2024-2025學(xué)年新教材高中物理第三章相互作用單元素養(yǎng)評(píng)價(jià)三含解析教科版必修1

PAGE15-單元素養(yǎng)評(píng)價(jià)(三)(60分鐘·60分)一、選擇題(本題共9小題,每小題3分,共27分)1.如圖所示,質(zhì)量mA>mB的兩物體A、B疊放在一起,靠著豎直墻面。讓它們由靜止釋放,在沿粗糙墻面下落過程中,物體B的受力示意圖是 ()【解析】選A。A、B在豎直下落過程中與墻面沒有彈力,所以也沒有摩擦力,A、B均做自由落體運(yùn)動(dòng),均只受重力,故A正確。2.如圖所示,用完全相同的輕彈簧A、B、C將兩個(gè)相同的小球連接并懸掛,小球處于靜止?fàn)顟B(tài),彈簧A與豎直方向的夾角為30°,彈簧C水平,則彈簧A、C的伸長(zhǎng)量之比為 ()A.∶4 B.4∶C.1∶2 D.2∶1【解析】選D。將兩小球及彈簧B視為一個(gè)整體系統(tǒng),因小球處于靜止?fàn)顟B(tài),故該系統(tǒng)水平方向受力平衡,則有kΔxAsin30°=kΔxC,可得ΔxA∶ΔxC=2∶1,D正確。3.如圖所示,不光滑的水平面上并列放置兩物塊A和B。已知水平面對(duì)A的最大靜摩擦力為4N,水平面對(duì)B的最大靜摩擦力為2N,當(dāng)用F=3N的水平力從左側(cè)推A時(shí),物塊A、B受到的摩擦力分別為fA、fB,則 ()A.fA=1N,fB=2NB.fA=3N,fB=0C.fA=4N,fB=2ND.因動(dòng)摩擦因數(shù)和A、B的質(zhì)量未知,故無法計(jì)算【解析】選B。對(duì)A:水平方向受到3N向右的推力和3N向左的靜摩擦力,沒有超過A的最大靜摩擦力4N,所以A和B接觸而沒有擠壓,B對(duì)A的作用力FBA=0。對(duì)B:沒有相對(duì)水平面滑動(dòng)的趨勢(shì),水平面對(duì)B沒有摩擦力,fB=0。故B正確。4.如圖所示,P是位于水平的粗糙桌面上的物塊。用跨過定滑輪的輕繩將P與小盤相連,小盤內(nèi)有砝碼,小盤與砝碼的總質(zhì)量為m。在P運(yùn)動(dòng)的過程中,若不計(jì)空氣阻力,則關(guān)于P在水平方向受到的作用力與相應(yīng)的施力物體,下列說法正確的是 ()A.拉力和摩擦力,施力物體是地球和桌面B.拉力和摩擦力,施力物體是繩和桌面C.重力mg和摩擦力,施力物體是地球和桌面D.重力mg和摩擦力,施力物體是繩和桌面【解析】選B。以P為探討對(duì)象,水平方向P受到繩的拉力和桌面對(duì)P的摩擦力的作用,拉力的施力物體是繩,摩擦力的施力物體是桌面。故B正確。5.如圖所示,A、B兩物體重力都等于10N,各接觸面間的動(dòng)摩擦因數(shù)都等于0.3,F1=1N和F2=2N的兩個(gè)水平力分別作用在A和B上,A、B均靜止,則A受到的摩擦力和地面對(duì)B的摩擦力大小分別為 ()A.3N,6N B.1N,2NC.1N,1N D.0N,1N【解析】選C。因兩個(gè)物體都處于靜止?fàn)顟B(tài),故所受的摩擦力均為靜摩擦力;對(duì)物體A受力分析可知:F1=fA=1N;對(duì)A、B整體受力分析,由平衡條件可知:F2=F1+fB,解得fB=1N,故C正確。6.(2024·和平區(qū)高一檢測(cè))如圖所示,置于水平地面上的三腳架上固定一相機(jī),其重心在支架的豎直軸上。三根支架等長(zhǎng)且與水平地面的夾角相等,該夾角及支架的長(zhǎng)短均可以調(diào)整。則下列說法正確的是 ()A.每根支架承受的壓力大小相同B.支架對(duì)地面施加壓力的緣由是地面發(fā)生了形變C.若僅使三根支架增加相同長(zhǎng)度,則支架承受的壓力變大D.若三根支架與地面的夾角變小,則支架承受的壓力變小【解析】選A。