2024-2025學(xué)年新教材高中物理第三章相互作用章末檢測含解析粵教版必修第一冊

PAGEPAGE11章末綜合檢測(三)相互作用(時間：90分鐘滿分：100分)一、單項選擇題(本題共8小題，每小題3分，共24分。在每小題給出的四個選項中，只有一項是符合題目要求的)1.如圖所示的是幽默大師卓別林常用的一個藝術(shù)造型，他身子側(cè)傾，依靠手杖的支持使身軀平衡。下列說法正確的是()A．水平地面對手杖沒有摩擦力的作用B．水平地面對卓別林沒有摩擦力的作用C．水平地面對手杖的彈力方向沿桿向上D．水平地面對卓別林的作用力方向肯定不是豎直向上的解析：選D手杖有向右滑動的趨勢，卓別林有向左滑動的趨勢，水平地面對手杖和卓別林均有摩擦力的作用，A、B錯誤；水平地面對手杖的彈力方向垂直于地面對上，C錯誤；地面對卓別林的摩擦力方向向右，所以水平地面對卓別林的作用力方向斜向右上方，肯定不是豎直向上的，D正確。2.如圖所示，一木塊沿光滑斜面下滑，下列說法正確的是()A．木塊受重力、支持力的作用B．木塊受下滑力、支持力的作用C．木塊受下滑力、對斜面的壓力、支持力的作用D．木塊對斜面的壓力是由于斜面發(fā)生微小形變而產(chǎn)生的解析：選A木塊下滑過程中，由于斜面是光滑的，所以不受摩擦力作用，受到豎直向下的重力和垂直斜面對上的支持力作用，下滑力為重力沿斜面對下的分力，對斜面的壓力的受力物體是斜面，不是木塊，A正確，B、C均錯誤；木塊對斜面的壓力是由于木塊發(fā)生形變而產(chǎn)生的，D錯誤。3.當直升機傾斜飛行時，螺旋槳產(chǎn)生的升力F垂直于機身，升力F與豎直方向的夾角為θ?，F(xiàn)沿水平和豎直兩個方向分解力F，如圖所示。下列說法正確的是()A．水平分力大小為Fx＝FcosθB．水平分力大小為Fx＝FtanθC．豎直分力大小為Fy＝FcosθD．豎直分力大小為Fy＝Ftanθ解析：選C將力F分解為兩個相互垂直的分力，其中沿水平方向的分力大小為Fx＝Fsinθ，豎直方向的分力大小為Fy＝Fcosθ，故C正確，A、B、D錯誤。4.如圖所示，一只半球形碗倒扣在水平桌面上處于靜止狀態(tài)，球的半徑為R，質(zhì)量為m的螞蟻只有在離桌面的高度大于或等于eq\f(4,5)R時，才能停在碗上，若最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，那么螞蟻和碗面間的動摩擦因數(shù)為()A.eq\f(3,5) B.eq\f(4,5)C.eq\f(3,4) D..eq\f(12,25)解析：選C螞蟻在重力、支持力和摩擦力作用下處于平衡狀態(tài)，依據(jù)共點力的的平衡條件，有f＝mgsinθ，F(xiàn)N＝mgcosθ，f＝μFN，而cosθ＝eq\f(\f(4R,5),R)＝eq\f(4,5)，所以μ＝eq\f(f,FN)＝tanθ＝eq\f(3,4)，故C正確。5.兩個物體M、m用跨過光滑定滑輪的輕繩相連，如圖所示放置，OA、OB與水平面的夾角分別為30°、60°，物體M的重力大小為20N，M、m均處于靜止狀態(tài)。則()A．繩OA對M的拉力大小為10NB．繩OB對M的拉力大小為10NC．m受到水平面的靜摩擦力大小為10ND．