人教版（2019）必修1《第4单元 重力、弹力、摩擦力 牛顿第三定律》2020年单元测试卷（B卷）

人教版（2019）必修1《第4单元重力、弹力、摩擦力牛顿第三定律》
2020年单元测试卷（B卷）
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题（本大题共6小题，共24.0分）
有一圆形的均匀薄板，若将其中央再挖掉一个小圆板成一个圆环，如图a、b所示，下面说法正确的是（　　）
A.
重心向外侧偏移，重力减小
B.
重力和重心都没有变
C.
重力减小，重心位置不改变
D.
重力减小，重心位置向下移动
下列说法中正确的是（　　）
A.
鸡蛋碰石头，鸡蛋破而石头完好无损，说明石头对鸡蛋施加了力，而鸡蛋对石头没有施加力
B.
甲用力把乙推倒，说明只是甲对乙有力的作用，乙对甲没有力的作用
C.
只有有生命或有动力的物体才会施力，无生命或无动力的物体只会受到力，不会施力
D.
任何一个物体，一定既是受力物体，又是施力物体
如图所示，物体沿粗糙斜面减速上滑，对物体的受力分析中正确的是（　　）
A.
物体受到重力、弹力、摩擦力的作用
B.
物体受到重力、弹力、摩擦力及向上的冲力的作用
C.
物体受到重力、对斜面的压力、摩擦力的作用
D.
物体受到重力、弹力、摩擦力和使物体下滑的力的作用
如图所示是可乐瓶（内部有少量液体）在水平地面上的两种立起方式，下列说法正确的是（　　）
A.
左边的可乐瓶受到摩擦力的作用
B.
右边可乐瓶的重心与支点在同一竖直线上
C.
右边的可乐瓶受到的支持力垂直于地面斜向上
D.
左边的可乐瓶受到的支持力是由于可乐瓶的形变而产生的
如图所示，一个杯子放置在桌布上。一个儿童在桌边从右侧将桌布从杯子下拉出，拉出桌布后，杯子最终没有滑离桌面。则在上述过程中（　　）
A.
桌布对杯子的摩擦力的方向向左
B.
桌面对杯子的摩擦力的方向向右
C.
若儿童增大拉力，桌布对杯子的摩擦力不变
D.
若儿童增大拉力，桌面对杯子的摩擦力将增大
一根轻质弹簧一端固定，用大小为40N的力压弹簧的另一端，平衡时长度为0.2m；改用大小为100N的力拉弹簧，平衡时长度为1.6m。弹簧的拉伸或压缩均在弹性限度内，下列说法正确的是（　　）
A.
弹簧的原长为0.8m
B.
弹簧的劲度系数为50N/m
C.
作用在弹簧上的力越大，弹簧的劲度系数越大
D.
用大小为80N的力拉弹簧，平衡时长度为1.4m
二、多选题（本大题共4小题，共16.0分）
足球运动是深受青少年喜爱的项目之一。图中所示为四种与足球有关的情景，下列说法正确的是（　　）
A.
图甲中，静止在草地上的足球对草地的压力就是它的重力
B.
图乙中，静止在草地上的两个相互接触的足球之间可能无弹力
C.
图丙中，球网上的足球会受到弹力是由于球网发生了形变
D.
图丁中，被踢出后的足球在空中时受到重力和脚对它的弹力
如图所示，某幼儿园一小朋友在水平桌面上将三个形状不规则的石块成功叠放在一起，受到老师的表扬。已知三个石块均处于静止状态，则下列说法错误的是（　　）
A.
石块b对a的支持力与a受到的重力是一对相互作用力
B.
石块b对a的支持力一定等于a受到的重力
C.
石块c受到水平桌面向左的摩擦力
D.
石块c对b的作用力一定竖直向上
如图所示，三个木块A、B、C，质量均为m，在水平推力F作用下静止靠在竖直的墙面上。已知A的左侧面是光滑的，重力加速度为g，下列说法正确的是（　　）
A.
A对B的摩擦力竖直向下，大小是mg
B.
