章末测评验收卷(三) 相互作用
(满分:100分)
一、单项选择题(本题共7小题,每小题4分,共28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.关于重力、弹力和摩擦力,下列说法中正确的是( )
自由下落的石块速度越来越大,说明石块所受的重力越来越大
能把线织成布,把布缝成衣服,靠的是纱线之间静摩擦力的作用
轻绳弹力方向一定沿绳的收缩方向,轻杆的弹力方向也一定沿杆方向
劲度系数越大的弹簧,产生的弹力越大
2.杂技演员具有高超的技术。站在地面上的演员能用头部直接顶住从空中落下的坛子,如图所示。则下列说法正确的是( )
演员头部受到压力作用是由于头部发生了形变
坛子受到支持力作用是由于演员头部发生了形变
坛子对头部的压力就是坛子受到的重力
坛子对头部的压力就是演员对地面的压力
3.如图所示,粗糙水平桌面上一质量为5 kg的物体,在水平拉力F作用下,沿水平方向向右运动,物体与水平面间的动摩擦因数为0.4,g取10 m/s2,则地面对物体的滑动摩擦力大小为( )
2 N 5 N 20 N 2 000 N
4.某老师在上网课时使用手机支架(有手机)。支架从图(a)调整为图(b)状态后,下列说法正确的是( )
图(a)中,手机仅受2个作用力
图(b)中,支架对手机作用力大于手机重力
调整前后,支架对手机作用力大小发生变化
调整前后,支架对手机的作用力大小、方向均未发生变化
5.(2023·1月浙江选考,2)如图所示,轻质网兜兜住重力为G的足球,用轻绳挂于光滑竖直墙壁上的A点,轻绳的拉力为T,墙壁对足球的支持力为FN,则( )
TG T=G
6.一轻弹簧原长为10 cm,在它的下端挂一个质量为400 g的物体时,弹簧长度为12 cm,若在它的下端挂上一质量为800 g的物体时,弹簧长度应为(仍在弹性限度内)( )
24 cm 14 cm 20 cm 15 cm
7.用三根细线a、b、c将重力均为G的两个小球1和2连接并悬挂,如图所示。两小球处于静止状态,细线a与竖直方向的夹角为30°,则( )
细线a对小球1的拉力大小为G
细线a对小球1的拉力大小为4G
细线b对小球2的拉力大小为G
细线b对小球2的拉力大小为G
二、多项选择题(本题共3小题,每小题6分,共18分。在每小题给出的四个选项中,有多项符合题目要求,全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分)
8.一物体静止于水平桌面上,两者之间的最大静摩擦力为5 N,现将水平面内三个力同时作用于物体的同一点,三个力的大小分别为2 N、2 N、3 N。下列关于物体的受力情况和运动情况判断正确的是 ( )
物体所受静摩擦力可能为2 N
物体所受静摩擦力可能为4 N
物体可能仍保持静止
物体一定被拉动
9.甲、乙两队用一根轻绳进行拔河比赛,结果甲队获胜,假设甲队将乙队匀速拉动,则在比赛过程中( )
甲队拉绳子的力大于乙队拉绳子的力
甲队与地面间的摩擦力大于乙队与地面间的摩擦力
甲、乙两队与地面间的摩擦力大小相等、方向相反
甲、乙两队拉绳子的力大小相等、方向相反
10.如图所示,倾角为θ的斜面体C置于水平地面上,物体B置于斜面上,通过细绳跨过光滑的定滑轮与物体A相连接,连接物体B的一段细绳与斜面平行,已知A、B、C都处于静止状态。则( )
物体B受到斜面体C的摩擦力可能为零
斜面体C受到水平地面的摩擦力一定为零
斜面体C有沿水平地面向右滑动的趋势,一定受到水平地面向左的摩擦力
将细绳剪断,若B物体依然静止在斜面上,此时水平地面对斜面体C的摩擦力一定不为零
三、非选择题(本题共5小题,共54分。)
11.(7分)如图所示为某同学“探究两个互成角度的力的合成方法”的实验装置,三条细线L1、L2、L3的一端共系于结点O上,另一端分别系于轻质弹簧测力计A、B和重物M上,A挂于固定点P,手持B拉动细线,使结点静止于O点。
