第3章 相互作用——力 高考强化-【高中必刷题】2024-2025学年新教材高中物理必修1同步课件 (人教版 北京专版)

物理 必修第一册 RJ 北京专版 1 3 第三章高考强化 刷真题 2 1.[山东2023·2] 餐厅暖盘车的储盘装置示意图如图所示，三根完全相同的弹簧等间距竖直悬挂 在水平固定圆环上，下端连接托盘.托盘上叠放若干相同的盘子，取走一个盘子，稳定后余下的正 好升高补平.已知单个盘子的质量为，相邻两盘间距，重力加速度大小取 .弹 簧始终在弹性限度内，每根弹簧的劲度系数为( ) B A. B. C. D. 考点1 胡克定律 3 解析 根据胡克定律的推论得 , 代入数据解得 ,B正确. 考点1 胡克定律 4 2.[湖南2022·5] 2022年北京冬奥会跳台滑雪空中技巧比赛场地边，有一根系有飘带的风力指示 杆，教练员根据飘带的形态提示运动员现场风力的情况.若飘带可视为粗细一致的匀质长绳，其所 处范围内风速水平向右、大小恒定且不随高度改变.当飘带稳定时，飘带实际形态最接近的是( ) A A. B. C. D. 考点2 力的合成与分解 5 解析 设飘带总长为,飘带宽度为,质量为,飘带单位面积所受风力为 ,在飘带上任意选取一点 ,点到飘带下端的距离为,点以下的部分受到的重力与风力分别为、 ,则重 力与风力的合力与竖直方向夹角的正切值,根据题意可知 恒定,则 点以下的 部分受到的重力与风力的合力方向不变, 点上方的飘带对其拉力方向不变,故A正确. 考点2 力的合成与分解 6 3.[广东2023·2] 如图所示，可视为质点的机器人通过磁铁吸附在船舷外壁面检测船体.壁面可视 为斜面，与竖直方向夹角为.船和机器人保持静止时，机器人仅受重力、支持力、摩擦力和 磁力的作用，磁力垂直壁面.下列关系式正确的是( ) C A. B. C. D. 考点3 受力分析、共点力平衡 7 解析 将机器人的重力沿壁面方向和垂直壁面方向分解，有，，C正确. 考点3 受力分析、共点力平衡 8 4.[江苏2023·7] 如图所示，“嫦娥五号”探测器静止在月球平坦表面处.已知探测器质量为 ,四 条腿与竖直方向的夹角均为 ,月球表面的重力加速度为地球表面重力加速度的 .每条腿对月球 表面压力的大小为( ) D A. B. C. D. 考点3 受力分析、共点力平衡 9 解析 设月球表面对探测器每条腿的支持力大小均为 ,对“嫦娥五号”受力分析,如图所示,有 ,则有,由牛顿第三定律可知,每条腿对月球表面的压力大小为 ,D正确. 考点3 受力分析、共点力平衡 10 5.[浙江2024年1月·6] 如图所示，在同一竖直平面内，小球、上系有不可伸长的细线、、 和，其中的上端悬挂于竖直固定的支架上，跨过左侧定滑轮、 跨过右侧定滑轮分别与相同配 重、相连，调节左、右两侧定滑轮高度达到平衡.已知小球、和配重、的质量均为 ， 细线、平行且与水平方向成 （不计摩擦），重力加速度，则细线、 的 拉力大小分别为( ) D A.， B.， C.， D.， 考点3 受力分析、共点力平衡 11 解析 由题意可知细线对A的拉力和细线 对B的拉力大小相等、方向相反,对A、B整体分析,可知 细线的拉力大小为,细线、上的拉力等于配重、 的重力,即 ,设细线与水平方向夹角为 ,对A、B分别受力分析,有 , ,联立解得 ,故D正确. 考点3 受力分析、共点力平衡 12 6.[课标Ⅲ2017·17] 如图，悬挂甲物体的细线拴牢在一不可伸长的轻质细绳上 点处；绳的一端 固定在墙上，另一端通过光滑定滑轮与物体乙相连.甲、乙两物体质量相等.系统平衡时， 点两侧 绳与竖直方向的夹角分别为 和 .