人教版高中物理必修一 第3章　水平测试Word版含解析

第三章　水平测试卷
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．如果地面上一切物体受到的重力都消失了，则不可能出现的现象是(　　)
A．江河的水不会流动
B．鸡毛和铁球都可以悬浮在空中
C．天不会下雨
D．一切物体的质量都变为零
答案　D
解析　水往下流是重力作用的结果，鸡毛、铁球、雨滴能向下运动也是重力作用的结果，故A、B、C正确；物体的质量是指物体所含物质的多少，与重力是两个不同的概念，D错误。
2．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　力的作用效果是使物体产生形变或运动状态发生改变，力的作用效果与力的大小、方向和作用点有关，故D正确，A、B、C错误。
3.如图所示，一个重60 N的物体置于光滑的水平面上，当用一个F＝20 N的力竖直向上拉物体时，物体所受的合力为(　　)
A．0 B．40 N，方向竖直向下
C．40 N，方向竖直向上 D．80 N，方向竖直向上
答案　A
解析　物体受三个力作用：重力、支持力和拉力，其中支持力FN＝G－F＝40 N，三个力的合力为零，A正确。
4．一质量为M的探空气球在匀速下降，若气球所受浮力F始终保持不变，气球在运动过程中所受阻力仅与速率有关，重力加速度为g。现欲使该气球以同样速率匀速上升，则需从气球吊篮中减少的质量为(　　)
A．2 B．M－
C．2M－ D．0
答案　A
解析　匀速下降时Mg＝F＋f①
匀速上升时(M－m)g＋f＝F②
由①②式解得m＝2，所以A正确。
5．如图所示，AB是半圆的直径，O为圆心，P点是圆上的一点，在P点受三个共点力F1、F2、F3的作用，若F2的大小已知，则这三个力的合力为(　　)
A．F2 B．2F2 C．3F2 D．4F2
答案　C
解析　由几何知识知，力F1与F3垂直，以F1、F3为邻边作平行四边形，如图所示，则F1、F3的合力为PC代表的线段，由于＝2，即PC代表的力等于2F2，故三个力的合力为3F2，C正确。
6.如图所示，物体A、B和C叠放在水平桌面上，水平力FB＝5 N、FC＝10 N，分别作用于物体B、C上，A、B和C仍保持静止。以Ff1、Ff2、Ff3分别表示A与B、B与C、C与桌面间的静摩擦力的大小，则(　　)
A．Ff1＝5 N，Ff2＝0，Ff3＝5 N
B．Ff1＝5 N，Ff2＝5 N，Ff3＝0
C．Ff1＝0，Ff2＝5 N，Ff3＝5 N
D．Ff1＝0，Ff2＝10 N，Ff3＝5 N
答案　C
解析　A与B之间无相对运动趋势，故Ff1＝0。把物体A、B物体看成一个整体，物体A、B在水平方向上，由平衡条件可知Ff2＝FB＝5 N。再把物体A、B、C看成一个整体，由平衡条件，可得Ff3＝FC－FB＝5 N。故C正确。
7．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相对地面移动，B与地面之间为滑动摩擦力，大小f＝μ(M＋m)g＝250 N，因缓慢移动，故受力平衡，对整体有F＝kx＋f，代入数据F＝300 N，故C正确，A、B、D错误。
8.用轻弹簧竖直悬挂质量为m的物体，静止时弹簧伸长量为L。现用该弹簧沿斜面方向拉住质量为2m的物体，系统静止时弹簧伸长量也为L。斜面倾角为30°，则物体所受摩擦力(　　)
A．等于0
B．大小为mg，方向沿斜面向下
C．大小为mg，方向沿斜面向上
D．大小为mg，方向沿斜面向上
答案　A
解析　根据题设条件，系统静止时弹簧对质量为2m的物体的拉力T＝mg，设此时物体受到的摩擦力f沿斜面向下，对物体受力分析如图所示，根据平衡条件可得f＋Gsin30°＝T，即f＝0；设物体受到的摩擦力f沿斜面向上，则Gsin30°＝f＋T得f＝0，故A正确。
9．关于重心的说法，正确的是(　　)
A．重心就是物体内重力最大的部分
B．重心是物体所受重力的作用点，可能在物体外
C．物体升高或降低，重心相对于物体的位置保持不变
D．如果物体有对称中心，则该对称中心就是重心
答案　BC
解析　根据重心的定义可知，重心是重力的等效作用点，即把物体各部分所受重力看做是集中作用于此点，这是等效替代法的具体应用，A错误；重心不一定在物体上，例如质量均匀分布的圆环的重心在圆心处，并不在物体上，而在物体之外，所以B正确；因为物体的重心位置与质量的分布有关，尽管物体形状规则，但其质量的分布不均匀，它的重心也不一定在几何中心，D错误；物体的形状和质量的分布确定，其重心相对物体的位置也确定了，与物体如何运动无关，C正确。
10.质量均为m的a、b两木块叠放在水平面上，如图所示，a受到斜向上与水平面成θ角的力F1的作用，b受到斜向下与水平面成θ角等大的力F2的作用，两力在同一竖直平面内，此时两木块保持静止，则(　　)
A．a一定受到四个力的作用
B．水平面对b的支持力可能大于2mg
C．a、b之间一定存在静摩擦力
D．b与水平面之间一定存在静摩擦力
答案　AC
解析　a受重力、支持力、拉力以及b对a的静摩擦力而处于平衡状态，故A、C正确；对整体分析，F1与F2大小相等，方向相反，两力相互抵消，则水平面对b无摩擦力，D错误；水平面的支持力FN＝2mg，B错误。
11.如图为一轻质弹簧的长度和弹力大小的关系图象。根据图象判断，正确的结论是(　　)
A．弹簧的劲度系数为1 N/m
B．弹簧的劲度系数为100 N/m
C．弹簧的原长为6 cm
D．弹簧伸长0.02 m时，弹力的大小为4 N
答案　BC
