内容正文:
第二章 相互作用
(考试时间:60分钟 试卷满分:100分)
注意事项:
1.答卷前,考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。
2.回答选择题时,选出每小题答案后,用铅笔把答题卡对应题目的答案标号涂黑。如需改动,用橡皮擦干净后,再选涂其他答案标号。回答非选择题时,将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。
3.考试结束后,将本试卷和答题卡一并交回。
第Ⅰ卷(选择题,共40分)
一、选择题(本题共8小题,每小题5分,共40分。在每个小题给出的四个选项中,第1~5小题,只有一个选项符合题意;第6~8小题,有多个选项符合题意,全部选对的得5分,选对而不全的得3分,错选或不选的得0分)
1.如图所示为仰韶文化时期的一款尖底瓶,该瓶装水后“虚则欹、中则正、满则覆”(“欹”通“倚”,斜倚,斜靠)。下面有关瓶(包括瓶中的水)的说法正确的是( )
A.如果把瓶由海南搬到北京,瓶所受重力不会发生改变
B.瓶子所受重力的方向指向地心
C.瓶的重心是瓶各部分所受重力的等效作用点
D.随着装入瓶中的水增多,瓶的重心一直升高
2.关于下列四幅图片的描述,正确的是( )
A.甲图中使战斗机向前运动的推力无施力物体
B.乙图中足球对球网的作用力是由足球发生形变产生的
C.丙图中书对桌面的压力就是书受的重力
D.丁图中用手握住保温杯保持静止,手握得越紧,手对杯子的摩擦力越大
3.如图所示,拉力器由脚环、两根相同的弹性绳、把手等组成。某健身爱好者用100N的力拉开拉力器,使其比原长伸长了,已知弹性绳的弹力与伸长量的关系遵循胡克定律,且未超过弹性限度。则下列说法正确的是( )
A.每根弹性绳的弹力大小为
B.每根弹性绳的弹力大小为
C.弹性绳的劲度系数为
D.弹性绳的劲度系数为
4.如图所示,一张白纸放在水平桌面上,一本书放在白纸上,用大小为F的水平力拉动白纸,最终书和白纸一起在桌面上匀速运动,已知各个接触面的动摩擦因数相同,书的质量为m、白纸的质量不计,重力加速度为g,则书和白纸在桌面上匀速运动的过程中,下列说法正确的是( )
A.白纸对书的摩擦力方向水平向右
B.白纸对书的摩擦力方向水平向左
C.增大拉力,桌面对白纸的摩擦力增大
D.桌面和白纸间的动摩擦因数等于
5. 如图所示,将两个相同的物块P、Q置于粗糙斜面上,P、Q中间有一处于压缩状态的轻弹簧,轻弹簧不与P、Q拴接。物块P受到一个沿斜面向下的恒定拉力F,此时P、Q均静止,下列说法正确的是( )
A.Q一定受到4个力的作用
B.P受到的静摩擦力方向沿斜面向下
C.仅撤去轻弹簧,P可能会沿斜面下滑
D.仅撤去拉力F,P受到的摩擦力一定变小
6. 在同一平面上的三个力,同时作用在一小球上,小球不计重力,以下各组力中,可能使小球平衡的是( )
A.,, B.,,
C.,, D.,,1N
7.图甲为斧头劈开树桩的实例,树桩容易被劈开是因为劈形的斧锋在砍进木桩时,斧刃两侧会对木桩产生很大的侧向压力,将此过程简化成图乙模型,斧头截面为等腰三角形,斧锋夹角为,且被施加一个竖直向下的力,则下列说法正确的是( )
A.斧锋夹角越小,斧头对木桩的侧向压力越大
B.斧锋夹角越大,斧头对木桩的侧向压力越大
C.施加的力越小,斧头对木桩的侧向压力越小
D.施加的力越大,斧头对木桩的侧向压力越小
8.轻绳与竖直方向的夹角为,另一轻绳绕过滑轮,一端连着一重物,某人拉着轻绳的另一端水平向右运动,将重物缓慢吊起,绕过滑轮的两段轻绳的夹角为。对重物被缓慢吊起的过程,下列说法正确的是( )
