高中物理单元测试——第三章相互作用（较难版02）

高中物理单元测试 —— 第三章 相互作用（较难版02）（原卷版） 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、单选题 1．（本题4分）关于重力的方向，下列说法正确的是（　　） A．竖直向下就是垂直于地面向下 B．竖直向下就是指向地心 C．无论物体放在什么位置，重力方向都竖直向下 D．重力方向可以竖直向上 2．（本题4分）一位同学静止地挂在水平单杠上，则同学对单杠的压力（　　） A．就是同学所受的重力 B．是单杠的微小形变产生的 C．方向与同学手的形变方向相同 D．是同学的手为了恢复形变产生的 3．（本题4分）如图所示，小李同学将厚纸板铺在水平桌面上，纸板的一部分伸出桌边，在纸板上放 一本书。厚纸板、书受到的重力大小分别为G、5G。 现用水平拉力F 将纸板从书底下向右 抽出（书未从桌面滑落），已知所有接触面间的动摩擦因数均为μ，则在纸板从书底下被抽出的过程中（　　） A．纸板被抽出的速度越大，书与纸板间的摩擦力越大 B．纸板对书的摩擦力大小为μG C．纸板受到的两个摩擦力的方向相反 D．纸板对桌面的摩擦力大小为6 μG 4．（本题4分）商场里的自动扶梯表面是平面，顾客站在扶梯上，从二楼随扶梯匀速向下运动，示意图如下图所示，则以下说法中正确的是（　　） A．人相对地面是运动的，所以人受到的扶梯的摩擦力不可能是静摩擦力 B．扶梯对人的摩擦力沿扶梯表面向上，与人对扶梯的压力成正比 C．扶梯对人的摩擦力与人的运动方向相同 D．人相对扶梯有沿扶梯平面向下运动的趋势，所以扶梯给人的摩擦力与人相对扶梯的运动趋势方向相反，沿扶梯表面向上 5．（本题4分）如图，两梯形木块M、P（均可看成质点）叠放在水平地面上，M、P之间的接触面倾斜。连接M与天花板之间的细绳沿竖直方向。关于力的分析，下列说法错误的是（    ） A．木块M可能只受两个力作用 B．木块M可能只受三个力作用 C．木块M一定受四个力作用 D．地面对P的支持力可能等于两个物体重力的和 6．（本题4分）如图所示，在粗糙水平面上有两个质量分别为和的木块1和2，中间用一原长为、劲度系数为的轻弹簧连接，木块与地面之间的动摩擦因数为。现用一水平力向右拉木块2，当两木块一起匀速运动时，两木块之间的距离为（　　） A． B． C． D． 7．（本题4分）如图所示，水平地面上固定着一个竖直圆形轨道，圆心为，轨道内壁光滑。轨道内放置一个质量为的小球，在水平拉力的作用下静止在轨道内侧A点，连线与竖直方向的夹角，轨道对小球的支持力大小为，重力加速度为。改变拉力，小球始终静止在A点。下列说法正确的是（　　） A．将拉力逆时针缓慢旋转的过程中，的最小值为 B．将拉力逆时针缓慢旋转的过程中，先减小后增大 C．将拉力顺时针缓慢旋转的过程中，先减小后增大 D．将拉力顺时针缓慢旋转的过程中，的最小值为 二、多选题 8．（本题6分）现将一个沿水平方向、大小的力分解成两个分力，已知其中一个分力的方向与F的方向成30°角（有确定的方向），下列说法中正确的是（　　） A．另一分力的大小为40N时，有唯一解 B．另一分力的大小为50N时，有唯一解 C．另一分力的大小为60N时，无解 D．另一分力的大小为80N时，有两组解 9．（本题6分）如图所示，两段等长细线串接着两个质量相等的小球、，悬挂于点。现在两个小球上分别加上水平方向的外力，其中作用在球上的力大小为、作用在球上的力大小如图，则此装置平衡时的位置可能是下列哪些图（　　） A． B． C． D． 10．