B对C的摩擦力竖直向下，大小是2mg
C.
C对B的摩擦力竖直向上，大小是mg
D.
墙对C的摩擦力竖直向上，大小是3mg
木块A、B分别重50N和60N，它们与水平地面之间的动摩擦因数均为0.25，夹在A、B之间的轻弹簧被压缩了2cm，弹簧的劲度系数为400N/m，系统置于水面上静止不动．现用F1=1N的水平向右的推力作用在A上，F2=2N的水平向右的拉力作用在木块B上，作用后它们仍静止不动，则作用后（　　）
A.
木块A所受摩擦力大小是7N
B.
木块A所受摩擦力方向向左
C.
木块B所受摩擦力大小是10N
D.
木块B所受摩擦力大小是15N
三、实验题（本大题共2小题，共15.0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50g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．用下表数据计算弹簧Ⅰ的劲度系数为______N/m（重力加速度g取10m/s2，结果保留三位有效数字），由表Ⅰ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
某物理兴趣小组的同学在研究弹簧弹力的时候，测得弹力的大小F和弹簧长度l的关系如图1所示，则由图线可知：
（1）弹簧的劲度系数为______N/m。
（2）为了用弹簧测定两木块A和B间的动摩擦因数μ，两位同学分别设计了如图2所示的甲、乙两种方案。
①为了用某一弹簧测力计的示数表示A和B之间的滑动摩擦力的大小，你认为方案______更合理。
②若A和B的重力分别为10.0N和20.0N．当A被拉动时，弹簧测力计a的示数为6.0N，b的示数为11.0N，c的示数为4.0N，则A和B间的动摩擦因数为______。
四、计算题（本大题共4小题，共55.0分）
如图所示，质量为m=2kg的木块放在水平地面上，受到水平方向的作用力F=kt，已知k=2N/s，木块与水平地面之间的动摩擦因数μ=0.2，取最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g=10m/s2，求：
（1）木块对水平地面的压力大小；
（2）t=1.5s时刻，木块受到的摩擦力大小；
（3）t=10s时刻，木块受到的摩擦力大小。
如图所示，质量为m的物体A放在一端固定于地面上的竖直轻弹簧B上。现用细绳跨过定滑轮将物体A与另一轻弹簧C连接，当弹簧C处于水平状态且右端位于b点时，弹簧B恰好没有发生形变；将弹簧C的右端由b点沿水平方向移动到a点时，弹簧C刚好恢复原状。已知弹簧B和弹簧C的劲度系数分别为k1和k2，重力加速度为g，不计定滑轮、细绳的质量和所有摩擦。求a、b两点间的距离。
如图所示，放在水平桌面上的长板B的质量mB=2kg，木块A的质量mA=1kg，A、B间的动摩擦因数μ1=0.3，长板B与桌面间的动摩擦因数为μ2，木块A在拉力F的作用下在长板B上匀速向右滑动，而长板B保持静止不动。最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取g=10m/s2。
（1）求长板B受到木块A给的摩擦力；
（2）求μ2应满足的条件；
（3）若将拉力F作用在长板B上，长板B是否滑动？
如图所示，在水平传送带上有三个质量分别为m1、m2、m3的木块1、2、3（可视为质点），中间分别用原长均为L、劲度系数均为k的轻弹簧连接，木块与传送带间的动摩擦因数均为μ，现将连接木块1的水平细绳的另一端固定在左边的墙上，让传送带按图示方向匀速运动，当三个木块达到平衡后，1、2两木块间的距离和2、3两木块间的距离分别是多少？（重力加速度为g）
答案和解析
1.【答案】C
【解析】解：质量均匀分布的圆形薄板，重心在其几何中心；
其中央挖掉一个小圆，质量仍然均匀分布，关于圆心对称，即形状规则，故其重心仍然在圆心；
由于质量减小，故重力减小；故C正确，ABD错误