三根支架等長(zhǎng)且與水平地面的夾角相等,依據(jù)對(duì)稱性知每根支架承受的壓力大小相等,故選項(xiàng)A正確;支架對(duì)地面施加壓力的緣由是支架面發(fā)生了形變,故選項(xiàng)B錯(cuò)誤;若僅使三根支架增加相同長(zhǎng)度,三根支架與地面的夾角不變,受力狀況不變,故選項(xiàng)C錯(cuò)誤;設(shè)三根支架與地面的夾角為α。三根支架對(duì)相機(jī)豎直向上的分力的合力應(yīng)等于相機(jī)重力,則有3Nsinα=G,知α變小,sinα變小,N增大,由牛頓第三定律知支架承受的壓力變大,故選項(xiàng)D錯(cuò)誤?！炯庸逃?xùn)練】一鐵塊m被豎直懸掛的磁性黑板緊緊吸住不動(dòng),如圖所示。下列說法不正確的是 ()A.鐵塊受到四個(gè)力作用,其中有三個(gè)力的施力物體均是黑板B.鐵塊與黑板間在水平方向有兩對(duì)相互作用力——相互吸引的磁力和相互作用的彈力C.磁力和彈力是相互平衡的力D.磁力大于彈力,黑板才能吸住鐵塊不動(dòng)【解析】選D。對(duì)m進(jìn)行受力分析可知,m受重力,黑板對(duì)鐵塊的吸引力、支持力以及摩擦力,除重力外其余三個(gè)力的施力物體都是黑板。由于鐵塊靜止不動(dòng)則它受到的合力等于零,由平衡條件可知,重力和摩擦力平衡,磁力和支持力平衡。7.如圖所示,擊球員用棒球棍回?fù)麸w過來的棒球時(shí),球棒擊棒球的力 ()A.比球撞擊球棒的力更早產(chǎn)生B.與球撞擊球棒的力同時(shí)產(chǎn)生C.大于球撞擊球棒的力D.小于球撞擊球棒的力【解析】選B。依據(jù)牛頓第三定律可知作用力與反作用力總是等大、反向,同時(shí)產(chǎn)生同時(shí)消逝,故選項(xiàng)B正確。8.2024年新冠疫情呈現(xiàn)了中國(guó)人民非凡的團(tuán)結(jié)精神,在抗擊疫情的特別期間,常常須要利用無人機(jī)進(jìn)行殺毒或者物資投遞。如圖所示,一架無人機(jī)在執(zhí)行物資投遞任務(wù)時(shí)正沿直線朝斜向下方勻速運(yùn)動(dòng)。用G表示無人機(jī)重力,F表示空氣對(duì)它的作用力,則下列選項(xiàng)中能表示此過程中無人機(jī)受力狀況的是 ()【解析】選D。對(duì)無人機(jī)進(jìn)行受力分析,受到重力、空氣的作用力,無人機(jī)沿直線朝斜向下方勻速運(yùn)動(dòng),加速度為零,重力和空氣的作用力是一對(duì)平衡力,所以F和重力G大小相等,方向相反,故D正確,A、B、C錯(cuò)誤。9.如圖,小球用細(xì)繩系住放在傾角為θ的光滑斜面上,當(dāng)細(xì)繩由水平方向漸漸向上移動(dòng)時(shí),球始終保持靜止?fàn)顟B(tài),則細(xì)繩上的拉力將 ()A.先增大后減小B.漸漸減小C.先減小后增大D.漸漸增大【解析】選C。以小球?yàn)樘接憣?duì)象,小球受到重力G、斜面的支持力F1和細(xì)繩的拉力F2三個(gè)力作用。畫出受力圖,作出支持力F1和拉力F2的合力,依據(jù)平衡條件可知它們的合力與重力大小相等,方向相反,保持不變。分別作出細(xì)繩在位置1、2、3三個(gè)位置的合成圖,由圖可知:細(xì)繩上的拉力先減小后增大,故選C?！究偨Y(jié)提升】力的動(dòng)態(tài)問題的分析步驟(1)畫出力的分解圖。在合力與兩個(gè)分力構(gòu)成的三角形中,一個(gè)是恒力,大小方向均不變;另兩個(gè)是變力,其中一個(gè)是方向不變的力,另一個(gè)是大小、方向均變更的力。(2)分析方向變更的力在哪個(gè)空間內(nèi)變更,借助力的矢量三角形,利用圖解法推斷兩個(gè)變力大小、方向的變更。(3)由圖解法可知,當(dāng)大小、方向都可變的分力(設(shè)為F1)與方向不變、大小可變的分力垂直時(shí),F1有最小值?！炯庸逃?xùn)練】長(zhǎng)直木板的上表面的一端放置一個(gè)鐵塊,木板放置在水平面上,將放置鐵塊的一端由水平位置緩慢地向上抬起,木板另一端相對(duì)水平面的位置保持不變,如圖所示。