体B刚离开地面时,地面对B的支持力刚好为0,则弹簧弹力为Fk=3mg (1分) 对物体C施加一竖直向下的外力F使C缓慢下降,物体C受力平衡,绳上的拉力T=F+mg (1分) 对于物体A,有T=2mg+Fk+μF0 (1分) 联立解得竖直外力大小为F=5mg (1分) 学科网（北京）股份有限公司 $$