故选：C。
物体的重力G=mg，重心是物体各部分所受重力的合力的作用点。规则而密度均匀物体的重心就是它的几何中心。
本题考查了重力与重心的概念，明确重心是物体各部分所受重力的等效作用点。
2.【答案】D
【解析】解：A、鸡蛋碰石头，蛋破而石头完好无损，是由于鸡蛋与石头的硬度不同的原因，作用力与反作用力总是大小相等，方向相反。故A错误；
B、作用力与反作用力总是大小相等，方向相反，所以甲对乙有力的作用，乙对甲也有力的作用。故B错误；
C、D、任何一个物体，一定既是受力物体，又是施力物体，与是否由生命无关。故C错误，D正确。
故选：D。
任何一个物体，一定既是受力物体，又是施力物体，作用力与反作用力总是大小相等，方向相反．
该题中，鸡蛋碰石头，蛋破而石头完好无损，是由于鸡蛋与石头的硬度不同的原因，要牢记力的作用是相互的．
3.【答案】A
【解析】解：AB、物体受到重力、支持力和滑动摩擦力，物体没有向上的冲力，故A正确，B错误。
C、物体A对斜面的压力作用在斜面上，不是物体受到的力，故C错误。
D、物体受到重力、支持力和滑动摩擦力，没有使物体下滑的力。故D错误。
故选：A。
采用隔离法，按顺序对物体进行受力分析，一般按照重力、弹力和摩擦力的顺序分析，不能多出力，也不遗漏力．滑动摩擦力方向结合其特点分析．
判断一个力是否存在常常根据力的物质性，即力是物体对物体的作用，一个力找不施力物体，这个是不存在的，是凭空想象出来的．
4.【答案】B
【解析】解：A．左边的可乐瓶受到竖直向下的重力以及竖直向上的支持力处于平衡状态，水平方向不受力的作用，故A错误；
B．右边可乐瓶受到竖直向下的重力以及竖直向上的支持力，支持力的作用点在支点，而支持力和重力共线，重力要过重心，故重心与支点在同一竖直线上，故B正确，C错误；
D．可乐瓶受到的支持力是由于桌面产生的，所以是由于桌面发生了形变而产生，故D错误；
故选：B。
两个可乐瓶在外力作用下处于平衡状态，所以合力为零，则在任何一个方向上的合力都为零，以此分析物体的受力情况，可乐瓶受到的支持力是由于桌面产生的，所以是由于桌面发生了形变而产生；
明确知道处于平衡状态的任何一个物体在任意一个方向上的合力都为零，知道弹力的产生条件；
5.【答案】C
【解析】
【分析】
根据摩擦力性质可判断杯子受到的摩擦力方向以及拉力变化时摩擦力的变化情况。
本题以儿童在桌边从右侧将桌布从杯子下拉出为背景考查了摩擦力的应用，分析杯子相当于与它接触的物体的相对运动是判断杯子受到摩擦力的关键。
【解答】
A.向右拉桌布时，杯子没有滑离桌布时，杯子相对于桌布向左运动，故杯子受到的摩擦力向右，故A错误；
B.拉出桌布后，杯子在桌面上向右滑动，桌面对杯子的摩擦力的方向向左，故B错误；
CD.杯子受到的摩擦力为滑动摩擦力，其大小与拉力无关，只与正压力和动摩擦因数有关，因此增大拉力时，桌布对杯子的摩擦力不变，故C正确，D错误。
故选C。
6.【答案】D
【解析】解：AB、设弹簧的原长为l，劲度系数k，由胡克定律得：F1=k（l-l1），F2=k（l2-l），代入数据联立得k=100N/m，l=0.6m，故AB错误；
C、劲度系数是由弹簧本身性质决定，与作用力无关，故C错误；
D、根据胡克定律，F=kx，当F=80N，x=0.8m，平衡时长度l+x=1.4m，故D正确；
故选：D。
根据弹簧受F1F2两个力的作用时的弹簧的长度，分别由胡克定律列出方程联立求解即可。
本题考查胡克定律的计算，在利用胡克定律
F=kx计算时，一定要注意式中x为弹簧的形变量，不是弹簧的长度。
7.【答案】BC
【解析】解：A、图甲中，静止在草地上的足球对草地的压力与重力不是同种性质的力，故A错误；
B、图乙中，静止在草地上的两个相互接触不一定发生弹性形变，两个足球之间可能无弹力，故B正确；
C、图丙中，球网上的足球会受到弹力是由于球网发生了形变，而球网要恢复形变，会对足球施加弹力作用，故C正确；
