2020-2021学年高中物理人教版必修1第三单元相互作用测试卷一教师版

2021-2021学年高一上学期第三单元测试卷物理〔一〕考前须知：1．答题前，先将自己的姓名、准考证号填写在试题卷和答题卡上，并将准考证号条形码粘贴在答题卡上的指定位置。2．选择题的作答：每题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑，写在试题卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。3．非选择题的作答：用签字笔直接答在答题卡上对应的答题区域内。写在试题卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。4．考试结束后，请将本试题卷和答题卡一并上交。一、选择题(此题共12小题，每题4分。在每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，以下说法正确的选项是()A．舞蹈演员在跳舞过程中，其重心可能改变B．登珠穆朗玛峰时，运发动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．质量分布均匀的物体，其重心一定在该物体上【答案】A【解析】重心位置与物体的质量分布情况及形状有关，舞蹈演员在做各种优美动作的时候，其重心位置不断变化，A正确；重力的大小与海拔高度有关，登珠穆朗玛峰时，运发动在山底和山顶受到的重力不同，B错误；地球附近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状有关，质量分布均匀的物体的重心可以不在物体上，例如质量分布均匀的圆环的重心不在环上，D错误。2．关于动摩擦因数，以下说法正确的选项是()A．两物体接触面间压力越大，动摩擦因数越大B．两物体间滑动摩擦力越大，动摩擦因数越大C．两物体间的动摩擦因数与滑动摩擦力成正比，与两物体间的压力成反比D．两物体间的动摩擦因数是由两物体的材料和接触面的粗糙程度等决定的，与滑动摩擦力和正压力无关【答案】D【解析】两物体间的动摩擦因数是由两物体的材料和接触面的粗糙程度等决定的，与滑动摩擦力和正压力无关，D正确。3．如下图，一物块在拉力FT作用下沿水平方向做匀速运动，那么拉力FT与摩擦力Ff的合力的方向为()A．可能向上偏右B．可能向上偏左C．一定竖直向上D．无法判定【答案】C【解析】物体做匀速直线运动，故合力外为零；对物体受力分析可知，物体受重力、支持力、拉力及摩擦力；因重力和支持力的合力一定沿竖直方向且向下，故拉力一摩擦力的合力一定竖直向上，应选C。4．如下图，小车M在恒力F作用下，沿水平地面做直线运动，由此可判断()A．假设地面光滑，那么小车一定受三个力作用B．假设地面粗糙，那么小车也可以不受摩擦力作用C．假设小车做匀速运动，那么小车可能受四个力的作用D．假设小车做匀速运动，那么小车一定受三个力的作用【答案】B【解析】假设地面光滑，小车可能受重力、支持力、拉力F，当拉力F在竖直方向的分量等于重力时，支持力等于零，只受两个力，故A错误；假设地面粗糙，车可能受重力、支持力、拉力F和摩擦力，当支持力等于零时，摩擦力也等于零，所以小车也可以不受摩擦力作用，故B正确；假设小车做匀速运动，那么小车受力平衡，所以小车受重力、支持力、拉力和摩擦力，那么小车一定受四个力的作用，故C、D错误。5．如下图，A、B两球完全相同，质量均为m，用两根等长的细线悬挂在O点，两球之间连着一根轻质弹簧，静止不动时，两根细线之间的夹角为θ，那么弹簧的弹力为()A．2mgtanθB．mgtanθC．2mtaneq\f(θ,2)D．mgtaneq\f(θ,2)【答案】D【解析】对其中一个小球B受力分析，如下图，根据共点力平衡条件和几何知识可得F=mgtaneq\f(θ,2)，故D正确。6．如图，三个大小相等的力F，作用于同一点O，那么合力最大的是()【答案】B【解析】A项中将相互垂直的F进行合成，合力的大小为eq\r(2)F，再与第三个力F合成，那么最终合力的大小为(eq\r(2)－1)F；B项中将方向相反的两个力合成，那么合力为0，再与第三个力F合成，那么有合力大小为F；C项中将任意两力进行合成，可知这两力的合力与第三个力大小相等，方向相反，这三个力的合力为零；D项中将左边两个力进行合成，再与右边合成，那么有合力的大小(eq\r(3)－1)F。