高中物理人教版必修一检测：第3章 相互作用 检测（B） Word版含解析

第三章检测(B)
(时间:90分钟　满分:100分)
一、选择题(本题包含10小题,每小题4分,共40分。在每小题给出的四个选项中,1~6题只有一个选项符合题目要求,7~10题有多个选项符合题目要求,全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错或不答的得0分)
1力是物体间的相互作用。下列有关力的图示及表述错误的是(　　)
　　　　　　　　　　　　　　　　
解析:由于在不同纬度处重力加速度g不同,旅客所受重力不同,对飞机的压力不同,故A正确。充足气的篮球的球壳对内部气体有压力作用,即内外气体对篮球壳压力的差值等于篮球壳对内部气体的压力,故B正确。书对桌子的压力作用在桌子上,箭尾应位于桌面上,故C错误。平地上匀速行驶的汽车,其主动轮受到地面的静摩擦力是前进的动力,地面对其从动轮的摩擦力是阻力,汽车受到的动力与阻力平衡时才能匀速前进,故D正确。
答案:C
2质量为m的物体用轻绳AB悬挂于天花板上。用水平向左的力F缓慢拉动绳的中点O,如图所示。用FT表示绳OA段拉力的大小,在O点向左移动的过程中(　　)
A.F逐渐变大,FT逐渐变大
B.F逐渐变大,FT逐渐变小
C.F逐渐变小,FT逐渐变大
D.F逐渐变小,FT逐渐变小
解析:由于是缓慢移动,可认为O点处于平衡状态,设任意时刻绳子与竖直方向的夹角为θ,移动过程中θ增大,如图所示。将拉力F与重力合成后,合力与绳子拉力等大反向。根据几何关系,可知F=Gtan θ,FT=F合=Gcosθ,随θ增大,F和FT都增大。
答案:A
3木块A、B分别重50 N和60 N,它们与水平地面之间的动摩擦因数均为0.25(最大静摩擦力等于滑动摩擦力)。夹在A、B之间的轻弹簧被压缩了2 cm,弹簧的劲度系数为400 N/m。系统置于水平地面上静止不动。现用F=1 N的水平拉力作用在木块B上,如图所示。力F作用后(　　)
A.木块A所受摩擦力大小是12.5 N
B.木块A所受摩擦力大小是11.5 N
C.木块B所受摩擦力大小是9 N
D.木块B所受摩擦力大小是7 N
解析: 由题意可得B物体的最大静摩擦力Fmax=μFN=0.25×60 N=15 N,弹簧的弹力F弹=kx=400×0.02 N=8 N,B物体受到向右的合力F合=F弹+F=9 N答案:C
4如图所示,一重为120 N的球固定在弹性杆AB的上端,今用弹簧测力计沿与水平方向成37°角斜向右上方拉球,使杆发生弯曲,此时弹簧测力计的示数为100 N,已知sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,则杆AB对球作用力的大小为 (　　)
A.80 N B.100 N C.110 N D.120 N
解析:球受三个力的作用,将F分解后再合成,可得F=100 N,故选B。
答案:B
5如图所示,物体P静止于固定的斜面上,P的上表面水平。现把物体Q轻轻地叠放在P上,则(　　)
A.P向下滑动
B.P静止不动
C.P所受的合外力增大
D.P与斜面间的静摩擦力不变
解析: 原来P静止不动,说明重力沿斜面向下的分力小于或等于最大静摩擦力,即mgsin θ≤μmgcos θ,此式与质量无关,把物体Q轻放在P上,把PQ看成一体,相当于P的质量变大,P仍能静止,所受合外力为零,由受力平衡可知,P与斜面间的静摩擦力Ff=m总gsin θ变大。
答案:B
6如图所示,在一粗糙水平桌面上有两个质量分别为m1和m2的木块A和B,中间用一原长为l、劲度系数为k的轻质弹簧连接起来,木块与桌面间的动摩擦因数为μ。钩码拉着木块一起在桌面上匀速运动时,两木块之间的距离是(　　)
A.l+μkm1g
B.l+μk(m1+m2)g
C.l+μkm2g
D.l+μkm1m2m1+m2g
解析:以物体A为研究对象,所受弹力与滑动摩擦力相等,F=Ff=μm1g,所以弹簧伸长量x=μm1gk,因此两木块之间的距离是l+μkm1g,故选项A正确。
答案:A
7如图所示,有一重力不计的方形容器,被水平力F压在竖直的墙面上处于静止状态,现缓慢地向容器内注水,直到注满为止,此过程中容器始终保持静止,则下列说法正确的是(　　)
A.容器受到的摩擦力不断增大
B.容器受到的摩擦力不变
C.水平力F必须逐渐增大
D.容器受到的合力不变