鐵塊受到的摩擦力f隨木板傾角α變更的圖線可能正確的是(設(shè)最大靜摩擦力的大小等于滑動(dòng)摩擦力大小)()【解析】選C。鐵塊起先相對(duì)木板不動(dòng),受靜摩擦力作用,f1=mgsinα,當(dāng)α增大到肯定程度,鐵塊相對(duì)木板滑動(dòng)時(shí),受滑動(dòng)摩擦力作用,f2=μmgcosα,由數(shù)學(xué)學(xué)問可知,只有C正確。二、試驗(yàn)題(5分)10.(2024·揚(yáng)州高一檢測(cè))圖甲為“探究求合力的方法”的試驗(yàn)裝置。(1)(多選)下列說法中正確的是____________。

A.在測(cè)量同一組數(shù)據(jù)F1、F2和合力F的過程中,橡皮條結(jié)點(diǎn)O的位置不能變更B.彈簧測(cè)力計(jì)拉細(xì)線時(shí),拉力方向必需豎直向下C.F1、F2和合力F的大小都不能超過彈簧測(cè)力計(jì)的量程D.為減小測(cè)量誤差,F1、F2方向間夾角應(yīng)為90°(2)彈簧測(cè)力計(jì)的指針如圖乙所示,由圖可知拉力的大小為____________N。

【解析】(1)在同一組數(shù)據(jù)中,只有當(dāng)橡皮條結(jié)點(diǎn)O的位置不發(fā)生變更時(shí),兩個(gè)力的作用效果和一個(gè)力的作用效果才相同,才可以驗(yàn)證平行四邊形定則,故A正確;彈簧測(cè)力計(jì)拉細(xì)線時(shí),方向不肯定向下,只要把O點(diǎn)拉到同一位置即可,故B錯(cuò)誤;依據(jù)彈簧測(cè)力計(jì)的運(yùn)用原則可知,在測(cè)力時(shí)不能超過彈簧測(cè)力計(jì)的量程,故C正確;F1、F2方向間夾角為90°,并不能減小誤差,故D錯(cuò)誤。(2)彈簧測(cè)力計(jì)的指針指示要估讀到下一位,故拉力F的大小為4.00N。答案:(1)A、C(2)4.00三、計(jì)算題(本題共3小題,共28分。要有必要的文字說明和解題步驟,有數(shù)值計(jì)算的要注明單位)11.(9分)用細(xì)繩AC和BC吊起一重物,兩繩與豎直方向的夾角如圖所示,AC能承受的最大拉力為150N,BC能承受的最大拉力為100N。(1)若掛一50N的重物時(shí),AC繩的拉力為多少?(2)為使繩子不斷裂,所吊重物的質(zhì)量不得超過多少?【解析】(1)以結(jié)點(diǎn)為探討對(duì)象受力分析,運(yùn)用合成法作圖:由幾何關(guān)系:TAC=mgcos30°=25N(3分)(2)AC能承受的最大拉力為F1=150N,則懸掛的重物mg==100N,m=10kg, (2分)BC能承受的最大拉力為F2=100N,則懸掛的重物mg==200N,m=20kg, (2分為保證兩根繩子都不斷,應(yīng)取質(zhì)量較小的,即所吊重物質(zhì)量不超過m=10kg。 (2分)答案:(1)25N(2)10kg【加固訓(xùn)練】如圖所示,三根輕質(zhì)繩子OA、OB與OC將一質(zhì)量為10kg的重物懸掛空中而處于靜止?fàn)顟B(tài),其中OB與天花板夾角為30°,OA與天花板夾角為60°,要求畫出結(jié)點(diǎn)O的受力分析圖,標(biāo)出對(duì)應(yīng)的力及角度。(g取10(1)求繩子OA、OB對(duì)應(yīng)的拉力大小FA、FB;(2)若保持O、B點(diǎn)位置不變,變更OA繩長(zhǎng)度,將A點(diǎn)移動(dòng)到D點(diǎn),使得OD=OB,求此時(shí)繩子OD對(duì)應(yīng)的拉力大小FD?！窘馕觥繉?duì)結(jié)點(diǎn)O受力分析如圖甲所示,(1)依據(jù)平衡條件,由幾何學(xué)問得:FA=mgcos30°=50NFB=mgsin30°=50N(2)將A點(diǎn)移動(dòng)到D點(diǎn)后畫出受力圖如圖乙所示,運(yùn)用合成法,由幾何學(xué)問得:FD=mg=100N答案:見解析圖甲(1)50N50N(2)100N12.