（本题6分）图（a）为答题卡扫描仪，其内部结构如图（b）所示。扫描仪内部有一个摩擦滚轮放置在水平答题卡上方。正常工作时滚轮对顶部答题卡的正压力为F，摩擦滚轮顺时针转动，摩擦力只带动与之接触的顶部答题卡进入扫描仪内部进行逐张扫描，直至所有答题卡扫描完毕。已知每张答题卡的质量均为m，摩擦滚轮与答题卡间的动摩擦因数恒为μ=0.8，各答题卡间的动摩擦因数可能不同，但范围为，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度大小为g。要使该扫描仪能一直正常工作，正压力F的最小值和最大值分别为（　　） A． B． C． D． 三、实验题 11．（本题6分）某同学用如图甲所示的装置探究弹簧弹力与形变量的关系。 (1)安装刻度尺时，________（填“必须”或“不需要”）使刻度尺的零刻度线与弹簧的上端对齐；实验中，弹簧被拉伸时，________（填“可以”或“不可以”）超出它的弹性限度。 (2)该同学根据实验获得多组关于弹簧弹力F、弹簧长度x的数据并在坐标纸上描点，如图乙所示，请根据所描的点作出图线。 (3)根据所作图线可得，弹簧的劲度系数________N/m（结果保留三位有效数字）。 12．（本题10分）某物理兴趣小组自行设计装置，开展实验“探究互成角度力的合成规律”。用一木板竖直放在铁架台和弹簧所在平面后。其部分实验操作如下： ①先用两个钩码挂于弹簧末端，在木板上记下末端的位置O（如图甲所示）： ②卸下钩码，然后将两绳套、系在弹簧末端，用两弹簧测力计钩住绳套将弹簧末端拉到同一位置O（如图乙所示），记录相关内容： ③根据步骤②中所记录的内容，在坐标纸上画出两弹簧测力计拉力、，再根据已知的钩码重力，在坐标纸上画出弹簧所受的钩码拉力F（如图丙所示）。 请完成下列相关内容： (1)步骤②中，需要记录两弹簧测力计相应的读数和两绳套的______，要将弹簧末端拉到同一位置O，这里体现的科学方法是______； (2)请你用作图工具在图丙中作出、的合力； (3)最后观察比较F和，得出结论。组员们在操作过程中有如下讨论，正确的说法是______。 A．弹簧测力计、细绳、弹簧都应与木板平行； B．两绳套、夹角越大越好，标记同一弹力方向的两点越近越好； C．若弹簧测力计仅有1个，将无法完成实验； (4)有同学认为弹簧的自重会对实验结果产生影响，因此必须选用自重小的弹簧，你认为该说法是否正确______（填写“是”或“否”）。 四、解答题 13．（本题10分）如图，光滑斜面倾角为θ，一质量为m的小球被一块光滑挡板挡住，挡板可绕O点转动，重力加速度为g,求： （1）当挡板在竖直位置时，挡板对球的作用力的大小； （2）当挡板转到与斜面垂直时，挡板对球的作用力的大小。 14．（本题12分）如图所示，在倾角为θ=30°的玻璃棚上放有一质量为m=1kg的物体A，一端固定在竖直墙壁上O点的轻绳，另一端拴住物体A，轻绳刚好伸直且与玻璃棚的夹角为α=37°，已知最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8。 (1)求物体A受到摩擦力； (2)若由于下雨导致物体A与玻璃棚之间的动摩擦因数减小为μ=0.5（A的质量不变），此时轻绳张紧且物体A受到的静摩擦力达到最大值，求此时轻绳上拉力的大小。（结果保留根号） 15．（本题16分）如图所示，两根直木棍AB和CD相互平行，斜靠在竖直墙壁上固定不动。一个半径R=5cm、质量m=20kg的水泥圆筒从木棍的上部恰好能匀速滑下，已知两木棍间距d=8cm，与水平面的夹角α=37°。