三维设计2015高考物理一轮阶段验收评估第2章相互作用

第1页共7页阶段验收评估(二)|相互作用(时间：60分钟满分：100分)一、单项选择题(本题共5小题，每小题6分，共30分，每小题只有一个选项正确)1．(2014·哈尔滨三中月考)一根轻绳的上端悬挂在天花板上，下端挂一灯泡，则()A．灯泡受的重力和灯泡对绳的拉力是一对平衡力B．灯泡受的重力和绳对灯泡的拉力是一对作用力和反作用力C．灯泡对绳的拉力和绳对灯泡的拉力是一对作用力和反作用力D．绳对天花板的拉力和天花板对绳的拉力是一对平衡力解析：选C灯泡受的重力和绳对灯泡的拉力是一对平衡力，选项A、B错误；灯泡对绳的拉力和绳对灯泡的拉力是一对作用力和反作用力，绳对天花板的拉力和天花板对绳的拉力是一对作用力和反作用力，选项C正确，D错误。2.如图1所示，用一根长为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处于静止，对小球施加的最小的力是()图1A.3mgB.32mgC.12mgD.33mg解析：选C当拉力F与细绳垂直时，拉力最小，最小值为Fmin＝mgsin30°＝12mg，故C正确。3.(2014·苏州模拟)如图2所示，建筑工人要将建筑材料送到高处，常在楼顶装置一个定滑轮(图中未画出)。用绳AC通过滑轮将建筑材料提到某一高处，为了防止建筑材料与墙壁相碰，站在地面上的工人还另外用绳CB拉住材料，使它与竖直墙面保持一定的距离L。若不计两根绳的重力，在建筑材料缓慢提起的过程中，绳AC与CB的拉力F1和F2的大小变化情况是()图2第2页共7页A．F1增大，F2增大B．F1增大，F2不变C．F1不变，F2增大D．F1减小，F2减小解析：选A根据平衡条件得知两绳拉力的合力与物体的重力大小相等、方向相反，保持不变；如图可知，两根绳子上的拉力F1和F2均增大。故A正确。4.(2013·新课标全国卷Ⅱ)如图3，在固定斜面上的一物块受到一外力F的作用，F平行于斜面向上。若要物块在斜面上保持静止，F的取值应有一定范围，已知其最大值和最小值分别为F1和F2(F2＞0)。由此可求出()图3A．物块的质量B．斜面的倾角C．物块与斜面间的最大静摩擦力C．物块对斜面的正压力解析：选C本题考查受力分析、力的分解、摩擦力、平衡条件及其相关知识，意在考查考生分析解决问题的能力。设斜面倾角为θ，斜面对物块的最大静摩擦力为f。平行于斜面的外力F取最大值F1时，最大静摩擦力f方向沿斜面向下，由平衡条件可得：F1＝f＋mgsinθ；平行于斜面的外力F取最小值F2时，最大静摩擦力f方向沿斜面向上，由平衡条件可得：f＋F2＝mgsinθ；联立解得物块与斜面间的最大静摩擦力f＝(F1－F2)/2，选项C正确。5．(2014·衡水调研)如图4所示，质量为m的物体置于倾角为θ的固定斜面上，物体与斜面之间的动摩擦因数为μ，先用平行于斜面的推力F1作用于物体上使其能沿斜面匀速上滑，若改用水平推力F2作用于物体上，也能使物体沿斜面匀速上滑，则两次的推力之比F1F2为()第3页共7页图4A．cosθ＋μsinθB．cosθ－μsinθC．1＋μtanθD．1－μtanθ解析：选B第一次推力F1＝mgsinθ＋μmgcosθ，由F2cosθ＝mgsinθ＋μ(mgcosθ＋F2sinθ)，解得第二次推力F2＝(mgsinθ＋μmgcosθ)/(cosθ－μsinθ)，两次的推力之比F1F2＝cosθ－μsinθ，选项B正确。二、多项选择题(本题共3小题，每小题6分，共18分，每小题有多个选项正确，全选对得6分，选对但不全得3分，选错或不选得0分)6.