新教材高中物理第三章相互作用-力水平测评新人教版必修第一册

第三章水平测评本试卷分第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。在每小题给出的四个选项中，第1～8题只有一项符合题目要求，第9～12题有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分)1．关于重力与重心，下列说法正确的是()A．舞蹈演员在跳舞过程中，其重心可能变更B．登珠穆朗玛峰时，运动员在山底和山顶受到的重力相同C．蚂蚁太小，故蚂蚁不受重力的作用D．质量分布匀称的物体，其重心肯定在该物体上答案A解析重心位置与物体的质量分布状况及形态有关，舞蹈演员在做各种美丽动作的时候，其重心位置不断变更，A正确；重力的大小与海拔高度有关，登珠穆朗玛峰时，运动员在山底和山顶受到的重力不同，B错误；地球旁边的物体都受重力的作用，只是蚂蚁所受的重力很小，C错误；物体的重心位置与物体的质量分布及物体形态有关，质量分布匀称的物体的重心可能不在物体上，例如质量分布匀称的圆环的重心不在环上，D错误。2．如图所示，质量分别为m和M的两物体用绕过滑轮的细线相连。质量为m的物体和竖直墙壁接触，且跟竖直墙壁间的动摩擦因数为μ，悬线保持竖直。由于M＞m，质量为M的物体向下运动，质量为m的物体向上运动。质量为m的物体上升的过程中受到墙壁的滑动摩擦力为()A．μmg B．μMgC．(M－m)g D．0答案D解析由题意可知，质量为m的物体和竖直墙壁接触，且跟竖直墙壁间的动摩擦因数为μ，由于悬线保持竖直，质量为m的物体对墙壁没有弹力作用，因此不会有摩擦力产生，即质量为m的物体上升的过程中受到墙壁的滑动摩擦力为0，D正确，A、B、C错误。3．一根轻质弹簧一端固定，用大小为F1的力拉弹簧的另一端，平衡时长度为l1，改用大小为F2的力拉弹簧，平衡时长度为l2，弹簧的拉伸均在弹性限度内，该弹簧的原长为()A.eq\f(F1l2－F2l1,F1－F2)B.eq\f(F1l2－F2l1,F2－F1)C.eq\f(F2l2－F1l1,F1－F2)D.eq\f(F2l2－F1l1,F2－F1)答案A解析由胡克定律得F＝kx，式中x为形变量，设弹簧原长为l0，则有：F1＝k(l1－l0)，F2＝k(l2－l0)，联立解得l0＝eq\f(F1l2－F2l1,F1－F2)，A正确，B、C、D错误。4．如图所示，一木板B放在水平地面上，木块A放在B的上面，A的左端通过轻质弹簧测力计固定在竖直墙壁上。用力F向右拉动B，使它以速度v匀速运动，这时弹簧测力计的示数为FT。下面说法正确的是()A．木块作用于木板的滑动摩擦力等于FTB．地面受到的滑动摩擦力等于FTC．若木板以2v的速度匀速运动，木块作用于木板的滑动摩擦力等于2FTD．若用2F的力作用在木板上，木块A所受的摩擦力等于2FT答案A解析以A为探讨对象，由二力平衡学问知，木板作用于木块的滑动摩擦力等于FT，即木块作用于木板的滑动摩擦力也为FT，故A正确；地面受到的滑动摩擦力Ff＝F－FT，方向向右，故B错误；A所受滑动摩擦力大小与木板的运动状况和受力状况无关，故C、D错误。5.如图所示，一个足球用一个轻质网兜悬挂于O点，A点为网兜上对称分布的网绳的结点，OA为一段竖直绳，设网绳的长短和足球重力不变，则足球越大()A．网绳的拉力越大B．网绳的拉力越小C．网绳的拉力不变D．竖直绳OA的拉力越大答案A解析设有n根网绳，每根网绳与竖直方向的夹角为θ，则nTcosθ＝mg，T＝eq\f(mg,ncosθ)。