高一物理人教版必修一 第三章《 相互作用 》单元小测验 含答案Word格式.docx
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7.共点的两个力的大小分别是20N和6N,对于合力范围,下列说法正确的是( )
C.
D.
8.
如图所示,用一根细绳一端固定在O点,另一端悬挂质量为m的小球A,为使细绳与竖直方向夹30°
角且绷紧,小球A处于静止,对小球施加的最小的力等于( )
9.
如图所示,一光滑小球放置在木板与竖直墙面之间.设墙面对球的压力大小为N1,球对木板的压力大小为N2,将木板由图示位置开始绕O点缓慢地转到水平位置.在此过程中( )
始终减小,
始终减小
B.
始终增大,
始终增大
C.
先增大后减小,
D.
终减小,
先减小后增大
二、多选题
10.
如图所示,物体A静止在倾角为30°
的斜面上,现将斜面倾角由30°
增大到45°
,物体仍保持静止,则下列说法中正确的是( )
A.A对斜面的压力不变B.A对斜面的压力减小
C.A受到的摩擦力减小D.A受到的摩擦力增大
11.
如图所示,用细线将A物体悬挂在顶板上,B物体放在水平地面上,A、B间有一劲度系数为100N/m的轻弹簧,此时弹簧的形变量为3cm.已知A、B两物体的重力分别是3N和5N.则细线的拉力及B对地面的压力有可能分别是( )
A.0和8NB.6N和2NC.5N和3ND.6N和11N
12.如图,将一个力F分解为F1、F2两个力,则下列说法正确的是( )
A.F是物体实际受到的力
和
两个力在效果上可以取代力F
C.物体受到
、
和F三个力的作用
D.F是
的合力
13.
如图所示,重力为G的物体A在大小为F的水平向左的恒力作用下静止在倾角为α的固定光滑斜面上.下列关于物体对斜面压力FN大小的表达式,正确的是( )
14.如图所示,放在水平桌面上的木块A处于静止状态,所挂的砝码和托盘的总质量为0.6kg,弹簧测力计读数为2N,滑轮摩擦不计.若轻轻取走盘中的部分砝码,使总质量减少到0.3kg时,将会出现的情况是(取g=10m/s2)()
A.弹簧测力计的读数将变小B.A仍静止不动
C.A对桌面的摩擦力变小D.A所受的摩擦力变大
三、实验题探究题
15.甲、乙两同学为了验证力的平行四边形定则,各自根据不同的实验器材采用了不同的方法。
(i)甲同学按教材提供的方法:
把橡皮筋的一端固定在木板上的A点,另一端通过细绳连接弹簧测力计(O为橡皮条与细绳结点在伸长时到达的固定点,所用弹簧测力计的量程为0〜5N),如图甲所示。
(1)若图乙是该同学用两个弹簧测力计在三不同角度的情况下,把橡皮筋的另一端拉到某一确定点O点时,两弹簧测力计的拉力示意图(F1和F2分别表示B、C弹簧测力计的拉力),三次操作中各力和夹角如下,那么这三次操作中不合适的是________,其原因是________。
(a)中的F1和F2的方向互相垂直,F1=2.8N、F2=3.5N;
(b)中的F1和F2方向间的夹角约为30°
,F1=F2=4.0N;
(c)中的F1和F2方向间的夹角约为120°
,F1=F2=4.0N。
(2)图丙是根据没有操作失误的实验结果画出的图,则图中的F与F'
两力中,方向一定沿AO方向的是________。
(ii)乙同学根据右图所示的实验装置,弹簧测力计A挂于固定点P,下端用细线挂一重物M。
弹簧测力计B的一端用细线系于O点,手持另一端水平向左拉,使结点O静止在某位置。
分别读出弹簧测力计A和B的示数,并在贴于竖直木板的白纸上记录O点的位置和拉线的方向(所用弹簧测力计的量程也均为0〜5N)。
(1)在实验操作过程中,改变拉力,重复多次实验时,要求O点________(“一定”或“不一定”)静止在同一位置。
(2)在某次实验中,若该同学发现弹簧测力计A的指针稍稍超出量程,为了解决这一问题,在不换用弹簧测力计的前提下,以下办法可行的是________
A.减小M的质量
B.弹簧测力计A、B互换位置
C.减小OA与竖直方向之间的夹角
D.保证O点位置不动,同时将弹簧测力计B缓慢沿顺时针方向转过某一夹角
四、计算题
16.如图所示,轻绳OA一端系于天花板上,与竖直方向的夹角为θ,水平轻绳OB的一端系于竖直墙上,O点挂一重物.当重物的重力为
N时,水平绳OB的拉力为300N,求:
(1)θ角的大小;
(2)此时绳OA的拉力是多大?
