2020-2021学年粤教版物理必修第一册第三章相互作用单元达标 (word版含答案解析）

第三章相互作用单元达标
一、选择题(21分)
（2019·模拟·上海上海市杨浦区）如图所示，在两块相同的竖直木板之间，有质量均为
的
块相同的砖，用两个大小均为
的水平力压木板，使砖块静止不动，则第
块砖对第
块砖的摩擦力大小是
A．
B．
C．
D．
（2019·期末·云南昆明市）如图所示，一个球用一不计质量的网兜挂在光滑的墙壁上，已知球的重力为
，网兜悬绳与墙壁的夹角为
。则球对网兜的拉力
及球对墙壁的压力
大小分别为
A．
，
B．
，
C．
，
D．
，
（2019·月考·天津天津市和平区）轻质绳子通过光滑定滑轮牵引物块，沿着粗糙水平面，自很远的地方匀速靠近滑轮。若物块与地面的动摩擦因数
，则在物块匀速靠近的整个过程中，下列判断正确的是
A．绳子的拉力不断减小
B．地面对物块的作用力不断增大
C．拉力的功率不断减小
D．地面对物块的作用力的功率不断增大
（2019·期中·广东广州市越秀区）如图所示，直角三角形
中
，点电荷
、
所带电荷量分别为
、
，测得在
处的某正点电荷所受静电力方向平行于
向左，则下列说法正确的是
A．
带正电，
B．
带负电，
C．
带正电，
D．
带负电，
（2019·期末·广东广州市荔湾区）如图所示质量为
的物体在沿斜面向上的力
作用下沿粗糙斜面匀速下滑，此过程中斜面仍静止，斜面质量为
，则水平地面对斜面体
A．支持力为
B．支持力小于
C．无摩擦力
D．有水平向右的摩擦力
（2019·期末·广东广州市）一个带电小球被绝缘轻绳悬挂在匀强电场中，小球的重力为
，受到的电场力大小为
，当小球保持静止时，轻绳与竖直方向夹角为
，则
A．
B．
C．
D．
（2019·期末·陕西西安市莲湖区）如图所示，小球被轻质细线竖直悬挂，悬线的拉力为
。当用水平拉力
将小球由竖直位置缓慢拉至虚线位置时，则在这一过程中
A．
变大、
变大
B．
变大、
变小
C．
变小、
变大
D．
变小、
变小
二、填空题（15分）
（2019·期中·天津天津市红桥区）如图所示，一个质量
，带电量为
的半径极小的小球，用丝线悬挂在某匀强电场中（电场线与水平面平行），当小球静止时，测得悬线与竖直线夹角为
，由此可知该匀强电场场强方向为
，电场强度的大小
。
（2019·同步练习·上海）如图所示，长为
的轻质细杆
，
端为转轴，固定于竖直墙壁上，
端绕接（固定）两条细绳，一绳栓重力为
的重物，另一绳跨过墙上的光滑小滑轮用力
拉，两绳子与杆的夹角分别为
、
，则力
的大小为
，现让杆缓慢逆时针转动的过程中，则杆的弹力大小变化情况是
。（填“一直变大”“一直变小”“一直不变”“先变大后变小”或先变小后变大”）
（2019·同步练习·上海）为了使重力为
的木箱在水平地面上匀速滑动，必须对它加
的水平力，则木箱和地面之间的滑动摩擦系数为
；若在木箱上再放
的物体，那么使木箱仍然能匀速滑动的力应为
。
（2019·同步练习·上海）如图所示，倾角为
的光滑斜面上放置一滑块
，其上表面水平，又在滑块
上放置一个质量为
的物体，
和
保持相对静止，一起沿光滑斜面下滑，则物体
受到的摩擦力的大小为
，受到的支持力的大小为
。
（2019·单元测试·上海）如图所示，光滑斜面的倾角为
，有两个相同的小球，分别用光滑挡板
、
挡住，挡板
沿竖直方向，挡板
垂直于斜面，则两挡板受到小球压力的大小之比为
，斜面受到两小球压力的大小之比为
。
三、解答题（30分）
（2019·单元测试·上海）共点力的合成
(1)
【问题设计】
如图所示，请分析左图钩子受到的力和右图担子受到的力谁是共点力？
(2)
用一个弹簧秤测出教室里的锁头的重力，然后①用两个弹簧秤沿同一方向测同一锁头的重力；②成一定角度测同一锁头的重力，比较两次测量中弹簧秤的示数，有何启示？
（2019·期末·天津天津市河北区）如图所示，两足够长平行金属导轨间的距离