综上可知，合力最大的是B选项。7．如下图，在粗糙的水平桌面上静止放着一盏台灯，该台灯可通过支架前后调节从而可将灯头进行前后调节，以下对于台灯的受力分析正确的选项是()A．台灯受到水平向左的摩擦力B．假设将灯头向前调节一点(台灯未倒)，那么桌面对台灯的支持力将变大C．支架对灯头的支持力方向竖直向上D．整个台灯所受的合外力方向竖直向上【答案】C【解析】以整个台灯为研究对象，台灯受到重力和桌面的支持力，且处于平衡状态，合外力为0，故AD错误；根据二力平衡可知灯头所受支架的支持力竖直向上，故C正确；假设将灯头向前调一点(台灯未倒)，台灯仍然处于平衡状态，故桌面对台灯的支持力大小不变，故B错误。8．如下图，右侧是倾角α＝37°的斜面，左侧为四分之一圆弧轨道，圆心O与斜面等高。A、B两小球用一不可伸长的细线相连，A球与圆心O连线与竖直方向的夹角θ＝30°，A、B两小球与斜面均静止，不计一切摩擦，那么A、B两小球的质量之比为()A．eq\f(3\r(3),5)B．eq\f(4,5)C．eq\f(3\r(3),10)D．eq\f(2,5)【答案】A【解析】对A、B受力分析如下图，对A球由平衡条件，竖直方向有Tcosθ＋N1cosθ＝m1g，水平方向有Tsinθ＝N1sinθ，联立解得T＝eq\f(m1g,2cosθ)；对B球由平衡条件得T＝m2gsinα，联立解得eq\f(m1,m2)＝eq\f(3\r(3),5)。9．以下说法中正确的选项是()A．自然界所有的相互作用力都可归纳为四种根本相互作用B．在四种根本相互作用中，万有引力是最强的C．四种根本相互作用的规律是完全独立的，不可能再统一了D．万有引力和电磁力是长程力，强相互作用和弱相互作用是短程力【答案】AD【解析】在当前的研究水平上，可以认为自然界所有的相互作用归纳为四种，选项A正确；在四种根本相互作用中，万有引力是最弱的，选项B错误；随着研究的深入，已经发现了几种根本相互作用之间的统一关系，如“弱电统一〞，四种根本相互作用最终有可能统一为一种最根本的相互作用，C错误；万有引力和电磁力是长程力，强相互作用和弱相互作用是短程力，D正确。10．如下图，一倾角为45°的斜面固定于墙角，为使一光滑且质量分布均匀的铁球静止于图示位置，需加一水平力F，且F通过球心。以下说法正确的选项是()A．球一定受墙水平向左的弹力B．球可能受墙水平向左的弹力C．斜面对球弹力的方向一定通过铁球的重心D．球可能受斜面垂直于斜面向上的弹力【答案】BC【解析】F的大小适宜时，球可以静止在无墙的斜面上，F增大时墙才会对球有弹力，所以A错误，B正确；斜面对球必须有斜向上的弹力才能使球不下落，该弹力方向垂直于斜面且一定通过球的重心，所以C正确，D错误。11．如下图，物体A用轻质细绳系在竖直杆MN上的B点。现用一水平力F作用在绳上的O点，将O点缓慢向左移动，使细绳与竖直方向的夹角θ逐渐增大。关于此过程，以下说法中正确的选项是()A．水平力F逐渐增大B．水平力F逐渐减小C．绳OB上的弹力逐渐减小D．绳OB上的弹力逐渐增大【答案】AD【解析】设物体A的质量为m，对结点O受力分析，那么由平衡条件得F＝mgtanθ，θ增大，那么F增大，A正确，B错误；设绳OB上的弹力为T，Tcosθ＝mg，T＝eq\f(mg,cosθ)，θ增大，那么T增大，C错误，D正确。12．如下图，质量分别为m1和m2两个物体用两根轻质细线，分别悬挂在天花板上的A、B两点，两线与水平方向夹角分别为α、β，且α＞β，两物体间的轻质弹簧恰好处于水平状态，两根细线拉力分别为FTA和FTB，那么以下说法正确的选项是()A．FTA＞FTB B．FTA＜FTBC．m1＞m2 D．m1＜m2【答案】AC【解析】对整体，FTAcosα＝FTBcosβ，由于α>β，有cosα<cosβ，得FTA>FTB，A正确，B错误；对m1和m2竖直方向受力平衡，FTAsinα＝m1g，FTBsinβ＝m2g，得m1>m2，C正确，D错误。二、非选择题(此题共6小题，共52分。把答案填在题中的横线上或按题目要求作答。