D、图丁中，弹力的产生首先要接触，足球在空中时不和脚接触，所以不会受到脚对它的弹力，故D错误。
故选：BC。
压力与重力不是同种性质的力；弹力产生的条件是接触且发生弹性形变。
本题以体育比赛为载体考查了弹力的产生及相关的物理知识，注重了物理和生活的联系，考查了学生学以致用的能力。
8.【答案】ABC
【解析】解：A、相互作用力是物体间的作用力，石块b对a的支持力与a受到的重力都作用在a上，不可能是一对相互作用力，故A错误；
B、石块b对a的支持力与其对a的静摩擦力的合力与a受到的重力是平衡力，石块b对a的支持力不等于a受到的重力，故B错误；
C、以三块作为整体研究，整体处于平衡状态，由于在水平方向没有外力的作用，所以石块c不会受到水平桌面的摩擦力，故C错误；
D、选取ab作为整体研究，根据平衡条件，则石块c对b的作用力与a、b重力的和平衡，石块c对b的作用力一定竖直向上，故D正确。
本题中错误的，故选：ABC。
根据平衡条件，依据相互作用力的内容，及力的合成与分解方法，并依据摩擦力产生条件，结合整体法和隔离法逐个进行分析。
本题主要是考查共点力的平衡以及整体法与隔离法的运用，掌握平衡条件的应用，注意平衡力与相互作用力的区别，注意c对b的作用力是支持力与摩擦力的合力。
9.【答案】ABD
【解析】解：A、对A受力分析，B对A的摩擦力与A的重力平衡，所以B对A的摩擦力竖直向上，大小是mg，由牛顿第三定律知，A对B的摩擦力竖直向下，大小是mg，故A正确；
BC、对AB组成的整体受力分析，C对B的摩擦力与整体的重力平衡，所以C对B的摩擦力坚直向上，大小是2mg，根据牛顿第三定律知，B对C的摩擦力竖直向下，大小是2mg，故B正确、C错误。
D、对ABC组成的整体受力分析，墙对C的摩擦力与整体的重力平街，所以墙对C的摩擦力竖直向上，大小是3mg，D正确。
故选：ABD。
分别对A受力分析、对AB组成系统受力分析、对ABC组成的整体受力分析，根据平衡条件求解摩擦力的大小，再根据牛顿第三定律分析即可。
本题主要是考查了摩擦力的判断，解答此类题目的一般方法有：（1）根据摩擦力产生的条件来判断；（2）根据假设法来判断；（3）根据共点力的平衡来判断；（4）根据牛顿第二定律来判断。
10.【答案】AC
【解析】解：弹簧弹力为：F1=kx=400N/m×0.02m=8N；
A木块与地面间的最大静摩擦力为：fAm=μGA=0.25×50N=12.5N；
B木块与地面间的最大静摩擦力为：fBm=μGB=0.25×60N=15N；
用F2=2N的水平拉力作用在木块B上，木块B受弹簧向右的弹力为8N．拉力为2N，共10N，小于最大静摩擦力，故静摩擦力为10N，向左；
木块A受到向左的弹力为8N，而水平推力向右，大小为F1=1N，小于最大静摩擦力，故A不动，故静摩擦力为8-1=7N，向右，故AC正确，BD错误；
故选：AC．
先求解出木块A、B的最大静摩擦力，然后求解出弹簧弹力，最后对两个木块分别受力分析后分析求解．
本题关键是先判断出弹簧的弹力和最大静摩擦力，然后再分别对两个木块受力分析，运用平衡条件求解静摩擦力．
11.【答案】16.00；12.5；能
【解析】解：（1）刻度尺读数需读到最小刻度的下一位，指针示数为16.00cm．
（2）由表格中的数据可知，当弹力的变化量△F=0.5N时，弹簧形变量的变化量为△x=4.00cm，根据胡克定律知：k===12.5N/m．
结合L1和L2示数的变化，可以得出弹簧Ⅱ形变量的变化量，结合弹力变化量，根据胡克定律能求出弹簧Ⅱ的劲度系数．
故答案为：（1）16.00；（2）12.5；能．
（1）刻度尺的读数需估读，需读到最小刻度的下一位．
（2）根据弹簧Ⅰ形变量的变化量，结合胡克定律求出劲度系数．通过弹簧Ⅱ弹力的变化量和形变量的变化量可以求出弹簧Ⅱ的劲度系数．
解决本题的关键掌握胡克定律，知道F=kx，x表示形变量，以及知道其变形式△F=k△x，△x为形变量的变化量．
12.【答案】300
?
