2025年高考物理 人教版必修第1册第3章　5含答案含答案

2025年高考物理人教版必修第1册第3章5含答案含答案第三章素能测评卷(时间：75分钟，满分：100分)一、单项选择题(本题共7小题，每小题4分，共28分，在每小题给出的四个选项中，只有一个选项符合题意。)1．足球运动是目前全球体育界最具影响力的运动项目之一，深受青少年喜爱。如图所示为三种与足球有关的情景，下列说法正确的是()A．图甲中，静止在地面上的足球受到的弹力就是它的重力B．图乙中，静止在光滑水平地面上的两个足球由于接触而受到相互作用的弹力C．图甲中，静止在地面上的足球受到弹力是因为地面发生形变D．图丙中，足球被踢起，说明脚对球的力大于球对脚的力解析：图甲中，静止在地面上的足球受到的弹力竖直向上，足球的重力竖直向下，弹力和重力不是同一种性质的力，A错误；图乙中，静止在光滑水平地面上的两个足球只有接触而没有相互挤压，即没有产生形变，所以没有受到相互作用的弹力，B错误；图甲中，静止在地面上的足球受到弹力，是因为地面发生形变产生的，C正确；图丙中，脚对球的力与球对脚的力是一对作用力和反作用力，大小相等，方向相反，D错误。故选C。2．(2024·广东汕尾统考期末)如图所示为一个免打孔伸缩晾衣杆的示意图，使用时，先调节杆的长度使其恰好与两侧的竖直墙面接触，然后打开锁紧装置保持杆长不变，最后旋转增压旋钮增加杆头与墙面间的压力，使其在晾衣物时能保持静止，下列说法正确的是()A．杆头与墙面间的压力越大，杆头与墙面间的摩擦力就越大B．所晾衣物的质量越大，杆头与墙面间的摩擦力就越大C．在湿衣物晾干的过程中，杆头与墙面间的摩擦力保持不变D．为了能晾更大质量的衣物，可增加杆头与墙面的接触面积解析：以晾衣杆与衣物为整体，受力分析可得两边杆头与墙面间的静摩擦力等于晾衣杆与衣物的总重力，即Ff＝(m衣物＋m晾衣杆)g，故杆头与墙面间的压力越大，杆头与墙面间的摩擦力不变，所晾衣物的质量越大，杆头与墙面间的摩擦力就越大，故A错误，B正确；在湿衣物晾干的过程中，晾衣杆与衣物的总重力减小，杆头与墙面间的摩擦力减小，故C错误；为了能晾更大质量的衣物，可增加杆头与墙面的粗糙程度或增大杆头与墙面间的压力，以增大杆头与墙面间的最大静摩擦力，增加杆头与墙面的接触面积不能够增大杆头与墙面间的最大静摩擦力，故D错误。故选B。3．如图甲所示，两小孩共提一桶水站立，若桶受力情况可简化为用两根轻绳悬挂物体，如图乙所示，则()A．男孩用力较大B．女孩用力较大C．两人用力一样大D．无法判断两人用力的大小关系解析：设男、女孩拉力与水平方向的夹角分别为α、β，则在水平方向有F1cosα＝F2cosβ，由图可知α>β，所以有F1>F2，即男孩用力较大。故选A。4.如图所示，一粗糙水平面上有两个质量分别为m1和m2的木块1和2，中间用一原长为L，劲度系数为k的轻弹簧连接，两木块与地面间的动摩擦因数均为μ。现用一水平力向左拉木块1，当两木块一起匀速运动时两木块之间的距离是()A．L＋eq\f(μ,k)m1g B．L＋eq\f(μ,k)(m1＋m2)gC．L＋eq\f(μ,k)m2g D．L＋eq\f(μ,k)eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(m1m2,m1＋m2)))g解析：对木块2受力分析，水平方向二力平衡，有kx＝μm2g，两木块之间的距离为s＝L＋x＝L＋eq\f(μm2g,k)，故选C。5.如图所示，轻杆OA通过铰链固定在竖直墙面上的O点，轻质弹簧一端固定在竖直墙面上的B点，另一端与轻杆A端连接。将一个小沙桶用轻质绳拴在轻杆的A端，装入一些沙子，平衡时，弹簧和轻杆的夹角θ为锐角。