m受到水平面的靜摩擦力的方向水平向左解析：選AD先對結(jié)點O受力分析，如圖所示，結(jié)點O受OA、OB、OM三根繩子的拉力，通過條件由幾何學(xué)問得知OA和OB的夾角為90°，因此利用力的平衡有，F(xiàn)OM＝20N，F(xiàn)OA＝FOM×sin30°＝10N，F(xiàn)OB＝FOM×cos30°＝10eq\r(3)N，故A對，B錯；對物體m受力分析，受向左的拉力10N，向右的拉力10eq\r(3)N，因此物體m受到的靜摩擦力水平向左，大小為(10eq\r(3)－10)N，C錯，D對。6.如圖所示，一長直木板的上表面放有一小木塊，當木板以遠離木塊的一端O為軸，由水平位置緩慢向上轉(zhuǎn)動(α角變大)時，則木塊受到的摩擦力f隨轉(zhuǎn)過的角度α變更的圖像，可能正確的是()解析：選Cα角增大時，木塊先受到的摩擦力為靜摩擦力，則f＝mgsinα，當木塊相對木板滑動時變?yōu)榛瑒幽Σ亮?，則f＝μmgcosα，又知α角在增大，故C正確。7.用來粉刷墻壁的涂料滾的示意圖如圖所示。運用時，用撐竿推著涂料滾沿著墻壁上下滾動，把涂料勻稱地粉刷到墻壁上。撐竿的重量和墻壁的摩擦均不計，而且撐竿足夠長。粉刷工人站在離墻壁某一距離處緩緩上推涂料滾，使撐竿與墻壁間的夾角越來越小。該過程中撐竿對涂料滾的推力為F1，涂料滾對墻壁的壓力為F2，下列說法正確的是()A．F1、F2均減小 B．F1、F2均增大C．F1減小，F(xiàn)2增大 D.F1增大，F(xiàn)2減小解析：選A以涂料滾為探討對象，分析受力狀況，受力圖如圖所示。設(shè)撐竿與墻壁間的夾角為α，依據(jù)共點力平衡的條件，得F1＝eq\f(G,cosα)，F(xiàn)2＝Gtanα；依據(jù)題意可得，撐竿與墻壁間的夾角α減小，cosα增大，tanα減小，則F1、F2均減小，A正確。8.如圖所示，一傾角為30°的光滑斜面固定在地面上，一質(zhì)量為m的小木塊在水平力F的作用下靜止在斜面上。若只變更F的方向而不變更F的大小，仍使木塊靜止，則此時力F與水平面的夾角為()A．60° B.45°C．30° D.15°解析：選A木塊受重力、支持力和力F處于平衡狀態(tài)，受力如圖所示，依據(jù)矢量三角形知，F(xiàn)向上偏轉(zhuǎn)60°后，大小不變，且木塊仍舊能處于平衡狀態(tài)，所以此時力F與水平面的夾角為60°，故A正確。二、多項選擇題(本題共4小題，每小題4分，共16分。在每小題給出的四個選項中，有多項符合題目要求。全部選對的得4分，選對但不全的得2分，有選錯的得0分)9.如圖所示，一鐵架臺放于水平地面上，其上有一輕質(zhì)細線懸掛一小球，起先時細線豎直，現(xiàn)將水平力F作用于小球上，使其緩慢地由實線位置運動到虛線位置，鐵架臺始終保持靜止，則在這一過程中()A．水平拉力F是恒力B．鐵架臺對地面的壓力肯定不變C．細線的拉力變小D．地面對鐵架臺的摩擦力增大解析：選BD對小球受力分析如圖所示，其受拉力T、重力和水平力F，依據(jù)平衡條件，有F＝mgtanθ，T＝eq\f(mg,cosθ)，θ漸漸增大，則F漸漸增大，T也增大，故A、C錯誤；以小球、細線和鐵架臺整體為探討對象，依據(jù)平衡條件得f＝F，則f漸漸增大，F(xiàn)N＝(M＋m)g，F(xiàn)N保持不變，故B、D正確。10.如圖所示，一光滑的輕滑輪用輕繩OO′懸掛于O點，另一輕繩跨過滑輪，一端連著斜面上的物塊A，另一端懸掛物體B，整個系統(tǒng)處于靜止狀態(tài)?，F(xiàn)緩慢向左推動斜面，直到輕繩平行于斜面，在這個過程中物塊A與斜面始終保持相對靜止。