解析: 根据物体受力平衡可知,容器受到的摩擦力等于重力,所以容器受到的摩擦力逐渐增大,即选项A正确,选项B错误;容器受到墙面的弹力大小等于水平力F的大小,当F较大,容器与墙面之间的最大静摩擦力始终大于其重力时,水平力F可能不变,即选项C错误;容器始终保持静止,所以选项D正确。
答案:AD
8如图所示,三条绳子的一端都系在细直杆顶端,另一端都固定在水平地面上,将杆竖直紧压在地面上,若三条绳子长度不同,下列说法正确的有(　　)
A.三条绳子中的张力都相等
B.杆对地面的压力大于自身重力
C.绳子对杆的拉力在水平方向的合力为零
D.绳子拉力的合力与杆的重力是一对平衡力
解析: 对杆受力分析,杆受重力、三条绳子斜向下的拉力、地面的支持力,杆所受向上的支持力与重力和三个拉力的合力是平衡力,所以选项D错误;支持力大于重力,由力的相互性知,杆对地面的压力大于自身重力,故选项B正确;由于杆处于平衡状态,则杆在水平面内的合力也应为零,所以绳子对杆的拉力在水平方向的合力为零,故选项C正确;三条绳子与水平面的夹角不同,而三条绳子拉力在水平面内分量的矢量和为零,所以三条绳子中的拉力不相等,故选项A错误。
答案:BC
9如图所示,物块M在静止的传送带上以速度v匀速下滑时,传送带突然启动,方向如图中箭头所示。若传送带的速度大小也为v,则传送带启动后(　　)
A.M静止在传送带上 B.M可能沿斜面向上运动
C.M受到的摩擦力不变 D.M下滑的速度不变
解析:由M匀速下滑可知其处于平衡状态,受重力、摩擦力、支持力,传送带启动以后对M受力情况没有影响,自然也不会影响其运动状态,故选项C、D正确。
答案:CD
10水平地面上物体受重力G和水平作用力F作用而保持静止,现在使作用力F保持大小不变,方向沿逆时针方向缓缓转过180°,而物体始终保持静止,如图所示,则在这个过程中,物体对地面的正压力FN和地面对物体的摩擦力Ff的变化情况是 (　　)
A.Ff不变 B.Ff先变小后变大
C.FN先变小后变大 D.FN先变大后变小
解析: 当力F由水平转过90°至竖直过程中,α角在增大,如图甲所示,将力F分解为F1、F2,则有Ff=F1=Fcos α,FN=G-F2=G-Fsin α,当α增大时,Ff减小,FN减小。
当力F由竖直转过90°至水平过程中,如图乙所示,β角在减小,同理可得Ff'=F1'=Fcos β,FN'=G-F2'=G-Fsin β,则Ff'增大,FN'增大。故选项B、C正确。
答案:BC
二、填空题(本题共2小题,共16分。把答案直接填在横线上)
11(8分)在探究弹力和弹簧伸长的关系时,某同学把两根弹簧连接起来进行探究,如图甲所示。
(1)某次测量如图乙所示,指针示数为　　　　 cm。?
(2)在弹性限度内,将50 g的钩码逐个挂在弹簧下端,得到指针A、B的示数LA和LB如表。用表中数据计算弹簧Ⅰ的劲度系数为　　　　 N/m(重力加速度g取10 m/s2)。由表中数据　　　　(选填“能”或“不能”)计算出弹簧Ⅱ的劲度系数。?
钩码数
1
2
3
4
LA/cm
15.71
19.71
23.66
27.76
LB/cm
29.96
35.76
41.51
47.36
解析:(1)刻度尺读数需要估读到最小刻度值的下一位,由图可知指针示数为16.00 cm。
(2)由胡克定律F=kΔx,结合表格数据可知弹簧Ⅰ的劲度系数k1=50×10-3×10(19.71-15.71)×10-2 N/m=12.5 N/m;对于计算弹簧Ⅱ的劲度系数,只需要测出弹簧Ⅱ的形变量,结合两个指针的变化量减去指针A的变化量,就是弹簧Ⅱ的形变量,所以能求出弹簧Ⅱ的劲度系数。
答案:(1)16.00
(2)12.5　能
12(8分)在“探究求合力的方法”实验中,现有木板、白纸、图钉、橡皮筋、细绳套和一个弹簧测力计。
(1)为完成实验,某同学另找来一根弹簧,先测量其劲度系数,得到的实验数据如下表:
弹力F/N
0.50
1.00
1.50
2.00
2.50
3.00
3.50
伸长量x/×10-2 m
0.74
1.80
2.80
3.72
4.60
5.58
6.42
用作图法求得该弹簧的劲度系数k=　　　　 N/m(结果保留整数);?
(2)某次实验中,弹簧测力计的指针位置如图所示,其读数为　　　　 N;同时利用(1)中结果获得弹簧上的弹力值为2.50 N,画出这两个共点力的合力F合;?
(3)由图得到F合=　　　　 N。?
