2020版物理优一轮江苏专用版讲义：第二章相互作用章末检测（二）

章末检测(二)(时间：45分钟　满分：100分)一、单项选择题(共5小题，每小题6分，共30分)1.(2019·海安中学检测)如图1是甲、乙两位同学在操场游戏时的位移－时间图象，则在t1～t2时间内，下列说法中正确的是(　　)图1A.甲、乙两同学向同一方向做减速直线运动B.甲、乙两同学都做曲线运动C.甲、乙之间的距离先增大后减小D.甲同学的速度先增大后减小解析　位移－时间图象的斜率代表速度，斜率的正负代表运动方向，A错误；速度－时间图象和位移－时间图象只能表示直线运动，B错误；两图象纵坐标的差值即为距离，所以距离先增大后减小，C正确；甲同学速度先减小后增大，D错误。答案　C2.(2018·苏锡常镇高三模拟)某人骑自行车沿平直坡道向下滑行，其车把上挂有一只水壶，若滑行过程中悬绳始终竖直，如图2所示，不计空气阻力，则下列说法错误的是(　　)图2A.自行车一定做匀速运动B.壶内水面一定水平C.水壶及水整体的重心一定在悬绳正下方D.壶身中轴一定与坡道垂直解析　水壶沿坡道向下滑行，若做变速运动，则有沿坡面的合外力，而对水壶受力分析，只有竖直向下的重力和竖直向上的拉力，所以水壶只能沿坡面做匀速直线运动，合力为零，选项A、B、C正确；由水壶悬绳的位置及水和水壶的重心位置可以判断壶身中轴与坡道的角度关系，它们不一定垂直，选项D错误。答案　D3.[2018·苏锡常镇四市高三教学调研(二)]帆船运动中，运动员可以调节帆面与船前进方向的夹角，使船能借助风获得前进的动力。下列图中能使帆船获得前进动力的是(　　)解析　船所受风力与帆面垂直，将风力分解成沿船前进方向和垂直于船身方向。船在垂直船身方向受到的阻力能抵消风力垂直于船身方向的分量。A图中船所受风力垂直于船前进方向，沿船前进方向的分力是零，故A项错误；将B图中风力分解后沿船前进方向分力与船前进方向相反，故B项错误；将C图中风力分解后沿船前进方向分力与船前进方向相反，故C项错误；将D图中风力分解后沿船前进方向分力与船前进方向相同，能使使帆船获得前进动力，故D项正确。答案　D4.(2018·江苏清江中学月考)如图3所示是杂技节目“力量”表演中的一个高难度动作，两个演员均保持静止状态，右侧演员的身体保持伸直，且与水平方向成45°角。已知右侧演员所受的重力大小为G，则左侧演员对右侧演员的作用力大小为(　　)图3A.G   B.G    C.G     D.G解析　因两个演员保持静止状态，所以右侧的演员受力平衡，受重力和左侧的演员的作用力，由平衡条件可知左侧演员对右侧演员的作用力大小为G，选项A正确。答案　A5.(2019·江苏泰州中学高三月考)气象研究小组用如图4所示的简易装置测定水平风速。在水平地面上竖直固定一直杆，半径为R、质量为m的薄空心塑料球用细线悬于杆顶端O，当水平风吹来时，球在风力的作用下飘起来。已知风力大小正比于风速和球正对风的截面积，当风速v0＝3 m/s时，测得球平衡时细线与竖直方向的夹角θ＝30°。则(　　)图4A.若测得θ＝60°时，风速v＝6 m/sB.若风速增大到某一值时，θ可能等于90°C.若风速不变，换用半径变大、质量相同的球，则θ不变D.若风速不变，换用半径相等、质量变大的球，则θ减小解析　设球正对风的截面积为S，由于风力大小正比于风速和球正对风的截面积，所以风力大小为F＝kSv，当风速v0＝3 m/s时，根据共点力平衡知风力F＝mgtan θ，θ变为原来的2倍，则风力变为原来的3倍，风速v＝9 m/s，故选项A错误；风速增大，θ不可能变为90°，因为绳子拉力在竖直方向上的分力与重力平衡，故选项B错误；若风速不变，换用半径变大、质量不变的球，则风力变大，根据F＝mgtan θ，知θ变大，故选项C错误；若风速不变，换用半径相等、质量变大的球，知风力不变，根据F＝mgtan θ，知重力增大，风力不变，则θ减小，故选项D正确。答案　D二、多项选择题(共4小题，每小题6分，共24分)6.(2018·铜陵模拟)如图5所示，甲、乙两物体用压缩的轻质弹簧连接静置于倾角为θ的粗糙斜面体上，斜面体始终保持静止，则下列判断正确的是(　　)图5A.物体甲一定受到4个力的作用B.