第3章 相互作用 水平测评-【金版教程】2024-2025学年高中物理必修第一册创新导学案word（鲁科版2019）

第3章　水平测评 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。 第Ⅰ卷(选择题，共48分) 一、选择题(本题共12小题，每小题4分，共48分。在每个小题给出的四个选项中，第1～8小题，只有一个选项符合题意；第9～12小题，有多个选项符合题意，全部选对的得4分，选对而不全的得2分，错选或不选的得0分) 1．下列关于力的说法中正确的是(　　) A．有的力有施力物体，有的力没有施力物体 B．任何物体受到力的作用后形状都发生改变 C．任何物体受到力的作用后运动状态都发生改变 D．影响力的作用效果的因素有力的大小、方向和作用点 答案　D 解析　力是物体和物体之间的相互作用，任何力都有施力物体和受力物体，A错误；力的作用效果是使物体产生形变或运动状态发生改变，B、C错误；力的作用效果与力的大小、方向和作用点有关，故D正确。 2．家用饮水机最初桶内装满水，随着水的逐渐流出，桶和水的重心将(　　) A．逐渐下降 B．逐渐升高 C．先下降再升高 D．先升高再下降 答案　C 解析　由于桶中水不断流出，剩余水的重心不断下降，而桶的重心不变，故开始一段时间内，两者共同的重心将下降；当水流出一定量以后，剩余水的重心继续下降，整体的重心可采用极限法分析：当桶中水即将流尽时，水的重心在最底层，但水的质量很小，两者的重心位置接近于桶的重心位置，故桶和水的重心先下降再升高，C正确。 3．关于物体的形变，下列说法不正确的是(　　) A．在弹性限度内，弹簧的形变属于弹性形变 B．橡皮泥的形变属于范性形变 C．汽车在大桥上行驶，观察不到桥面变形，这是由于桥面根本没有形变 D．有些物体在形变极小的情况下，可近似看成弹性体 答案　C 解析　形变分为弹性形变(比如弹簧、橡皮绳在弹性限度内的形变)和范性形变(比如橡皮泥的形变)，A、B正确；汽车在大桥上行驶，桥面对车有支持力作用，是因为桥面发生了形变，C错误；有些物体在形变极小的情况下，可近似看成弹性体，D正确。本题选说法不正确的，故选C。 4．以下说法中正确的是(　　) A．重力的方向总是竖直向下的，所以地球上所有物体的重力作用线彼此平行 B．挂在绳上处于静止的物体，受到绳的拉力是由于物体的形变引起的 C．静摩擦力不仅能存在于两静止物体之间，也可以存在于两个运动物体之间 D．当两粗糙物体之间的相对滑动停止后，两物体之间的动摩擦因数变为零 答案　C 解析　重力的方向竖直向下，但是地球上不同地理位置的竖直方向是不平行的，故A错误；弹力是由于施力物体的弹性形变引起的，故B错误；动摩擦因数由接触面的性质决定，与物体的运动状态无关，故D错误；由静摩擦力的定义知，C正确。 5．如图所示，A、B两物体叠放在水平地面上，A物体质量m＝20 kg，B物体质量M＝30 kg。处于水平位置的轻弹簧一端固定于墙壁，另一端与A物体相连，弹簧处于自然状态，其劲度系数为250 N/m，A与B之间、B与地面之间的动摩擦因数均为μ＝0.5。现用一水平推力F作用于物体B上，使B缓慢地向墙壁移动，A、B始终保持相对静止。当B移动0.2 m时，水平推力的大小为(g取10 m/s2)(　　) A．200 N B．250 N C．300 N D．350 N 答案　C 解析　B相对地面滑动，B与地面之间有滑动摩擦力，其大小为f＝μ(M＋m)g＝250 N，因B缓慢移动，故受力平衡，对整体有F＝kx＋f，代入数据得F＝300 N，故C正确，A、B、D错误。 6.如图所示，水平地面上堆放着原木，关于原木P在支撑点M、N处受力的方向，下列说法正确的是(　　) A．在M处受到的静摩擦力沿MN方向 B．