足球越大，网绳与竖直方向的夹角θ越大，cosθ越小，则T越大，A正确，B、C错误；以网绳和足球整体为探讨对象，依据平衡条件，竖直绳OA的拉力总是与网绳和足球的总重力相等，保持不变，D错误。6.一个人站在倾角为θ的斜坡上，推着一个重力大小为G的大雪球，若雪球光滑且始终处于静止状态，此人的推力通过雪球的球心，则()A．此人的推力最小值为GtanθB．此人的推力最小值为GsinθC．此人的推力最大值为eq\f(G,cosθ)D．此人的推力最大值为Gcotθ答案B解析雪球受力分析如图所示，受重力G、弹力FN、推力F，因雪球静止在斜面上，由平衡条件知，推力和支持力的合力大小等于重力，由平行四边形定则知，当推力由水平转至沿斜面对上时最小，为Gsinθ，推力由水平向下转时能达到无穷大，无最大值，故B正确。7.如图所示，三个重量均为100N的物块，叠放在水平桌面上，各接触面水平，水平拉力F＝20N作用在物块2上，三条轻质绳结于O点，水平绳与物块3连接，竖直绳悬挂重物B，倾斜绳通过定滑轮与物体A连接，已知倾斜绳与水平绳间的夹角为120°，A物体重40N，不计滑轮质量及摩擦，整个装置处于静止状态。则物块3受力个数为()A．3个B．4个C．5个D．6个答案C解析对结点O受力分析，水平方向受力平衡，则T3＝TAcos60°，又TA＝GA，故绳子对物块3的拉力为GAcos60°＝20N。将物块1和物块2看成一个整体分析，受重力、支持力、向右的拉力F和向左的静摩擦力f32，依据平衡条件得f32＝F＝20N；依据牛顿第三定律，物块2对物块3的静摩擦力f23水平向右，大小为20N，又绳子对物块3的拉力水平向左，大小也为20N，则物块3与桌面间的摩擦力为0。故物块3受重力、支持力、压力、物块2给物块3的摩擦力、绳子的拉力，共5个力作用，C正确。8．如图1所示，水平木板上有质量m＝3.75kg的物块，受到随时间t变更的水平拉力F作用，用力传感器测出相应时刻物块所受摩擦力Ff的大小如图2所示，取重力加速度g＝10m/s2，下列推断错误的是()A．t＝1s时外力F等于零B．t＝6s时外力F等于4NC．t＝8s时外力F等于3ND．物块与木板间的动摩擦因数为0.08答案C解析由题意可知水平木板表面粗糙，在t＝1s时，物块在水平方向上所受的摩擦力为零，此时物块静止，由平衡条件可知F＝0，A正确；由图2可知，物块受到的最大静摩擦力为4N，而在t＝6s时，该物块受到的摩擦力刚好从静摩擦力变成滑动摩擦力，所以外力F必定等于4N，B正确；t＝8s时物块正在运动，运动状态不确定，无法确定F的大小，C错误；由图2可知，物块受到的滑动摩擦力Ff滑＝3N，因为Ff滑＝μmg，动摩擦因数μ＝eq\f(Ff滑,mg)＝eq\f(3,3.75×10)＝0.08，D正确。9．如图所示，A、B两长方体木块放在水平面上，它们的高度相等，长木板C放在它们上面。用水平力F拉木块A，使A、B、C一起沿水平面对右匀速运动，则()A．A对C的摩擦力方向向右B．C对A的摩擦力方向向右C．B对C的摩擦力方向向右D．C对B的摩擦力方向向右答案AD解析将B、C看成一个整体，它相对A有向左的运动趋势，故A对C的摩擦力方向向右，由牛顿第三定律，C对A的摩擦力方向向左，A正确，B错误；将A、C看成一个整体，B相对它有向左的运动趋势，故C对B的摩擦力方向向右，由牛顿第三定律，B对C的摩擦力方向向左，C错误，D正确。10．如图所示，轻质弹簧的劲度系数为k，小球所受重力为G，平衡时小球在A处。