(8分)在水平路面上用繩子拉一個(gè)重為G=183N的木箱,繩子與水平路面的夾角為30°,如圖所示。木箱與路面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.10,要使木箱能在水平路面上勻速運(yùn)動(dòng),則繩上所加拉力F應(yīng)為多大?【解析】建立如圖所示的直角坐標(biāo)系。木箱受到四個(gè)力的作用,將拉力F沿兩個(gè)坐標(biāo)軸方向分解為分力F1和F2,在x軸方向上由平衡條件可得f=F1=Fcosθ。 (2分)在y軸方向上有G=F2+N=Fsinθ+N, (2分)又f=μN(yùn), (2分)將G=183N及μ=0.10,θ=30°代入以上三式,解得F=20N。 (2分)答案:20N13.(11分)如圖,OA、OB、OC三段輕繩結(jié)于O點(diǎn),OB水平且與放置在水平面上質(zhì)量為m1=1.5kg的物體乙相連,OC下方懸掛物體甲。此時(shí)物體乙恰好未滑動(dòng)。已知OA與豎直方向成θ=37°,物體乙與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.2,可認(rèn)為最大靜摩擦力與滑動(dòng)摩擦力相等。g取10m/s(1)OB繩對(duì)物體乙的拉力是多大?(2)物體甲的質(zhì)量m2為多少?【解析】(1)對(duì)物體乙進(jìn)行受力分析,依據(jù)平衡條件有FOB=Ffm (2分)由于物體乙恰好未滑動(dòng),則Ffm=μm1g (2分故OB繩對(duì)物體乙的拉力FOB=μm1g=0.2×1.5×10N=3N(1分(2)對(duì)O點(diǎn)依據(jù)平衡條件有FOC= (2分)對(duì)物體甲依據(jù)平衡條件有FOC=m2g (2分故物體甲的質(zhì)量為m2==kg=0.4kg(2分)答案:(1)3N(2)0.4(30分鐘·40分)14.(5分)(多選)如圖所示,質(zhì)量為M的木板C放在水平地面上,固定在C上的豎直輕桿的頂端分別用細(xì)繩a和b連接小球A和小球B,小球A、B的質(zhì)量分別為mA和mB,當(dāng)與水平方向成30°角的力F作用在小球B上時(shí),A、B、C剛好相對(duì)靜止一起向右勻速運(yùn)動(dòng),且此時(shí)繩a、b與豎直方向的夾角分別為30°和60°,則下列推斷正確的是 ()A.力F的大小為mBgB.地面對(duì)C的支持力等于(M+mA+mB)gC.地面對(duì)C的摩擦力大小為mBgD.mA=mB【解析】選A、C、D。對(duì)小球B受力分析,水平方向有Fcos30°=Tbcos30°,得Tb=F,豎直方向有Fsin30°+Tbsin30°=mBg,解得F=mBg,故A正確;對(duì)小球A受力分析,豎直方向有mAg+Tbsin30°=Tasin60°,水平方向有Tasin30°=Tbsin60°,聯(lián)立解得mA=mB,故D正確;以A、B、C整體為探討對(duì)象受力分析,豎直方向有N+Fsin30°=(M+mA+mB)g,可見N小于(M+mA+mB)g,故B錯(cuò)誤;水平方向有f=Fcos30°=mBgcos30°=mBg,故C正確。15.(5分)(2024·揚(yáng)州高一檢測(cè))如圖所示,質(zhì)量為m的物體置于傾角為θ的固定斜面上,物體與斜面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ,先用平行于斜面的推力F1作用于物體上使其能沿斜面勻速上滑,若改用水平推力F2作用于物體上,也能使物體沿斜面勻速上滑,則兩次推力的值為 ()A.cosθ+μsinθ B.cosθ-μsinθC.1+μtanθ D.1-μtanθ【解析】選B。