在N处受到的支持力竖直向上 C．在M处受到的支持力竖直向上 D．在N处受到的静摩擦力沿水平方向 答案　C 解析　原木P相对于地面有向左滑动的趋势，则在M处受到的摩擦力沿地面向右，A错误；原木P在M处受到的支持力的方向与地面垂直向上，即竖直向上，C正确；原木P在N处受到的支持力的方向与原木P垂直向上，不是竖直向上，B错误；因原木P有沿原木向下的滑动趋势，所以在N处受到的静摩擦力沿MN方向，D错误。 7．如图所示，一劲度系数为k的轻质弹簧两端分别与竖直墙壁和物块连接，弹簧、地面水平。A、B是物块能保持静止的位置中离墙壁最近和最远的两点，A、B两点离墙壁的距离分别是x1、x2。则物块与地面间的最大静摩擦力为(　　) A．k(x2－x1) B．k(x2＋x1) C． D． 答案　C 解析　设弹簧原长为x0，水平方向上，物块在A点受弹簧弹力和地面的最大摩擦力，方向相反，根据平衡条件有k(x0－x1)＝fmax；同理，物块在B点受力平衡，有k(x2－x0)＝fmax；联立两式解得物块与地面间的最大静摩擦力为fmax＝，故选C。 8．如图所示，有黑白两条毛巾交替折叠地放在地面上，白毛巾的中部用线与墙壁连接着，黑毛巾的中部用线拉住，设线均呈水平。欲将黑白毛巾分离开来，设每条毛巾的质量均为m，毛巾之间及其跟地面间的动摩擦因数均为μ，则将黑毛巾匀速拉出需用的水平拉力为(　　) A．μmg B．2μmg C．5μmg D．6μmg 答案　C 解析　根据受力平衡，黑毛巾有四个面受到摩擦力，平衡时F＝f1＋f2＋f3＋f4＝μ·mg＋μ·2·mg＋μ·3·mg＋μ·4·mg＝5μmg，故选C。 9．人站在匀速运动的自动扶梯上，如图所示，关于人受力情况的说法中，正确的是(　　) A．受到三个力的作用，即重力、弹力、摩擦力 B．人所受的弹力方向竖直向上 C．人所受的摩擦力为零 D．人所受的弹力方向斜向上 答案　BC 解析　人随电梯做匀速运动，故人与电梯无相对运动，也无相对运动趋势，所以不受摩擦力作用，A错误，C正确；人所受弹力垂直于接触面，竖直向上，B正确，D错误。 10．如图所示，将两相同的木块a、b置于粗糙的水平地面上，中间用一轻弹簧连接，两侧用细绳固定于墙壁。开始时a、b均静止，弹簧处于伸长状态，两细绳均有拉力，a所受摩擦力fa≠0，b所受摩擦力fb＝0，现将右侧细绳剪断，则剪断瞬间(　　) A．fa大小不变 B．fa方向改变 C．fb仍然为零 D．fb方向向右 答案　AD 解析　剪断右侧细绳瞬间，木块b仍受弹簧向左的拉力，故此时fb不等于零，其方向向右，与弹簧拉力方向相反。木块a在剪断右侧细绳瞬间与剪断前受力情况没有发生变化，故fa的大小、方向均没有变化。故A、D正确，B、C错误。 11．如图所示，某粮库使用电动传输机向粮垛上输送麻袋包，现将一麻袋包放置在倾斜的传送带上，与传送带一起向上匀速运动，其间突遇故障，传送带减速直至停止。若上述匀速和减速过程中，麻袋包与传送带始终保持相对静止，下列说法正确的是(　　) A．匀速运动时，麻袋包只受重力与支持力作用 B．匀速运动时，麻袋包受到的摩擦力一定沿传送带向上 C．减速运动时，麻袋包受到的摩擦力一定沿传送带向下 D．减速运动时，麻袋包可能不受到摩擦力 答案　BD 解析　传送带匀速运动时，麻袋包相对传送带有向下的运动趋势，受沿斜面向上的静摩擦力的作用，A错误，B正确；传送带向上减速运动时，麻袋包相对传送带可能有向下的运动趋势、向上的运动趋势或无相对运动趋势，受到的摩擦力可能沿传送带向上、沿传送带向下或为零，C错误，D正确。 12．如图所示，攀岩者仅凭借鞋底和背部的摩擦停留在竖直的岩壁间，鞋子、背部与岩壁间的动摩擦因数分别为0.80和0.60。为了节省体力，他尽可能减小身体与岩壁间的压力，使自己刚好不下滑。