现让沙桶里的部分细沙缓慢漏出、直到弹簧和轻杆之间的夹角变为钝角，下列说法正确的是()A．轻杆的弹力不变B．轻杆的弹力一直减小C．弹簧可能先处于伸长状态，后处于压缩状态D．弹簧中的弹力逐渐增大解析：杆有铰链，力一定沿着杆的方向，根据分析，杆的力沿着OA方向，弹簧的弹力沿着AB方向才能受力平衡，故弹簧一直处于伸长状态。弹簧和轻杆的夹角θ由锐角变为钝角的过程中，弹簧的长度缩短，所以弹簧的弹力逐渐减小，故C、D错误；根据力三角形和几何三角形相似eq\f(mg,OB)＝eq\f(FN,OA)，沙子逐渐漏出时，重力减小，OA、OB的长度均不变，故轻杆的弹力一直减小，故A错误，B正确。故选B。6.如图所示，一个重为5N的大砝码，用细线悬挂在O点，现在用力F拉砝码，使悬线偏离竖直方向30°时处于静止状态，此时所用拉力F的最小值为()A．5.0N B．2.5NC．8.65N D．4.3N解析：以物体为研究对象，根据作图法可知，当拉力F与悬线垂直时最小，根据平衡条件得最小值为Fmin＝Gsin30°＝5×eq\f(1,2)N＝2.5N，故选B。7.如图所示，倾角为θ的斜面体A置于水平地面上，小物体B置于斜面上，B通过细绳跨过光滑的定滑轮与未装沙的轻沙桶C连接(轻沙桶重力不计)，细线与斜面平行。起初三者均处于静止状态，现缓慢的往沙桶中加沙子，直到B刚向上运动。该过程中A始终未动，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。则在加沙过程中下列说法正确的是()A．B对A的压力逐渐减小B．A对B的摩擦力逐渐增大C．地面对A的摩擦力逐渐增大D．A对地面的压力保持不变解析：根据题意可知，绳子的拉力等于沙桶和沙的重力之和，所以在缓慢的往沙桶中加沙子的过程中，绳子的拉力不断地增大。初始时刻，由于C的重力不计，所以B物体受到的静摩擦力沿着斜面向上，当B刚向上运动时，B受到的静摩擦力沿着斜面向下，且达到最大。当初始时刻B受到的静摩擦力沿斜面向上时，根据平衡条件有mBgsinθ＝T＋Ff，垂直于斜面方向有FNAB＝mBgcosθ，当绳子拉力T逐渐增大时，静摩擦力先逐渐减小，后反向增大，直到增大到等于最大静摩擦力，但AB之间的压力始终不变。故A、B错误；对AB整体进行受力分析如图所示，根据平衡条件有Tcosθ＝Ff，Tsinθ＋FN＝GA＋GB，当绳子拉力增大的过程中，A与地面的摩擦力Ff逐渐增大，与地面的弹力FN逐渐减小，故C正确，D错误。故选C。二、多项选择题(本题共3小题，每小题6分，共18分，在每小题给出的四个选项中有多个选项符合题意，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，错选或不答的得0分。)8.如图，一运动员站在10m跳板上保持静止，图中F1表示人对跳板的弹力，F2表示跳板对人的弹力，则下列判断中正确的是()A．F1和F2是一对平衡力B．F1和F2是一对作用力和反作用力C．跳板对运动员的作用力大小等于运动员的重力大小D．F1和F2的合力为零解析：F1和F2是一对作用力和反作用力，大小相等，方向相反，作用在同一直线上，同时产生，同时消失，故A错误，B正确；运动员静止在跳板上，跳板对运动员的作用力与运动员的重力是一对平衡力，二者大小相等，故C正确；F1和F2是一对作用力和反作用力，作用物体不同，无法进行合成，故D错误。故选BC。9．(2024·北京西城高一统考期末)某同学利用图甲所示的装置研究物块与木板之间的摩擦力。实验台上固定一个力传感器，传感器用细线拉住物块，物块放置在粗糙的长木板上。水平向左拉木板，传感器记录的F－t图像如图乙所示。