若 ，则 等于( ) B A. B. C. D. 考点3 受力分析、共点力平衡 13 图1 解析 解法一：由于甲、乙两物体质量相等,则设它们的质量为,对 点进行受 力分析,受下面绳子的拉力,右边绳子的拉力,左边绳子的拉力 ,如图1所示. 因处于静止状态,依据力的平行四边形定则,则有竖直方向 ,水平方向 ,联立解得 . 图2 解法二：作图法.如图2所示,由于甲、乙质量相等,通过矢量的合成法则,结合几何 关系,则有 ,因 ,那么 ,故B正确. 考点3 受力分析、共点力平衡 14 7.[北京2020·11] 某同学利用图甲所示装置研究摩擦力的变化情况.实验台上固定一个力传感器， 传感器用棉线拉住物块，物块放置在粗糙的长木板上.水平向左拉木板，传感器记录的F-t图像如图 乙所示.下列说法正确的是( ) C A.实验中必须让木板保持勾速运动 B.图乙中曲线就是摩擦力随时间的变化曲线 C.最大静摩擦力与滑动摩擦力之比约为 10:7 D.只用图乙中数据可得出物块与木板间的动摩擦因数 考点3 受力分析、共点力平衡 15 解析 力传感器与物块用棉线连接，物块受力平衡，力传感器所测量的力的大小即为摩擦力的大 小，而物块所受摩擦力的大小与木板是否匀速运动无关，A 错误；题图乙为传感器所受棉线拉力 随时间的变化曲线，B错误；从题图乙可看出传感器所受拉力的最大值约为10N，此时木板与物 块刚要滑动，即物块与木板间的摩擦力达到最大静摩擦力，t=4.5s以后，传感器所受拉力基本不 变，大小约为7N，可知此时木板与物块相对滑动，传感器的示数约为滑动摩擦力的大小，即最大 静摩擦力与滑动摩擦力之比约为 10:7，C 正确；根据题图乙只知道滑动摩擦力的大小，物块质量 未知，故无法得到物块与木板间的动摩擦因数，D 错误. 考点3 受力分析、共点力平衡 16 8.[河北2022·7] 如图，用两根等长的细绳将一匀质圆柱体悬挂在竖直木板的 点，将木板以底边 为轴向后方缓慢转动直至水平，绳与木板之间的夹角保 持不变，忽略圆柱体与木板之间的摩擦,在转动过程中( ) B A.圆柱体对木板的压力逐渐增大 B.圆柱体对木板的压力先增大后减小 C.两根细绳上的拉力均先增大后减小 D.两根细绳对圆柱体的拉力不变 考点3 受力分析、共点力平衡 17 解析 设木板与水平方向的夹角为 ,两绳所在平面与木板间的夹角为 ,圆柱体的质量为 ,对圆 柱体进行受力分析,将两绳对圆柱体的合力记为,与每根绳上的拉力 的关系如图所示. 考点3 受力分析、共点力平衡 18 易错分析 本题若忽略圆柱体的大小,易分析成圆柱体对木板的压力 , 减小,则 增 大,错选A. 考点3 受力分析、共点力平衡 19 9.[浙江2022年6月·10] 如图所示，一轻质晒衣架静置于水平地面上，水平横杆与四根相同的斜 杆垂直，两斜杆夹角 .一重为 的物体悬挂在横杆中点，则每根斜杆受到地面的( ) B A.作用力为 B.作用力为 C.摩擦力为 D.摩擦力为 考点3 受力分析、共点力平衡 20 解析 晒衣架左侧斜杆受力分析如图所示,由整体平衡可知 ,对斜杆,有 ,解得,,则 ,故B正确,A、C、D 错误. 考点3 受力分析、共点力平衡 21 知识拓展 常见的空间力系 常见空间力系平衡的分析方法：将其平移成共点 力,再分解到相互垂直的平面内,利用正交分解判 断其平衡. 考点3 受力分析、共点力平衡 22 10.[山东2020·8] 如图所示，一轻质光滑定滑轮固定在倾斜木板上，质量分别为和 的物块 、,通过不可伸长的轻绳跨过滑轮连接，、间的接触面和轻绳均与木板平行.