17.已知一质量m=1kg的物体在倾角α=37°
的斜面上恰能匀速下滑,当对该物体施加一个沿斜面向上的推力F时,物体恰能匀速上滑.(取g=10m/s2,sin37°
=0.6,cos37°
=0.8)
(1)物体与斜面间的动摩擦因数μ是多大?
(2)求推力F的大小.
18.一个质量为m=1kg的物块放在水平桌面上,当对其施加水平向右的拉力F1=5N时,物块恰好可以匀速向右滑动,假设最大静摩擦力与滑动摩擦力相等,g=10N/kg,己知sin37°
=0.8,求:
(1)物块与地面之间的动摩擦因数μ
(2)若撤去Fl,施加一个向右偏上37°
的F2=5N拉力,物块在水平面上向右滑动,动摩擦因数不变,物块受到的摩擦力多大?
答案和解析
1.【答案】B
【解析】
解:
A、力是一个物体对另一个物体的作用,力是不能离开施力物体和受力物体而独立存在的.故A错误;
B、力的作用是相互的,在作用力中是受力物体时,在反作用力必定是施力物体,所以受力物体同时也是施力物体,施力物体同时也是受力物体,故B正确;
C、力是相互作用的,与我们说的力量不同.故C错误;
D、马拉车前进,马对车有拉力作用,车对马也有拉力作用,这两个力是一对作用力与反作用力.故D错误.
故选:
B
力是不能离开施力物体和受力物体而独立存在的.力的作用是相互的,受力物体同时也是施力物体,施力物体同时也是受力物体.一个受力物体可以同时有几个施力物体.
对力的基本概念可以根据力“三性”:
物质性、相互性和矢量性加深理解,难度不大.
2.【答案】D
【分析】
物体由于地球的吸引而受到的力叫重力。
重力的方向总是竖直向下。
重心是物体处于任何方位时所有各组成质点的重力的合力都通过的那一点。
物体的重心,可以在物体上,也可以不在物体上。
本题考察重力的基本概念,基础题。
【解答】
A.物体由于地球的吸引而受到的力叫重力,自由下落的物体也受重力,故A错误;
B.物体的重心,一定在物体上,故B错误;
C.形状规则而且密度均匀物体的重心就是它的几何中心,故C错误;
D.重力的方向总是竖直向下。
故D正确。
故选D。
3.【答案】B
A、书放在水平桌面上受到的支持力,不是由于书发生了微小形变而产生的,而是由于桌面发生了微小形变,要恢复原状,对书产生的弹力。
故A错误。
B、用细木棍拨动浮在水中的圆木,圆木受到的弹力是由于细木棍发生形变,要恢复原状,对圆木产生的弹力。
故B正确。
C、绳对物体的拉力是由于绳发生拉伸形变,由于弹性要收缩而对物体产生了弹力,所以绳对物体的拉力方向总是沿着绳而指向绳收缩的方向。
故C错误。
D、杆对物体的弹力方向一定与杆形变的方向相反,不一定沿着杆的方向。
故D错误。
B。
弹力是由于物体发生弹性形变,要恢复原状,对跟它接触的物体产生力的作用。
其方向与物体的形变方向相反。
书放在水平桌面上受到的支持力,是由于桌面发生了微小形变而产生的。
用细木棍拨动浮在水中的圆木,圆木受到的弹力是由于细木棍发生形变而产生的。
绳对物体的拉力方向总是沿着绳而指向绳收缩的方向。
支持力的方向总是垂直于支持面而指向被支持的物体。
弹力的施力物体是发生弹性形变的物体,其方向与物体恢复形变的方向相同。
基本题。
4.【答案】B
