2018年秋人教版高一物理必修一第3章相互作用学业质量标准检测3含解析

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2018年秋人教版高一物理必修一第3章相互作用学业质量标准检测3含解析

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课 件 w w w.5y K J.Co m 第三章 学业质量标准检测
本卷分第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分。满分100分,时间90分钟。
第Ⅰ卷(选择题 共40分)
一、选择题(共10小题,每小题4分,共40分,在每小题给出的四个选项中,第1~6小题只有一个选项符合题目要求,第7~10小题有多个选项符合题目要求,全部选对的得4分,选不全的得2分,有选错或不答的得0分)
1.力是物体间的相互作用。下列有关力的图示及表述错误的是导学号 1321411( C )
 
解析:由于在不同纬度处重力加速度g不同,旅客所受重力不同,故对飞机的压力不同,故A正确。充足气的篮球的球壳对内部气体有压力作用,即内外气体对篮球壳压力的差值等于篮球壳对内部气体的压力,故B正确。书对桌子的压力作用在桌子上,箭尾应位于桌面上,故C错误。平地上匀速行驶的汽车,其主动轮受到地面的静摩擦力是前进的动力,地面对其从动轮的摩擦力是阻力,汽车受到的动力与阻力平衡时才能匀速前进,故D正确。
2.(内蒙古包头五中2016~2017学年高一上学期期末)图示为小孩从t=0时刻起逐渐增加推力推动箱子过程中三个时刻(t1、t2和t3)的漫画图。据此,小王总结出四张箱子与水平地面之间的摩擦力随时间变化的关系图,其中可能正确的是导学号 1321411( C )
 
 
解析:木箱静止的过程中受到的是静摩擦力,其大小随着推力的增大而增大; 当达到最大静摩擦力后物体开始滑动,此时摩擦力变为滑动摩擦力,而滑动摩擦力小于最大静摩擦力,并且滑动摩擦力大小与正压力成正比,压力不变,则滑动摩擦力不变,则可知只有C正确,A、B、D错误,故选C。
3.如图所示,欲借助汽车的力量,将光滑凹槽中的铁球缓慢拉出,随着汽车对铁球的作用力越来越大,凹槽对球的弹力导学号 1321411( C )
 
A.始终水平向左,越来越大
B.始终竖直向上,越来越大
C.斜向左上方,越来越大
D.斜向左上方,大小不变
解析:汽车缓慢拉铁球时,铁球受力如图所示,
 
所以凹槽对铁球的弹力指向左上方,且FN=F2+G2,随汽车拉力的增大而增大,选项C正确。
4.射箭是奥运会比赛项目之一,如图甲为选手射箭场景。已知弓的顶部跨度为l,弦均匀且弹性良好,其自由长度为l。发射时弦和箭可等效为图乙的情景,假设弓的跨度保持不变,即箭在弦的正中间,弦夹住类似动滑轮的附加装置上,将箭发射出去。已知弦的劲度系数为k,发射箭时弦的最大长度为54l (弹性限度内),则箭被发射瞬间所受的最大弹力为(设弦的弹力满足胡克定律)导学号 1321411( C )
 
A.kl B.1615kl
C.310kl D.2kl
解析:弦的张力F=k(54l-l)=14kl,由力的合成得弦对箭的合力F′=2Fcosθ=2F35=310kl,故C选项正确。
5.图中弹簧秤、绳和滑轮的重量均不计,绳与滑轮间的摩擦力不计,物体的质量都是m,在图甲、乙、丙三种情况下,弹簧秤的读数分别是F1、F2、F3,则导学号 1321411( A )
 
A.F3=F1>F2   B.F1>F2=F3
C.F1=F2=F3 D.F3>F1=F2
解析:根据图可知,甲和丙的弹簧秤读数相等即F1=F3=mg,乙图中弹簧秤的读数F2=mgcos30°=32mg,故有F1=F3>F2,所以选项A正确。
6.(山东省泰安市2017~2018学年高一上学期期末)将四块相同的坚固石块垒成圆弧形的石拱,每块的质量为m,其中第3、4块固定在地基上,第1、2块间的接触面是竖直的,每块石块的两个侧面间所夹的圆心角均为30°。假定石块间的摩擦力可以忽略不计,则第1、2块石块间的作用力大小为导学号 1321411( D )
 