A.连接重物的轻绳上的拉力变小
B.夹角与夹角的比值不变
C.连接滑轮的轻绳上的弹力不变
D.人与地面之间的摩擦力逐渐增大
第Ⅱ卷(非选择题,共60分)
二、填空题(本题共2小题,共12分)
9.(6分)为了利用一根弹簧制作一只弹簧测力计,某同学首先用如图甲所示的装置测量了不同弹力大小对应的弹簧长度,然后作出了图像,如图乙。请你回答下列问题(题中所有计算结果均保留两位有效数字):
(1)由图乙中的图线可得该弹簧的劲度系数在_______;
(2)利用该弹簧制成一只弹簧测力计如图丙,则测力计上每一大格(1N)的长度为_______cm;
(3)该同学制作完成后想将弹簧替换为橡皮筋,但老师告诉他橡皮筋不适合制作测力计。为了探究原因,他利用图甲装置在不超出橡皮筋弹性限度的情况下,测量了橡皮筋在拉伸和收缩两过程中,不同弹力大小对应的橡皮筋伸长长度。绘制图丁,图丁中实线为拉伸橡皮筋时的图线,虚线为收缩橡皮筋的图线,由图像可知原因为______________(只回答一条原因即可)
10.(6分)某实验小组为“验证力的平行四边形定则”,设计了如下三个实验方案:
方案一:实验装置如图甲所示,其中为固定橡皮条的图钉,OA为橡皮条,OB和OC为细绳。用两只弹簧秤分别拉和将橡皮条与细绳的结点拉到O点。本实验中,采取下列哪些方法和步骤可以减小实验误差;_______
A.拉橡皮筋的细绳要稍短一些
B.两个细绳间的夹角越小越好
C.两个弹簧秤的示数要适当大些
D.实验中,弹簧秤必须与木板平行,读数时视线要正对弹簧秤刻度
方案二:实验装置如图乙所示,弹簧测力计挂于固定点,下端用细线挂一重力为的重物M,弹簧测力计的一端用细线系于点,手持另一端水平向左拉,使结点静止在某位置,在贴于竖直木板的白纸上记录点位置和细线方向,图中弹簧测力计B示数为3.6N,此时弹簧测力计示数约为_______N;
方案三:实验装置如图丙所示,在竖直木板上铺有白纸,固定两个光滑的滑轮和,将绳子打一个结点,每个钩码的重量相等,当系统达到平衡时,钩码不会碰到滑轮,改变钩码个数,实验不能完成的是。_______
A.钩码的个数
B.钩码的个数,
C.钩码的个数,,
D.钩码的个数,,
三、计算题(本题共3小题,共48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)
11.(14分)如图,水平面上有一质量为2kg的物体,受到和的水平力作用而保持静止,已知物体与水平地面间的动摩擦因数为,物体所受的最大静摩擦等于滑动摩擦力,重力加速度g取,求:
(1)此时物体所受到的摩擦力大小和方向;
(2)若将散去后,物体受的摩擦力大小和方向?
(3)若将撤去后,物体在运动的过程中受的摩擦力大小和方向?
12.(16分)如图所示,有一质量为M=2kg的斜面体放在水平地面上,斜面体上有一个质量为m=1kg的光滑小球被轻绳拴住悬挂在天花板上,已知斜面体的倾角为37°,轻绳与斜面所在平面平行,整个装置处于静止状态。(sin37°=0.6,cos37°=0.8,g=10m/s2)求:
(1)绳对小球拉力的大小和斜面体对小球支持力的大小;
(2)水平地面对斜面体的摩擦力和斜面对水平地面的压力。
13.(18分)擦黑板是同学们的日常活动,某学校教室内黑板面为竖直平面,所用板擦的质量为m,板擦与黑板间的动摩擦因数为=0.5,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度为g。
(1)若使板擦能静止贴在黑板面上,则需对板擦施加垂直板面的压力至少为多大?