(2014·淄博模拟)如图5所示，小球C置于光滑的半球形凹槽B内，B放在长木板A上，整个装置处于静止状态，现缓慢减小木板的倾角θ过程中，下列说法正确的是()图5A．A受到的压力逐渐变大B．A受到的摩擦力逐渐变大C．C对B的压力逐渐变大D．C受到两个力的作用解析：选AD缓慢减小木板的倾角θ的过程中，球C只受重力和支持力作用，且二者等大反向，故D正确，C错误；取B、C为一整体，由平衡条件可得：fBA＝(mB＋mC)gsinθ，FNBA＝(mB＋mC)gcosθ，随θ减小，FNBA增大，fBA减小，故A正确，B错误。7.(2014·靖江质检)如图6所示，在粗糙水平地面上放着一个截面为四分之一圆弧的柱状物体A，A的左端紧靠竖直墙，A与竖直墙之间放一光滑圆球B，整个装置处于静止状态。把A向右移动少许后，它们仍处于静止状态，则()图6A．B对墙的压力增大B．A与B之间的作用力减小C．地面对A的摩擦力减小D．A对地面的压力减小解析：选BC对小球B受力分析，作出平行四边形如图所示：A滑动前，B球受墙壁及A的弹力的合力与重力大小相等，方向相反；如图中第4页共7页实线所示；而将A向外平移后，B受弹力的方向将上移，如虚线所示，但B仍受力平衡，由图可知A对球B的弹力及墙壁对球的弹力均减小；故A错误，B正确；以AB为整体分析，水平方向上受墙壁的弹力和地面的摩擦力而处于平衡状态，弹力减小，故摩擦力减小，故C正确；竖直方向上受重力及地面的支持力，两物体的重力不变，故A对地面的压力不变，故D错误，故选B、C。8.(2014·哈尔滨三中月考)如图7所示，粗糙水平面上放置质量分别为m和2m的四个木块，其中两个质量为m的木块间用一不可伸长的轻绳相连。木块间的动摩擦因数均为μ，木块与水平面间的动摩擦因数相同，可认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力。现用水平拉力F拉其中一个质量为2m的木块，使四个木块一起匀速前进。则需要满足的条件是()图7A．木块与水平面间的动摩擦因数最大为μ3B．木块与水平面间的动摩擦因数最大为2μ3C．水平拉力F最大为2μmgD．水平拉力F最大为6μmg解析：选AC设木块与水平面间的动摩擦因数为μ′，把四个物体看作整体，分析受力，由平衡条件，水平拉力F＝6μ′mg。隔离前面的2m，则F＝3μ′mg＋μmg，联立解得μ′＝μ3，F＝2μmg，选项A、C正确，B、D错误。三、非选择题(本题共4小题，共52分，按题目要求作答。解答题应写出必要的文字说明、方程式和演算步骤)9.(13分)(1)某物理兴趣小组的同学在研究弹簧弹力的时候，测得弹力的大小F和弹簧长度L的关系如图8所示，则由图线可知：图8①弹簧的劲度系数为________。②弹簧的弹力为5N时，弹簧的长度为________。(2)“探究合力与分力的关系”的实验如图9甲所示，其中A为固定橡皮条的图钉，P为橡皮条与细绳的结点，用两把互成角度的弹簧秤把结点P拉到位置O。第5页共7页图9①从图甲可读得弹簧秤B的示数为________N。②为了更准确得到合力与分力的关系，要采用作力的________(填“图示”或“示意图”)来表示分力与合力。③图乙中与F1、F2效果相同的力是________(填“F”或“F′”)④图乙中方向一定沿AO方向的力是________(填“F”或“F′”)。解析：(1)由图可知，弹簧原长l0＝10cm，当形变量x＝5cm时，F＝10N，由F＝kx可得：k＝200N/m，由F＝kx可得，弹簧弹力为5N时，弹簧的形变量x1＝Fk＝2.5cm，故弹簧的长度为7.5cm或12.5cm。