則下列說法正確的是()A．物塊A受到的摩擦力肯定減小B．物塊A對斜面的壓力肯定增大C．輕繩OO′的拉力肯定減小D．輕繩OO′與豎直方向的夾角肯定減小解析：選BC對B分析，因為過程緩慢，故B受力平衡，所以繩子的拉力T′＝mBg，由于同一條繩子上的拉力大小相同，故繩子對A的拉力大小恒為T＝mBg。如圖所示，設(shè)繩子與斜面的夾角為θ，斜面與水平面的夾角為α，對A分析，在垂直于斜面方向上，有Tsinθ＋FN＝mAgcosα，隨著斜面左移，θ在減小，故FN＝mAgcosα－Tsinθ在增大；在沿斜面方向上，物塊A受到重力沿斜面對下的分力mAgsinα和繩子沿斜面對上的分力為Tcosθ，假如mAgsinα>Tcosθ，則有mAgsinα＝Tcosθ＋f，隨著θ減小，f在減小，假如mAgsinα<Tcosθ，則有mAgsinα＋f＝Tcosθ，隨著θ減小，f在增大，故A錯誤，B正確。因為滑輪兩邊繩子的夾角越來越大，又滑輪兩邊繩子的拉力大小相等且不變，則滑輪兩邊繩子的合力越來越小，所以輕繩eq\a\vs4\al(OO)′的拉力在減小，C正確。eq\a\vs4\al(OO)′在滑輪兩邊輕繩夾角的角平分線上，所以eq\a\vs4\al(OO)′與豎直方向的夾角肯定增大，D錯誤。11.如圖所示，一質(zhì)量為m、半徑為r的光滑球A用細繩懸掛于O點，另一質(zhì)量為M、半徑為R的半球形物體B被夾在豎直墻壁和A球之間，B的球心到O點之間的距離為h，A、B的球心在同一水平線上，A、B處于靜止狀態(tài)，重力加速度為g。則下列說法正確的是()A．A對B的壓力大小為eq\f(R＋r,h)mgB．豎直墻壁對B的摩擦力可能為零C．當只輕輕把球B向下移動一點距離，若A、B再次保持靜止，則A對B的壓力大小保持不變，細繩拉力增大D．當只輕輕把球B向下移動一點距離，若A、B再次保持靜止，則A對B的壓力減小，細繩拉力減小解析：選AD分析A球的受力狀況，如圖1所示，B對A的支持力FN和A的重力mg的合力與細繩的拉力T等大、反向、共線，依據(jù)兩個陰影三角形相像得eq\f(FN,R＋r)＝eq\f(mg,h)＝eq\f(T,OA)，解得FN＝eq\f(R＋r,h)mg，T＝eq\f(OA,h)mg，由力的作用是相互的知A對B的壓力大小為FN′＝FN＝eq\f(R＋r,h)mg，A正確；B在豎直方向受到重力，而A、B間無摩擦，由平衡條件知豎直墻壁對B肯定有摩擦力，B錯誤；當只輕輕把球B向下移動一點距離，分析A球的受力狀況，如圖2所示，F(xiàn)N和T的合力與mg等大、反向、共線，依據(jù)兩個陰影三角形相像得eq\f(FN,R＋r)＝eq\f(mg,L)＝eq\f(T,OA)，解得FN＝eq\f(R＋r,L)mg，T＝eq\f(OA,L)mg，由于L>h，可知FN減小，T減小，由力的作用是相互的知A對B的壓力減小，C錯誤，D正確。12.質(zhì)量均為m的兩物塊A和B之間連接著一根輕質(zhì)彈簧，其勁度系數(shù)為k?，F(xiàn)將物塊A、B放在水平地面上一斜面的等高處，如圖所示，彈簧處于壓縮狀態(tài)，且物塊與斜面均能保持靜止。已知斜面的傾角為θ，兩物塊和斜面間的動摩擦因數(shù)均為μ，設(shè)最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，則下列說法正確的是()A．斜面和水平地面間肯定有靜摩擦力B．