甲?
0.30
【解析】解：（1）由图读出，弹簧的弹力F=0时，弹簧的长度为L0=10cm，即弹簧的原长为10cm，由图读出弹力为F0=60N，弹簧的长度为L0=5cm，弹簧压缩的长度x0=L-L0=40-20=20cm=0.2m；
由胡克定律得弹簧的劲度系数为k===300N/m；
（2）①甲乙两种方案，在拉着物体A运动的过程中，拉A的弹簧测力计必须要求其做匀速直线运动，比较困难，读数不是很准，弹簧测力计a是不动的，指针稳定，便于读数，故甲方案更合理；
②由于弹簧测力计a示数为6.0N，所以A、B间的动摩擦因数μ===0.30；
故答案为：（1）300????（2）①甲??????②0.30
（1）由弹簧的长度L和弹力f大小的关系图象，读出弹力为零时弹簧的长度，即为弹簧的原长；由图读出弹力为F=10N，弹簧的长度为x=5cm，求出弹簧压缩的长度，由胡克定律求出弹簧的劲度系数。
（2）①根据作用力与反作用力的关系，摩擦力的大小与弹簧的示数相等，求摩擦力也就是看弹簧的读数；
②在不同的情况下接触面受到的正压力的大小不同，摩擦力也就不一样
胡克定律公式F=kx中，x是弹簧伸长或压缩的长度，不是弹簧的长度。第（2）关键明确实验原理，根据平衡条件和滑动摩擦定律列式求解
13.【答案】解：（1）木块对水平地面的压力大小等于木块的重力大小，所以有：
FN=G=mg=20N；
（2）木块与水平地面之间的最大静摩擦力fm=μFN=0.2×20N=4N
t=1.5s时，水平方向的作用力F=kt=2×1.5N=3N＜fm，
所以木块处于静止状态，摩擦力等于拉力，即f=3N；
（3）t=10s时刻，水平方向的作用力F=kt=2×10N=20N＞fm，
木块匀加速直线运动，则木块受到的摩擦力大小f′=μFN=0.2×20N=4N。
答：（1）木块对水平地面的压力大小为20N；
（2）t=1.5s时刻，木块受到的摩擦力大小为3N；
（3）t=10s时刻，木块受到的摩擦力大小为4N。
【解析】（1）木块对水平地面的压力大小等于木块的重力大小，由此求解；
（2）（3）求出木块与水平地面之间的最大静摩擦力和水平方向的作用力，判断木块的运动情况，再根据运动情况结合摩擦力的计算公式进行解答。
计算摩擦力，首先要根据物体的受力情况，判断物体的状态，确定是什么摩擦力，再选择解题方法：静摩擦力由平衡条件求解，而滑动摩擦力可由公式或平衡条件求解；当两个物相对静止时，受到的是静摩擦力；当两个物体之间发生相对运动时，受到的是滑动摩擦力。
14.【答案】解：当弹簧C处于水平状态且右端位于b点时，弹簧B恰好没有发生形变，设弹簧C伸长量为x1，对物体A根据平衡条件可得：
k2x1=mg
解得弹簧C伸长的长度x1=
当弹簧C处于水平位置且右端位于a点，弹簧C刚好没有发生变形时，设弹簧B的压缩量为x2，对物体A根据平衡条件可得：
k1x2=mg
解得弹簧B压缩的长度x2=
根据几何知识得，a、b两点间的距离s=x1+x2=mg（）。
答：a、b两点间的距离是mg（）。