解析:(1)作图时注意横坐标轴的标度,连线一定是一条过原点的直线,计算k时可取直线上较远的两点计算,例如(0.74×10-2,0.50),(6.42×10-2,3.50),k=ΔyΔx=3.50-0.506.42×10-2-0.74×10-2 N/m≈53 N/m。
(2)注意估读,作图时注意选取标度,都从O点沿力的方向按力的大小作出力的图示。
(3)选取合适的标度,以这两个力作为平行四边形的两条邻边,作平行四边形,画出对角线。用刻度尺量出平行四边形对角线的长度,除以标度,得出F合=3.3 N,如图所示。
答案:(1)如图所示　53(说明:±2内都可)
(2)1.90(说明:有效数字位数正确,±0.02内都可)见解析图　(3)3.3(说明:±0.2内都可)
三、计算题(本题共4小题,共44分。解答应写出必要的文字说明、方程式或演算步骤,有数值计算的要注明单位)
13(10分)如图甲所示,将完全相同、质量均为4 kg的木块A和B叠放在水平桌面上,在16 N的水平拉力F1作用下,A、B一起做匀速直线运动。(g取10 N/kg)
(1)此时木块B上表面受到摩擦力Ff1是多少?B的下表面所受的摩擦力Ff2又是多少?
(2)桌面与木块之间的动摩擦因数是多少?
(3)若将A、B紧靠着放在水平桌面上(如图乙所示),用水平推力F2推A使它们一起匀速运动,这时,A对B的弹力有多大?
解析:(1)A做匀速运动,水平方向不受力,所以B上表面Ff1=0
下表面Ff2=F1=16 N。
(2)由FN=(mA+mB)g
Ff2=μFN
解得μ=0.2。
(3)FNB=mBg
B受的摩擦力FfB=8 N
FB=FfB=8 N。
答案:(1)0　16 N　(2)0.2　(3)8 N
14(10分)两物体m0和m用跨过光滑定滑轮的轻绳相连,如图所示放置,OA、OB与水平面的夹角分别为30°和60°,m0重20 N,m静止在水平面上。求:
(1)OA绳和OB绳的拉力大小;
(2)m受到的摩擦力。
解析:(1)结点O的受力如图所示。根据平衡条件,竖直方向上
FTAcos 60°+FTBcos 30°-m0g=0
水平方向上
FTAsin 60°-FTBsin 30°=0
解得FTA=10 N,FTB=103 N=17.3 N。
(2)由于m也处于平衡状态,故在水平方向上
FTB-FTA-Ff=0
所以摩擦力大小Ff=FTB-FTA=7.3 N
方向水平向左。
答案:(1)10 N　17.3 N　(2)7.3 N　方向水平向左
15(12分)甲、乙两人在两岸用绳拉小船在河流中行驶,如图所示,已知甲的拉力是200 N,拉力方向与航向夹角为60°,此时乙的拉力大小为2003 N,且两绳在同一水平面内,
(1)若要使小船能在河流正中间沿直线行驶,乙用力的方向如何?小船受到两拉力的合力为多大?
(2)乙在什么方向时用力最小,此时小船所受甲乙合力多大?
(3)当θ=60°时,F乙多大?
解析:(1)取船航向为x轴,与船航向垂直为y轴建立坐标系。如图所示,将F甲、F乙沿两坐标轴正交分解,有
F甲x=F甲cos 60°=200×12 N=100 N
F甲y=F甲sin 60°=200×32 N=1003 N
F乙x=F乙cos θ
F乙y=-F乙sin θ
若使小船在河流正中间行驶,则必须满足|F乙y|=|F甲y|=1003 N,即F乙sin θ=1003 N,sin θ=12
故θ=30°,F乙x=F乙cos θ=300 N
小船所受甲乙的合力
F合=F甲x+F乙x=100 N+300 N=400 N。
(2)当θ=90°时,F乙有最小值为F乙min=1003 N,方向为垂直于船的航向,此时两拉力的合力为F合'=F甲x=100 N。
(3)当θ=60°时,则有F乙sin 60°=F甲sin 60°,则F乙=F甲=200 N。
答案:(1)与航向夹角为30°　400 N　(2)与航向垂直　100 N　(3)200 N
16(12分)质量m=15 kg的光滑球A悬空靠在墙和木块B之间。木块B的质量为m0=150 kg,且静止在水平地板上,它与球A接触的斜面与地面的夹角为60°,如图所示,g取10 m/s2,求:
(1)墙和木块B受到的球的压力;
(2)水平地板所受的压力和木块B所受的摩擦力。
解析:(1)对小球A受力分析如图所示。
小球A合力为零,得
FN1sin 60°=FN2①
FN1cos 60°=mg②
解①②式得FN2=1503 N,
FN1=300 N。
墙所受到的压力为1503 N,
球A对木块B的压力为300 N。
(2)对木块受力分析如图所示。
由木块两个方向上合力为零得
FN1'cos 60°+M0g=FN3③
FN1'sin 60°=Ff④
把FN1'=300 N代入③④可得
FN3=1 650 N
Ff=1503 N
故水平地板所受的压力为1 650 N。
答案:(1)1503 N　300 N　(2)1 650 N　1503 N