(2)如图所示,现某同学对板擦施加斜向上且与竖直方向成37°角的推力F′,使板擦静止在黑板面上,求力F′的大小应满足什么条件?(已知in37°=0.6,cos37°=0.8)
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第二章 相互作用
(考试时间:60分钟 试卷满分:100分)
注意事项:
1.答卷前,考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。
2.回答选择题时,选出每小题答案后,用铅笔把答题卡对应题目的答案标号涂黑。如需改动,用橡皮擦干净后,再选涂其他答案标号。回答非选择题时,将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。
3.考试结束后,将本试卷和答题卡一并交回。
第Ⅰ卷(选择题,共40分)
一、选择题(本题共8小题,每小题5分,共40分。在每个小题给出的四个选项中,第1~5小题,只有一个选项符合题意;第6~8小题,有多个选项符合题意,全部选对的得5分,选对而不全的得3分,错选或不选的得0分)
1.如图所示为仰韶文化时期的一款尖底瓶,该瓶装水后“虚则欹、中则正、满则覆”(“欹”通“倚”,斜倚,斜靠)。下面有关瓶(包括瓶中的水)的说法正确的是( )
A.如果把瓶由海南搬到北京,瓶所受重力不会发生改变
B.瓶子所受重力的方向指向地心
C.瓶的重心是瓶各部分所受重力的等效作用点
D.随着装入瓶中的水增多,瓶的重心一直升高
【答案】C
【详解】由于海南和北京的纬度不同,(重力加速度)不同,故所受的重力不同,故A错误;瓶子所受重力的方向竖直向下,不一定指向地心,故B错误;重心是物体各部分所受重力的等效作用点,故C正确;随着装入瓶中的水增多,瓶的重心先降低后升高,故D错误。故选C。
2.关于下列四幅图片的描述,正确的是( )
A.甲图中使战斗机向前运动的推力无施力物体
B.乙图中足球对球网的作用力是由足球发生形变产生的
C.丙图中书对桌面的压力就是书受的重力
D.丁图中用手握住保温杯保持静止,手握得越紧,手对杯子的摩擦力越大
【答案】B
【详解】任何力都有施力物体,使战斗机向前运动的推力的施力物体是发动机喷出的气流,故A错误;足球对球网的作用力是由足球发生形变产生的,故B正确;重力和压力是不同性质的力,只能说书对桌面的压力大小等于书受到的重力大小,故C错误;当保温杯静止时,手对瓶子的摩擦力始终与杯子的重力平衡,不会随手握得变紧而变大,故D错误。故选B。
3.如图所示,拉力器由脚环、两根相同的弹性绳、把手等组成。某健身爱好者用100N的力拉开拉力器,使其比原长伸长了,已知弹性绳的弹力与伸长量的关系遵循胡克定律,且未超过弹性限度。则下列说法正确的是( )
A.每根弹性绳的弹力大小为
B.每根弹性绳的弹力大小为
C.弹性绳的劲度系数为
D.弹性绳的劲度系数为
【答案】C
【详解】根据牛顿第三定律可知健身爱好者用100N的力拉开拉力器,则两根弹性绳的总弹力大小是100N,每根弹性绳的弹力大小为50N,故AB错误;根据胡克定律得
代入数据解得每根弹性绳的劲度系数为,故C正确,D错误。
故选C。
4.如图所示,一张白纸放在水平桌面上,一本书放在白纸上,用大小为F的水平力拉动白纸,最终书和白纸一起在桌面上匀速运动,已知各个接触面的动摩擦因数相同,书的质量为m、白纸的质量不计,重力加速度为g,则书和白纸在桌面上匀速运动的过程中,下列说法正确的是( )
A.白纸对书的摩擦力方向水平向右
B.白纸对书的摩擦力方向水平向左
C.增大拉力,桌面对白纸的摩擦力增大
D.桌面和白纸间的动摩擦因数等于
【答案】D
【详解】由于书和白纸一起做匀速运动,因此书不受摩擦力作用,故AB错误;对书、纸整体研究,桌面对纸的摩擦力,因此有,由于各个接触面的动摩擦因数相同,则桌面和白纸间的动摩擦因数等于,故D正确;增大拉力,桌面与纸之间的动摩擦因数不变,正压力不变,则桌面对纸的滑动摩擦力不变,故C错误。故选D。
5. 如图所示,将两个相同的物块P、Q置于粗糙斜面上,P、Q中间有一处于压缩状态的轻弹簧,轻弹簧不与P、Q拴接。物块P受到一个沿斜面向下的恒定拉力F,此时P、Q均静止,下列说法正确的是( )
A.Q一定受到4个力的作用
B.P受到的静摩擦力方向沿斜面向下
C.仅撤去轻弹簧,P可能会沿斜面下滑
D.仅撤去拉力F,P受到的摩擦力一定变小
【答案】D
