2023-2024学年新教材高中物理第五单元作业课件B鲁科版必修第一册

第五单元

B卷能力提升卷

选择题1.[学科核心素养·科学论证]两共点力的大小不变,它们的合力F与两共点力之间夹角θ的关系如图,则两共点力的大小分别为(

)A.2N、3NB.4N、5NC.3N、3ND.3N、4N答案

选择题

答案

选择题3.如图a、b、c所示为细绳拉某重物M的装置简化图,轻杆OA为可绕O点且垂直于纸面的轴转动的杆,AB为轻绳,重物M平衡时角度关系如图所示,轻杆OA在图a、b、c中受力大小分别为F1、F2、F3,下列关系式正确的是(

)

A.F1>F2=F3 B.F1=F2>F3 C.F1>F2>F3 D.F1=F2<F3答案

选择题4.如图所示为挂在架子上的双层晾衣篮。上、下篮子完全相同且保持水平,每个篮子由两个质地均匀的圆形钢圈穿进网布构成,两篮通过四根等长的轻绳与钢圈的四等分点相连,上篮钢圈用另外四根等长轻绳系在挂钩上。晾衣篮的有关尺寸如图所示,则该晾衣篮上、下各一根绳中的拉力大小之比为(

)A.1∶1 B.2∶1 C.5∶2 D.5∶4答案

选择题5.(情境创新)如图所示,将质量为m的物理书A对称放在轨道B上,将B的一端缓慢抬高至A刚要滑动,此时B与水平面的夹角为θ。已知重力加速度大小为g,则关于此时的受力情况,下列说法正确的是(

)A.B对A的作用力与B的侧面垂直B.B的两个侧面对A的弹力的合力大小为mgsinθC.B对A的最大静摩擦力的合力大小为mgsinθD.A受到五个力的作用

答案5.CD

【解题思路】

B对A的作用力大小等于A的重力mg,方向竖直向上,选项A错误;B的两个侧面对A的弹力的合力大小为mgcosθ,选项B错误;对A受力分析,根据平衡条件得,最大静摩擦力的合力大小等于mgsinθ,选项C正确;对A受力分析,A受到重力、B的两个侧面对A的两个支持力、B的两个侧面对A的两个摩擦力,共五个力,选项D正确。选择题6.如图为一放在光滑水平面上的物体的俯视图,过物体的中心作相互垂直的两条虚线,将平面分成1、2、3、4四个区域,在平面内对物体施加三个外力F1、F2、F3使物体静止,F1沿虚线水平向右,F2与另一条虚线的夹角为α,F1大小已知,F2大小未知。则下列说法正确的是(

)A.F3可以在区域3内任意方向上B.F3一定不在区域3内C.F2与F3的夹角越大,它们的合力越小D.F3的最小值应为F1cosα答案6.AD

【解题思路】

由题意可知,F1、F2、F3三个力平衡,合力为零,任意两个力的合力与第三个力一定大小相等、方向相反,所以F3可能在区域3内任意方向上,A正确,B错误;根据平衡条件可知,F2与F3的合力与F1大小相等、方向相反,所以F2与F3的夹角变大时,F2与F3的合力不变,C错误;根据矢量三角形和几何知识可知,当F2⊥F3时,F3有最小值,且最小值F3=F1sin(90°-α)=F1cosα,D正确。选择题7.(情境创新)小东放学后将书包a放在跷跷板一侧的平板上,将轻绳一端系在竖直墙面上A点,另一端系在平板右边缘B点,重物b通过挂钩挂在轻绳上,小东坐在跷跷板另一侧,通过位置调整使系统达到平衡,如图所示。不计空气阻力和挂钩与轻绳间摩擦,则(

)

A.书包a可能不受摩擦力B.书包a受到平板的作用力竖直向上C.若小东通过位置轻微调整,使平板绕O逆时针转过一小角度,轻绳拉力大小不变D.若保持B点空间位置不动,把A点沿墙面向上移动少许,轻绳拉力大小不变答案7.AC

列表解析·直观解疑惑书包a受重力,支持力和沿平板向上的静摩擦力,其中支持力和静摩擦力的合力与重力等大反向,即书包a受到平板的作用力竖直向上,与重力大小相等A错误,B正确受力分析图C错误,D正确选择题