【解析】当弹簧C处于水平状态且右端位于b点时，弹簧B恰好没有发生形变，根据平衡条件求解弹簧C的伸长量；当弹簧C处于水平位置且右端位于a点，弹簧C刚好没有发生变形时，根据平衡条件求解弹簧B的压缩量，由几何关系得知，a、b两点间的距离等于弹簧B的压缩量与弹簧C的伸长量之和。
对于含有弹簧的问题，是高考的热点，要学会分析弹簧的状态，弹簧有三种状态：原长、伸长和压缩，含有弹簧的问题中求解距离时，都要根据几何知识研究所求距离与弹簧形变量的关系。
15.【答案】解：（1）分析A的受力情况，水平方向上A受拉力F及B对A的摩擦力f，处于平衡状态，则：
F=f=μ1mAg=3
N
由牛顿第三定律可得长板B受到木块A给的摩擦力大小为3N，方向向右；
（2）长板B保持静止不动，则长板B受到木块A给的摩擦力等于水平桌面对长板B的摩擦力，设长板B与水平桌面间的最大静摩擦力为fm，则有：fm≤f
即：μ2（mA+mB）g≤f
解得：μ2≥0.1
即μ2应满足的条件是μ2≥0.1；
（3）若将拉力F作用在长板B上，将A、B看成一个整体，此时整体与水平桌面之间的最大静摩擦力为fm=μ2（mA+mB）g≥3
N=F
故长板B不会滑动。
答：（1）长板B受到木块A给的摩擦力大小为3N，方向向右；
（2）μ2应满足的条件是μ2≥0.1；
（3）若将拉力F作用在长板B上，长板B不会滑动。
【解析】（1）分析A的受力情况，根据平衡条件结合滑动摩擦力的计算公式进行解答；
（2）根据平衡条件求解μ2应满足的条件；
（3）将A、B看成一个整体，计算整体与水平桌面之间的最大静摩擦力大小，然后进行分析。
计算摩擦力，首先要根据物体的受力情况，判断物体的状态，确定是什么摩擦力，再选择解题方法：静摩擦力由平衡条件求解，而滑动摩擦力可由公式或平衡条件求解；当两个物相对静止时，受到的是静摩擦力；当两个物体之间发生相对运动时，受到的是滑动摩擦力。
16.【答案】解：当三木块达到平衡状态后，对木块3进行受力分析，可知2和3间弹簧的弹力等于木块3所受的滑动摩擦力。
设2、3两木块间的弹簧伸长x2，根据平衡条件可得：μm3g=kx2，
解得2和3间弹簧伸长量为：x2=
2、3两木块间的距离s2=L+x2=L+；
设1、2两木块间的弹簧伸长x1，以2木块为研究对象，根据平衡条件可得：kx1=kx2+μm2g，
即1和2间弹簧的伸长量为：x1==，
1、2两木块之间的距离等于弹簧的原长加上伸长量，即得s1=L+。
答：1、2两木块间的距离为L+，2、3两木块间的距离为L+。
【解析】当三木块达到平衡状态后，三个木块的合力都为零。先对木块3研究，由平衡条件和胡克定律求出2和3间弹簧伸长量和弹簧的长度；再以木块为研究对象，用同样的方法求出1和2间弹簧的伸长量，再求出1、2两木块间的距离。
本题涉及三个物体的平衡问题，首先要灵活选择研究对象，分析受力情况，由平衡条件和胡克定律求出两个弹簧的伸长量，再求出两物块间的距离。
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