(2)①弹簧秤B的示数为3.8N。②为了更准确得到合力与分力的关系，要采用作力的图示来表示分力与合力。③图乙中与F1、F2作用效果相同的力是用一个弹簧秤把结点P拉到位置O的力F′。④图乙中方向一定沿AO方向的力是F′，用平行四边形定则求得的合力F与F′有所偏差。答案：(1)①200N/m②7.5cm或12.5cm(2)①3.8②图示③F′④F′10.(12分)如图10所示，在光滑的水平杆上穿两个重均为2N的球A、B，在两球之间夹一弹簧，弹簧的劲度系数为10N/m，用两条等长的线将球C与A、B相连，此时弹簧被压短了10cm，两条线的夹角为60°，求：图10(1)杆对A球的支持力为多大？(2)C球的重力为多大？解析：(1)A、C球的受力情况如图所示第6页共7页其中F＝kx＝1N对于A球，由平衡条件得：F＝Tsin30°FN＝GA＋Tcos30°解得：FN＝(2＋3)N(2)由(1)可得两线的张力为：T＝2N对于C球，由平衡条件得：2Tcos30°＝GC解得：GC＝23N。答案：(1)(2＋3)N(2)23N11．(13分)(2014·甘肃名校质检)擦黑板也许同学们都经历过，手拿黑板擦在竖直的黑板面上，或上下或左右使黑板擦与黑板之间进行摩擦，将黑板上的粉笔字擦干净。已知黑板的规格是：4.5×1.5m2，黑板的下边缘离地的高度为0.8m。小黑板擦(可视为质点)的质量为0.1kg，现假定某同学用力将小黑板擦在黑板表面缓慢竖直向上擦黑板，当手臂对小黑板擦的作用力F与黑板面成45°角时，F＝20N，他能擦到的最大高度为2.05m，g取10m/s2。求：(1)小黑板擦与黑板之间的动摩擦因数；(2)若该同学擦到最高位置时意外让小黑板擦沿黑板面竖直向下滑落，求小黑板擦砸到黑板下边缘的速度大小；(3)擦黑板时有这样的现象：粉笔字的位置越高或越远的地方，已经用力较大却还是不容易擦干净，请用物理知识简要解释。解析：(1)小黑板擦向上缓慢移动，处于平衡状态，它的受力如图所示。水平方向：FN＝Fsinθ竖直方向：Fcosθ＝mg＋Ff又Ff＝μFN所以μ＝Fcos45°－mgFsin45°≈0.93(2)小黑板擦可看成质点，它向下滑落的过程与黑板间无摩擦，它做自由落体运动。由运动学公式：v2＝2gh得v＝2gh＝5m/s(3)当手臂的用力大小相同时，由Ff＝μFsinθ可知：作用点的高度越高，手臂与黑板面的夹角越小，黑板擦与黑板间的摩擦力也就越小，所以手臂与黑板面夹角越小的地方越不容易擦干净。第7页共7页答案：(1)0.93(2)5m/s(3)见解析12．(14分)如图11所示是一种研究劈的作用的装置，托盘A固定在细杆上，细杆放在固定的圆孔中，下端有滚轮，细杆只能在竖直方向上移动，在与托盘连接的滚轮正下面的底座上也固定一个滚轮，轻质劈放在两滚轮之间，劈背的宽度为a，侧面的长度为l，劈尖上固定的细线通过滑轮悬挂总质量为m的钩码，调整托盘上所放砝码的质量M，可以使劈在任何位置时都不发生移动。忽略一切摩擦和劈、托盘、细杆与滚轮的重力，若a＝105l，试求M是m的多少倍？图11解析：分析托盘、细杆、滚轮构成的系统和劈的受力，如图甲、乙所示，托盘、细杆、滚轮构成的系统受向下的重力F3＝Mg，劈对滚轮的支持力F1，圆孔的约束力F2；劈受两个滚轮的作用力F4、F5，细线的拉力F6＝mg。对托盘有：F3＝Mg＝F1cosα，则Mg＝l2－a24lF1对劈有：F6＝mg＝2F5sinα，则mg＝alF5因为F1与F5是作用力与反作用力，所以F1＝F5。由上三式得：M＝l2－a24am代入数据得：M＝1.5m。答案：1.5倍