高考物理一轮复习第2章相互作用限时检测含答案

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第二章　相互作用综合过关规范限时检测满分：100分　考试时间：45分钟一、选择题(本题共8小题，每小题6分，共计48分。每小题给出的四个选项中，第1～5题只有一项符合题目要求，第6～8题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)1．中国书法历史悠久，是中华民族优秀传统文化之一。在楷书笔画中，长横的写法要领如下：起笔时一顿，然后向右行笔，收笔时略向右按，再向左上回带。某同学在水平桌面上平铺一张白纸，为防打滑，他在白纸的左侧靠近边缘处用镇纸压住，则在向右行笔的过程中(　D　)A．镇纸受到向左的摩擦力B．毛笔受到向右的摩擦力C．白纸只受到向右的摩擦力D．桌面受到向右的摩擦力[解析]　白纸和镇纸始终处于静止状态，对镇纸受力分析知，镇纸不受摩擦力，否则水平方向受力不平衡。镇纸的作用是增大纸与桌面之间的弹力与最大静摩擦力，故A项错误；毛笔在书写的过程相对纸面向右运动，受到向左的摩擦力，故B项错误；白纸与镇纸之间没有摩擦力，白纸始终处于静止状态，则白纸在水平方向受到毛笔对白纸的摩擦力以及桌面对白纸的摩擦力，由B项可知，毛笔受到的摩擦力向左，由牛顿第三定律可知白纸受到毛笔的摩擦力向右，根据平衡状态可知桌面对白纸的摩擦力向左，故C项错误；桌面只受到白纸的摩擦力，桌面对白纸的摩擦力向左，根据牛顿第三定律可知白纸对桌面的摩擦力向右，故D项正确。2．(2021·陕西西安月考)如图，滑块A置于水平地面上，滑块B在一水平力作用下紧靠滑块A(A、B接触面竖直)，此时A恰好不滑动，B刚好不下滑。已知A与B间的动摩擦因数为μ1，A与地面间的动摩擦因数为μ2，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。则A与B的质量之比为(　B　)A．eq \f(1,μ1μ2)　　　　　　　 B．eq \f(1－μ1μ2,μ1μ2)C．eq \f(1＋μ1μ2,μ1μ2)　 D．eq \f(2＋μ1μ2,μ1μ2)[解析]　设A的质量为m1，B的质量为m2，对A、B整体分析，受重力、支持力、推力和最大静摩擦力，根据平衡条件，有F＝μ2(m1＋m2)g，再对滑块B分析，受推力、重力、向左的支持力和向上的最大静摩擦力，根据平衡条件，水平方向有F＝N，竖直方向有m2g＝f，其中f＝μ1N，联立解得eq \f(m1,m2)＝eq \f(1－μ1μ2,μ1μ2)，故B正确。3．(2020·浙江余姚中学期中)如图所示，据报道格鲁吉亚物理学家安德里亚仅靠摩擦力将25个网球垒成9层高的直立“小塔”。网球A位于“小塔”顶层，下面各层均有3个网球，网球B位于“小塔”的第6层，已知每个网球质量均为m。下列说法正确的有(　D　)A．其他网球对B球的作用力大于B球的重力B．将A球拿走后，“小塔”仍能保持直立平衡C．第8层的三个网球与A球间的弹力大小各为eq \f(1,3)mgD．最底层的3个网球受到地板的支持力均为eq \f(25mg,3)[解析]　取B球为研究对象，B球静止，合力为零，其他网球对B球的作用力等于B球的重力，A错误；最上面的A球和下面的三个网球间存在摩擦力，才使得下面的每个网球静止，将A球拿走后，下面的三个网球不再受力平衡，“小塔”将不能保持平衡，B错误；第8层的三个网球与A球间的弹力不是竖直方向，但合力大小为mg，所以每个弹力大小不是eq \f(1,3)mg，C错误；取所有网球为研究对象，地面对每个网球的支持力竖直向上，所以最底层的3个网球受到地板的支持力均为eq \f(25mg,3)，D正确。4．如图，叠放的两个物块无相对滑动地沿斜面一起下滑，甲图两物块接触面平行于斜面且两物块之间的摩擦力的大小为f1，乙图两物块接触面与斜面不平行且两物块之间的摩擦力的大小为f2，丙图两物块接触面水平且两物块之间的摩擦力的大小为f3，下列判断正确的是(　A　)A．