，金属导轨所在的平面与水平面夹角
，在导轨所在平面内，分布着磁感应强度
、方向垂直于导轨所在平面的匀强磁场。金属导轨的一端接有电动势
、内阻
的直流电源。现把一个质量
的导体棒
放在金属导轨上，导体棒能静止在导轨上。导体棒与金属导轨垂直、且接触良好，导体棒与金属导轨接触的两点间的电阻
，其它电阻不计，
取
。已知
，，求：
(1)
导体棒受到的安培力大小；
(2)
导体棒受到的摩擦力大小和方向；
(3)
若把匀强磁场
的方向改为竖直向上、大小改为
，且已知导体棒与金属导轨间的动摩擦因数为
，其它条件都不变，求改变磁场的瞬间导体棒的加速度大小。
（2019·期末·山西大同市城区）如图所示，粗糙水平地面上放置一个截面为半圆的柱状物体
，
与墙之间再放一光滑圆球
，整个装置处于平衡状态。已知
，
两物体的质量分别为
和
，半圆球
同半圆的柱状物体半径均为
，已知
的圆心到墙角距离为
，重力加速度为
。求：
(1)
物体受到地面的支持力大小。
(2)
物体受到地面的摩擦力。
四、多选题（16分）
（2019·期末·天津天津市和平区）如图所示，清洗楼房光滑玻璃的工人常用一根绳索将自己悬在空中，工人及其装备的总重量为
，悬绳对工人的拉力大小为
，墙壁对工人的弹力大小为
，若工人增加悬绳的长度缓慢下移，则
A．
逐渐变小
B．
逐渐变小
C．
与
的合力变小
D．
与
的合力变小
（2019·期中·北京北京市西城区）如图所示，重
的物体
放在倾角为
的粗糙斜面上，有一根原长为
、劲度系数为
的弹簧，其一端固定在斜面底端，另一端放置物体
后，弹簧长度缩短为
，现用一测力计沿斜面向上拉物体，若物体与斜面间最大静摩擦力为
，当弹簧的长度仍为
时，测力计读数可能为
A．
B．
C．
D．
（2019·同步练习·上海）下列关于重力的说法中，正确的是
A．同一地点物体所受重力的大小仅与物体质量有关，与物体是否运动及怎样运动无关
B．重力的大小可以用弹簧秤称出，物体对弹簧的拉力（或压力),就是物体受到的重力
C．物体受到的重力，就作用在重心上
D．具有规则几何形状的物体的重心，不一定就在其几何中心
（2019·单元测试·上海上海市）如图所示，顶端有光滑定滑轮的斜面体静止在粗糙水平面上。三条细绳结于
点，一条跨过定滑轮平行于斜面连接物块
，一条连接小球
，另一条在外力
的作用下使
与
间的夹角为
，图示
。现缓慢使
角增大，且保持结点
位置不变，
、
两物体及整个装置始终处于静止状态。下列说法正确的是
A．绳
的拉力可能先减小后增大
B．斜面对物块
的摩擦力一定增大
C．斜面体对地面有向右的摩擦力
D．地面对斜面体的支持力可能大于物块
、小球
和斜面体的总重力
五、实验题（20分）
（2019·期中·北京北京市东城区）一名同学用图示装置做“探究弹簧弹力与形变量关系”的实验。
(1)
以下是这位同学根据自己的设想拟定的实验步骤，请按合理的操作顺序将步骤的序号写在横线上
。
A．以弹簧长度
为横坐标，以钩码质量
为纵坐标，标出各组数据（，）对应的点，并用平滑的曲线连接起来；
B．记下弹簧下端不挂钩码时，其下端
处指针在刻度尺上的刻度
；
C．将铁架台固定于桌子上，将弹簧的一端系于横梁上，在弹簧附近竖直固定一把刻度尺；
D．依次在弹簧下端挂上
个、
个、
个
钩码，待钩码静止后，读出弹簧下端指针指示的刻度记录在表格内，然后取下钩码；
E．由图象找出
间的函数关系，进一步写出弹力与弹簧长度之间的关系式（重力加速度取
）；求出弹簧的劲度系数。
(2)
下图为该同学根据实验测得数据标出的对应点及作出的钩码质量
与弹簧长度
之间的关系图线。根据实验图线，可求出此弹簧的劲度系数
。（计算结果保留三位有效数字）
(3)
如果将指针分别固定在图示
点上方的
处和
点下方的
处，做出钩码质量
和指针刻度
的关系图象，由图象进一步得出的弹簧的劲度系数
、
。
、
与
相比，可能是
。
请将正确答案的字母填在横线处）
A.