今用力F竖直向下压小球使弹簧缩短x，让小球静止在B处，则()A．小球在A处时弹簧的弹力为零B．小球在B处时弹簧的弹力为kx＋GC．小球在A处时所受弹力较大D．小球在B处时所受弹力较大答案BD解析小球处于A位置保持静止状态时，受到重力和弹力的作用，二力平衡，故弹力等于重力，即G＝kx1①，A错误；小球处于B位置保持静止状态时，受到重力G、压力F和弹簧弹力F弹的作用，依据共点力的平衡条件有F＋G＝F弹②，依据胡克定律有F弹＝k(x1＋x)③，由①③两式解得F弹＝G＋kx，B正确；弹簧压缩量越大，弹力越大，C错误，D正确。11.如图所示，一根轻质细绳跨过定滑轮O连接两个小球A、B，两球穿在同一根光滑的竖直杆上，不计细绳与滑轮之间的摩擦，当两球平衡时，OA绳与水平方向的夹角为60°，OB绳与水平方向的夹角为30°，则球A、B的质量之比和杆对A、B的弹力之比分别为()A.eq\f(mA,mB)＝eq\r(3)B.eq\f(mA,mB)＝eq\f(\r(3),3)C.eq\f(FNA,FNB)＝eq\f(\r(3),3)D.eq\f(FNA,FNB)＝eq\f(\r(3),2)答案AC解析分别对A、B两球进行受力分析，运用合成法，如图所示，有FTsin60°＝mAg，FT′sin30°＝mBg，FNA＝FTcos60°，FNB＝FT′cos30°，FT＝FT′，故eq\f(mA,mB)＝eq\f(FTsin60°,FT′sin30°)＝eq\r(3)，eq\f(FNA,FNB)＝eq\f(FTcos60°,FT′cos30°)＝eq\f(\r(3),3)，A、C正确，B、D错误。12.如图所示，半径相同、质量分布匀称的圆柱体A和半圆柱体B靠在一起，A表面光滑，重力为G，B下表面粗糙，A静止在水平地面上，现过A的轴心施以水平作用力F，可缓慢地将A拉离水平地面且始终滑到B的顶端，整个过程中，B始终处于静止状态。对该过程，下列说法正确的是()A．起先时拉力F最大，为eq\r(3)G，而后渐渐减小到0B．起先时A、B间的压力最大，为2G，而后渐渐减小到GC．地面受到B的压力渐渐增大D．地面对B的摩擦力渐渐增大答案AB解析设A、B的半径为R，则圆柱体A和半圆柱体B的圆心的连线长为2R，故起先时此连线与竖直方向的夹角为60°。A受三个力平衡，如图所示，三个力构成封闭矢量三角形，其中重力不变，拉力F的方向不变，支持力FN与竖直方向的夹角由60°渐渐减小到0，故起先时拉力F最大，为eq\r(3)G，而后渐渐减小到0，A正确；起先时A、B间的压力最大，为2G，而后渐渐减小到G，B正确；对圆柱体A和半圆柱体B整体分析，受重力、水平力F、支持力和摩擦力，依据平衡条件，支持力FN＝G＋GB保持不变，由牛顿第三定律知B对地面的压力大小不变，C错误；整体在水平方向上受到水平力F和地面对B的摩擦力，由于始终处于平衡状态，故摩擦力Ff＝F渐渐减小，D错误。第Ⅱ卷(非选择题，共52分)二、试验题(本题共2小题，共12分)13．(6分)如图甲所示，用铁架台、弹簧和多个已知质量且质量相等的钩码，探究在弹性限度内弹簧弹力与弹簧伸长量的关系。(1)试验中还须要的测量工具有：________________。(2)如图乙所示，依据试验数据绘图，纵轴是钩码质量m，横轴是弹簧的形变量x。由图可知，图线不通过原点，缘由是________________；弹簧的劲度系数k＝________N/m(计算结果保留两位有效数字，重力加速度g取9.8m/s2)。