若斜面光滑，f1＝0，f2≠0，f3≠0B．若斜面光滑，f1≠0，f2≠0，f3＝0C．若两物块一起匀速下滑，f1≠0，f2＝0，f3≠0D．若两物块一起匀速下滑，f1＝0，f2≠0，f3≠0[解析]　本题考查根据运动情况分析摩擦力存在情况。若斜面光滑，整体沿斜面下滑，加速度a＝gsin θ，甲、乙、丙图上方物块重力沿斜面向下的分力均为mgsin θ，甲图上方物块所受支持力的方向垂直于斜面，在沿斜面方向没有分力，乙图和丙图上方物块所受支持力在沿斜面方向上均有分力，必须有摩擦力才能使合力为mgsin θ，故A正确，B错误；若两物块一起匀速下滑，三图中上方物块所受的合力为零，必有f1≠0，f2≠0，f3＝0，故C、D错误。5．(2020·山东兖州一模)如图所示，竖直平面内固定的半圆弧轨道两端点M、N连线水平，将一轻质小环套在轨道上，一细线穿过轻环，一端系在M点，另一端系一质量为m的小球，不计所有摩擦，重力加速度为g，小球恰好静止在图示位置，下列说法正确的是(　D　)A．轨道对轻环的支持力大小为mgB．细线对M点的拉力大小为eq \f(\r(3)mg,2)C．细线对轻环的作用力大小为eq \f(3mg,2)D．N点和轻环的连线与竖直方向的夹角为30°[解析]　本题考查受力平衡时的临界问题。对圆环受力分析；因圆环两边绳子的拉力大小相等，且T＝mg，可知两边绳子拉力与圆弧对圆环的支持力的夹角相等，设为θ，由几何关系可知，∠OMA＝∠MAO＝θ，则3θ＝90°，θ＝30°；轨道对轻环的支持力大小为FN＝2mgcos 30°＝eq \r(3)mg，选项A错误；细线对M点的拉力大小为T＝mg，选项B错误；由轻环受力平衡可知细线对轻环的作用力大小为F′N＝FN＝eq \r(3)mg，选项C错误；由几何关系可知，N点和轻环的连线与竖直方向的夹角为30°，选项D正确。6．(2021·百校联盟联考)如图所示，半圆ABC是由一条光滑的杆弯曲而成的。带有小孔的小球穿在杆上，在水平拉力F的作用下小球由B点开始缓慢升高，此过程中半圆ABC竖直固定不动，AC连线水平。在小球缓慢上升的过程中，有关水平拉力F、杆对小球的作用力FN的变化情况，下列说法正确的是(　AC　)A．F逐渐增大　 B．F逐渐减小C．FN逐渐增大　 D．FN逐渐减小[解析]　本题考查动态平衡问题。小球在半圆环上缓慢上升，受力分析如图所示，由图可知随着FN与竖直方向夹角增大，F、FN均逐渐增大，故A、C正确。7．(2020·山东青岛二中期末)如图所示，质量为m的物体A放在质量为M、倾角为θ的斜面体B上，斜面体B置于粗糙的水平地面上，用平行于斜面的力F拉物体A，使其沿斜面向下匀速运动，斜面体B始终静止不动，则下列说法中正确的是(　BC　)A．斜面体B相对地面有向右运动的趋势B．地面对斜面体B的静摩擦力大小为Fcos θC．地面对斜面体B的支持力大小为(M＋m)g＋Fsin θD．斜面体B与物体A间的动摩擦因数为tan θ[解析]　本题考查力的平衡、整体法与隔离法。将A和B看成一个整体，对其进行受力分析，由平衡条件可知，地面对B的静摩擦力f＝Fcos θ，方向水平向右，B相对地面有向左运动的趋势，故A错误，B正确；由平衡条件可知，地面对B的支持力FN＝(M＋m)g＋Fsin θ，故C正确；对A进行受力分析可知，在平行于斜面的方向上有mgsin θ＋F＝μmgcos θ，解得μ＝tan θ＋eq \f(F,mgcos θ)，故D错误。8．如图所示，用一轻绳将光滑小球P系于竖直墙壁上的O点，在墙壁和小球P之间夹有一矩形物块Q，P、Q均处于静止状态。现有一铅笔紧贴墙壁压住轻绳，铅笔从O点开始缓慢下移，则在铅笔缓慢下移的过程中(　AB　)A．细绳的拉力逐渐变大B．物块Q受到墙壁的弹力逐渐变大C．物块Q受到墙壁的摩擦力逐渐变大D．物块Q可能从墙壁和小球P之间滑落[解析]　对小球P分析，小球P受到重力、拉力和物块Q对小球P的弹力处于平衡状态，设拉力与竖直方向的夹角为θ，根据共点力平衡知拉力F＝eq \f(mg,cos θ)，物块Q对小球P的支持力N＝mgtan θ，铅笔缓慢下移的过程中，θ增大，则拉力F增大，物块Q对小球P的支持力增大即小球P对物块Q的压力增大。