解析　弹簧处于原长时，弹簧的弹力应为0，由此可知弹簧原长为6 cm，C正确；进一步分析可得，图象左半部分为弹簧处于压缩状态，右半部分为弹簧处于伸长状态，由F＝kx知k＝＝ N/m＝100 N/m，A错误，B正确；当x1＝0.02 m时，F1＝kx1＝2 N，D错误。
12.一根长为L的易断的均匀细绳，两端固定在天花板上的A、B两点。若在细绳的C处悬一重物，已知AC>CB，如图所示，则下列说法中正确的应是(　　)
A．增加重物的重力，BC段先断
B．增加重物的重力，AC段先断
C．将A端往左移比往右移时绳子容易断
D．将A端往右移时绳子容易断
答案　AC
解析　研究C点，C点受重物的拉力，其大小等于重物的重力，即FT＝G。将重物对C点的拉力分解为对AC和BC两段绳的拉力，其力的平行四边形如图所示。因AC>CB，故FBC>FAC。当增加重物的重力G时，按比例FBC增大的较多，所以BC段绳先断，因此A正确，而B错误；将A端往左移时，FBC与FAC两力夹角变大，合力FT一定，则两分力FBC与FAC都增大，将A端向右移时两分力夹角变小，两分力也变小，由此可知C正确，D错误，故选A、C。
第Ⅱ卷(非选择题，共52分)
二、实验题(本题共2小题，共14分)
13．(6分)在做“验证力的平行四边形定则”的实验时：
(1)下列叙述正确的是(　　)
A．同一次实验过程，结点的位置必须都拉到同一位置O点，不能随意变动
B．用两只弹簧测力计拉橡皮条时，应使两细绳之间的夹角总为90°，以便于算出合力的大小
C．力的夹角越大越好
D．必须使分力与合力在同一平面内
(2)如果实验情况如图①所示，其中A为固定橡皮条的图钉，O为橡皮条与细绳的结点，OB和OC为细绳。图②是在白纸上根据实验结果画出的图。图②中的F与F′两力中，方向一定沿AO方向的是________。
答案　(1)AD　(2)F′
解析　(1)同一次实验中，为保证作用效果相同，必须将结点O拉至同一位置，故A正确；计算合力用平行四边形定则求得不必选用特殊角，故B错误；夹角越大，合力越小，实验误差增大，故C错误；做实验时，必须使分力与合力在同一平面内，故D正确。
(2)用一只弹簧测力计直接拉橡皮条的拉力方向一定沿AO方向，而用平行四边形定则求出的合力F与AO的方向可能有偏差。
14．(8分)在“探究弹力和弹簧伸长的关系”时，某同学把两根弹簧如图1连接起来进行探究。
(1)某次测量如图2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如表所示。用表中数据计算弹簧Ⅰ的劲度系数为________ N/m(重力加速度g＝10 m/s2)。由表中数据________(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
答案　(1)15.95～16.05(有效数字位数正确)
(2)12.5(12.2～12.8)　能
解析　(1)刻度尺最小分度为0.1 cm，读数时需估读到0.01 cm。
(2)表1中对LA的测量有四组数据，应采用逐差法计算增加一个钩码时弹簧Ⅰ增加的长度。
L0＝＝0.04 m，故k＝＝12.5 N/m。通过计算LB－LA可得出A、B两指针间的长度，进而计算出增加一个钩码时弹簧Ⅱ增加的长度，从而计算出其劲度系数。
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。有数值计算的题注明单位)
15．(9分)举重运动中保持杠铃的平衡十分重要。如图所示，若运动员举起1800 N的杠铃后双臂保持106°角，处于平衡状态，此时运动员两手臂受力各是多大？(sin53°＝0.8，cos53°＝0.6)
答案　1500 N　1500 N
解析　人受到杠铃的作用力的合力等于杠铃的重力，即杠铃的重力可分解为杠铃对人两个手臂的作用力，大小相等，如图所示。F1、F2夹角为106°。
由平行四边形可知F2·cos53°＝
F2＝F1＝＝1500 N。
16.(9分)如图所示，质量为m的物块与水平面之间的动摩擦因数为μ，现用斜向下与水平方向夹角为θ的推力作用在物块上，使物块在水平面上匀速移动，求推力的大小。(重力加速度为g)
答案　
解析　对物块受力分析如图所示，将物块受到的力沿水平和竖直方向分解，根据平衡条件有，
水平方向：Fcosθ＝Ff①
竖直方向：FN＝mg＋Fsinθ②
且Ff＝μFN③
由①②③得F＝。
17．(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有多大？这时物体受到的摩擦力有多大？
(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　由胡克定律可得弹簧的拉力
F＝kΔx＝20×4 N＝80 N。
(1)由于物体做匀速直线运动，则
Ff＝F＝μFN＝μG，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，摩擦力大小仍不变，为80 N。
18.(10分)如图所示，弹簧AB原长为35 cm，A端挂一个重50 N的物体，手执B端，将物体置于倾角为30°的斜面上。当物体沿斜面匀速下滑时，弹簧长度为40 cm；当物体匀速上滑时，弹簧长度为50 cm，试求：
(1)弹簧的劲度系数；
(2)物体与斜面间的动摩擦因数。
答案　(1)250 N/m　(2)0.289
解析　(1)匀速下滑kx1＋Ff＝Gsin30°
匀速上滑kx2＝Gsin30°＋Ff
解得k＝＝250 N/m。
(2)又Ff＝μFN＝μGcos30°＝Gsin30°－kx1
解得μ＝＝
≈0.289。