(1)某次实验中A的指针位置如图所示,其读数为________ N(2分);
(2)实验时要读出A、B读数,测量重物M的重力,还要记录__________(2分),以及L1、L2、L3的方向;
(3)多次实验时结点O是否要保持在同一位置?请说明理由____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________(3分)。
12.(10分)在“探究弹簧弹力的大小和弹簧伸长量的关系”实验中。
(1)某同学先把弹簧放在水平桌面上使其自然伸长,用直尺测出弹簧的原长为L0,再把弹簧竖直悬挂起来,然后把钩码挂在弹簧下端,测出弹簧的长度为L,把L-L0作为弹簧的伸长量x,改变钩码个数重复操作。由于弹簧自身重力的影响,最后作出的F-x图像,可能是下图中的________。(3分)
(2)为了测量某一弹簧的劲度系数,将该弹簧竖直悬挂起来,在自由端挂上不同质量的钩码。实验测出了钩码质量m与弹簧长度l的相应数据,其对应点已在图上标出。
请在图中作出m-l的关系图线。(3分)
弹簧的劲度系数为______N/m(4分)(结果保留3位有效数字,g取9.8 m/s2)。
13.(9分)举重运动员在抓举比赛中,抓杠铃的两手间要有较大距离。某运动员成功抓举杠铃时,测得两手臂间的夹角为120°,运动员质量为75 kg,举起的杠铃为125 kg,示意图如图所示,求该运动员每只手臂对杠铃的作用力大小(取重力加速度g=10 N/kg)。
14.(13分)如图甲所示,把一根长20 cm的轻质弹簧下端固定,上端系一质量为1 kg的木块,当木块静止时,弹簧长为15 cm;把此木块放在水平桌面上,用这个轻质弹簧水平拉它,当弹簧长为24 cm时,木块沿桌面匀速运动,如图乙。取g=9.8 m/s2,求:
(1)(6分)弹簧的劲度系数;
(2)(7分)木块与桌面间的动摩擦因数。
15.(15分)如图所示,竖直墙上用细线悬挂着质量分布均匀的光滑圆球B,B的半径为r=10 cm,质量为M=4 kg,悬线PQ长L=15 cm,正方体物体A的边长d=5 cm,质量为m=0.6 kg,物块与墙面间的动摩擦因数为μ。将A轻放于球和墙之间后放手,系统保持静止。取g=10 m/s2,假定最大静摩擦力等于滑动摩擦力。
(1)(7分)求物体A对圆球B的支持力大小FN1;
(2)(8分)求动摩擦因数的最小值μmin。
章末测评验收卷(三) 相互作用
1.B [自由落体运动是只受重力的匀加速直线运动,速度随时间增大,所受重力不变,故A错误;纱线之间存在静摩擦力作用,保持相对静止,所以可以把线织成布,把布缝成衣服,故B正确;轻绳弹力方向一定沿绳的收缩方向,轻杆的弹力方向不一定沿杆方向,故C错误;根据胡克定律F=kx知,在弹性限度内,弹力不仅跟劲度系数有关,还跟弹簧的形变量有关,故D错误。]
2.B [演员头部受到压力作用是由于坛子发生了形变,选项A错误;坛子受到支持力作用是由于演员头部发生了形变,选项B正确;压力和重力是不同性质的力,只能说坛子对头部的压力大小等于坛子受到的重力大小,选项C错误;坛子对头部的压力小于演员对地面的压力,选项D错误。]
3.C [物体受重力、支持力、拉力、滑动摩擦力作用,重力与支持力平衡,有FN=mg=50 N,则滑动摩擦力为f=μFN=20 N,故A、B、D错误,C正确。]
4.D [图(a)中手机除了受到支架对手机的弹力、手机本身的重力,还受到支架对手机的摩擦力,故A错误;图(b)中,手机静止,因此支架对手机的作用力和手机重力为一对平衡力,大小相等,方向相反,调整前后一样,不会发生变化,故B、C错误,D正确。]
