物理必修 第一册第三章 相互作用——力综合与测试随堂练习题

这是一份物理必修 第一册第三章 相互作用——力综合与测试随堂练习题，共14页。试卷主要包含了单项选择题，多项选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。
第三章质量评估(B)(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,只有一项是符合题目要求的.1.沼泽的下面蕴藏着丰富的泥炭,它的纤维状和海绵状的物理结构导致人在其表面行走时容易下陷.若人下陷的过程是先加速后匀速运动,下列判断正确的是              (　)A.加速运动时人对沼泽地的压力大于沼泽地对他的支持力B.加速运动时人对沼泽地的压力小于沼泽地对他的支持力C.人对沼泽地的压力先大于后等于沼泽地对他的支持力D.人对沼泽地的压力大小总等于沼泽地对他的支持力解析:人对沼泽地的压力与沼泽地对人的支持力为作用力与反作用力,二力大小相等、方向相反,故选项A、B、C错误,选项D正确.答案:D2.如图所示(俯视图),完全相同的四个足球彼此相互接触叠放在水平地面上处于静止状态,每个足球的质量为m,不考虑转动情况,下列说法正确的是(重力加速度为g)              (　)A.下面每个足球对地面的压力均为mgB.下面的足球不受地面的摩擦力C.下面每个足球受地面的摩擦力均为mgD.上面足球对下面每个足球的压力均为mg解析:设地面对与地面接触的三个足球的支持力分别为FN,以四个足球整体为研究对象,竖直方向上,受力分析可得,3FN=4mg,FN=mg,由牛顿第三定律,可知下面每个足球对地面的压力均为FN'=mg,选项A正确;四个球的球心构成了正四面体,对下面的一个球受力分析如图,选项B错误;根据几何关系,cos θ=,sin θ=,则F+mg=FN=mg,F=Ff,联立解得Ff=mg,F=mg,选项C、D错误.答案:A3.曾经一张名为“史上最寂寞熊猫”的图片走红网络,一只熊猫躺在倾斜的树干上一动不动,树干给熊猫的作用力方向为              (　)A.垂直于树干向上B.沿树干向上C.竖直向上D.树干形变复杂,无法判断力的方向解析:熊猫静止在树干上,受重力和树干对熊猫的作用力,根据二力平衡,树干对熊猫的力与重力等大、反向,故树干给熊猫的力方向竖直向上,故选项C正确.答案:C4.如图所示,弹簧测力计和细绳重力不计,不计一切摩擦,物体重力G=5 N,当装置稳定时弹簧测力计A和B的读数分别为              (　)A.5 N,0              B.5 N,10 NC.5 N,5 N              D.10 N,5 N解析:弹簧测力计的示数为弹簧测力计所承受的力的大小.题图中无论弹簧测力计的右端是固定在支架上还是挂上重物,其作用效果是相同的,弹簧测力计承受的力的大小都等于物体的重力大小,选项C正确.答案:C5.手提电脑散热底座一般设置有四个卡位用来调节角度,如图甲所示.某同学将电脑放在散热底座上,为了获得更好的舒适度,由原卡位4调至卡位1增大倾角,如图乙所示,电脑始终处于静止状态,则              (　)    甲               乙A.电脑受到4个力的作用B.电脑受到的合力变大C.散热底座对电脑的作用力方向竖直向上D.电脑受到的重力和支持力的合力不变解析:电脑受到重力、支持力、静摩擦力三个力作用,选项A错误;电脑始终处于静止状态,所受合力始终为0,选项B错误;散热底座对电脑的作用力指的是支持力与静摩擦力的合力,与电脑的重力等大反向,即方向竖直向上,选项C正确;重力与支持力的合力和静摩擦力等大反向,且由三角形知识知Ff=Gsin θ,θ为底座倾角,当由原卡位4调至卡位1时倾角增大,则静摩擦力变大,故电脑受到的重力和支持力的合力变大,选项D错误.答案:C6.下图是悬绳对称且长度可调的自制降落伞.用该伞挂上重力为G的物体进行两次落体实验,悬绳的长度l1<l2,两次实验中该伞匀速下降时每根悬绳的拉力大小分别为F1、F2,则(悬绳根数为n)              (　)    A.F1<F2                B.F1>F2C.F1=F2<G                D.F1=F2>G解析:由题意知,物体受重力和n根悬绳拉力作用处于平衡状态,由对称性可知,每条悬绳拉力的竖直分力为,设悬绳与竖直方向的夹角为θ,则有Fcos θ=,解得F=,由于无法确定ncos θ是否大于1,故无法确定拉力F与重力G的大小关系,选项C、D错误;悬绳较长时,夹角θ较小,故拉力较小,即F1>F2,选项A错误,选项B正确.答案:B7.一物块置于水平地面上,当用与水平方向成60°角的力F1拉物块时(如图甲所示),物块做匀速直线运动;当改用与水平方向成30°角的力F2推物块时(如图乙所示),物块仍做匀速直线运动.