(3)如图丙所示，是两根不同的弹簧a和b的弹簧弹力F与弹簧长度L的F­L图像，下列说法正确的是________。A．a的原长比b的长 B．a的劲度系数比b的大C．a的劲度系数比b的小 D．弹力与弹簧长度成正比答案(1)毫米刻度尺(2)弹簧有自重5.9(3)B解析(1)试验须要测弹簧的长度、形变量，故还须要的测量工具有：毫米刻度尺。(2)由图乙知，当m＝0时，x大于零，说明没有挂重物时，弹簧有伸长，这是弹簧自身的重力造成的；由平衡条件有mg＝kΔx，可得k＝eq\f(mg,Δx)＝eq\f(60×10－3×9.8,0.10)N/m＝5.9N/m。(3)在图像中横截距表示弹簧的原长，故b的原长比a的长，A错误；在图像中斜率表示弹簧的劲度系数k，故a的劲度系数比b的大，B正确，C错误；由图丙可知，弹力与弹簧长度为一次函数关系，不成正比，D错误。14．(6分)“探究力的平行四边形定则”的试验如图甲所示，其中A为固定橡皮条的图钉的位置，O为橡皮条与细绳的结点，OB和OC为细绳，图乙所示是在白纸上依据试验结果画出的图。(1)本试验采纳的科学方法是________。A．志向试验法B．等效替代法C．限制变量法D．建立物理模型法(2)图乙中的________(填“F”或“F′”)是力F1和F2合力的实际测量值。(3)同学们在操作过程中有如下争论，其中对减小试验误差有益的是________。A．两根细绳的夹角应尽量大些B．橡皮条应与两绳夹角的角平分线在同始终线上C．为了读数便利，可以使弹簧测力计与木板平面成肯定倾角D．拉橡皮条的细绳要长些，标记同一细绳方向的两点要远些(4)试验中用一个弹簧测力计拉时如图丙所示，则弹簧测力计的读数为________N。(5)在试验中，假如将细绳也换成橡皮条，那么试验结果是否会发生变更？答：________。(填“会”或“不会”)(6)由于没有弹簧测力计，宏春同学改用图丁的装置来验证力的平行四边形定则：在竖直木板上铺有白纸，固定两个光滑的滑轮，将绳子打一个结点O，每个钩码的质量相等，当系统达到平衡时，依据钩码个数登记三根绳子的拉力TOA、TOB和TOC及结点O的位置，再变更钩码个数重新试验，下列试验不能完成的是________。A．钩码的个数N1＝N2＝3，N3＝4B．钩码的个数N1＝N2＝2，N3＝4C．钩码的个数N1＝N2＝N3＝4D．钩码的个数N1＝3，N2＝4，N3＝5答案(1)B(2)F′(3)D(4)4.00(5)不会(6)B解析(1)本试验中两个拉力的作用效果和一个拉力的作用效果相同，采纳的科学方法是等效替代法，故B正确。(2)试验中F是由平行四边形定则得出的，而F′是通过试验得出的，是力F1和F2合力的实际测量值。(3)通过两细绳用两个弹簧测力计互成角度地拉橡皮条时，两细绳的夹角不能太大或太小，以在60°～120°之间为宜，故A错误；拉橡皮条时只要确保结点O拉到同一位置即可，橡皮条不肯定要与两细绳夹角的角平分线在同始终线上，故B错误；为了减小试验的误差，操作中要求弹簧测力计、细绳、橡皮条都应与木板平面平行，故C错误；为了更加精确地记录力的方向，拉橡皮条的细绳要长些，标记同一细绳方向的两点要远些，故D正确。(4)弹簧测力计读数为4.00N。(5)假如将细绳也换成橡皮条，只要将结点拉到相同的位置，试验结果不会发生变更。(6)由于结点在三个共点力TOA、TOB、TOC作用下处于平衡状态，因此三个力能构成一个三角形。以钩码的个数表示力的大小，3、3、4能构成三角形，故A可能完成；2、2、4不能构成三角形，故B不能完成；4、4、4可以构成三角形，故C可能完成；3、4、5可以构成三角形，故D可能完成。