（sin37°=0.6，cos37°=0.8，g取10m/s2）。 （1）两根直木棍对水泥圆筒弹力的合力及摩擦力的合力的大小； （2）每根直木棍与水泥桶间的动摩擦因数； （3）将水泥圆筒沿直木棍匀速向上拉动，所需最小拉力?（sin74°=0.96） 试卷第1页（共3页） 试卷第1页（共3页） 学科网（北京）股份有限公司 2 / 2 $ 高中物理单元测试 —— 第三章 相互作用（较难版02）（解析版） 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、单选题 1．（本题4分）关于重力的方向，下列说法正确的是（　　） A．竖直向下就是垂直于地面向下 B．竖直向下就是指向地心 C．无论物体放在什么位置，重力方向都竖直向下 D．重力方向可以竖直向上 【答案】C 【详解】AB．重力是由于地球的吸引而产生的，它的方向竖直向下，由于地球自转的影响，除在赤道和两极外，重力的方向并不严格指向地心，竖直向下不一定是垂直于地面向下，AB错误。 CD．无论物体放在什么位置，重力方向都竖直向下，不可能竖直向上，C正确，D错误。 故选C。 2．（本题4分）一位同学静止地挂在水平单杠上，则同学对单杠的压力（　　） A．就是同学所受的重力 B．是单杠的微小形变产生的 C．方向与同学手的形变方向相同 D．是同学的手为了恢复形变产生的 【答案】D 【详解】A．同学对单杠的压力属于弹力，不是同学所受的重力，故A错误； BD．同学对单杠的压力是同学的手发生微小形变，为了恢复形变产生的，故B错误，D正确； C．同学对单杠的压力方向与同学手的形变方向相反，故C错误。 故选D。 3．（本题4分）如图所示，小李同学将厚纸板铺在水平桌面上，纸板的一部分伸出桌边，在纸板上放 一本书。厚纸板、书受到的重力大小分别为G、5G。 现用水平拉力F 将纸板从书底下向右 抽出（书未从桌面滑落），已知所有接触面间的动摩擦因数均为μ，则在纸板从书底下被抽出的过程中（　　） A．纸板被抽出的速度越大，书与纸板间的摩擦力越大 B．纸板对书的摩擦力大小为μG C．纸板受到的两个摩擦力的方向相反 D．纸板对桌面的摩擦力大小为6 μG 【答案】D 【详解】AB．书与纸板间的摩擦力是滑动摩擦力，与相对速度的大小无关，摩擦力大小为，故AB错误； C．纸板受到的两个摩擦力的方向都向左，故C错误； D．纸板对桌面的摩擦力大小为，故D正确。 故选D。 4．（本题4分）商场里的自动扶梯表面是平面，顾客站在扶梯上，从二楼随扶梯匀速向下运动，示意图如下图所示，则以下说法中正确的是（　　） A．人相对地面是运动的，所以人受到的扶梯的摩擦力不可能是静摩擦力 B．扶梯对人的摩擦力沿扶梯表面向上，与人对扶梯的压力成正比 C．扶梯对人的摩擦力与人的运动方向相同 D．人相对扶梯有沿扶梯平面向下运动的趋势，所以扶梯给人的摩擦力与人相对扶梯的运动趋势方向相反，沿扶梯表面向上 【答案】D 【详解】A．人相对扶梯是静止的，所以人受到的扶梯的摩擦力是静摩擦力，故A错误； BC．根据平衡条件可知，扶梯对人的摩擦力沿扶梯表面向上，与运动方向相反，但静摩擦力与人对扶梯的压力无关，故BC错误； D．人相对扶梯有沿扶梯平面向下运动的趋势，所以扶梯给人的摩擦力与人相对扶梯的运动趋势方向相反，沿扶梯表面向上，故D正确。 故选D。 5．（本题4分）如图，两梯形木块M、P（均可看成质点）叠放在水平地面上，M、P之间的接触面倾斜。连接M与天花板之间的细绳沿竖直方向。关于力的分析，下列说法错误的是（    ） A．木块M可能只受两个力作用 B．木块M可能只受三个力作用 C．