解答题应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)13．(5分)用扳手拧螺帽，要想将螺帽拧紧，我们可以在扳手的手柄上不同的地方用同一方向不同大小的力；用力作用在弹簧上可使弹簧伸长或压缩；用力作用在静止的小车上，可以使小车运动起来。上述情景说明：(1)力可以改变物体的________，也可以改变物体的________。。【答案】(1)形状运动状态(2)大小方向作用点【解析】(1)用力作用在弹簧上可使弹簧伸长或压缩，说明力能改变物体的形状；用力作用在静止的小车上，可以使小车运动起来，说明力能改变物体的运动状态。(2)弹簧的弹力越大，弹簧伸长或压缩的长度越大，说明力的作用效果与力的大小有关；给弹簧施加拉力，弹簧伸长，施加压力，弹簧收缩，说明力的效果与力的方向有关；在扳手的手柄上不同的地方用同一方向不同大小的力，说明力的效果与力的作用点有关。14．(6分)某同学利用如图1所示的装置来验证力的平行四边形定那么：在竖直木板上铺有白纸，固定两个光滑的滑轮A和B，将绳子打一个结点O，每个钩码的重量相等，当系统到达平衡时，根据钩码个数读出三根绳子的拉力F1、F2和F3，答复以下问题：(1)改变钩码个数，实验能完成的是__________。A．钩码个数N1＝N2＝2N3B．钩码个数N1＝N3＝3N2C．钩码个数N1＝N2＝N3D．钩码个数N1＝3N2＝4N3(2)在拆下钩码和绳子前，最重要的一个步骤是______________。A．标记结点O的位置，并记录OA、OB、OC三段绳子的方向B．量出OA、OB、OC三段绳子的长度C．用量角器量出三段绳子之间的夹角D．用天平测出钩码的质量(3)在作图时，你认为图2中________是正确的。(填“甲〞或“乙〞)【答案】(1)BC(2)A(3)甲【解析】(1)对O点受力分析如下图，OA、OB、OC分别表示FOA、FOB、FOC的大小，由于三个共点力处于平衡，所以FOA、FOB的合力大小等于FOC，那么∣FOA－FOB∣<FOC<FOA+FOB，故B、C能完成实验。(2)为探究求合力的方法，必须作受力图，所以先明确受力点，即标记结点O的位置，其次要作出力的方向并读出力的大小，最后作出力的图示，因此要做好记录，应从力的三要素角度出发，要记录钩码的个数和记录OA、OB、OC三段绳子的方向，故A正确，B、C、D错误。(3)以O点为研究对象，F3的实际作用效果在OC这条线上，由于误差的存在，F1、F2的合力的理论值与实际值有一定偏差，故甲图符合实际，乙图不符合实际。15．(8分)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。系统置于水平地面上静止不动，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。现用F＝1N的水平拉力作用在木块B上，如下图，求力F作用后木块A、B所受摩擦力的大小。【解析】没有施加力F时，木块A、B受力平衡，所受静摩擦力等于弹簧的弹力，即FA＝FB＝F弹＝kx＝400×0.02N＝8N木块B受到地面的最大静摩擦力FBm＝μGB＝0.25×60N＝15N施加力F后，对木块B有F＋F弹<FBm那么B所受摩擦力仍为静摩擦力，其大小为FB′＝F＋F弹＝9N施加力F后，木块A所受摩擦力仍为静摩擦力，大小为FA′＝F弹＝8N。16．(10分)用两根绳子吊起一重物，如下图，每根绳子所能承受的最大拉力是2.0×104N。sin37°＝0.6，cos37°＝0.8。问：(1)吊起的重物超重时，AO和BO哪根绳先断？(2)该装置所能吊起的重物最重是多少？【解析】(1)一端连接重物的吊绳对O点的拉力F产生两个效果：沿AO和BO方向同时拉O点，根据力的平行四边形定那么，可将F分解为FAO和FBO，由图可知FAO＝Fsin53°＝Gsin53°FBO＝Fsin37°＝Gsin37°故FAO>FBO，故AO绳先断。(2)当FAO＝2.0×104N时，Gmax＝Fmax＝eq\f(FAO,cos37°)＝2.5×104N即该装置所能吊起的重物最重为2.5×104N。17．(10分)在同一平面内的四个共点力F1、F2、F3、F4的大小依次为1