5.C [设轻绳与竖直墙壁的夹角为θ,对网兜和足球受力分析,如图所示。
由平衡条件知T>G,T>FN,故C正确。]
5题图 7题图
6.B [由题意可知m1g=k(x1-x0),m2g=k(x2-x0),两式联立代入数值解得x2=14 cm,故B正确。]
7.A [将两球和细线b看成一个整体,设细线a对小球1的拉力大小为Fa,细线c对小球2的拉力大小为Fc,受力如图所示。根据共点力的平衡条件有Fa==G,Fc=2Gtan 30°=G,故A正确,B错误;对小球2根据共点力的平衡条件可知细线b对其拉力大小为Fb==G,故C、D错误。]
8.ABC [2 N和2 N的合力范围为0~4 N,3 N在此范围内,则2 N、2 N、3 N三个力的合力范围为0~7 N。2 N 在三个力的合力范围内,当三个力的合力为2 N时,物体所受静摩擦力为2 N,故A正确;4 N在三个力的合力范围内,当三个力的合力为4 N时,物体所受静摩擦力为4 N,故B正确;当三个力的合力小于最大静摩擦力5 N时,物体仍保持静止状态,故C正确,D错误。]
9.CD [对绳进行受力分析,水平方向绳受两队的拉力,根据平衡条件可知,甲、乙两队拉绳子的力大小相等、方向相反,故A错误,D正确;以甲、乙两队及绳子为研究对象受力分析,水平方向受地面对两队的摩擦力,因甲队将乙队匀速拉动,由平衡条件可知,地面对甲、乙两队的摩擦力等大反向,故C正确,B错误。]
10.AC [设A、B、C的重力分别为GA、GB、GC。以B为研究对象,若GA=GBsin θ,B相对于C没有运动趋势,则B不受C的摩擦力,故A正确;以B、C整体为研究对象,分析受力如图,根据平衡条件得,水平地面对C的摩擦力f=Fcos θ=GAcos θ,方向水平向左,说明C有沿水平地面向右滑动的趋势,则其受到向左的摩擦力,故B错误,C正确;将细绳剪断,若B依然静止在斜面上,则以B、C整体为研究对象得到f=0,即水平地面对C的摩擦力为零,故D错误。]
11.(1)2.00 (2)O点位置 (3)见解析
解析 (1)弹簧测力计的分度值为0.1 N,图示读数为2.00 N。
(2)实验时要读出A、B读数,测量重物M的重力,做共点力图示时,还要记录O点位置,以及L1、L2、L3的方向。
(3)不需要保持在同一位置;只要保持重物平衡,效果就一样,每次实验弹簧测力计的两个拉力的合力大小都与重物M重力的大小相等,方向相反,则作用点的位置也可以随机应变,但效果一样,所以结点O可以不在同一位置。
12.(1)C (2)见解析图 0.258(0.248~0.262均可)
解析 (1)由于弹簧自身重力的影响,在不施加外力,把弹簧竖直悬挂起来时,弹簧有一定的伸长量x0,根据公式F=k(x-x0)可知图像是一条倾斜的直线,且当F=0时,x=x0,则可能为C图。
(2)作出m-l的关系图线如图,在图线上选取相距较远的两点,读出坐标为(19.0 cm,2.75 g),(9.5 cm,0.25 g),图线的斜率k斜==0.026 3 kg/m
由胡克定律F=kx得劲度系数
k===gk斜=9.8×0.026 3 N/m=0.258 N/m。
13.1 250 N
解析 设运动员两手臂间的夹角为2α=120°,则α=60°,由平衡条件得2Fcos α=m杠g,解得F=1 250 N。
14.(1)196 N/m (2)0.8
解析 (1)设弹簧竖直放置时的形变量为Δx1,产生的弹力为F1
由胡克定律得F1=kΔx1,其中Δx1=0.05 m,F1=mg=9.8 N
解得k=196 N/m。
(2)轻质弹簧拉水平桌面上木块匀速运动时,弹簧对木块的弹力与桌面对木块的滑动摩擦力平衡,根据共点力的平衡条件,知滑动摩擦力大小等于弹簧弹力,设此时的弹簧形变量为Δx2,弹力为F2,有f=F2=kΔx2,其中Δx2=0.04 m,求得f=F2=7.84 N,由滑动摩擦力公式得μ=,其中FN=mg=9.8 N,解得μ=0.8。