木块M一定受四个力作用 D．地面对P的支持力可能等于两个物体重力的和 【答案】C 【详解】ABC．对M进行受力分析，则M可能受绳子的拉力、重力而处于平衡，此时间没有相互的挤压，故没有摩擦力；若绳子对木块没有拉力，则此时M受重力、支持力及摩擦力而处于平衡，故C错误，AB正确； D．对整体受力分析可知，当绳子对木块没有拉力时，地面对P的支持力等于两个物体重力的和，故D正确； 本题选择错误的，故选C。 6．（本题4分）如图所示，在粗糙水平面上有两个质量分别为和的木块1和2，中间用一原长为、劲度系数为的轻弹簧连接，木块与地面之间的动摩擦因数为。现用一水平力向右拉木块2，当两木块一起匀速运动时，两木块之间的距离为（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】对1受力分析可知 解得弹簧长度 即两木块之间的距离为。 故选A。 7．（本题4分）如图所示，水平地面上固定着一个竖直圆形轨道，圆心为，轨道内壁光滑。轨道内放置一个质量为的小球，在水平拉力的作用下静止在轨道内侧A点，连线与竖直方向的夹角，轨道对小球的支持力大小为，重力加速度为。改变拉力，小球始终静止在A点。下列说法正确的是（　　） A．将拉力逆时针缓慢旋转的过程中，的最小值为 B．将拉力逆时针缓慢旋转的过程中，先减小后增大 C．将拉力顺时针缓慢旋转的过程中，先减小后增大 D．将拉力顺时针缓慢旋转的过程中，的最小值为 【答案】A 【详解】小球受三个力，分别为：竖直向下的重力mg、指向O点的支持力、拉力F。将这三个力进行适当平移可构成一个首尾相接的矢量三角形，拉力F旋转时，画出动态三角形，如图所示 由图可知，将拉力逆时针缓慢旋转的过程中，一直减小，F先减小后增大，F与垂直时最小，最小值为；将拉力顺时针缓慢旋转的过程中，F一直增大，也一直增大，初始时最小，最小值为。 故选A。 二、多选题 8．（本题6分）现将一个沿水平方向、大小的力分解成两个分力，已知其中一个分力的方向与F的方向成30°角（有确定的方向），下列说法中正确的是（　　） A．另一分力的大小为40N时，有唯一解 B．另一分力的大小为50N时，有唯一解 C．另一分力的大小为60N时，无解 D．另一分力的大小为80N时，有两组解 【答案】BD 【详解】AB．设方向已知的分力为，如图所示，和能构成矢量三角形，的最小值为 则另一分力的大小为40N时，无解，另一分力的大小为50N时，有唯一解，故A错误，B正确； CD．若，和可构成如图所示的两个矢量三角形，此时有两组解，故C错误，D正确。 故选BD。    9．（本题6分）如图所示，两段等长细线串接着两个质量相等的小球、，悬挂于点。现在两个小球上分别加上水平方向的外力，其中作用在球上的力大小为、作用在球上的力大小如图，则此装置平衡时的位置可能是下列哪些图（　　） A． B． C． D． 【答案】ABC 【详解】设每个球的质量为m，oa与ab和竖直方向的夹角分别为α、β。 A．以两个小球组成的整体为研究对象，分析受力情况，根据平衡条件可知，oa绳的方向沿竖直方向，否则整体的合力不为零，故A正确； B．以两个小球组成的整体为研究对象，分析受力情况 tanα= 以b球为研究对象，分析受力情况，如图，由平衡条件得 tanβ= 则 α＜β 故B正确； CD．以两个小球组成的整体为研究对象，分析受力情况 tanα= 以 b球为研究对象，分析受力情况，如图，由平衡条件得 tanβ= 则 α=β 故C正确，D错误； 故选ABC。 10．（本题6分）图（a）为答题卡扫描仪，其内部结构如图（b）所示。