下列说法中正确的是()A．木板一定始终做匀速运动B．物块与木板之间的滑动摩擦力大小约为2.0NC．在1.0～1.2s时间内，物块与木板之间相对静止D．在2.4～3.0s时间内，物块与木板之间的摩擦力是静摩擦力解析：由图乙可知，在1.0～1.2s时间内，摩擦力随外力变化而变化，则摩擦力为静摩擦力，此段时间内物块与木板是静止的，故A错误，C正确；由图乙可知，在t＝2.2s之后，木块的摩擦力保持不变，则为滑动摩擦力，约为2.0N，故D错误，B正确。故选BC。10.(2024·贵州六盘水高一统考阶段练习)如图所示，人和物体均处于静止状态。人拉着轻绳在水平地面上后退一步后，人和物体仍保持静止。不计绳与滑轮的摩擦。下列说法中正确的是()A．绳的拉力变小B．人所受合力变小C．地面对人的摩擦力变小D．人对地面的压力变小解析：因人后退后人和物体仍保持静止，故此时人所受合力仍为零，绳的拉力大小仍等于物体所受重力，选项A、B均错误；人后退后，人所拉的轻绳与竖直方向的夹角θ减小，因地面对人的摩擦力Ff＝mgsinθ，故地面对人的摩擦力变小，因人对地面的压力FN＝Mg－mgcosθ，人对地面的压力变小，选项C、D均正确。故选CD。三、非选择题(本题共5小题，共54分。)11．(6分)如图a所示，为了探究合力与分力的关系，某实验小组的同学将一张白纸用四个图钉固定在水平的平板上，另用一图钉将橡皮筋固定在A点，橡皮筋的另一端拴接两细绳套，将两只弹簧测力计甲和乙分别挂在两细绳套上，使其沿平行于平板的方向将两条细绳拉开一定的角度，并将结点拉到白纸上的O点。(1)图a中弹簧测力计甲的读数为_4.00__N，弹簧测力计乙的读数为_2.50__N。(2)在完成该实验时，为了保证每次操作的实验效果相同，下列措施必须的是_______。A．任何一次操作都应保持两细绳套的角度相同B．任何一次操作都应将结点拉到同一位置O点C．任何一次操作结束后，读数时应正视弹簧测力计的示数D．任何一次操作都应记录细绳的方向(3)该小组的同学完成某次操作后，将记录的实验数据描绘在白纸上，作出的图如图b所示，则_F__是理论值，_F′__是实际值。(均填“F”或“F′”)解析：(1)图a中弹簧测力计甲的读数为4.00N，弹簧测力计乙的读数为2.50N。(2)任何一次操作不需要保持两细绳套的角度相同，只需要在合适的范围内即可，故A错误；任何一次操作不需要将结点拉到同一位置O点，只需要保证同一组实验中单独一个力作用和两个力作用时拉到的结点位置相同即可，不一定非得是固定的O点，故B错误；为保证实验的准确性，读数时应正视弹簧测力计的示数，故C正确；实验中验证力的平行四边形法则，任何一次操作都应记录细绳的方向来表示力的方向，故D正确。故选CD。(3)理论值是通过平行四边形法则得到的，故是F，实际值是单独一个力作用时的效果，方向必定与AO共线，故是F′。12.(9分)小明同学做“探究弹簧弹力和弹簧形变量的关系”的实验。(1)实验装置如图甲，下列实验操作正确的是_______。A．实验前，应该先把弹簧水平放置测量其原长B．逐一增挂钩码，记下每增加一只钩码后指针所指的标尺刻度和对应的钩码总重C．随意增减钩码，记下增减钩码后指针所指的标尺刻度和对应的钩码总重D．实验结束后应拆除实验装置，整理并复原实验器材(2)小明同学在实验后，根据记录的数据进行处理，作出外力F与弹簧总长度L的关系图线如图乙所示。根据图线计算该弹簧的劲度系数为k＝_50.0__N/m(保留三位有效数字)。(3)他又利用本实验原理把该弹簧做成一把弹簧秤，如图丙所示弹簧秤的示数为_3.0__N。