与间、 与木 板间的动摩擦因数均为 ,设最大静摩擦力等于滑动摩擦力.当木板与水平面的夹角为 时，物 块、刚好要滑动，则 的值为( ) C A. B. C. D. 考点3 受力分析、共点力平衡 23 解析 物块A、B刚好要滑动时,B有沿木板下滑的趋势,A有沿木板上滑的趋势,设绳中拉力为 ,对B, 由平衡条件得 ,对A,由平衡条件得 ,联立解得 ,C正确,A、B、D错误. 考点3 受力分析、共点力平衡 24 一题多解 、作为整体,由平衡条件得 ,对 ,由平衡条件得 ,联立解得 ,C正确,A、B、D错误. 考点3 受力分析、共点力平衡 25 关键点拨 解答本题的关键是明确、通过不可伸长的轻绳连接,、 刚好要滑动时,两者的运动 趋势方向相反,从而根据运动趋势判断两物块所受摩擦力的方向. 考点3 受力分析、共点力平衡 26 11.[湖南2022·11] 小圆同学用橡皮筋、同种一元硬币、刻度尺、塑料袋、支架等，设计了如图 （a）所示的实验装置，测量冰墩墩玩具的质量.主要实验步骤如下: 图（a） 图（b） 图（c） （1）查找资料，得知每枚硬币的质量为 ; 考点4 探究弹力与弹簧伸长量的关系 27 （2）将硬币以5枚为一组逐次加入塑料袋，测量每次稳定后橡皮筋的长度 ，记录数据如下表: 序号 1 2 3 4 5 硬币数量 枚 5 10 15 20 25 长度 10.51 12.02 13.54 15.05 16.56 考点4 探究弹力与弹簧伸长量的关系 易错分析 部分同学在解答本题时,容易因为忽视单位或有效数字而出错. 考点4 探究弹力与弹簧伸长量的关系 29 方法总结 计算弹簧劲度系数时,使用 ,若能直接获取两个变化量,则计算时无需知道弹簧的原长. 考点4 探究弹力与弹簧伸长量的关系 30 （3）根据表中数据在图（b）上描点，绘制图线； [答案] 见解析 解析 根据表中数据描点连接,如图所示. 考点4 探究弹力与弹簧伸长量的关系 31 （4）取出全部硬币，把冰墩墩玩具放入塑料袋中，稳定后橡皮筋长度的示数如图（c）所示，此 时橡皮筋的长度为_______ ; 15.35 解析 刻度尺的分度值为,则橡皮筋的长度 . （5）由上述数据计算得冰墩墩玩具的质量为_____ （计算结果保留3位有效数字）. 127 解析 橡皮筋的弹力与其长度关系为 ,图像的斜率大小等于橡皮筋的劲度系数大小,有 ,将、和 代 入可得橡皮筋的原长,挂上冰墩墩时,由 ,解 得 . 考点4 探究弹力与弹簧伸长量的关系 32 12.[湖北2023·11] 某同学利用测质量的小型家用电子秤，设计了测量木块和木板间动摩擦因数 的实验. 如图（a）所示，木板和木块放在水平桌面上，电子秤放在水平地面上，木块 和放在电子秤上 的重物通过跨过定滑轮的轻绳相连.调节滑轮，使其与木块间的轻绳水平，与重物 间的轻绳竖 直.在木块上放置个砝码（电子秤称得每个砝码的质量为 ），向左拉 动木板的同时，记录电子秤的对应示数 . 图（a） 图（b） 考点5 动摩擦因数的测量 33 （1）实验中，拉动木板时______（填“必须”或“不必”）保持匀速. 不必 解析 因为滑动摩擦力与物体间的运动形式无关,所以只要保证木板和木块 之间是相对滑动即可, 不必保证拉动木板时保持匀速. （2）用和分别表示木块和重物的质量，则和、、、 、 所满足的关系式为 ___________________. 解析 重物受力平衡,有,则 . （3）根据测量数据在坐标纸上绘制出图像，如图（b）所示，可得木块 和木板间的动摩 擦因数 ______（保留2位有效数字）. 