物体甲所受的摩擦力方向一定沿斜面向下C.物体乙所受的摩擦力不可能为零D.水平面对斜面体无摩擦力作用解析　若压缩的弹簧对物体甲向上的弹力大小恰好等于m甲gsin θ，则甲只受三个力作用，选项A、B错误；因弹簧对乙有沿斜面向下的弹力，乙的重力也有沿斜面向下的分力，故乙一定具有向下运动的趋势，乙一定受沿斜面向上的摩擦力作用，选项C正确；取甲、乙和斜面体为一整体分析受力，由水平方向合力为零可得，水平面对斜面体无摩擦力作用，选项D正确。答案　CD7.(2018·启东中学模拟)用细绳OA、OB悬挂一重物，OB水平，O为半圆形支架的圆心，悬点A和B在支架上。悬点A固定不动，将悬点B从图6中所示位置逐渐移到C点的过程中，试分析OA绳和OB绳中的拉力变化情况为(　　)图6A.OA绳中的拉力逐渐减小B.OA绳中的拉力逐渐增大C.OB绳中的拉力逐渐减小D.OB绳中的拉力先减小后增大解析　如图所示，在支架上选取三个点B1、B2、B3，当悬点B分别移动到B1、B2、B3各点时，OA、OB中的拉力分别为TA1、TA2、TA3和TB1、TB2、TB3，从图中可以直观地看出，TA逐渐变小，且方向不变，而TB先变小后变大，且方向不断改变，当TB与TA垂直时，TB最小，然后TB又逐渐增大，故选项A、D正确。答案　AD8.如图7所示，一根长为L的细绳一端固定在O点，另一端悬挂质量为m的小球A，为使细绳与竖直方向成30°角且绷紧，小球A静止，则需对小球施加的力可能等于(　　)图7A.mg   B.mgC.mg    D.mg解析　以小球为研究对象进行受力分析，如图所示，当力F与细绳垂直时，所用的力最小。根据平衡条件得F的最小值为Fmin＝Gsin 30°＝mg，所以对小球施加的力F≥mg，故选项A、B正确。答案　AB9.(2018·如东高级中学等四校联考)如图8所示，作用于轻绳端点A竖直向下的拉力F，通过跨过光滑小滑轮的轻绳拉一处在较远处的物体B(初始位置绳与水平方向的夹角很小)，使物体沿水平面向右匀速滑动，直到接近滑轮下方，在此过程中(　　)图8A.绳端A的速度逐渐减小B.绳端拉力F逐渐增大C.物体B对地面的压力逐渐减小D.绳端拉力F的功率逐渐减小解析　物体B沿水平面向右匀速运动过程实际参与了两个运动，一个是沿绳子方向的运动速度v1，另一个是与绳子垂直方向的运动速度v2，如图甲所示，设绳子和水平方向的夹角为θ，则有v1＝vcos θ，随着物体向右运动，θ逐渐增大，而cos θ逐渐减小，则绳子移动的速度即绳子A端的速度v1逐渐减小，故A项正确；对物体B受力分析如图乙所示，一共四个力，即地面支持力FN、地面滑动摩擦力Ff＝μFN、重力和绳子拉力F。由于地面支持力和地面滑动摩擦力比例关系和方向恒定，因此二者的合力方向恒定如图所示。根据受力平衡，重力和拉力的合力与支持力和摩擦力合力等大反向，所以在重力和拉力的合力矢量三角形中，重力大小、方向确定，合力方向确定，初始拉力接近水平方向如位置1，随后拉力与水平方向夹角逐渐变大如位置2、3等依次变化。当拉力F与合力垂直时拉力最小，随后θ增大拉力又增大，所以拉力F先减小后增大，故B项错误；在此变化过程中，重力与拉力的合力逐渐变小，由图知摩擦力逐渐变小，所以由Ff＝μFN可知物体B对地面的压力逐渐减小，故C项正确；在此变化过程中，物体B匀速运动，拉力F和摩擦力做的总功为0，二者功率大小相等，由于速度不变，摩擦力变小，摩擦力的功率变小，所以拉力F的功率变小，故D项正确。答案　ACD三、实验题(共12分)10.现要用图9甲完成“验证力的平行四边形定则”实验：把白纸固定在竖直放置的木板上，白纸上画有一些同心圆，相邻两圆之间的距离为r，圆心O距第一个圆的距离为r，A、B为光滑的滑轮，可沿虚线圆环滑动，也可固定。CO为竖直方向的一基准线。丁图9(1) 完成下列主要实验步骤所缺的内容：① 用一细线系住橡皮筋的一端，细线的另一端固定在C点，橡皮筋的另一端连结两条轻绳，跨过定滑轮后各拴一细绳套，分别挂上3个钩码和4个钩码(每个钩码重1 N)，如图乙所示，适当调整A、B滑轮的位置，使橡皮筋与两细绳之间的结点稳定于O点处，记下____________和两条轻绳的方向，取下钩码。②再用一个弹簧测力计沿竖直方向把两细绳与橡皮筋的结点也拉至O处，如图丙所示，记下弹簧测力计的读数F′＝________ N。