大于
B.
等于
C.
小于
D.
等于
（2021·专项）某同学利用图（）的装置测量轻弹簧的劲度系数。图中，光滑的细杆和直尺水平固定在铁架台上，一轻弹簧穿在细杆上，其左端固定，右端与细绳连接；细绳跨过光滑定滑轮，其下端可以悬挂砝码（实验中，每个砝码的质量均为
）。弹簧右端连有一竖直指针，其位置可在直尺上读出。实验步骤如下：
①在绳下端挂上一个砝码，调整滑轮，使弹簧与滑轮间的细线水平且弹簧与细杆没有接触；
②系统静止后，记录砝码的个数及指针的位置；
③逐次增加砝码个数，并重复步骤②（保持弹簧在弹性限度内）；
④用
表示砝码的个数，
表示相应的指针位置，将获得的数据记录在表格内。
回答下列问题：
(1)
根据下表的实验数据在图（）中补齐数据点并做出
图象。
(2)
弹簧的劲度系数
可用砝码质量
、重力加速度大小
及
图线的斜率
表示，表达式为
。若
取
，则本实验中
（结果保留
位有效数字）。
答案
一、选择题
1.
【答案】A
【解析】将
块砖看成一个整体，对整体进行受力分析，在竖直方向，共受到三个力的作用：竖直向下的重力
，两个相等的竖直向上的摩擦力
，由平衡条件可得：，。由此可见：第
块砖和第
块砖受到木板的摩擦力均为
。将第
块砖和第
块砖当作一个整体隔离后进行受力分析，受竖直向下的重力
，木板对第
块砖向上的摩擦力
；由平衡条件可得二力已达到平衡，第
块砖和第
块砖之间的摩擦力必为零。故选：A。
【知识点】静态平衡
2.
【答案】A
【解析】对足球进行受力分析，如图所示。
小球处于静止状态，故由平衡条件可得：；；联立解得：；；
由牛顿第三定律可知球对网兜的拉力
及球对墙壁的压力
大小分别为：；；
，，与结论相符，选项A正确；
，
与结论不相符，选项B错误；
，，与结论不相符，选项C错误；
，，与结论不相符，选项D错误。
【知识点】静态平衡
3.
【答案】C
【知识点】利用正交分解法分析力的动态平衡
4.
【答案】B
【解析】要使
处的正点电荷所受静电力方向平行于
向左，该正点电荷所受力的情况应如图所示，
所以
带负电，
带正电。设
间的距离为
，则
间的距离为
。
，即
解得
，故选项B正确。
【知识点】求共点力的合力的方法、库仑定律
5.
【答案】B
【解析】整体受力如下图所示：
根据共点受力平衡可得：，方向水平向左；支持力大小为：，小于
。
【知识点】静态平衡
6.
【答案】A
【知识点】静态平衡
7.
【答案】A
【解析】以小球为研究对象分析水平拉力
以及悬线的拉力
的变化情况；
对小球受力分析，受拉力
、重力
、细线的拉力
，根据平衡条件，有：
，
逐渐增大，则
逐渐增大，细线的拉力
，
增大，
增大，故A正确，BCD错误。
【知识点】利用三角形法则分析力的动态平衡
二、填空题
8.
【答案】向右；；
【解析】电场力水平向左，但电荷带负电，负电荷电场力方向与电场线方向相反，故电场强度方向向右。
由平衡条件：
联立两方程得：
【知识点】匀强电场、静态平衡
9.