答案8.CD

【列表解析】物体A始终处于平衡状态,所以受到的合力始终为零,对物体A受到的重力mg、支持力N和外力F分析,如图所示沿切线方向,当开始F>mgsinθ时,物体A所受的摩擦力沿切线方向向下A错误当开始F=mgsinθ时,物体A不受摩擦力的作用当开始F<mgsinθ时,物体A所受的摩擦力沿切线方向向上当开始F<mgsinθ时,F+f=mgsinθ,F减小时,物体A所受的摩擦力f逐渐增大B错误以A、B为整体进行受力分析整体受重力、地面的摩擦力、外力,地面的摩擦力等于外力水平向左的分力,外力减小时,摩擦力也减小C正确地面所受的压力等于重力与外力竖直向上的分力之差,外力减小时,地面所受的压力增大D正确填空题9.(4分)如图所示,小球与轻弹簧L1、L2连接,L1的另一端连接在固定点O,给L2的另一端施加水平拉力,小球处于静止状态,此时L1与水平面间的夹角为θ。改变施加在L2上的拉力,使L2沿逆时针方向缓慢旋转90°至竖直,若保持θ不变,则L2上的弹力

(选填“一直增大”“一直减小”或“先减小后增大”)。若保持L1的长度不变,则L2上的弹力

(选填“一直增大”“一直减小”或“先减小后增大”)。

答案9.【参考答案】

先减小后增大(2分)

一直增大(2分)【解题思路】

对小球进行受力分析,受L1上的弹力F1、L2上的弹力F2和重力mg,三个力的矢量和为零。若保持θ不变,矢量三角形如图1所示,经分析可知,L2上的弹力F2先减小后增大。若保持L1的长度不变,即保持F1的大小不变,矢量三角形如图2所示,经分析可知,L2上的弹力F2一直增大。

图1

图2填空题10.(4分)如图所示,有5000个质量为m的相同小球,将它们用长度相等的轻绳依次连接,再将其左端用轻绳固定在天花板上,右端施加一水平力使全部小球静止。若连接天花板的轻绳与水平方向的夹角为45°,则第2985个小球与第2986个小球之间的轻绳与水平方向的夹角α的正切等于

。

答案

图1

图2填空题11.(5分)[学科核心素养·科学探究]某同学在做“探究共点力合成的规律”实验时,利用坐标纸记下了橡皮筋的结点位置O以及两只弹簧测力计拉力的大小和方向,如图甲所示(图中每小格的边长表示1N的力)。

(1)试在图甲中作出无实验误差情况下F1和F2的合力图示,并用F表示此力。(2)有关此实验,下列叙述正确的是

。

A.两弹簧测力计的拉力可以同时比橡皮筋的拉力大B.橡皮筋的拉力是合力,两弹簧测力计的拉力是分力C.两次拉橡皮筋时,需将橡皮筋结点拉到同一位置OD.若只增大某一只弹簧测力计的拉力大小而要保证橡皮筋结点位置不变,只需调整另一只弹簧测力计的拉力大小即可图甲

图乙填空题(3)图乙中A、B分别是甲、乙两位同学在做以上实验时得到的结果,其中F'是用一只弹簧测力计拉橡皮筋时的力,则哪一位同学的实验结果一定存在问题?请简单说明理由。答:

。

答案11.【参考答案】

(1)如图所示(2分)(2)AC(1分)

(3)乙同学,因为乙同学实验的结果F'的方向与橡皮筋的伸长方向不在同一直线上,而只用一只弹簧测力计拉橡皮筋时,拉力方向应和橡皮筋的伸长方向在同一直线上(2分)答案【解题思路】

(1)以F1和F2为邻边作平行四边形,与F1和F2共点的对角线表示合力F,标上箭头,如图所示。(2)两弹簧测力计的拉力的合力与橡皮筋的拉力大小相等,两弹簧测力计的拉力可以同时比橡皮筋的拉力大,故A正确;两弹簧测力计的拉力与橡皮筋的拉力的合力为零,它们之间不是合力与分力的关系,故B错误;两次拉橡皮筋时,为了使两次达到的效果相同,橡皮筋结点必须拉到同一位置O,故C正确;结点位置不变,则合力不变,当一只弹簧测力计的拉力大小改变时,另一只弹簧测力计的拉力方向一定改变,故D错误。(3)用平行四边形定则求出的合力可以与橡皮筋拉力的方向有偏差,但用一只弹簧测力计拉橡皮筋时,拉力方向和橡皮筋的伸长方向一定在同一直线上,所以乙同学的实验结果存在问题。填空题12.(7分)某同学用平板A和B制作了一个直角架。该同学想通过该装置,利用压力传感器和量角器来验证力的平行四边形定则,不计一切摩擦,主要实验步骤如下:

(1)平板B置于水平面上,压力传感器固定在平板B上,将木块C置于压力传感器正上方,长方体木块C另一侧紧靠平板A,如图甲所示,记录此时传感器的示数F1,此时平板A对木块C的弹力为

;

(2)以直角架连接边为支点,抬高平板B的另一端,使平板B绕支点逆时针旋转,平板B转过的角度为60°时,记录传感器的示数F2,如图乙所示;(3)在误差允许的范围内,若F1与F2的关系为

,即可初步验证平行四边形定则;

(4)重复步骤(2),多次调整平板B转动的角度,比较F1和F2的大小,多次验证;(5)若平板B从图甲所示位置开始,以直角架连接边为支点,缓慢将平板B旋转到图乙所示位置,可以观察到平板B对木块C的弹力变化,通过平行四边形定则可以推出平板A对木块C的弹力

(选填“一直变大”或“先变大后变小”)。

答案12.【参考答案】

(1)0(2分)

(3)F1=2F2(2分)

(5)一直变大(3分)【解题思路】

(1)题图甲中平板B水平放置,平板A与木块C只接触没有力的作用,所以平板A对木块C的弹力为0。(3)对木块C进行受力分析,可知平板A对木块C的弹力和平板B对木块C的弹力均与各自接触面垂直,由于木块C处于平衡状态,故这两个弹力的合力应该竖直向上,作出平行四边形如图1,根据几何关系可知合力为2F2,所以在误差允许的范围内,若F1=2F2,则可初步验证平行四边形定则。(5)平板B从题图甲所示位置缓慢旋转至题图乙所示位置的过程中,两板对木块C的弹力夹角不变,保持垂直,作出辅助圆,如图2,可知平板A对木块C的弹力一直变大。计算题13.(10分)如图所示,在竖直面内,光滑的硬直杆OA、OB对接成V形并固定在水平天花板上,OA与天花板之间的夹角为74°,轻质小环(视为质点)套在OA上,质量为m的小球(视为质点)套在OB上,长度为L=0.4m的轻质细线与小环、小球连接,当环与球都静止时,OA对小环的弹力为FN=2N,小球静止在P点,小环静止在Q点,O、P两点之间的距离为d=0.5m,重力加速度g取10m/s2,sin53°=0.8,sin37°=0.6,求:(1)细线的拉力大小以及OB与天花板之间的夹角;(2)小球的质量m以及OB对小球的弹力大小。答案

答案

(2)由几何关系可知,细线对小球的拉力与杆OB之间的夹角为(90°-53°)=37°,对小球进行受力分析,杆OB对小球的弹力F与杆OB垂直,如图所示(1分)将重力和细线的拉力分别沿垂直OB和平行OB方向分解,可得Tcos37°=mgcos37°(1分)Tsin37°+mgsin37°=F(2分)联立解得m=0.2kg,F=2.4N(2分)计算题14.(14分)(情境创新)三根不可伸长的相同的轻绳,一端系在半径为r0的圆环1上,穿过半径为r0的圆环2,另一端系在半径为2r0的圆环3上,轻绳彼此间距相等,如图所示。圆环1悬挂固定在水平面内,整个系统处于平衡状态。已知圆环1的质量为m,三个圆环都是用材料和规格相同的金属丝制作的,轻绳与圆环的摩擦不计。求:(1)每根轻绳上的弹力大小;(2)圆环2中心与圆环3中心之间的距离。答案

计算题15.(16分)如图甲所示,一条轻质细线系在天花板上,下方悬挂着质量为m的滑轮,另一条轻质细线跨过滑轮,下端分别悬挂A、B两物块,B放置在水平地面上,当系统静止时,细线处于竖直方向,A悬空,地面对B的支持力为FN=0.5mg,系在天花板上的细线对滑轮的拉力为T=2mg;如图乙所示,把滑轮固定在倾角为37°的光滑斜面上,轻质细线跨过定滑轮,A、B与细线连接叠放在斜面上,B沿着斜面向下做匀速运动,A在B之上沿斜面方向向上做匀速运动。细线与斜面平行,sin37°=0.6、cos37°=0.8,重力加速度为g,求:(1)A、B两物块的质量;(2)A、B两物块之间的动摩擦因数。答案15.【参考答案】

(1)0.5m、m

(2)0.375解:(1)对题图甲的滑轮进行受力分析。设细线对A、B的拉力大小为T1,由平衡条件可得T=mg+2T1(2分)对A由平衡条件可得T1=mAg(2分)对B由平衡条件可得T1+FN=mBg(2分)联立解得mA=0.5m,mB=m,T1=0.5mg(1分)(2)题图乙中,设细线的拉力为