15.(1)30 N (2)0.2
解析 (1)对球进行受力分析如图所示,
根据平衡条件有
FN1=Mgtan θ
由几何关系得
tan θ==
解得FN1=30 N 。
(2)对物体A
进行受力分析如图所示,根据力的相互性知
FN1′=FN1
根据平衡条件有F N2-FN1′=0
f1-mg=0
又知f1=μminFN2
联立解得 μmin=0.2。(共26张PPT)
章末测评验收卷(三)
第三章 相互作用
(时间:75分钟 满分:100分)
B
一、单项选择题(本题共7小题,每小题4分,共28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.关于重力、弹力和摩擦力,下列说法中正确的是( )
A级 基础对点练
A.自由下落的石块速度越来越大,说明石块所受的重力越来越大
B.能把线织成布,把布缝成衣服,靠的是纱线之间静摩擦力的作用
C.轻绳弹力方向一定沿绳的收缩方向,轻杆的弹力方向也一定沿杆方向
D.劲度系数越大的弹簧,产生的弹力越大
解析 自由落体运动是只受重力的匀加速直线运动,速度随时间增大,所受重力不变,故A错误;纱线之间存在静摩擦力作用,保持相对静止,所以可以把线织成布,把布缝成衣服,故B正确;轻绳弹力方向一定沿绳的收缩方向,轻杆的弹力方向不一定沿杆方向,故C错误;根据胡克定律F=kx知,在弹性限度内,弹力不仅跟劲度系数有关,还跟弹簧的形变量有关,故D错误。
B
2.杂技演员具有高超的技术。站在地面上的演员能用头部直接顶住从空中落下的坛子,如图所示。则下列说法正确的是( )
A.演员头部受到压力作用是由于头部发生了形变
B.坛子受到支持力作用是由于演员头部发生了形变
C.坛子对头部的压力就是坛子受到的重力
D.坛子对头部的压力就是演员对地面的压力
解析 演员头部受到压力作用是由于坛子发生了形变,选项A错误;坛子受到支持力作用是由于演员头部发生了形变,选项B正确;压力和重力是不同性质的力,只能说坛子对头部的压力大小等于坛子受到的重力大小,选项C错误;坛子对头部的压力小于演员对地面的压力,选项D错误。
C
3.如图所示,粗糙水平桌面上一质量为5 kg的物体,在水平拉力F作用下,沿水平方向向右运动,物体与水平面间的动摩擦因数为0.4,g取10 m/s2,则地面对物体的滑动摩擦力大小为( )
A.2 N B.5 N
C.20 N D.2 000 N
解析 物体受重力、支持力、拉力、滑动摩擦力作用,重力与支持力平衡,有FN=mg=50 N,则滑动摩擦力为f=μFN=20 N,故A、B、D错误,C正确。
D
4.某老师在上网课时使用手机支架(有手机)。支架从图(a)调整为图(b)状态后,下列说法正确的是( )
A.图(a)中,手机仅受2个作用力
B.图(b)中,支架对手机作用力大于手机重力
C.调整前后,支架对手机作用力大小发生变化
D.调整前后,支架对手机的作用力大小、方向均未发生变化
解析 图(a)中手机除了受到支架对手机的弹力、手机本身的重力,还受到支架对手机的摩擦力,故A错误;图(b)中,手机静止,因此支架对手机的作用力和手机重力为一对平衡力,大小相等,方向相反,调整前后一样,不会发生变化,故B、C错误,D正确。
C
5.(2023·1月浙江选考,2)如图所示,轻质网兜兜住重力为G的足球,用轻绳挂于光滑竖直墙壁上的A点,轻绳的拉力为T,墙壁对足球的支持力为FN,则( )
A.TG D.T=G
解析 设轻绳与竖直墙壁的夹角为θ,对网兜和足球受力分析,如图所示。
由平衡条件知T>G,T>FN,故C正确。
B
6.一轻弹簧原长为10 cm,在它的下端挂一个质量为400 g的物体时,弹簧长度为12 cm,若在它的下端挂上一质量为800 g的物体时,弹簧长度应为(仍在弹性限度内)( )