解析：(1)为了消除弹簧自重的影响，实验前，应该先把弹簧竖直放置测量其原长，故A错误；为了更好地找出弹力与形变量之间的规律，应逐一增挂钩码，记下每增加一只钩码后指针所指的标尺刻度和对应的钩码总重，故C错误，B正确；实验结束后，应拆除实验装置，整理并复原实验器材，故D正确。故选BD。(2)设弹簧的原长为L0，根据胡克定律，外力F与弹簧总长度L的关系为F＝k(L－L0)＝kL－kL0，外力F与弹簧总长度L的关系图线如图乙所示，斜率为弹簧的劲度系数，根据图乙得该弹簧的劲度系数为k＝eq\f(10.0－0,30－10×10－2)N/m＝50.0N/m。(3)如图丙所示弹簧秤，最小刻度为0.2N，则弹簧秤的示数为3.0N。13.(10分)如图所示，小球在轻弹簧和水平轻绳的拉力作用下处于静止状态，弹簧与竖直方向的夹角θ＝37°，弹簧的拉力F＝10N，弹簧伸长量为x＝0.01m。(sin37°＝0.6，cos37°＝0.8)，求：(1)弹簧的劲度系数；(2)绳上的拉力大小和小球的重力大小。答案：(1)1000N/m(2)6N8N解析：(1)由胡克定律F＝kx得弹簧的劲度系数为k＝eq\f(F,x)＝eq\f(10,0.01)N/m＝1000N/m。(2)受力分析如下图由平衡条件可知，水平绳上拉力T＝Fsin37°＝6N小球的重力G＝Fcos37°＝8N。14．(13分)(2024·广东中山高一统考期末)图甲是《天工开物》中古人挖煤时的场景，装满煤块的簸箕总质量为20kg，牵引绳和水平地面夹角θ＝53°，示意图如图乙所示，井口的人以100N拉力恰好能拉动簸箕，并缓慢将其拉至滑轮正下方，再缓慢拉至井口。忽略绳子和滑轮之间的阻力，重力加速度g＝10m/s2，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，求：(1)沿着竖直方向缓慢拉升簸箕时，绳子中的拉力大小；(2)簸箕恰好被拉动时地面对簸箕的支持力和摩擦力；(3)簸箕和地面之间的动摩擦因数。答案：(1)200N(2)120N60N(3)0.5解析：(1)沿着竖直方向缓慢拉升簸箕时，绳子拉力等于装满煤块的簸箕的总重力，则绳子中的拉力为F＝mg＝200N。(2)簸箕恰好被拉动时，对簸箕受力分析，如下图所示根据平衡条件有，簸箕恰好被拉动时地面对簸箕的支持力为FN＝mg－Tsinθ＝200N－100N×0.8＝120N簸箕恰好被拉动时地面对簸箕的摩擦力为Ff＝Tcosθ＝100N×0.6＝60N。(3)根据滑动摩擦力公式有Ff＝μFN则簸箕和地面之间的动摩擦因数为μ＝eq\f(Ff,FN)＝0.5。15．(16分)(2024·辽宁高一校联考期末)如图所示，质量m1＝3kg的物块A悬挂在绳OP和OQ的结点O上，OP绳水平，OQ绳与竖直方向的夹角为53°，并跨过光滑轻质定滑轮与质量为m2＝5kg的物块B相连，斜面体C质量m3＝10kg、倾角为37°，斜面体C及物块A、B均保持静止。已知sin53°＝0.8，cos53°＝0.6，g取10m/s2。求：(1)物块B所受的摩擦力大小及方向；(2)斜面体C对地面的压力与摩擦力。答案：(1)20N，方向沿斜面向下(2)180N，方向竖直向下40N，方向水平向左解析：(1)选取O点为研究对象，进行受力分析并建立正交轴正交分解，如图所示根据平衡条件可得TQcos53°＝m1gTQsin53°＝TP解得TQ＝50NTP＝40N选取物块B作为研究对象，B所受的重力沿斜面向下的分力大小为m2gsin37°＝30N<50N所以物块B受到沿斜面向下的静摩擦力Ff，由平衡条件可得TQ＝m2gsin37°＋Ff解得Ff＝20N方向沿斜面向下。