對(duì)物體受力進(jìn)行正交分解如圖1、2所示,結(jié)合力的平衡條件可知:第一次推力F1=mgsinθ+μmgcosθ;由F2cosθ=mgsinθ+μ(mgcosθ+F2sinθ),解得其次次推力F2=,故兩次推力的比值=cosθ-μsinθ,B正確。16.(5分)(2024·天津高考)2018年10月23日,港珠澳跨海大橋正式通車。為保持以往船行習(xí)慣,在航道處建立了單面索(全部鋼索均處在同一豎直面內(nèi)A.增加鋼索的數(shù)量可減小索塔受到的向下的壓力B.為了減小鋼索承受的拉力,可以適當(dāng)降低索塔的高度C.索塔兩側(cè)鋼索對(duì)稱且拉力大小相同時(shí),鋼索對(duì)索塔的合力豎直向下D.為了使索塔受到鋼索的合力豎直向下,索塔兩側(cè)的鋼索必需對(duì)稱分布【解析】選C。以橋身為探討對(duì)象,鋼索對(duì)橋身拉力的合力與橋身的重力等大反向,即鋼索對(duì)索塔向下的壓力在數(shù)值上等于橋身的重力,增加鋼索的數(shù)量對(duì)索塔受到的向下的壓力無影響,因此A錯(cuò)誤;由圖甲可知2Tcosα=Mg,當(dāng)索塔高度降低后,α變大,cosα變小,故T變大,因此B錯(cuò)誤;由對(duì)選項(xiàng)B的分析可知,當(dāng)鋼索對(duì)稱分布時(shí),2Tcosα=Mg,鋼索對(duì)索塔的合力豎直向下,因此C正確;如圖乙進(jìn)行受力分析,由正弦定理可知,只要滿意=,鋼索AC、AB的拉力FAC、FAB按平行四邊形定則進(jìn)行合成,其合力的方向肯定是豎直向下的,所以鋼索不肯定要對(duì)稱分布,故D錯(cuò)誤;綜上分析可知答案為C。17.(10分)某同學(xué)探究彈力與彈簧伸長(zhǎng)量的關(guān)系。(1)將彈簧懸掛在鐵架臺(tái)上,將刻度尺固定在彈簧一側(cè),彈簧軸線和刻度尺都應(yīng)在__________方向(選填“水平”或“豎直”)。

(2)彈簧自然懸掛,待彈簧______________時(shí),長(zhǎng)度記為L(zhǎng)0,彈簧下端掛上砝碼盤時(shí),長(zhǎng)度記為L(zhǎng)x;在砝碼盤中每次增加10g砝碼,彈簧長(zhǎng)度依次記為L(zhǎng)1至L6,代表符號(hào)L0LxL1L2L3L4L5L6數(shù)值/cm25.3527.3529.3531.3033.435.3537.4039.30表中有一個(gè)數(shù)值記錄不規(guī)范,代表符號(hào)為__________。由表可知所用刻度尺的分度值為______________。

(3)如圖是該同學(xué)依據(jù)表中數(shù)據(jù)作的圖,縱軸是砝碼的質(zhì)量,橫軸是彈簧長(zhǎng)度與____________的差值(選填“L0”或“Lx”)。(4)由圖可知彈簧的勁度系數(shù)為________N/m;通過圖和表可知砝碼盤的質(zhì)量為__________g(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字,重力加速度取9.8m/s2)【解析】(1)彈簧拉力由砝碼重力供應(yīng),故應(yīng)在豎直方向。(2)由表中記錄的數(shù)據(jù)可知,試驗(yàn)所用刻度尺的分度值為1mm,記錄數(shù)據(jù)應(yīng)當(dāng)估讀到0.1mm,(3)由于縱軸是砝碼的質(zhì)量,橫軸應(yīng)是彈簧長(zhǎng)度與彈簧下端掛上砝碼盤時(shí)長(zhǎng)度Lx的差值。(4)由mg=kx可知,圖像斜率與重力加速度的乘積等于彈簧的勁度系數(shù)為4.9N/m;砝碼盤的質(zhì)量為m0==10g答案:(1)豎直(2)穩(wěn)定L31mm(3)L(4)4.91018.(15分)如圖所示,在傾角為θ的粗糙固定斜面上,一個(gè)質(zhì)量為m的物體被水平力F推