由弹簧的长度L和弹力f大小的关系图象,可读出弹力为零时弹簧的长度,即为弹簧的原长,由图读出弹力为F=2N,弹簧的长度为x=4cm,求出弹簧压缩的长度,由胡克定律求出弹簧的劲度系数。
在胡克定律公式f=kx中,要注意x是弹簧伸长或压缩的长度,不是弹簧的长度,弹力是与形变量成正比,而不是弹簧的长度成正比,还要注意胡克定律只适用于在弹性限度内。
【解答】
A.由图读出弹力为F1=2N,弹簧的长度为L1=4cm,弹簧压缩的长度:
x1=L0-L1=6cm-4cm=2cm=0.02m,由胡克定律得:
弹簧的劲度系数为:
,A错误;
B.由图读出,弹簧的弹力F=0时,弹簧的长度为:
L0=6cm=0.06m,即弹簧的原长为6cm,B正确;
C.胡克定律只适用于在弹性限度内,因而不能无限延长,C错误;
D.弹簧受到2N拉力时,长度变为8cm,此时弹簧要维持稳定必须两端同时受到2N拉力,D错误。
故选B。
5.【答案】B
物块做匀速直线运动,合力为零,则重力和斜面对它的作用力平衡,可知物块受到重力、沿斜面向上的滑动摩擦力、斜面的支持力,其中斜面对物块的作用力竖直向上,与重力等大反向。
故B正确,A、C、D错误。
对物块受力分析,抓住合力为零确定斜面对物块的作用力.
对于物体的受力分析,解题方法是:
确定研究对象,首先分析重力,再分析接触面的弹力和摩擦力,最后分析非接触力(电场力或磁场力),只分析物体受到的力,不分析物体对外施加的力.
6.【答案】B
A4纸与书上下两个接触面都有滑动摩擦力,则有:
f=2μFN=2×
0.3×
3N=1.8N
当拉力等于摩擦力时,拉力最小,所以有:
F=1.8N
B
A4纸与书上下两个接触面都有滑动摩擦力,根据滑动摩擦力的公式即可求解.
本题主要考查了滑动摩擦力的公式,难度不大,属于基础题.
7.【答案】C
由题意可知F1=20N,F2=6N。
当二共点力的方向相反时,合力最小。
即:
Fmin=F1-F2=20-6=14N
当二共点力的方向相同时,合力最大。
Fmax=F1+F2=20+6=26N
所以这两个共点力的合力范围是14N≤F≤26N.故ABD三个选项是错误,C选项是正确。
C。
本题考查了二力合成合力大小随二力方向夹角变化而变化的规律。
当两共点力方向相同时,合力最大;
方向相反时,合力最小。
合力的概念、力的合成是解决力学问题的基础,所以对于二共点力力的合成要掌握并会灵活的运用。
8.【答案】A
以小球为研究对象,分析受力,作出力图如图,
根据作图法分析得到,当小球施加的力F与细绳垂直时,所用的力最小。
根据平衡条件,F的最小值为:
Fmin=Gsin30°
=mg×
=
mg,所以A正确、BCD错误;
A。
小球A处于静止,受力平衡,分析受力情况,用作图法得出对小球施加的力最小的条件,再由平衡条件求出力的最小值.
本题物体平衡中极值问题,关键是确定极值条件,本题采用图解法得到力最小的条件,也可以运用数学函数法求解极值.
9.【答案】A
以小球为研究对象,分析受力情况:
重力G、墙面的支持力N1′和木板的支持力N2′.根据牛顿第三定律得知:
N1=N1′,N2=N2′.
根据平衡条件得:
N1′=Gcotθ,N2′=
将木板从图示位置开始缓慢地转到水平位置的过程中,θ增大,cotθ减小,sinθ增大,则N1′和N2′都始终减小,故N1和N2都始终减小.
A.