(2)对A、B、C做整体分析，由于三者均保持静止，根据平衡条件，水平方向有Ff′＝TP竖直方向有(m1＋m2＋m3)g＝FN解得Ff′＝40NFN＝180N根据牛顿第三定律可知，斜面体C对地面的压力为180N，方向竖直向下，斜面体C对地面的摩擦力为40N，方向水平向左。第三章5课后知能作业基础巩固练知识点一对平衡状态的理解1．(多选)下面关于共点力的平衡与平衡条件的说法正确的是()A．如果物体的运动速度为零，则必处于平衡状态B．如果物体的运动速度大小不变，则必处于平衡状态C．如果物体处于平衡状态，则物体沿任意方向的合力都必为零D．如果物体受到三个共点力的作用而处于平衡状态，则任意两个力的合力与第三个力大小相等、方向相反解析：物体运动速度为零时不一定处于平衡状态，A选项错误；物体运动速度大小不变、方向变化时，物体不做匀速直线运动，一定不处于平衡状态，B选项错误；物体处于平衡状态时，合力为零，物体沿任意方向的合力都必为零，C选项正确；物体受到三个共点力作用而处于平衡状态时，合力为零，则任意两个力的合力与第三个力等大反向，D选项正确。故选CD。2.如图所示，物体M在斜向右下方的推力F作用下，在水平地面上恰好做匀速运动，则推力F和物体M受到的摩擦力的合力方向()A．竖直向下 B．竖直向上C．斜向下偏左 D．斜向下偏右解析：物体M受四个力作用(如图所示)，支持力FN和重力G的合力一定在竖直方向上，由平衡条件知，摩擦力Ff和推力F的合力与支持力FN和重力G的合力必定等大反向，故Ff与F的合力沿竖直方向且向下，A正确。故选A。知识点二三力平衡问题3．一物体受F1、F2、F3三个共点力的作用，下面4组力的组合中，可以使物体处于平衡状态的是()A．F1＝9N，F2＝1N，F3＝5NB．F1＝8N，F2＝3N，F3＝15NC．F1＝4N，F2＝2N，F3＝10ND．F1＝6N，F2＝10N，F3＝10N解析：9N和1N的最小合力为8N，与5N不可能合力为零，故A项错误；8N和3N的最大合力为11N，故不可能与15N合力为零，故B项错误；4N和2N的最大合力为6N，不可能与10N合力为零，故C项错误；6N和10N的合力范围是4～16N，可能等于10N，则三个力的合力可以为零，即能使物体处于平衡状态。故D项正确。4．(多选)(2024·吉林高一统考阶段练习)灯笼是我国年俗文化的重要组成部分，悬挂灯笼的两种方式分别如图甲、乙所示。图甲中灯笼竖直悬挂在轻绳OA和OB的结点O处，轻绳OA与水平杆的夹角为60°，轻绳OB恰好水平，此时OA、OB的拉力大小分别为F1、F2；仅将图甲中轻绳OB更换为与轻绳OA等长的轻绳OB′，且轻绳OB′也固定在水平杆上，如图乙所示，此时OA、OB′的拉力大小分别为F3、F4。下列说法正确的是()A．F1＝F3 B．F1∶F2＝2∶1C．F1∶F4＝2∶1 D．F2∶F4＝2∶1解析：设灯笼所受重力为G，对题图甲中结点O受力分析，有F1sin60°＝G，F1cos60°＝F2，解得F1＝eq\f(2\r(3),3)G，F2＝eq\f(\r(3),3)G，则有F1∶F2＝2∶1，故B正确；对题图乙中结点O受力分析，有F3cos60°＝F4cos60°，F3sin60°＋F4sin60°＝G，解得F3＝F4＝eq\f(\r(3),3)G，则有F1∶F4＝2∶1，F2∶F4＝1∶1，故A、D错误，C正确。故选BC。5．重型自卸车利用液压装置使车厢缓慢倾斜到一定角度，车厢上的石块就会自动滑下。以下说法正确的是()A．在石块下滑前后自卸车与石块整体的重心位置不变B．自卸车车厢倾角越大，石块与车厢的动摩擦因数越小C．自卸车车厢倾角变大，车厢与石块间的正压力减小D．