扫描仪内部有一个摩擦滚轮放置在水平答题卡上方。正常工作时滚轮对顶部答题卡的正压力为F，摩擦滚轮顺时针转动，摩擦力只带动与之接触的顶部答题卡进入扫描仪内部进行逐张扫描，直至所有答题卡扫描完毕。已知每张答题卡的质量均为m，摩擦滚轮与答题卡间的动摩擦因数恒为μ=0.8，各答题卡间的动摩擦因数可能不同，但范围为，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度大小为g。要使该扫描仪能一直正常工作，正压力F的最小值和最大值分别为（　　） A． B． C． D． 【答案】AD 【详解】要使扫描仪正常工作，每次只能带动顶部答题卡，对顶部第一张答题卡需满足 其中，令（取最大值保证所有情况），解得 同时第二张答题卡不能动，对第二张答题卡需满足 解得 因为第二张答题卡下方的答题卡受到的正压力更大，所以当第二张答题卡不动时，第三张一定不动，直到第n张也不动。综上分析可知，要使该扫描仪能一直正常工作，正压力F的最小值和最大值分别为、。 故选AD。 三、实验题 11．（本题6分）某同学用如图甲所示的装置探究弹簧弹力与形变量的关系。 (1)安装刻度尺时，________（填“必须”或“不需要”）使刻度尺的零刻度线与弹簧的上端对齐；实验中，弹簧被拉伸时，________（填“可以”或“不可以”）超出它的弹性限度。 (2)该同学根据实验获得多组关于弹簧弹力F、弹簧长度x的数据并在坐标纸上描点，如图乙所示，请根据所描的点作出图线。 (3)根据所作图线可得，弹簧的劲度系数________N/m（结果保留三位有效数字）。 【答案】(1) 不需要 不可以 (2) (3)24.0（23.0~25.0均给分） 【详解】（1）[1][2]安装刻度尺时，不需要使刻度尺的零刻度线与弹簧的上端对齐；实验中，弹簧被拉伸时，不可以超出它的弹性限度。 （2）根据所描的点作出图线如图 （3）根据所作图线可得，弹簧的劲度系数 12．（本题10分）某物理兴趣小组自行设计装置，开展实验“探究互成角度力的合成规律”。用一木板竖直放在铁架台和弹簧所在平面后。其部分实验操作如下： ①先用两个钩码挂于弹簧末端，在木板上记下末端的位置O（如图甲所示）： ②卸下钩码，然后将两绳套、系在弹簧末端，用两弹簧测力计钩住绳套将弹簧末端拉到同一位置O（如图乙所示），记录相关内容： ③根据步骤②中所记录的内容，在坐标纸上画出两弹簧测力计拉力、，再根据已知的钩码重力，在坐标纸上画出弹簧所受的钩码拉力F（如图丙所示）。 请完成下列相关内容： (1)步骤②中，需要记录两弹簧测力计相应的读数和两绳套的______，要将弹簧末端拉到同一位置O，这里体现的科学方法是______； (2)请你用作图工具在图丙中作出、的合力； (3)最后观察比较F和，得出结论。组员们在操作过程中有如下讨论，正确的说法是______。 A．弹簧测力计、细绳、弹簧都应与木板平行； B．两绳套、夹角越大越好，标记同一弹力方向的两点越近越好； C．若弹簧测力计仅有1个，将无法完成实验； (4)有同学认为弹簧的自重会对实验结果产生影响，因此必须选用自重小的弹簧，你认为该说法是否正确______（填写“是”或“否”）。 【答案】(1) 方向 等效替代 (2) (3)A (4)否 【详解】（1）[1][2]需要记录两弹簧测力计相应的读数和两绳套的方向，要将弹簧末端拉到同一位置O，这里体现的科学方法是等效替代。 （2）应用平行四边形定则作出合力，如图所示 （3）A．为了减小实验误差，操作中要求弹簧测力计、细绳、弹簧都应与木板平行，故A正确； B．