本题选不能完成试验的，故选B。三、计算题(本题共4小题，共40分。要有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要注明单位)15．(8分)如图所示，一质量为2kg的物体夹在两木板之间，物体左右两侧与两块木板间的动摩擦因数μ都为0.1。现用一劲度系数为1000N/m的弹簧竖直向上把该物体匀速抽出，弹簧伸长了5cm。若要用此弹簧竖直向下把它匀速抽出，(设两木板对物体的压力不变，弹簧始终处于弹性限度以内，g＝10m/s2)求：(1)木板对物体的压力FN是多大？(2)弹簧的伸长量是多少？答案(1)150N(2)0.01m解析(1)竖直向上拉物体时，弹簧弹力F1＝kx1＝1000×0.05N＝50N，依据平衡条件得：F1－mg－2μFN＝0，解得：FN＝150N。(2)竖直向下拉物体时，F2＋mg－2μFN＝0，解得：F2＝10N，依据胡克定律得：x2＝eq\f(F2,k)＝eq\f(10,1000)m＝0.01m。16．(10分)“强台风”是一个巨大的能量库，其风速都在17m/s以上，甚至在60m/s以上。据测，当风力达到12级时，垂直于风向平面上每平方米风力可达数千牛。设某次台风登陆时的风力为9级，水平方向风速大小可达到22m/s，经过流体阻力测算，在经过一个身高为1.7m左右人体的面积时，所产生的水平风力约为164N。假设这个人质量为60kg，台风来临时此人站立在水平地面上，竖直方向不受风力作用，此人与地面间的动摩擦因数为0.26，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。g取10m/s2。试通过计算分析：(1)当风速达到22m/s时，人能不能被吹动？(2)当风速达到15m/s时，吹在人身上的水平风力达到76N，站在地上的人受的摩擦力多大？(3)当风速达到25m/s时，吹在人身上的水平风力达到212N，站在地上的人受的摩擦力多大？答案(1)能(2)76N(3)156N解析(1)人和地面之间的压力FN＝mg＝600N，人和地面之间的最大静摩擦力f＝μFN＝0.26×600N＝156N。因为F＝164N>f，所以人能被吹动。(2)当风力F1＝76N时，由于F1<f，所以人不能被吹动，人受到地面给他的摩擦力是静摩擦力，其大小f1＝F1＝76N。(3)当风力F2＝212N时，由于F2>f，所以人能被吹动，人受到地面给他的摩擦力为滑动摩擦力，其大小f2＝f＝156N。17.(10分)如图所示(俯视图)，一质量为2kg的木块静止在水平地面上，木块与地面之间的动摩擦因数为0.4，现沿水平面对木块同时施加相互垂直的两个拉力F1、F2，已知F1＝F2＝4N，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g取10m/s2，则(1)F1与F2的合力大小是多少？(2)木块受到的摩擦力大小为多少？(3)保持F1、F2不变，若沿水平面再对木块施加一拉力F3，使木块沿F1的方向做匀速直线运动，求此时F3的大小和方向。答案(1)4eq\r(2)N(2)4eq\r(2)N(3)4eq\r(2)N方向与F1成45°角，在俯视图中斜向右上方解析(1)依据力的平行四边形定则，可得两个拉力的合力大小F＝eq\r(F\o\al(2,1)＋F\o\al(2,2))＝4eq\r(2)N。(2)由题