若F1和F2的大小相等,则物块与地面之间的动摩擦因数为              (　)    甲                    乙A.-1                    B.2-C.                          D.1-解析:物块受重力mg、支持力FN、摩擦力Ff、拉力F1(或推力F2),已知物块处于平衡状态,根据平衡条件,有F1cos 60°=μ(mg-F1sin 60°),F2cos 30°=μ(mg+F2sin 30°),联立解得μ=2-.选项B正确.答案:B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,有多项符合题目要求.全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分.8.如图所示,自动卸货车静止在水平地面上,车厢在液压机的作用下,倾角θ缓慢增大,货物P相对车厢仍然静止.在此过程中,下列说法正确的是              (　)A.货物受到的摩擦力变大B.货物对车厢的压力变大C.货车对地面的压力不变D.地面对车的摩擦力变小解析:货物处于平衡状态,受重力、支持力、静摩擦力作用,根据平衡条件,有mgsin θ=Ff,FN=mgcos θ,θ增大时,Ff增大,FN减小;再根据牛顿第三定律,货物对车厢压力变小,选项A正确,选项B错误.对货车整体进行受力分析,只受重力与支持力,根据平衡条件,支持力不变;再根据牛顿第三定律,车对地面的压力不变,选项C正确,选项D错误.答案:AC9.明朝谢肇淛《五杂俎》中记载:“国朝姑苏虎丘寺塔倾侧,议欲正之,非万缗不可.一游僧见之,曰无烦也,我能正之.”游僧每天将木楔从塔身倾斜一侧的砖缝间敲进去,经月余扶正了塔身.假设所用木楔的截面为等腰三角形,顶角为θ,现在木楔背上加一垂直三角形底边的力F,如图所示,木楔两侧产生的推力均为FN,则              (　)A.若θ一定,F越大时FN越大B.若θ一定,F越小时FN越大C.若F一定,θ越大时FN越大D.若F一定,θ越小时FN越大解析:选木楔为研究对象,木楔受到水平向左的力F,将F沿两侧分解,如图所示.则F=F1sin +F2sin =2F1sin,FN=F1,故得FN=,所以θ一定时,F越大,FN越大,F一定时,θ越小,FN越大.故选项A、D正确,选项B、C错误.答案:AD10.如图所示,光滑水平面上放有截面为圆周的柱状物体A,A与墙面之间放一光滑的圆柱形物体B.对A施加一水平向左的力F,整个装置保持静止.若将A的位置向右移动少许,整个装置仍保持平衡,则              (　)A.水平力F增大B.墙对B的作用力减小C.水平面对A的支持力减小D.B对A的作用力增大解析:A、B之间的弹力方向沿A、B圆心连线方向.以B为研究对象,受力如图所示.B受重力GB、墙壁对B的弹力F1、A对B的弹力F2,根据平衡条件有,F2cos α=GB,F2sin α=F1,解得F1=GBtan α,F2=.若将A向右移动少许,α变大,可见F1、F2都变大,选项B错误,选项D正确;以A和B整体为研究对象,有F=F1=GBtan α,则F随α的增大而变大,水平面对A的支持力始终等于A、B的总重力,保持不变,选项A正确,选项C错误.答案:AD三、非选择题:共54分.11.(8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.      甲                  乙                     丙 (1)实验中还需要的测量工具有　　　　　. (2)如图乙所示,根据实验数据绘图,纵轴是钩码质量m,横轴是弹簧的形变量x.由图可知,图线不通过原点的原因是　　　　　　　　　　　　.弹簧的劲度系数k=　　　　N/m,g取9.8 m/s2(计算结果保留2位有效数字). (3)用两根不同的弹簧a和b做实验,画出弹簧弹力F与弹簧长度l的F-l图像,如图丙所示.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解析:(1)实验需要测量弹簧伸长的长度,故需要毫米刻度尺.(2)由题图乙可知,当m=0时,x大于0,说明没有挂钩码时,弹簧有伸长量,是由于弹簧自身的重力造成的,故图线不过原点的原因是弹簧有自重.由图线及胡克定律可得k===4.9 N/m.(3)在弹力F与弹簧长度l的图像中横截距表示弹簧的原长,故b的原长比a的长,选项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,故选项B正确,选项C错误;弹簧的弹力与弹簧的形变量成正比,故选项D错误.答案:(1)毫米刻度尺　(2)弹簧有自重　4.9　(3)B12.(10分)某同学用图甲所示的装置测量木块与木板之间的动摩擦因数.跨过理想定滑轮的细线两端分别与木块和弹簧测力计相连,定滑轮和木块之间的细线保持水平,在木块上方放置砝码.