石块开始下滑时，受到的摩擦力大于重力沿斜面方向的分力解析：石块下滑后，整体的重心位置降低，A错误；动摩擦因数由接触面的材料和粗糙程度决定，与倾角无关，B错误；石块受力如图所示，FN＝mgcosθ，倾角变大时正压力减小，C正确；石块开始下滑时，受到的摩擦力小于重力沿斜面方向的分力，D错误。故选C。知识点三多力平衡问题6.吊兰是常养的植物盆栽之一，如图所示是悬挂的吊兰盆栽；四条等长的轻绳与竖直方向夹角均为30°，花盆总质量为2kg，取g＝10m/s2，则每根轻绳的弹力大小为()A．5N B．eq\f(10\r(3),3)NC．10N D．20N解析：根据对称性可知，每根绳的拉力大小相等，设每根绳的拉力大小为F。在竖直方向由平衡条件得：4Fcos30°＝G，解得：F＝eq\f(10\r(3),3)N，故A、C、D错误，B正确。故选B。7．(多选)(2024·山东泰安高一期末)如图所示，质量为m的物体在恒力F的作用下，沿天花板做匀速直线运动，物体与天花板间的动摩擦因数为μ，则物体受到的摩擦力大小为()A．Fcosθ B．FtanθC．μ(Fsinθ－mg) D．μ(mg－Fsinθ)解析：对物体受力分析，如图所示，由力的平衡条件可得，在水平方向有Fcosθ－Ff＝0，所以Ff＝Fcosθ，在竖直方向有Fsinθ－mg－FN＝0，则有物体受到的摩擦力大小为Ff＝μFN＝μ(Fsinθ－mg)，故选AC。8.质量为20kg的小孩坐在2kg的雪橇上，大人用与水平方向成37°斜向上的100N的拉力拉雪橇，他们一起沿水平地面向前做匀速直线运动。(g取10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8)求：(1)雪橇对地面的压力大小；(2)雪橇与水平地面间的动摩擦因数；(3)若拉力变为水平方向，要使他们一起向前做匀速直线运动时拉力的大小。答案：(1)160N(2)0.5(3)110N解析：(1)对小孩和雪橇整体受力分析，竖直方向有Fsinθ＋FN＝(M＋m)g解得FN＝160N，由牛顿第三定律可知雪橇对地面的压力大小为160N。(2)对小孩和雪橇整体受力分析，水平方向有Fcosθ－Ff＝0又Ff＝μFN解得μ＝0.5。(3)若拉力变为水平方向，则有F′＝Ff′Ff′＝μFN′FN′＝(M＋m)g解得F′＝110N。知识点四“活结”与“死结”、“动杆”与“定杆”模型9.小杰同学将洗干净的外套和衬衣挂在晾衣绳上，如图所示，晾衣绳穿过中间立柱上的固定套环，分别系在左、右立柱的顶端，忽略绳与套环、衣架挂钩之间的摩擦，忽略晾衣绳的质量，用T1、T2、T3和T4分别表示各段绳的拉力大小，下列说法正确的是()A．T1>T2 B．T2>T3C．T3<T4 D．T1＝T4解析：由于晾衣绳是穿过中间立柱上的固定套环并未打结，同一条绳上各点拉力大小相等，满足T1＝T2＝T3＝T4，D正确。故选D。10.(2024·安徽阜阳高一联考)如图所示，用手、铅笔支起绳子，绳子与铅笔的结合部挂一重为G的物体，手指可以感受到绳子的拉力，手掌可感受到铅笔的压力。开始时手掌竖直，绳子处于水平，且与铅笔间的夹角为30°，现将手掌缓慢右转30°，直至铅笔水平，忽略铅笔重力，则此时铅笔对手掌的作用力大小为()A.eq\f(G,2) B．eq\f(\r(3),2)GC．G D．eq\r(3)G解析：将手掌缓慢右转30°，直至铅笔水平，此时对绳和铅笔接触点进行受力分析，如图所示，根据平衡条件有F1＝G，解得F2＝eq\f(F1,tanθ)＝eq\f(G,tan30°)＝eq\r(3)G，由牛顿第三定律可知，则此时铅笔对手掌的作用力大小为eq\r(3)G。故选D。综合提升练11．(2024·黑龙江大庆阶段考)如图所示，质量为m的小球套在竖直