假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，下列判断正确的是(　　) A．攀岩者受到三个力的作用 B．鞋子受到的静摩擦力方向竖直向下 C．岩壁对鞋子的支持力等于岩壁对背部的支持力 D．攀岩者背部受到的静摩擦力支撑了体重的 答案　CD 解析　对人受力分析如图所示，人受重力，岩壁对鞋子、背部的两个压力及两个摩擦力，共五个力作用，且N1＝N2，鞋子受到的静摩擦力方向竖直向上，A、B错误，C正确；攀岩者刚好不下滑，则他所受摩擦力为最大静摩擦力，大小与滑动摩擦力大小相等，由f＝μN得，f1∶f2＝μ1∶μ2＝4∶3，f1＋f2＝mg，得f2＝mg，因此背部所受静摩擦力为体重的，D正确。 第Ⅱ卷(非选择题，共52分) 二、作图与实验题(本题共2小题，共14分) 13．(6分)(1)如图甲所示，光滑圆柱体固定于水平地面，AB为一重为G的均匀直棒，A端放在地上，C点压在柱面上，AB棒处于静止，请画出直棒AB所受的各个作用力。 (2)如图乙所示，放在地上的斜面体和斜面体上的木块都静止，O为斜面体的重心，请画出斜面体所受的各个作用力。 答案　 解析　(1)直棒AB受重力G，其方向竖直向下，还受地面和圆柱体表面的支持力F和N，其方向垂直于接触面指向棒AB，同时棒AB相对地面有向左滑动的趋势，受到地面向右的静摩擦力f，受力图如答案图甲所示。 (2)斜面体受竖直向下的重力G，地面对它竖直向上的支持力N，木块对它垂直斜面向下的压力F；因为木块有沿斜面向下滑动的趋势，则木块受到沿斜面向上的静摩擦力，因此斜面体受木块沿斜面向下的静摩擦力f；斜面体与地面间无相对滑动的趋势，不受地面的摩擦力作用。故受力图如答案图乙所示。 14．(8分)一位同学在做“探究弹簧弹力的大小与伸长量的关系”的实验。 (1)下列的实验步骤是这位同学准备完成的，请你帮这位同学按操作的先后顺序，将这些步骤用字母排列出来：________________________________。 A．以弹簧伸长量为横坐标，以弹力为纵坐标，描出各组数据(x，F)对应的点，并用平滑的曲线连接起来 B．记下弹簧不挂钩码时，其下端在刻度尺上的刻度l0 C．将铁架台固定于桌子上，并将弹簧的一端系于横梁上，在弹簧附近竖直固定一刻度尺 D．依次在弹簧下端挂上1个、2个、3个、4个……钩码，并分别记下钩码静止时弹簧下端所对应的刻度并记录在表格内，然后取下钩码 E．以弹簧伸长量为自变量，写出弹力与弹簧伸长量的关系式 F．解释函数表达式中常数的物理意义 (2)下表是这位同学所测的几组数据 弹力(F/N) 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 弹簧原来的长度(l0/cm) 15 弹簧后来的长度(l/cm) 16.2 17.3 18.5 19.6 20.8 弹簧伸长量(x/cm) 1.2 2.3 3.5 4.6 5.8 ①根据上表的数据在如图所示的坐标系中作出F­x图线。 ②写出图线的函数表达式：________(x用cm作单位)。 ③函数表达式中常数的物理意义：___________________________________ _____________________________________________________________________________________________________________。 答案　(1)CBDAEF (2)①图见解析　②F＝0.43x　③表示弹簧的劲度系数 解析　(1)在做实验的时候一般步骤为先组装器材，然后进行实验，最后进行数据处理，故顺序为CBDAEF。 (2)①根据描点法，图像如图所示。 ②、③根据图像，该图线为过原点的一条倾斜直线，即弹力与伸长量成正比，由图像可得F＝kx＝0.43x。式中的常数表示弹簧的劲度系数。 三、计算题(本题共4小题，共38分。要有必要的文字说明和演算步骤。有数值计算的要注明单位) 15．(8分)如图所示，质量为m的物体A放在固定于地面上的竖直轻弹簧B上，现用细绳跨过定滑轮将物体A与另一轻弹簧C连接，当弹簧C处在水平位置且右端位于a点时，它刚好没有发生形变。已知弹簧B和弹簧C的劲度系数分别为k1和k2，不计定滑轮、细绳的质量和摩擦。将弹簧C的右端由a点沿水平方向拉到b点时，弹簧B刚好没有形变，求a、b两点间的距离。 答案　mg 解析　当弹簧C处于水平位置且右端位于a点时，弹簧C刚好没有发生形变，根据胡克定律，弹簧B的压缩量xB＝ 当将弹簧C的右端由a点沿水平方向拉到b点时，弹簧B刚好没有形变，根据胡克定律，弹簧C的伸长量xC＝ 则a、b两点间的距离 l＝xB＋xC＝mg。 16．(10分)如图所示，轻质弹簧的劲度系数k＝20 N/cm，用其拉着一个重为200 N的物体在水平面上运动。当弹簧的伸长量为4 cm时，物体恰在水平面上做匀速直线运动，求： (1)物体与水平面间的动摩擦因数； (2)当弹簧的伸长量为6 cm时，物体受到的水平拉力是多大？这时物体受到的摩擦力是多大？ (3)如果在物体运动的过程中突然撤去弹簧，而物体在水平面上能继续滑行，这时物体受到的摩擦力多大？ 答案　(1)0.4　(2)120 N　80 N　(3)80 N 解析　(1)由胡克定律可得弹簧的拉力 F＝kΔx＝20×4 N＝80 N。 由于物体做匀速直线运动，则 滑动摩擦力f＝F＝80 N，而f＝μN，N＝G可得μ＝＝＝0.4。 (2)当弹簧的伸长量为6 cm时，拉力为F′＝kΔx′＝20×6 N＝120 N。拉力变大，但μ、G不变，则滑动摩擦力不变，故仍为80 N。 (3)拉力撤去，物体向前减速滑动，μ、G不变，则摩擦力大小仍不变，为80 N。 17．(10分)用劲度系数k＝490 N/m的弹簧沿水平方向拉一木板，在水平桌面上做匀速直线运动，弹簧的长度为12 cm，若在木板上放一质量为5 kg的物体，仍用原弹簧沿水平方向匀速拉动木板，弹簧的长度变为14 cm。试求木板与水平桌面间的动摩擦因数μ。 答案　0.2 解析　设弹簧的原长为l0，木板质量为m，当弹簧的长度为l1＝12 cm时，弹簧的伸长量为x1，此时桌面对木板的支持力为N1，由于木板做匀速运动，可知μN1＝kx1， N1＝mg，x1＝l1－l0 设物体质量为m′，将该物体放到木板上匀速拉动木板时，弹簧长度为l2，伸长量为x2，桌面对木板的支持力为N2，故μN2＝kx2， N2＝(m＋m′)g，x2＝l2－l0 联立以上各式可得μ＝0.2。 18．(10分)“蹦极”是一种极限运动，人开始跳下时，人自身所受的重力使其自由下落，当弹性蹦极绳绷紧后，被拉伸的蹦极绳又会产生向上的力，把人拉上去，然后人再下落。在这上上下下的振荡中，蹦极者体会到惊心动魄的刺激。如图所示，设一次蹦极中所用的橡皮绳原长l0＝15 m。质量为50 kg的人在下落到最低点时所受的向上的最大拉力Fm＝3000 N，已知此人静止在空中时，蹦极的橡皮绳长度l1＝17.5 m，取g＝10 N/kg。 (1)求橡皮绳的劲度系数k； (2)橡皮绳的上端悬点离下方的水面至少为多高？ 答案　(1)200 N/m　(2)30 m 解析　(1)人静止于空中时，橡皮绳的拉力为： F1＝mg，其中m＝50 kg 由胡克定律有：F1＝k(l1－l0) 解得：k＝200 N/m。 (2)设橡皮绳拉力最大时，绳长为l2，由胡克定律有：Fm＝k(l2－l0) 设为了人的安全，橡皮绳的上端悬点离下方的水面至少为h，有：h＝l2 解得：h＝30 m。 学科网（北京）股份有限公司 $$