缓慢向左拉动水平放置的木板,当木块和砝码相对桌面静止且木板仍在继续滑动时,弹簧测力计的示数即为木块受到的滑动摩擦力的大小.某次实验所得数据如下表所示,其中Ff4的值从图乙中弹簧测力计上读出.      甲               乙                 丙砝码的质量m/kg0.050.100.150.200.25滑动摩擦力Ff/N2.152.362.55Ff42.93回答下列问题:(1)Ff4=　　　　N; (2)根据表中数据在图丙的坐标系中绘出Ff-m图线;(3)Ff与砝码质量m、木块质量m'、木板与木块之间的动摩擦因数μ及重力加速度g之间的关系式为Ff=　　　　,Ff-m图线(直线)的斜率的表达式k=　　　　; (4)g取9.80 m/s2,由绘出的Ff-m图线求得μ=　　　　(保留2位有效数字). 解析:(1)指针在2.7与2.8之间,估读为2.75 N.(2)根据表格中数据描点连线.(3)木块受到的是滑动摩擦力,根据滑动摩擦力的概念知,Ff=μ(m'+m)g=μmg+μm'g,所以图像的斜率k=μg.(4)g取9.80 m/s2,取图像上相距较远的两点求斜率,k=μg= m/s2=3.90 m/s2,则μ==0.40.答案:(1)2.75　 (2)如图所示.    (3)μ(m'+m)g　μg   (4)0.4013.(10分)一重力为G的圆柱体工件放在V形槽中,槽顶角α=60°,槽与工件接触处的动摩擦因数处处相等且大小为μ=0.25.sin 37°=0.6,cos 37°=0.8.(1)要沿圆柱体工件的轴线方向(如图甲所示)水平地把工件从槽中匀速拉出来,人要施加多大的拉力?(2)现把整个装置倾斜,使圆柱体的轴线与水平方向成37°角(如图乙所示),且保证圆柱体对V形槽两侧面的压力大小相等,发现圆柱体能自动沿槽下滑,求此时工件和槽之间的摩擦力大小.   甲                 乙解析:(1)分析圆柱体工件的受力可知,沿轴线方向受到拉力F、两个侧面对圆柱体的滑动摩擦力.将重力进行分解如下图所示.因为α=60°,所以G=F1=F2,根据牛顿第三定律及平衡条件知,Ff=μF1+μF2,F=Ff,解得F=0.5G.(2)把整个装置倾斜,则圆柱体重力沿压紧斜面方向的分力F1'=F2'=Gcos 37°=0.8G,此时圆柱体和槽之间的摩擦力大小Ff'=2μF1'=0.4G.答案:(1)0.5G 　(2)0.4G14.(12分)如图所示,质量为mB=24 kg的木板B放在水平地面上,质量为mA=22 kg的木箱A放在木板B上.一根轻绳一端拴在木箱上,另一端拴在天花板上,轻绳与水平方向的夹角为θ=37°.已知木箱与木板B之间的动摩擦因数μ1=0.5.现用水平向右、大小为200 N的力F将木板B从木箱A下面匀速抽出,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,g取10 m/s2,则木板B与地面之间的动摩擦因数μ2的大小为多少?解析:对A进行受力分析如图甲所示.由题意得,FTcos θ=Ff1,FN1+FTsin θ=mAg,Ff1=μ1FN1,联立解得FT=100 N.      甲                乙对A、B整体进行受力分析如图乙所示.由题意得FTcos θ+Ff2=F,FN2+FTsin θ=(mA+mB)g,Ff2=μ2FN2,联立解得μ2=0.3.答案:0.315.(14分)一般教室门上都安装一种暗锁,这种暗锁由外壳A、骨架B、弹簧C(劲度系数为k)、锁舌D(倾角θ=30°)、锁槽E以及连杆、锁头等部件组成,如图甲所示.设锁舌D的侧面与外壳A和锁槽E之间的动摩擦因数均为μ,最大静摩擦力Ffm由Ffm=μFN(FN为正压力)求得.有一次放学后,当某同学准备关门时,无论用多大的力,也不能将门关上(这种现象称为自锁),此刻暗锁所处的状态的俯视图如图乙所示,P为锁舌D与锁槽E之间的接触点,弹簧由于被压缩而缩短了x.(1)求自锁状态时D的下表面所受摩擦力的方向.(2)求此时(自锁时)锁舌D与锁槽E之间的正压力的大小.(3)无论用多大的力拉门,暗锁仍然能够保持自锁状态,则μ至少要多大?    甲                     乙  解析:(1)锁舌受力如图所示,由于锁舌有向左运动的趋势,所以锁舌下表面所受到的最大静摩擦力Ff1的方向向右.(2)设锁舌D受到锁槽E的最大静摩擦力为Ff2、正压力为FN,下表面的正压力为F,弹簧的弹力为kx,由平衡条件可得,kx+Ff1+Ff2cos θ-FNsin θ=0,F-FNcos θ-Ff2sin θ=0,又有Ff1=μF,Ff2=μFN,联立以上方程可得FN=.(3)无论用多大的力拉门,暗锁仍然能够保持自锁状态,说明压力FN无穷大,即1-2μ-μ2=0,解得μ=2-=0.27.答案:(1)方向向右　(2)　(3)0.27