重力、木板的支持力和墙壁的支持力,根据牛顿第三定律得知,墙面和木板对球的压力大小分别等于球对墙面和木板的支持力大小,根据平衡条件得到两个支持力与θ的关系,再分析其变化情况.
本题运用函数法研究动态平衡问题,也可以运用图解法直观反映力的变化情况.
10.【答案】BD
设斜面的倾角为α,物体A的重力为G.,作出A的受力如图。
根据平衡条件得
:
N=Gcosα
f=Gsinα
当斜面倾角α由30°
时,cosα减小,sinα增大,则N减小,f增大
根据牛顿第三定律得知,A对斜面的压力减小,A受到斜面的摩擦力增大。
BD。
以物体A为研究对象,分析受力,根据平衡条件得到斜面对A的支持力和摩擦力与斜面倾角的关系,再由数学知识分析支持力和摩擦力如何变化,根据牛顿第三定律判断A斜面的压力和摩擦力如何变化.
本题是简单的动态平衡类型的问题,运用的是函数法,也可以采用图解法直观判断.
11.【答案】AB
B受重力,弹簧的弹力F1=100×
0.03=3N及地面的支持力而处于平衡状态;
若弹簧被拉伸,则支持力F=GB-F1=5N-3N=2N,绳的拉力T=F+GA=3N+3N=6N;
若弹簧被压缩,地面对B的支持力F′=GB+F1=5N+3N=8N,绳的拉力T=GA-F1=3N-3N=0;
故AB正确,CD错误。
AB
对B受力分析可求得B受地面的支持力,由牛顿第三定律可求得地面受到的压力;
对整体受力分析可求得细线受到的拉力;
因弹簧可能伸长也可能压缩,故弹力的方向有两种可能,则分情况进行计论即可得出正确结果。
解答本题时要注意两点:
一是正确选取研究对象,并能进行正确的受力分析;
二是明确弹簧的状态有两种可能性:
压缩或者拉伸。
12.【答案】ABD
A、F是物体实际受到的力.故A正确;
B、分力的共同作用效果与合力的作用效果相同.故B正确;
C、分力不是物体所受到的力,F1、F2是两个分力.故C错误;
D、一个力F分解为两个分力F1
和F2,则F是F1和F2的合力.故D正确.
ABD.
合力的作用效果与分力的共同作用效果相同.根据平行四边形定则可以知道合力与分力的大小关系.
解决本题的关键知道分力和合力遵循平行四边形定则,以及知道合力的作用效果与合力的作用效果是等效的.
13.【答案】AD
A、对物体A受力分析,受推力F、重力G、支持力N,如图
由图可得:
故A正确;
B、由图:
所以:
FN=Gtanα.故B错误;
C、由图:
FN=Fsinα+Gcosα.故C错误;
D、由Ncosα=G
根据牛顿第三定律得
方向:
垂直斜面向下。
AD。
对物体A受力分析,用合成法求解出斜面对物体A的支持力,进一步得出物体对斜面的压力.
对于共点力平衡问题可以用合成法求解,也可以用分解法求解,还可以用正交分解法求解.