A.24 cm B.14 cm C.20 cm D.15 cm
解析 由题意可知m1g=k(x1-x0),m2g=k(x2-x0),两式联立代入数值解得x2=14 cm,故B正确。
A
7.用三根细线a、b、c将重力均为G的两个小球1和2连接并悬挂,如图所示。两小球处于静止状态,细线a与竖直方向的夹角为30°,则( )
ABC
二、多项选择题(本题共3小题,每小题6分,共18分。在每小题给出的四个选项中,有多项符合题目要求,全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分)
8.一物体静止于水平桌面上,两者之间的最大静摩擦力为5 N,现将水平面内三个力同时作用于物体的同一点,三个力的大小分别为2 N、2 N、3 N。下列关于物体的受力情况和运动情况判断正确的是 ( )
A.物体所受静摩擦力可能为2 N B.物体所受静摩擦力可能为4 N
C.物体可能仍保持静止 D.物体一定被拉动
解析 2 N和2 N的合力范围为0~4 N,3 N在此范围内,则2 N、2 N、3 N三个力的合力范围为0~7 N。2 N 在三个力的合力范围内,当三个力的合力为2 N时,物体所受静摩擦力为2 N,故A正确;4 N在三个力的合力范围内,当三个力的合力为4 N时,物体所受静摩擦力为4 N,故B正确;当三个力的合力小于最大静摩擦力5 N时,物体仍保持静止状态,故C正确,D错误。
CD
9.甲、乙两队用一根轻绳进行拔河比赛,结果甲队获胜,假设甲队将乙队匀速拉动,则在比赛过程中( )
A.甲队拉绳子的力大于乙队拉绳子的力
B.甲队与地面间的摩擦力大于乙队与地面间的摩擦力
C.甲、乙两队与地面间的摩擦力大小相等、方向相反
D.甲、乙两队拉绳子的力大小相等、方向相反
解析 对绳进行受力分析,水平方向绳受两队的拉力,根据平衡条件可知,甲、乙两队拉绳子的力大小相等、方向相反,故A错误,D正确;以甲、乙两队及绳子为研究对象受力分析,水平方向受地面对两队的摩擦力,因甲队将乙队匀速拉动,由平衡条件可知,地面对甲、乙两队的摩擦力等大反向,故C正确,B错误。
AC
10.如图所示,倾角为θ的斜面体C置于水平地面上,物体B置于斜面上,通过细绳跨过光滑的定滑轮与物体A相连接,连接物体B的一段细绳与斜面平行,已知A、B、C都处于静止状态。则( )
A.物体B受到斜面体C的摩擦力可能为零
B.斜面体C受到水平地面的摩擦力一定为零
C.斜面体C有沿水平地面向右滑动的趋势,一定受到水平地面向左的摩擦力
D.将细绳剪断,若B物体依然静止在斜面上,此时水平地面对斜面体C的摩擦力一定不为零
解析 设A、B、C的重力分别为GA、GB、GC。以B为研究对象,若GA=GBsin θ,B相对于C没有运动趋势,则B不受C的摩擦力,故A正确;以B、C整体为研究对象,分析受力如图,根据平衡条件得,水平地面对C的摩擦力f=Fcos θ=GAcos θ,方向水平向左,说明C有沿水平地面向右滑动的趋势,则其受到向左的摩擦力,故B错误,C正确;将细绳剪断,若B依然静止在斜面上,则以B、C整体为研究对象得到f=0,即水平地面对C的摩擦力为零,故D错误。
三、非选择题(本题共5小题,共54分。)
11.(7分)如图所示为某同学“探究两个互成角度的力的合成方法”的实验装置,三条细线L1、L2、L3的一端共系于结点O上,另一端分别系于轻质弹簧测力计A、B和重物M上,A挂于固定点P,手持B拉动细线,使结点静止于O点。
(1)某次实验中A的指针位置如图所示,其读数为________ N;
(2)实验时要读出A、B读数,测量重物M的重力,还要记录________,以及L1、L2、L3的方向;
(3)多次实验时结点O是否要保持在同一位置?