因为物块Q处于平衡状态，所以水平方向上物块Q受到墙壁的弹力和小球P对物块Q的压力等大反向，所以物块Q受到墙壁的弹力变大，竖直方向上，物块Q受到墙壁的摩擦力大小始终等于物块Q的重力，大小不变，故A、B项正确，C项错误；因为物块Q受到墙壁的弹力变大，最大静摩擦力变大，初始时静止，则始终静止，不会从墙壁和小球P之间滑落，故D项错误。二、非选择题(本题共3小题，共52分。)9．(12分)某研究小组做“验证力的平行四边形定则”实验，所用器材有：方木板一块，白纸，量程为5 N的弹簧测力计两个，橡皮条(带两个较长的细绳套)，刻度尺，图钉(若干个)。①具体操作前，同学们提出了如下关于实验操作的建议，其中正确的有BC。A．橡皮条应和两绳套夹角的角平分线在一条直线上B．重复实验再次进行验证时，结点O的位置可以与前一次不同C．使用测力计时，施力方向应沿测力计轴线；读数时视线应正对测力计刻度D．用两个测力计互成角度拉橡皮条时的拉力必须都小于只用一个测力计的拉力②该小组的同学用同一套器材做了四次实验，白纸上留下的标注信息有结点位置O、力的标度、分力和合力的大小及表示力的作用线的点，如下图所示。其中对于提高实验精度最有利的是B。 A B C D[解析]　①两绳套拉力的合力不一定沿角平分线，A错误；同一次实验，用一绳套拉橡皮条和用两绳套拉橡皮条结点O的位置相同，不同次实验结点O的位置可以不同，B正确；为减小摩擦和误差，施力方向沿测力计轴线，读数时视线正对测力计刻度，C正确；合力可以比分力大，也可以比分力小，D错误。②为了提高实验精度，测力计读数应尽可能大一些，标注细线方向的两点离结点应尽可能远一些，标度应尽可能小一些。故选B。10．(15分)神奇的悬浮术(悬浮的玫瑰)在魔术表演时，经常引来观众的一阵阵惊叹，某魔术师另辟蹊径召唤低处的小球让它漂浮起来，魔术师将一强磁铁藏在自己的袖子里，然后对着一悬挂的金属小球B“指手画脚”，结果小球在他“神奇的功力”下飘动起来。假设当隐藏的强磁铁位于小球的左上方某一位置A时，小球也保持静止，此时AB、OB与竖直方向的夹角均为37°，如图所示。已知小球的质量m＝0.8 kg，该魔术师(含磁铁)的质量为M＝60 kg，取sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，g＝10 m/s2。(1)求此时悬挂小球的细线的拉力大小；(2)求此时该魔术师对地面的压力大小。[解析]　(1)对小球受力分析，如图所示在x轴方向：Fsin 37°＝FTsin 37°在y轴方向：Fcos 37°＋FTcos 37°＝mg解得FT＝F＝5 N(2)对该魔术师受力分析，如图所示由牛顿第三定律可知小球对该魔术师的作用力为F′＝F＝5 Ny轴方向：FN＝F′cos θ＋Mg解得FN＝604 N由牛顿第三定律得该魔术师对地面的压力大小为FN′＝FN＝604 N。11．(25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)分析自锁状态时锁舌D的下表面所受摩擦力的方向；(2)若此时(自锁时)各面均处于最大静摩擦状态，求锁舌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？[解析]　(1)对锁舌D受力分析，如图所示由于锁舌有向左运动的趋势，所用锁舌所受到的最大静摩擦力为f1，其方向向右。(2)设锁舌D受到锁槽E的最大静摩擦力为f2，正压力为N，下表面的正压力为F，弹簧的弹力为kx，由平衡条件可得kx＋f1＋f2cos θ－Nsin θ＝0F－Ncos θ－f2sin θ＝0又有f1＝μFf2＝μN联立以上方程可得N＝eq \f(2kx,1－2\r(3)μ－μ2)。(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N无穷大，即1－2eq \r(3)μ－μ2≤0，解得μ≥2－eq \r(3)≈0.27。