14.【答案】BC
对A受力分析可得出A受到的静摩擦力,根据静摩擦力与最大静摩擦力的关系可得出最大静摩擦力,再根据变化之后的受力情况可判断A的状态及读数的变化。
本题考查静摩擦力的计算,要注意静摩擦力会随着外力的变化而变化,但不会超过最大静摩擦力,弹簧的弹力取决于弹簧的形变量,形变量不变,则弹力不变。
初态时,对A受力分析得到:
摩擦力Ff=F1-F2=6-2=4N,说明最大静摩擦力Fmax≥4N,当将总质量减小到0.3kg时,拉力变为3N,物体仍静止,合力仍为零,弹簧测力计的示数不变,故摩擦力变化Ff′=1N,故BC正确,AD错误。
故选BC。
15.【答案】
(i)
(1)(b);
F1、F2的合力已超出弹簧测力计的量程
(2)F'
(ii)
(1)不一定
(2)ACD
解决本题的关键是知道“互成角度的两个力的合成”实验的原理,知道用两根弹簧秤拉和用一根弹簧秤拉,都必须将绳子的结点拉到同一点,保证产生相同的作用效果。
通过作出力的图示来验证“力的平行四边形定则”,重点是如何准确作出力的图示。
(i)抓住弹簧测力计的量程,通过平行四边形定则求出合力的大小,从而判断弹簧测力计能否测量合力的大小。
(ii)明确实验原理图,弹簧测力计A挂于固定点,下端用细线挂一重物。
当弹簧测力计B一端用细线系于O点,当向左拉使结点静止于某位置。
弹簧测力计A和B的示数分别为两细线的力的大小,同时画出细线的方向即为力的方向。
虽悬挂重物的细线方向确定,但大小却不知,所以要测重物重力。
当结点静止于某位置时,弹簧测力计B的大小与方向就已确定了。
原因是挂重物的细线大小与方向一定,而弹簧测力计A大小与方向也一定,所以两力的合力必一定。
当出现超出弹簧测力计A的量程时,通过改变其中一个力大小或两个力方向的夹角来达到此目的。
(1)由两分力的大小及对应的角度可得其合力的大小,故可知(b)图中F1、F2的合力已超出弹簧测力计的量程,所以操作不合适的是(b)图。
(2)图丙中F是通过作图的方法得到合力的理论值,而F'
是通过一个弹簧秤沿AO方向拉橡皮筋,使橡皮筋伸长到O点,使得一个弹簧秤的拉力与两个弹簧秤的拉力效果相同,测量出的合力。
故合力的方向一定沿AO方向的是F'
。
(1)在实验操作过程中,改变拉力,重复多次实验时,A的拉力变化,重物的重力已确定,则B的示数会变化,但B的方向不变,所以O点位置也会变化,不一定静止在同一位置。
(2)当弹簧测力计A超出其量程,则说明弹簧测力计B与重物这两根细线的力的合力已偏大。
又由于挂重物的细线力的方向已确定,所以要么减小重物的重量,要么改变两分力的夹角,即减小OA与竖直方向之间的夹角,或保证O点位置不动,同时将弹簧测力计B缓慢沿顺时针方向转过某一夹角,故选ACD。
故答案为:
(i)
(1)(b);
F1、F2的合力已超出弹簧测力计的量程;
;
(ii)
(1)不一定;
(2)ACD。
16.【答案】解:
(1)结点O受力如图所示
根据O点受力由分解有:
FOAcosθ=G
FOAsinθ=FOB
联立解得:
则:
θ=30°
(2)
本题关键对O点受力分析后根据平衡条件列式求解,可以结合合成法、分解法、正交分解法求解。
对O点受力分析,受重力和两个拉力,根据平衡条件并结合分解法列式求解即可。
17.【答案】解:
(1)物体匀速下滑时,受力分析如图:
由平衡条件得:
N=Gcosα
又f=μN
μ=tanα=0.75
即物体与斜面间的动摩擦因数μ为0.75
(2)物体匀速上滑时:
f=μN=μGcosα
F=Gsinα+f=Gsinα+μGcosα
μ=tanα
联立代入数据得:
F=2Gsinα=2mgsinα=12N
推力F的大小为12N。
本题考查了平衡条件的应用,受力分析后应用平衡条件求解即可,需要注意的是物体上滑时,摩擦力的方向发生了变化。
因为物体在倾角为α的斜面上恰能匀速下滑,所以物体受力平衡,受力分析后应用平衡条件求解;
对物体施加一个沿着斜面向上的推力时恰能匀速上滑,物体受力仍然平衡,受力分析后再应用平衡条件求解即可。
18.【答案】解:
(1)摩擦力为:
f=5N,
根据摩擦力公式可得动摩擦因数为:
(2)竖直方向上有:
FN+F2sin37°
=mg
解得:
FN=7N
摩擦力为:
Fmax=μFN=0.5×
7=3.5N。
解题的关键是应用力平衡条件解答。
(1)根据滑动摩擦力公式得到动摩擦因数;
(2)根据力平衡条件得到正压力,得到摩擦力。
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