请说明理由_____________________________________
_______________________________________________。
答案 (1)2.00 (2)O点位置 (3)见解析
解析 (1)弹簧测力计的分度值为0.1 N,图示读数为2.00 N。
(2)实验时要读出A、B读数,测量重物M的重力,做共点力图示时,还要记录O点位置,以及L1、L2、L3的方向。
(3)不需要保持在同一位置;只要保持重物平衡,效果就一样,每次实验弹簧测力计的两个拉力的合力大小都与重物M重力的大小相等,方向相反,则作用点的位置也可以随机应变,但效果一样,所以结点O可以不在同一位置。
12.(10分)在“探究弹簧弹力的大小和弹簧伸长量的关系”实验中。
(1)某同学先把弹簧放在水平桌面上使其自然伸长,用直尺测出弹簧的原长为L0,再把弹簧竖直悬挂起来,然后把钩码挂在弹簧下端,测出弹簧的长度为L,把L-L0作为弹簧的伸长量x,改变钩码个数重复操作。由于弹簧自身重力的影响,最后作出的F-x图像,可能是下图中的________。
(2)为了测量某一弹簧的劲度系数,将该弹簧竖直悬挂起来,在自由端挂上不同质量的钩码。实验测出了钩码质量m与弹簧长度l的相应数据,其对应点已在图上标出。
请在图中作出m-l的关系图线。
弹簧的劲度系数为________N/m(结果保留3位有效数字,g取9.8 m/s2)。
答案 (1)C (2)见解析图 0.258(0.248~0.262均可)
解析 (1)由于弹簧自身重力的影响,在不施加外力,把弹簧竖直悬挂起来时,弹簧有一定的伸长量x0,根据公式F=k(x-x0)可知图像是一条倾斜的直线,且当F=0时,x=x0,则可能为C图。
(2)作出m-l的关系图线如图,在图线上选取相距较远的两点,
读出坐标为(19.0 cm,2.75 g),(9.5 cm,0.25 g),
由胡克定律F=kx得劲度系数
13.(9分)举重运动员在抓举比赛中,抓杠铃的两手间要有较大距离。某运动员成功抓举杠铃时,测得两手臂间的夹角为120°,运动员质量为75 kg,举起的杠铃为125 kg,示意图如图所示,求该运动员每只手臂对杠铃的作用力大小(取重力加速度g=10 N/kg)。
答案 1 250 N
解析 设运动员两手臂间的夹角为2α=120°,则α=60°,
由平衡条件得2Fcos α=m杠g,解得F=1 250 N。
14.(13分)如图甲所示,把一根长20 cm的轻质弹簧下端固定,上端系一质量为1 kg的木块,当木块静止时,弹簧长为15 cm;把此木块放在水平桌面上,用这个轻质弹簧水平拉它,当弹簧长为24 cm时,木块沿桌面匀速运动,如图乙。取g=9.8 m/s2,求:
(1)弹簧的劲度系数;
(2)木块与桌面间的动摩擦因数。
答案 (1)196 N/m (2)0.8
解析 (1)设弹簧竖直放置时的形变量为Δx1,产生的弹力为F1,由胡克定律得
F1=kΔx1,其中Δx1=0.05 m,F1=mg=9.8 N,解得k=196 N/m。
(2)轻质弹簧拉水平桌面上木块匀速运动时,
弹簧对木块的弹力与桌面对木块的滑动摩擦力平衡,
根据共点力的平衡条件,
知滑动摩擦力大小等于弹簧弹力,
设此时的弹簧形变量为Δx2,弹力为F2,有f=F2=kΔx2,其中Δx2=0.04 m,
求得f=F2=7.84 N,
15.(15分)如图所示,竖直墙上用细线悬挂着质量分布均匀的光滑圆球B,B的半径为r=10 cm,质量为M=4 kg,悬线PQ长L=15 cm,正方体物体A的边长d=5 cm,质量为m=0.6 kg,物块与墙面间的动摩擦因数为μ。将A轻放于球和墙之间后放手,系统保持静止。取g=10 m/s2,假定最大静摩擦力等于滑动摩擦力。
(1)求物体A对圆球B的支持力大小FN1;
(2)求动摩擦因数的最小值μmin。
答案 (1)30 N (2)0.2
解析 (1)对球进行受力分析如图所示,根据平衡条件有
FN1=Mgtan θ
解得FN1=30 N 。
(2)对物体A进行受力分析如图所示,根据力的相互性知
FN1′=FN1
根据平衡条件有
F N2-FN1′=0
f1-mg=0
又知f1=μminFN2
联立解得 μmin=0.2。