(2) 若相邻两圆环之间的距离表示力的大小为1 N，该同学已经在图丁中标出了作出两条轻绳的拉力F1和F2。请按力的图示在图丁中作出F1和F2的合力F及拉力F′的图示。(3) 对比F和F′的大小和方向，发现它们不是完全一致的，其可能的原因是________________(填一个原因)。(4) 在步骤①中“适当调整A、B滑轮的位置，使橡皮筋与两细绳之间的结点稳定于O点处”的目的是______________________________________________________________________________________________________________________。解析　(1)①本实验中砝码的重力替代拉力，故在实验完成后要记录下两条细绳上的钩码的个数，这样就相当于记录下了每根细绳所受到的拉力大小。②弹簧测力计的读数F′＝5.0 N。(2)所作的图示如图所示。(3)测量存在误差、作图没有画准、弹簧测力计自身重力的影响、滑轮与绳之间有摩擦力等。(4)由于CO是在竖直方向，适当调整A、B滑轮的位置，使橡皮筋与两细绳之间的结点稳定于O点处，目的是为了使F1和F2的合力沿竖直方向。答案　(1)①两条细绳上钩码的个数　②5.0　(2)图见解析图　(3)测量存在误差、作图没有画准、弹簧测力计自身重力的影响、滑轮与绳之间有摩擦力等　(4)为了使F1和F2的合力沿竖直方向四、计算题(共2小题，共34分)11.(17分)(2018·江苏苏州高三第一次模拟)如图10所示，倾角θ＝37°、斜面长为1 m的斜面体放在水平面上。将一质量为2 kg的小物块从斜面顶部由静止释放，1 s后到达底端，斜面体始终保持静止。重力加速度g取10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8。求：图10(1)小物块沿斜面下滑的加速度和到达底端时速度的大小；(2)小物块与斜面之间的动摩擦因数；(3)小物块运动过程中，水平面对斜面体的摩擦力大小和方向。解析　(1)由运动学公式x＝at2得a＝2 m/s2由v＝at得v＝2 m/s(2)由牛顿第二定律mgsin θ－μmgcos θ＝ma得μ＝0.5(3)由于mgcos θsin θ＞μmgcos2θ，水平面对斜面体的摩擦力方向向左大小f＝mgcos θsin θ－μmgcos2θ＝3.2 N答案　(1)2 m/s2　2 m/s　(2)0.5　(3)3.2 N　向左12.(17分)(2019·江苏南通质检)如图11所示，质量为m1的物体甲通过三段轻绳悬挂，三段轻绳的结点为O，轻绳OB水平且B端与站在水平面上质量为m2的人相连，轻绳OA与竖直方向的夹角θ＝37°，物体甲及人均处于静止状态。(已知sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，g取10 m/s2。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力)图11(1)轻绳OA、OB受到的拉力分别是多大？(2)人受到的摩擦力是多大？方向如何？(3)若人的质量m2＝60 kg，人与水平面之间的动摩擦因数μ＝0.3，欲使人在水平面上不滑动，则物体甲的质量最大不能超过多少？解析　(1)以结点O为研究对象进行受力分析，如图甲所示，由平衡条件有FOB＝甲FOAsin θFOAcos θ＝F0＝m1g联立解得FOA＝＝m1g，FOB＝m1gtan θ＝m1g故轻绳OA、OB受到的拉力大小分别为m1g、m1g。(2)对人受力分析，如图乙所示，人在水平方向受到OB绳的拉力FOB′和水平向左的静摩擦力作用，由平衡条件得f＝FOB′乙又FOB′＝FOB，所以f＝FOB＝m1g。(3)当人刚要滑动时，甲的质量达到最大，此时人受到的静摩擦力达到最大值，有fm＝μm2g由平衡条件得FOBm′＝fm又FOBm′＝FOBm＝m1 mgtan θ＝m1 mg联立解得m1m＝＝＝24 kg即物体甲的质量最大不能超过24 kg。答案　(1)m1g　m1g　(2)m1g　水平向左  (3)24 kg