斜面對A、B及彈簧組成的系統(tǒng)的靜摩擦力大于2mgsinθC．若將彈簧拿掉，物塊也不行能發(fā)生滑動D．彈簧的最大壓縮量為eq\f(mg\r(μ2cos2θ－sin2θ),k)解析：選CD將彈簧、兩物塊和斜面看作一個整體，對整體分析，整體處于平衡狀態(tài)，沒有相對地面運動或相對地面運動的趨勢，故斜面與水平地面間沒有摩擦力的作用，A錯誤；對A、B及彈簧整體分析，整體的重力沿斜面對下的分力為2mgsinθ，等于所受斜面的靜摩擦力，B錯誤；拿掉彈簧前，單個物塊受到的靜摩擦力大于重力沿斜面對下的分力，拿掉彈簧后，靜摩擦力瞬間發(fā)生變更，與重力沿斜面對下的分力大小相等，物塊不會發(fā)生滑動，C正確；彈簧彈力沿水平方向，大小為kx，且彈力大小等于mgsinθ和靜摩擦力f的合力，當彈簧彈力最大時，彈簧的壓縮量最大，靜摩擦力最大，此時kxm＝eq\r(fm2－mgsinθ2)，其中fm＝μmgcosθ，故xm＝eq\f(mg\r(μ2cos2θ－sin2θ),k)，D正確。三、非選擇題(本題共6小題，共60分)13．(6分)某同學(xué)用如圖甲所示的裝置探究彈力和彈簧伸長量的關(guān)系，試驗步驟如下：①測出不掛鉤碼時彈簧的自然長度；②將1個鉤碼掛在彈簧的下端，測出彈簧的總長度L；③將2、3、4個鉤碼逐個掛在彈簧的下端，重復(fù)②。(1)該同學(xué)測量后把數(shù)據(jù)描點在坐標圖乙中，請你幫助該同學(xué)作出F-L圖像。(2)由此圖線可得出該彈簧的原長L0＝________cm，勁度系數(shù)k＝________N/m。(結(jié)果保留一位小數(shù))解析：(1)作出F-L圖像如圖所示，(2)由圖像可知該彈簧的原長L0＝5.0cm，勁度系數(shù)k＝eq\f(ΔF,ΔL)＝25.0N/m。答案：(1)見解析圖(2)5.025.0(24.9～25.1均可)14．(8分)某同學(xué)在做“驗證平行四邊形定則”的試驗中，遇到了以下問題，請幫助該同學(xué)解答。(1)物理學(xué)中有許多物理方法，本試驗采納的是________。A．類比試驗法 B.等效替代法C．限制變量法 D.極限法(2)在做試驗之前，該同學(xué)發(fā)覺有一只彈簧測力計如圖甲所示，則在運用前應(yīng)當對彈簧測力計________。(3)如圖乙所示的四個力中，力________(填圖中字母)是由一只彈簧測力計干脆拉橡皮筋測得的。(4)該同學(xué)已經(jīng)作出了兩個分力的力的圖示，如圖丙所示，方格中每邊的長度表示0.5N，請幫助該同學(xué)用作圖法作出合力F的圖示，并求出合力的大小為________N。(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)解析：(1)該試驗采納的方法是等效替代法，B正確。(2)由題圖甲可知，彈簧測力計指針不在零刻度線處，故在進行測量前應(yīng)先對彈簧測力計進行調(diào)零，使指針指在零刻度線處。(3)F′與橡皮筋在同一條直線上，是由一只彈簧測力計干脆拉橡皮筋測得的。(4)以F1、F2為鄰邊，作出平行四邊形，如圖所示。由圖可知，合力為F＝7×0.5N＝3.5N。答案：(1)B(2)調(diào)零(3)F′(4)見解析圖3.515．