【详解】对Q受力分析,Q受到重力、支持力和弹簧沿斜面向上的弹力,若重力沿斜面向下的分力与弹簧弹力的大小相等,则Q不受静摩擦力,此时Q受3个力的作用,若重力沿斜面向下的分力与弹簧弹力的大小不相等,则Q受静摩擦力,此时Q受4个力的作用故,错误;对P进行受力分析,弹簧弹力沿斜面向下,拉力方向沿斜面向下,重力竖直向下,根据平衡条件可知,P沿斜面方向合力为零,可知,P受到沿斜面向上的静摩擦力,故B错误;结合上述,设斜面倾角为,两物块质量均为,有弹簧时,对P受力分析,沿斜面方向有,仅撤去轻弹簧有,可知,若仅撤去轻弹簧,物块P沿斜面向下的合力变小,需要的摩擦力变小,故物块P仍然保持静止,故C错误;若仅撤去拉力,结合上述有,物块P沿斜面向下的合力减小,需要的摩擦力一定减小,故D正确。故选D。
6. 在同一平面上的三个力,同时作用在一小球上,小球不计重力,以下各组力中,可能使小球平衡的是( )
A.,, B.,,
C.,, D.,,1N
【答案】AC
【详解】根据三力平衡原理,能够使小球保持平衡的三个力需要符合:两力之和大于等于第三个力,两力之差小于等于第三个力,即
可知AC选项三组数据均符合上述条件,B选项中
B错误。
B选项中0.5N+2.5N=3N>1N
D错误,故选AC。
7.图甲为斧头劈开树桩的实例,树桩容易被劈开是因为劈形的斧锋在砍进木桩时,斧刃两侧会对木桩产生很大的侧向压力,将此过程简化成图乙模型,斧头截面为等腰三角形,斧锋夹角为,且被施加一个竖直向下的力,则下列说法正确的是( )
A.斧锋夹角越小,斧头对木桩的侧向压力越大
B.斧锋夹角越大,斧头对木桩的侧向压力越大
C.施加的力越小,斧头对木桩的侧向压力越小
D.施加的力越大,斧头对木桩的侧向压力越小
【答案】AC
【详解】将力F分解为垂直截面的两个分力,则,即,则斧锋夹角θ越小,斧头对木桩的侧向压力越大;施加的力F越大,斧头对木桩的侧向压力越大。
故选AC。
8.轻绳与竖直方向的夹角为,另一轻绳绕过滑轮,一端连着一重物,某人拉着轻绳的另一端水平向右运动,将重物缓慢吊起,绕过滑轮的两段轻绳的夹角为。对重物被缓慢吊起的过程,下列说法正确的是( )
A.连接重物的轻绳上的拉力变小
B.夹角与夹角的比值不变
C.连接滑轮的轻绳上的弹力不变
D.人与地面之间的摩擦力逐渐增大
【答案】BD
【详解】由于物体缓慢吊起,因此拉物体的轻绳上的弹力始终等于物体的重力,A错误;拉物体的轻绳两边拉力大小相等,合力在角平分线上,而合力大小等于固定滑轮的轻绳上的弹力,根据几何关系可知,夹角与夹角的比值保持不变,B正确;拉物体的轻绳两边拉力保持不变,夹角逐渐增大,合力逐渐减小,因此连接滑轮的轻绳上的弹力逐渐减小,C错误;以人为研究对象,绳子拉力T保持不变,地面的摩擦力,人向右运动过程中,逐渐增大,因此人与地面间的摩擦力逐渐增大,D正确。故选BD。
第Ⅱ卷(非选择题,共60分)
二、填空题(本题共2小题,共12分)
9.(6分)为了利用一根弹簧制作一只弹簧测力计,某同学首先用如图甲所示的装置测量了不同弹力大小对应的弹簧长度,然后作出了图像,如图乙。请你回答下列问题(题中所有计算结果均保留两位有效数字):
(1)由图乙中的图线可得该弹簧的劲度系数在_______;
(2)利用该弹簧制成一只弹簧测力计如图丙,则测力计上每一大格(1N)的长度为_______cm;
(3)该同学制作完成后想将弹簧替换为橡皮筋,但老师告诉他橡皮筋不适合制作测力计。为了探究原因,他利用图甲装置在不超出橡皮筋弹性限度的情况下,测量了橡皮筋在拉伸和收缩两过程中,不同弹力大小对应的橡皮筋伸长长度。绘制图丁,图丁中实线为拉伸橡皮筋时的图线,虚线为收缩橡皮筋的图线,由图像可知原因为______________(只回答一条原因即可)
【答案】(1)50 (2)2.0 (3)见解析
【详解】(1)根据弹簧的弹力和伸长量满足胡克定律,有
则图像的斜率表示劲度系数,可得
(2)根据胡克定律可知每1N的伸长量为
(3)由图像可看出弹力随着形变量不是线性变化的,即橡皮筋不满足胡克定律,测力计刻度不均匀(或相同伸长长度对应两个大小不同的力,测量误差大,或非线性)。
10.(6分)某实验小组为“验证力的平行四边形定则”,设计了如下三个实验方案:
方案一:实验装置如图甲所示,其中为固定橡皮条的图钉,OA为橡皮条,OB和OC为细绳。用两只弹簧秤分别拉和将橡皮条与细绳的结点拉到O点。本实验中,采取下列哪些方法和步骤可以减小实验误差;_______
A.拉橡皮筋的细绳要稍短一些