A.12mg B.32mg
C.33mg D.3mg
解析:取第一块石头为研究对象进行受力分析如图,则FN=Gtan30°=3mg,故选D。
 
7.(河北省石家庄一中2017~2018学年高一上学期期中)如图所示,物体A放在水平桌面上,通过定滑轮悬挂一个重为10N的物体B,且已知物体A与桌面间的最大静摩擦力为4N.要使A静止,需加一水平向左的力F1,则力F1的取值可以为导学号 1321411( BC )
 
A.4N B.6N
C.10N D.18N
解析:当F1=4N时,静摩擦力为f=F2-F1=6N>4N,物体不能静止,故A错误;当F1=6N时,静摩擦力为f=F2-F1=4N,即达到最大值且方向向左,故B正确;当F1=10N,静摩擦力为f=F2-F1=0,故C正确;当F1=18N时,由于最大静摩擦力为4N,所以4N<F1-F2=8N,物体不平衡,将加速向左移动,故D错误。所以BC正确,AD错误。
8.(甘肃省兰州一中2016~2017学年高一上学期期末)如图所示,清洗楼房光滑玻璃的工人常用一根绳索将自己悬在空中,工人及其装备的总重量为G,且视为质点。悬绳与竖直墙壁的夹角为α,悬绳对工人的拉力大小为F1,墙壁对工人的弹力大小为F2,则导学号 1321411( BC )
 
A.F1=Gsinα
B.F2=Gtanα
C.若工人缓慢下移,增加悬绳的长度,但F1与F2的合力不变
D.若工人缓慢下移,增加悬绳的长度,则F1减小,F2增大
解析:作出人的受力图如图所示
 
可得F1=Gcosα F2=Gtanα
当增加悬绳长度,α减小
F1与F2均减小
F1与F2的合力始终等于重力,综上所述B、C正确。
9.(湖北省华中师大附中2016~2017学年高一上学期期中)如图所示,一铁架台放于水平地面上,其上有一轻质细线悬挂一小球,开始时细线竖直,现将水平力F作用于小球上,使其缓慢地由实线位置运动到虚线位置,铁架台始终保持静止,则在这一过程中导学号 1321411( BD )
 
A.水平拉力F是恒力
B.铁架台对地面的压力一定不变
C.细线的拉力变小
D.地面对铁架台的摩擦力增大
解析:对小球受力分析,受拉力、重力、F,根据平衡条件,有:
 
F=mgtanθ,
T=mgcosθ,
θ逐渐增大则F逐渐增大,T也增大,故A错误,C错误;
以整体为研究对象,根据平衡条件得:Ff=F,则Ff逐渐增大,
FN=(M+m)g,FN保持不变,故B正确,D正确,故选B、D。
10.如图所示,A、B、C、D四个人做杂技表演,B站在A的肩上,双手拉着C和D,A撑开双手水平支持着C和D。若四个人的质量均为m,他们的臂长相等,重力加速度为g,不计A手掌与C、D身体间的摩擦。则下列结论正确的是导学号 1321411( ABC )
 
A.A受到地面的支持力为4mg
B.B受到A的支持力为3mg
C.B受到C的拉力约为233mg
D.C受到A的推力约为233mg
解析:把四人看成整体,分析受力,由二力平衡可知A受到地面支持力为4mg。把BCD看成整体,分析受力,由二力平衡可知B受到A的支持力为3mg。由题图可知,B手臂与竖直方向的夹角大约为30°,设B对C的拉力为F1,A对C的推力为F2,对C分析受力,由受力分析和力的平衡条件可得,F1cos30°=mg,解得F1=233mg。F1sin30°=F2,解得F2=mgtan30°=33mg,故选项ABC正确,D错误。
第Ⅱ卷(非选择题 共60分)
二、填空题(共3小题,共18分。把答案直接填在横线上)
11.(5分)(山西省晋商四校2016~2017学年高一上学期期末)如图,把一个弹簧测力计的一端固定在墙上,用另一个弹簧测力计水平向左拉金属板,金属板向左运动,此时两个测力计的示数稳定(图中已把弹簧测力计的示数放大画出),则物块P与金属板间的滑动摩擦力的大小是__2.60____N。若用弹簧测力计测得物块P重13N,根据表中给出的动摩擦因数,可推算出物块P的材料为__木头____。导学号 1321411
(A)材料 动摩擦因数
金属—金属 0.10
橡胶—金属 0.50
木头—金属 0.20
皮革—金属 0.28
 