0.40 解析 将（2）中结果整理得,可得图像斜率为 ,其中 ,由图像可得,解得 . 考点5 动摩擦因数的测量 34 13.[全国乙2023·22] 在“验证力的平行四边形定则”的实验中使用的器材有：木板、白纸、两 个标准弹簧测力计、橡皮条、轻质小圆环、刻度尺、铅笔、细线和图钉若干.完成下列实验步骤： ①用图钉将白纸固定在水平木板上. ②将橡皮条的一端固定在木板上，另一端系在轻质小圆环上.将两细线也系在小圆环上，它们的另 一端均挂上测力计.用互成一定角度、方向平行于木板、大小适当的力拉动两个测力计，小圆环停 止时由两个测力计的示数得到两拉力和 的大小，并_____.（多选，填正确答案标号） CD A.用刻度尺量出橡皮条的长度 B.用刻度尺量出两细线的长度 C.用铅笔在白纸上标记出小圆环的位置 D.用铅笔在白纸上标记出两细线的方向 考点6 验证力的平行四边形定则 35 解析 合力与分力是等效替代的关系,实验需要在白纸上记录力的大小和方向,记录小圆环的位置是 为了两次实验将小圆环拉到同一位置,保证合力与分力的作用效果相同,记录测力计的示数是为了 记录力的大小,记录细线的方向是为了记录力的方向,C、D正确. 考点6 验证力的平行四边形定则 36 ③撤掉一个测力计，用另一个测力计把小圆环拉到________________________________________ _______,由测力计的示数得到拉力的大小，沿细线标记此时 的方向. 白纸上标记出的小圆环的位置（与②相同的位置） 解析 （见解析②） ④选择合适标度，由步骤②的结果在白纸上根据力的平行四边形定则作和 的合成图，得出合 力的大小和方向；按同一标度在白纸上画出力 的图示. ⑤比较和 的____________________________________,从而判断本次实验是否验证了力的平行 四边形定则. 大小和方向在误差允许范围内是否一致 解析 根据力的平行四边形定则作出两个分力的合力,若在误差允许的范围内,利用力的平行四边形 定则作出的合力与实验测量的合力等大同向,则验证了力的平行四边形定则. 考点6 验证力的平行四边形定则 37 3 第三章高考强化 刷原创 38 1.如图所示，用一竖直向上的力 使一可视为质点的物块与倾斜的墙面接触，物块处于 静止状态，下列说法正确的是( ) C A.物块对斜面的作用力方向一定竖直向下 B.物块可能受到3个力的作用 C.若稍增大 ，物块仍静止，则物块所受摩擦力一定增大 D.若稍减小 ，物块仍静止，则物块所受摩擦力可能增大 39 解析 对物块进行受力分析可知，物块受力存在两种情况：受2个力或者4个力（如图甲、乙所 示），若物块只受2个力，即物块与斜面处于刚好接触但是无相互作用力的状态，则力与 满 足二力平衡，即；若物块受到4个力，因为和都是竖直方向的力，则和 的合力方 向一定竖直向下，则物块对斜面的作用力方向一定竖直向上，故A、B错误；若物块受4个力，由 正交分解可得，沿斜面方向 ，可得 ，所以物块保持静 止状态时，增大，也增大，减小， 也减小，故C正确，D错误. 甲 乙 40 2.有个人以水平恒力推着一个箱子在水平面上做匀速直线运动，若在倾角为 的斜坡上，则他 需要以两倍的平行于斜面向上的力去推才能使箱子保持向上做匀速直线运动，设水平面与斜坡对 箱子的动摩擦因数相同，现在把箱子自由放在倾角为 的斜面上，若使箱子不下滑，则 需要满 足什么条件？（结果可用三角函数表示） [答案] 41 解析 箱子在水平面上做匀速直线运动，有 ， 箱子在倾角为 的斜坡向上做匀速直线运动，有 ， 若箱子在斜坡上不下滑，则应满足 ， 联立解得 . 42 $$