为了更加准确的记录力的方向，标记同一细绳方向的两点要远些，为了减小作图误差，两绳套的夹角不宜过大，而不是越大越好，故B错误； C．若弹簧测力计仅有1个，可以完成实验。用细绳套代替，用弹簧测力计测量大小，记录大小、记录点位置、记录代替的细绳套方向和与弹簧测力计相连接的细绳套方向；在保证点位置与上一次实验相同、两个细绳套方向与上一次实验也相同的前提下，再做一次实验，用细绳套代替，用弹簧测力计测量大小，记录大小；利用这两次实验可以完成实验，故C错误。 故选A。 （4）弹簧的自重只会影响弹簧的原长，不会影响弹簧的伸长量，不会影响弹簧的弹力大小，本实验是验证合力与分力的关系，与弹簧的自重无关，必须选用自重小的弹簧这种说法是错误的，故填写“否”。 四、解答题 13．（本题10分）如图，光滑斜面倾角为θ，一质量为m的小球被一块光滑挡板挡住，挡板可绕O点转动，重力加速度为g,求： （1）当挡板在竖直位置时，挡板对球的作用力的大小； （2）当挡板转到与斜面垂直时，挡板对球的作用力的大小。 【答案】（1）F1=mgtanθ；（2）F3=mgsinθ 【详解】（1）当挡板在竖直位置时，小球的受力情况如图所示 由平衡条件F合=0得，挡板对球的作用力为 F1=mgtanθ （2）当挡板转到与斜面垂直时，球的受力如图所示 由平衡条件 F合=0得，挡板对球的作用力为 F3=mgsinθ 【点睛】本题是简单的共点力平衡问题，关键是正确分析物体受力，作出受力示意图，再根据平衡条件，并运用合成法作图分析。 14．（本题12分）如图所示，在倾角为θ=30°的玻璃棚上放有一质量为m=1kg的物体A，一端固定在竖直墙壁上O点的轻绳，另一端拴住物体A，轻绳刚好伸直且与玻璃棚的夹角为α=37°，已知最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8。 (1)求物体A受到摩擦力； (2)若由于下雨导致物体A与玻璃棚之间的动摩擦因数减小为μ=0.5（A的质量不变），此时轻绳张紧且物体A受到的静摩擦力达到最大值，求此时轻绳上拉力的大小。（结果保留根号） 【答案】(1)5N，沿玻璃棚向上 (2) 【详解】（1）当轻绳刚好伸直时，绳上无拉力，物体A只受竖直向下的重力，垂直于玻璃棚向上的支持力和沿玻璃棚向上的摩擦力，根据平衡条件可得 代入数据解得 （2）根据平衡条件可得，， 联立解得 15．（本题16分）如图所示，两根直木棍AB和CD相互平行，斜靠在竖直墙壁上固定不动。一个半径R=5cm、质量m=20kg的水泥圆筒从木棍的上部恰好能匀速滑下，已知两木棍间距d=8cm，与水平面的夹角α=37°。（sin37°=0.6，cos37°=0.8，g取10m/s2）。 （1）两根直木棍对水泥圆筒弹力的合力及摩擦力的合力的大小； （2）每根直木棍与水泥桶间的动摩擦因数； （3）将水泥圆筒沿直木棍匀速向上拉动，所需最小拉力?（sin74°=0.96） 【答案】（1）160N，120N；（2）0.45；（3）192N 【详解】（1）从右侧视角分析，在沿斜坡方向根据平衡条件 垂直于斜坡方向有 （2）由底部沿木棍向上看，受力关系如图所示 图中θ角满足 解得；根据平衡条件有 解得 又因为每根木棍的摩擦力 所以动摩擦因数 （3）从右侧视角受力分析，如图所示 因木棍提供的支持力合成为，摩擦力合成为 故这两个力的合力方向固定，图中β角满足 故 现问题变为“物体受重力、木棍提供的力和拉力三力平衡，拉力最小值为多少”，根据力学平衡的矢量三角形得 解得 试卷第1页（共3页） 试卷第1页（共3页） 学科网（北京）股份有限公司 2 / 2 $