解析:分析物块P的受力情况可知,物块P受金属板给P的滑动摩擦力Ff,方向向左,受弹簧测力计向右的拉力F,由二力平衡可知,Ff=F,测力计读数为2.60N,所以Ff=2.60N;又根据Ff=μG可得:μ=FfG=0.2,从表中对比得知,物块P为木头。
12.(6分)在“探究弹力和弹簧伸长的关系”时,某同学把两根弹簧如图甲连接起来进行探究。导学号 1321411
 
(1)某次测量如图乙所示,指针示数为__16.00(15.95~16.05)(有效数字位数正确)____cm。
(2)在弹性限度内,将50g的钩码逐个挂在弹簧下端,得到指针A,B的示数LA和LB如表。用表中数据计算弹簧Ⅰ的劲度系数为__12.5(12.2~12.8)____N/m(重力加速度g取10m/s2)。由表中数据__能____(选填“能”或“不能”)计算出弹簧Ⅱ的劲度系数。
钩码数 1 2 3 4
LA/cm 15.71 19.71 23.66 27.76
LB/cm 29.96 35.76 41.51 47.36
解析:(1)刻度尺读数需要估读到精确位的下一位,由图可知指针示数为16.00cm,考虑到误差范围,15.95~16.05cm均算对。
(2)由胡克定律F=kΔx,结合表格数据可知弹簧Ⅰ的劲度系数k1=50×10-3×1019.71-15.71×10-2N/m=12.5N/m,考虑误差范围情况下12.2~12.8N/m;对于计算弹簧Ⅱ的劲度系数,只需要测出弹簧Ⅱ的形变量,结合两个指针的变化量减去指针A的变化量,就是弹簧Ⅱ的形变量,所以能求出弹簧Ⅱ的劲度系数。
13.(7分)(重庆巴蜀中学2017~2018学年高一上学期期中)在“验证力的平行四边形定则”实验中:导学号 1321411
(1)部分实验步骤如下,请完成有关内容:
A.将一根橡皮筋的一端固定在贴有白纸的竖直平整木板上,另一端绑上两根细线。
B.在其中一根细线上挂上5个质量相等的钩码,使橡皮筋拉伸,如图甲所示,记录__钩码个数(或细线拉力)____、__橡皮筋与细线结点的位置O____、__细线的方向____。
 
C.将步骤B中的钩码取下,分别在两根细线上挂上4个和3个质量相等的钩码,用两光滑硬棒B、C使两细线互成角度,如图乙所示,小心调整B、C的位置,使__橡皮筋与细线结点的位置与步骤B中结点位置重合____,记录__钩码个数和对应的细线方向____。
(2)如果力的平行四边形定则得到验证,那么图乙中cosαcosβ=__34____。
解析:(1)根据实验原理可知,图甲中需要记录合力的大小和方向后,画出来的合力是实际值,该实验中根据钩码个数来表示拉力大小,因此需要记录的是:钩码个数(或细线拉力),橡皮筋与细线结点的位置O,细线的方向;
该实验采用“等效代替”法,因此在用两个绳套拉橡皮筋时,要将橡皮筋与细线结点拉到与步骤B中结点位置重合,同时记录钩码个数和对应的细线方向。
(2)根据O点处于平衡状态,正交分解有:
竖直方向:4mgsinα+3mgsinβ=5mg  ①
水平方向:4mgcosα=3mgcosβ  ②
联立①②解得:cosαcosβ=34。
三、论述、计算题(本题共4小题,共42分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤,只写出最后答案不能得分,有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位)
14.(9分)(x疆兵团二师华山中学2017~2018学年高一上学期期中)如图所示,质量为2kg的物体放在水平地板上,用一原长为8cm的轻质弹簧水平拉该物体,当其刚开始运动时,弹簧的长度为11cm,当弹簧拉着物体匀速前进时,弹簧的长度为10.5cm,已知弹簧的劲度系数k=200N/m。(g均取10m/s2)求:导学号 1321411
 