【答案】；；
【知识点】利用三角形法则分析力的动态平衡
10.
【答案】；；
【知识点】滑动摩擦力
11.
【答案】；；
【知识点】静态平衡
12.
【答案】；；
【解析】球
所受的重力有两个作用效果。第一，使小球欲沿水平方向推开挡板；第二，使小球压紧斜面。因此，力的分解如图甲所示，由此得两个分力的大小分别为
，。
球
所受重力
有两个作用效果。第一，使小球垂直挤压挡板；第二，使小球压紧斜面。因此力的分解如图乙所示，由此可得两个分力的大小分别为
，。
所以
、
两挡板受到小球压力的大小之比为
，斜面受到两小球压力的大小之比为
。
【知识点】求力的分力的方法
三、解答题
13.
【答案】
(1)
钩子受到的力是共点力。
(2)
①第一次两弹簧秤示数之和等于一个弹簧秤测量的示数；②一个弹簧秤测量时的示数并不等于第二次测量时两弹簧秤示数之和，即合力和分力在效果上是等效的，但合力并不一定等于两分力的大小之和。
【知识点】求共点力的合力的方法
14.
【答案】
(1)
(2)
；方向沿斜面向下
(3)
【解析】
(1)
导体棒、金属导轨和直流电源构成闭合电路，根据闭合电路欧姆定律有：
导体棒受到的安培力
，
代入数据得：。
(2)
导体棒所受重力沿斜面向下的分力
，
由于
小于安培力，故导体棒受沿斜面向下的摩擦力
，
根据共点力平衡条件，，
解得
，方向沿斜面向下
。
(3)
匀强磁场
的方向改为竖直向上时，安培力水平向右，，
而重力的下滑分力：，
金属棒受摩擦力为
，
有牛顿第二定律得
，
解得
。
【知识点】静态平衡、电磁感应中的动力学问题、闭合电路的欧姆定律、匀强磁场中的安培力
15.
【答案】
(1)
(2)
，方向水平向左
【解析】
(1)
对
、
整体，受力分析如图所示。
由平衡条件得：
(2)
对
受力分析如图，
由几何关系得：
，
由平衡条件得：
联立解
得
由整体法可得，物体受到地面的摩擦力
，方向水平向左。
【知识点】静态平衡
四、多选题
16.
【答案】A；B；D
【解析】工人受到重力、支持力和拉力，如图
根据共点力平衡条件，有
，，当工人下移时，细绳与竖直方向的夹角
变小，故
变小，
变小，但
与
的合力与重力平衡，保持不变；
与
的合力等于
变小。
【知识点】利用三角形法则分析力的动态平衡
17.
【答案】A；B；C
【解析】施加拉力前，物体受到四个力的作用而平衡：重力
、垂直斜面向上的支持力
、沿斜面向上的摩擦力
和弹簧对物体施加沿斜面向上的弹力
，受力如图，
其中
，
根据平衡条件可求出，，方向沿斜面向上；
施加拉力
后，弹簧长度不变，说明物体仍然静止，并且弹簧对物体施加的弹力大小和方向不变，若摩擦力沿斜面向上，则
，即
，摩擦力
随着
增大而较小，当
时，，若
，摩擦力沿斜面向下，因为物体没有滑动，所以
，代入数据可得，，所以测力计读数在
之间。故
A
、
B
、C正确，D错误。
【知识点】胡克定律、静态平衡
18.
【答案】A；C；D
【知识点】重力
19.
【答案】A；C；D
【知识点】静态平衡、利用三角形法则分析力的动态平衡
五、实验题
20.
【答案】
(1)
C，B，D，A，E
(2)
(3)
A、D
【知识点】数据处理、原理设计与器材选择、器材使用与实验操作、实验：探究弹力和弹簧伸长的关系
21.
【答案】
(1)
描出点后，作出图线如图所示：
(2)
；
【解析】
(2)
图线的斜率为
，由胡克定律有：，即
，联立以上各式可得
，由图可得斜率约为
，所以可得劲度系数为
。
【知识点】数据处理、实验：探究弹力和弹簧伸长的关系