B.两个细绳间的夹角越小越好
C.两个弹簧秤的示数要适当大些
D.实验中,弹簧秤必须与木板平行,读数时视线要正对弹簧秤刻度
方案二:实验装置如图乙所示,弹簧测力计挂于固定点,下端用细线挂一重力为的重物M,弹簧测力计的一端用细线系于点,手持另一端水平向左拉,使结点静止在某位置,在贴于竖直木板的白纸上记录点位置和细线方向,图中弹簧测力计B示数为3.6N,此时弹簧测力计示数约为_______N;
方案三:实验装置如图丙所示,在竖直木板上铺有白纸,固定两个光滑的滑轮和,将绳子打一个结点,每个钩码的重量相等,当系统达到平衡时,钩码不会碰到滑轮,改变钩码个数,实验不能完成的是。_______
A.钩码的个数
B.钩码的个数,
C.钩码的个数,,
D.钩码的个数,,
【答案】 CD/DC 6.0 D
【详解】[1]拉橡皮筋的细绳要稍长一些,这样可减小记录力的方向时产生的误差,故A错误;两个分力、间的夹角不能太大,也不能太小,应适当大一些就好,故B错误;两个分力、的大小适当大些有利于减小误差,故C正确;为了减小误差,实验中弹簧秤必须与木板平行,读数时视线要正对弹簧秤刻度,故D正确。故选CD。
[2]弹簧测力计的分度值为0.2N,读数为3.6N,根据几何方法可知弹簧测力计A示数为
[3]钩码重力等于绳子的拉力,所以钩码的个数可以等效为力的大小,要形成一个三角形,两边之和大于第三边,两边之差小于第三边,故ABC正确,不符合题意;D错误,符合题意。故选D。
三、计算题(本题共3小题,共48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)
11.(14分)如图,水平面上有一质量为2kg的物体,受到和的水平力作用而保持静止,已知物体与水平地面间的动摩擦因数为,物体所受的最大静摩擦等于滑动摩擦力,重力加速度g取,求:
(1)此时物体所受到的摩擦力大小和方向;
(2)若将散去后,物体受的摩擦力大小和方向?
(3)若将撤去后,物体在运动的过程中受的摩擦力大小和方向?
【答案】(1)2N,方向水平向右 (2)3N,方向水平向左 (3)4N,水平向右
【详解】(1)受到和的水平力作用而保持静止,根据平衡条件可知,此时物体所受摩擦力大小为
方向水平向右。
(2)假设散去后,物体保持静止,物体受到的摩擦力大小为
物体所受的最大静摩擦力为
故假设成立,物体保持静止,物体所受到的摩擦力大小为3N,方向水平向左。
(3)假设撤去后,物体运动,物体所受到的摩擦力大小为
方向水平向右。
12.(16分)如图所示,有一质量为M=2kg的斜面体放在水平地面上,斜面体上有一个质量为m=1kg的光滑小球被轻绳拴住悬挂在天花板上,已知斜面体的倾角为37°,轻绳与斜面所在平面平行,整个装置处于静止状态。(sin37°=0.6,cos37°=0.8,g=10m/s2)求:
(1)绳对小球拉力的大小和斜面体对小球支持力的大小;
(2)水平地面对斜面体的摩擦力和斜面对水平地面的压力。
【答案】(1),(2),方向水平向右;,方向竖直向下
【详解】(1)以小球为对象,根据受力平衡,平行斜面方向有
解得绳对小球拉力的大小为
垂直斜面方向有
解得斜面体对小球支持力的大小为
(2)把小球和斜面看作整体,根据受力平衡,水平方向有
解得水平地面对斜面体的摩擦力大小为,方向水平向右
竖直方向有
解得水平地面对斜面体的支持力大小为
根据牛顿第三定律
,方向竖直向下
13.(18分)擦黑板是同学们的日常活动,某学校教室内黑板面为竖直平面,所用板擦的质量为m,板擦与黑板间的动摩擦因数为=0.5,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度为g。
(1)若使板擦能静止贴在黑板面上,则需对板擦施加垂直板面的压力至少为多大?
(2)如图所示,现某同学对板擦施加斜向上且与竖直方向成37°角的推力F′,使板擦静止在黑板面上,求力F′的大小应满足什么条件?(已知in37°=0.6,cos37°=0.8)
【答案】(1)2mg;(2)mg≤F′≤2mg
【详解】(1)板擦恰好不下滑时满足
解得
(2)当板擦恰好不下滑时,受力如图所示:
水平方向上
竖直方向上
又因为
可得
当板擦恰好不上滑时,受力如图所示:
水平方向上
竖直方向上
又因为
可得
综上可知,使板擦静止在黑板面时F的大小满足
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