(1)物体所受的最大静摩擦力为多大?
(2)物体所受的滑动摩擦力为多大?
(3)物体与地板间的动摩擦因数是多少?
答案:(1)6N (2)5N (3)0.25
解析:(1)当物体刚开始被拉动时,弹簧的伸长量为Δx1=11cm-8cm=3cm,根据胡克定律可得:弹簧的弹力为:F1=kΔx=200N/m×0.03m=6N,此时物体所受的最大静摩擦力等于弹簧的弹力,即Ffmax=6N。
(2)当物体匀速滑动时,弹簧的伸长量为Δx2=10.5cm-8cm=2.5cm,根据胡克定律可得:弹簧的弹力为:F2=kΔx2=200N/m×0.025m=5N,此时物体所受的滑动摩擦力等于弹簧的弹力,即Ff=5N。
(3)由滑动摩擦力公式可得:Ff=μFN=μmg,求得μ=0.25。
15.(10分)薇薇老师课间在办公室玩转健身球,现将薇薇老师的手掌和健身球简化成如图所示的模型。假设每个健身球质量为280g,直径d=50mm,手掌围成的圆弧半径R=50cm,此时手掌和健身球均静止,不计摩擦。请你估算此时A球对薇薇老师的正压力为多大(g=10m/s2)?导学号 1321411
 
答案:2.8N
解析:设一个健身球的质量为m,半径r=d/2,O点和健身球圆心连线与竖直方向夹角为θ,A球受力如图,则有
 
mgNA=cosθ
cosθ=R-r2-r2R-r≈1
NA≈mg=2.8N
16.(11分)(湖南省六校联盟2016~2017学年高一上学期期末联考)如图所示,某人用轻绳牵住一只质量m=0.6kg的氢气球,因受水平风力的作用,系氢气球的轻绳与水平方向成37°角。已知空气对气球的浮力为15N,人的质量M=50kg,且人受的浮力忽略不计(g取10N/kg,sin37°=0.6,cos37°=0.8)。求:导学号 1321411
 
(1)水平风力的大小;
(2)人对地面的压力大小;
(3)若水平风力增强,人对地面的压力如何变化?(要求说明理由)
答案:(1)水平风力的大小12N;
(2)人对地面的压力大小为491N;
(3)若水平风力增强,人对地面的压力不变。
解析:(1)对氢气球进行受力分析,并分解如图:
由平衡条件列式:
竖直方向:F浮=mg+Tsin37°;
水平方向:F风=Tcos37°;
解得:F风=12N,T=15N。
 
(2)对人进行受力分析,并分解如图:
由平衡条件列式:
竖直方向:FN=Mg-Tsin37°=500-15×0.6N=491N;
(3)若风力增强,只改变了水平方向的力,视气球及人为一整体可知,竖直方向上的受力情况没改变,人对地面的压力不变。
17.(12分)(浙江省9+1联盟2017~2018学年高一上学期联考)如图所示,质量为m1的物体甲通过三段轻绳相连,三段轻绳的结点为O,轻绳OB水平且B端与站在水平面上的质量为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sin37°=0.6,cos37°=0.8,tan37°=0.75,g取10m/s2。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力)求:
导学号 1321411
 
(1)轻绳OA、OB受到的拉力是多大?
(2)人受到的摩擦力是多大?方向如何?
(3)若人的质量m2=60kg,人与水平面之间的动摩擦因数为μ=0.3,则欲使人在水平面上不滑动,物体甲的质量m1最大不能超过多少?
答案:(1)54m1g 34m1g (2)34m1g 方向水平向左 (3)24 kg
解析:(1)以结点O为研究对象,如图,沿水平方向和竖直方向建立直角坐标系,将FOA分解,由平衡条件有:
 
FOB-FOAsinθ=0,FOAcosθ-m1g=0
联立得:FOA=m1gcosθ=54m1g
FOB=m1gtanθ=34m1g
故轻绳OA、OB受到的拉力分别为54m1g、34m1g
(2)人水平方向受到OB绳的拉力和水平面的静摩擦力,
f=FOB=34m1g 方向水平向左
(3)当甲的质量增大到人刚要滑动时,质量达到最大,此时人受到的静摩擦力达到最大值。
当人刚要滑动时,静摩擦力达到最大值fm=μm2g
由平衡条件得:FOBm=fm
又FOBm=m1mgtanθ=34m1mg
联立得:m1m=4FOBm3g=4μm2g3g=24kg
即物体甲的质量m1最大不能超过24kg。
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