(8分)如圖所示，用細線OC的一端將質(zhì)量m＝1kg的物體系住，另一端與細線AO、BO結(jié)在一起，O為結(jié)點，A端系在豎直的墻壁上，AO與墻壁間的夾角為30°，B端與另一個質(zhì)量M＝10kg、放在傾角為30°的粗糙斜面上的物體相連，OB與斜面平行，整個系統(tǒng)處于靜止狀態(tài)，最大靜摩擦力可認為與滑動摩擦力相等，當?shù)氐闹亓铀俣萭＝10m/s2，求：(1)OA、OB線的拉力大??；(2)B與斜面間動摩擦因數(shù)的最小值。解析：(1)對結(jié)點O進行受力分析，如圖所示，其受OC向下的拉力(大小等于mg)和OA、OB的拉力F1、F2，有F1＝mgcos30°＝5eq\r(3)N≈8.66NF2＝mgsin30°＝5N。(2)斜面上的物體在四個力的作用下處于靜止狀態(tài)，如圖所示，依據(jù)力的平衡條件，有Mgsin30°＋F2′≤fFN＝Mgcos30°f＝μFNF2′＝F2解得μ≥eq\f(11\r(3),30)≈0.64，即動摩擦因數(shù)的最小值為0.64。答案：(1)8.66N5N(2)0.6416．(10分)同學(xué)們都有過擦黑板的經(jīng)驗。如圖所示，一黑板擦(可視為質(zhì)點)的質(zhì)量為m＝0.2kg，當手臂對黑板擦的作用力F＝10N且F與黑板面所成角度為53°時，黑板擦恰好沿黑板表面緩慢豎直向上擦黑板。(g取10m/s2，sin53°＝0.8，cos53°＝0.6)(1)求黑板擦與黑板間的動摩擦因數(shù)μ。(2)若作用力F的方向保持不變，當F多大時能完成向下緩慢擦黑板的任務(wù)？(3)比較以上兩種狀況，試推斷哪次黑板擦得更干凈，并說明理由。解析：(1)在黑板擦緩慢向上擦的過程中，以黑板擦為探討對象進行受力分析如圖甲所示，則在水平方向上，有：Fsin53°＝FN在豎直方向上，有：Fcos53°＝mg＋f，f＝μFN解得f＝4N，μ＝0.5。(2)在黑板擦緩慢向下擦的過程中，以黑板擦為探討對象進行受力分析如圖乙所示，則在水平方向上，有：F′sin53°＝FN′在豎直方向上，有：F′cos53°＋f′＝mg，f′＝μFN′解得F′＝2N，f′＝0.8N。(3)緩慢向上比緩慢向下擦得更干凈。因為緩慢向上擦?xí)r黑板擦與黑板間的摩擦力更大，擦得更干凈。答案：(1)0.5(2)2N(3)見解析17．(12分)如圖所示(截面圖)，質(zhì)量為M的直角三棱柱A放在粗糙的水平地面上，三棱柱的斜面是光滑的，斜面傾角為θ。一質(zhì)量為m的勻稱光滑圓柱體放在三棱柱和光滑豎直墻壁之間，A和B都處于靜止狀態(tài)，重力加速度大小為g，試求：(1)地面對三棱柱的支持力和摩擦力的大?。?2)若將A水平向左推動一點點后撤去推力，A和B能否靜止不動。解析：(1)選取A和B整體為探討對象，它受到重力(M＋m)g、地面的支持力FN、墻壁的彈力F和地面的摩擦力f的作用處于平衡狀態(tài)，如圖所示。依據(jù)平衡條件，有FN－(M＋m)g＝0，F(xiàn)＝f可得FN＝(M＋m)g再以B為探討對象，它受到重力、三棱柱對它的支持力FAB、墻壁對它的彈力F的作用處于平衡狀態(tài)，如圖所示，依據(jù)平衡條件，在豎直方向上，有FABcosθ＝mg在水平方向上，有FABsinθ＝F解得F＝mgtanθ所以f＝F＝mgtanθ。(2)若將A水平向左推動一點點后撤去推力，由于A、B的受力狀況(大小和方向)均不變，所以A和B仍能靜止不動。答案：(1)(M＋m)gmgtan