高考物理全国一二三卷 18页

第二单元　相互作用 ‎ 　　测试时间：90分钟　　　满分：110分 第Ⅰ卷　(选择题，共48分)‎ 一、选择题(本题共12小题，共48分。在每小题给出的四个选项中，第1～8小题只有一个选项正确，第9～12小题有多个选项正确，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不答的得0分)‎ ‎1．[2017·福建四地六校统考]如图所示是一支旅行用的“两面针”牙膏，该牙膏的外壳是由铝薄皮做的，根据你的观察和生活经验，下列说法正确的是(　　)‎ A．该牙膏皮被挤压后发生的形变为弹性形变 B．牙膏被挤出来是因为牙膏受到手的作用力 C．牙膏盖上的条纹是为了增大摩擦 D．挤牙膏时手对牙膏皮的作用力大于牙膏皮对手的作用力 答案　C 解析　牙膏皮被挤压后不能恢复原状，不属于弹性形变，故A错误。手的作用力作用于牙膏皮上，牙膏被挤出来是因为牙膏受到了牙膏皮的作用力，故B错误。牙膏盖上的条纹是为了增大摩擦，故C正确。手对牙膏皮的作用力与牙膏皮对手的作用力属于相互作用力，大小相等，故D错误。‎ ‎2．[2017·陕西西安质检]图示是杂技节目“力量”表演中的一个高难度动作，两个演员均保持静止状态，左侧演员的身体保持伸直，且与水平方向成30°。已知左侧演员所受的重力大小为G，则右侧演员对左侧演员的作用力大小为(　　)‎ A.G B.G C.G D．G 答案　D 解析　左侧演员处于平衡状态，受到的力除了自身重力之外，就是右侧演员对他的作用力，故右侧演员对左侧演员的作用力大小为G，故D正确。‎ ‎3．[2016·全国卷Ⅱ]质量为m的物体用轻绳AB悬挂于天花板上。用水平向左的力F缓慢拉动绳的中点O，如图所示。用T表示绳OA段拉力的大小，在O点向左移动的过程中(　　)‎ A．F逐渐变大，T逐渐变大 B．F逐渐变大，T逐渐变小 C．F逐渐变小，T逐渐变大 D．F逐渐变小，T逐渐变小 答案　A 解析　以O点为研究对象，设绳OA与竖直方向的夹角为θ ‎，物体的重力为G，根据力的平衡可知，F＝Gtanθ，T＝，随着O点向左移，θ变大，则F逐渐变大，T逐渐变大，A项正确。‎ ‎4．[2016·郑州质检]如图所示，a、b两个小球穿在一根光滑的固定杆上，并且通过一条细绳跨过定滑轮连接。已知b球质量为m，杆与水平面成θ角，不计所有摩擦，重力加速度为g。当两球静止时，Oa绳与杆的夹角也为θ，Ob绳沿竖直方向，则下列说法正确的是(　　)‎ A．a可能受到2个力的作用 B．b可能受到3个力的作用 C．绳子对a的拉力等于mg D．a的重力为mgtanθ 答案　C 解析　对a进行分析， a受到重力、绳子的拉力和杆对a的弹力，一共受到3个力的作用，故A项错误；对b进行分析，b受到重力和绳子的拉力。没有杆对b的弹力，否则不能平衡，所以b受到两个力的作用，故B项错误；对b分析，绳子拉力T＝mg，同一根绳子拉力相同，绳子对a的拉力等于mg，故C项正确；分别对a、b两球进行分析，如图所示：由正弦定理，＝，解得a的重力为，故D项错误。‎ ‎5．[2017·赣州十三县联考]A、B、C三个物体通过细线和光滑的滑轮相连，处于静止状态，如图所示，C是一箱砂子，砂子和箱的重力都等于G，动滑轮的质量不计，打开箱子下端开口，使砂子均匀流出，经过时间t0流完，则图中哪个图象表示在这过程中桌面对物体B的摩擦力f随时间的变化关系(　　) ‎ 答案　C 解析　设绳子的张力大小为T。以A、B两个物体组成的整体作为研究对象，根据平衡条件得，桌面对物体B的摩擦力f＝2 T。设t时刻砂子流掉的重力为G′，则G′＝kt，t时刻对C：由平衡条件得，2 T＝2G－G′，则有f＝2G－G′＝2G－kt，可见，f与t是线性关系，‎ ft图象是向下倾斜的直线。当t＝0时，f＝2G，t＝t0时，f＝G。故C正确。‎ ‎6．[2016·全国卷Ⅲ]如图，两个轻环a和b套在位于竖直面内的一段固定圆弧上；一细线穿过两轻环，其两端各系一质量为m的小球。在a和b之间的细线上悬挂一小物块。平衡时，a、b间的距离恰好等于圆弧的半径。不计所有摩擦。小物块的质量为(　　)‎ A. B.m C．m D．2m 答案　C 解析　由于轻环不计重力，故细线对轻环的拉力的合力与圆弧对轻环的支持力等大反向，即沿半径方向；又两侧细线对轻环拉力相等，故轻环所在位置对应的圆弧半径为两细线的角平分线，因为两轻环间的距离等于圆弧的半径，故两轻环与圆弧圆心构成等边三角形；又小球对细线的拉力方向竖直向下，由几何知识可知，两轻环间的细线夹角为120°，对小物块进行受力分析，由三力平衡知识可知，小物块质量与小球质量相等，均为m，C项正确。‎ ‎7．[2016·大连二十四中联考]如图所示，小方块代表一些相同质量的钩码，图甲中O为轻绳之间连接的结点，图乙中光滑的轻质小滑轮跨在轻绳上悬挂钩码，两装置处于静止状态，现将图甲中B滑轮的端点B稍稍右移一些，图乙中的端点B稍稍向上移动一些(图乙中的绳长不变)，则关于θ角和OB绳的张力F的变化，下列说法正确的是 (　　)‎ A．图甲、乙中的θ角均增大，F均不变 B．图甲、乙中的θ角均不变，F均不变 C．图甲中θ角增大、图乙中θ角不变，张力F均不变 D．图甲中θ角减小、F不变，图乙中θ角增大、F减小 答案　B 解析　图甲中，与O点相连的三段绳上的拉力大小分别等于所挂钩码的重力大小，保持不变，则三个力所构成的封闭三角形也保持不变；由于向下的拉力方向不变，因此OA、OB绳上的拉力方向也保持不变，如图1所示，则图甲中的夹角θ就保持不变。图乙中，跨过滑轮两绳上拉力大小相等，两力的合力方向竖直向上，则两力与竖直方向的夹角一定相同，如图2所示，延长AO交竖直杆于C，OB＝OC，则AC恰好等于绳长L，sinα＝，B上、下移动过程中，d、L都不变，所以绳与竖直方向的夹角α不变，则绳与水平方向的夹角θ也保持不变，2Fsinθ＝mg，绳上的拉力F不变，B正确。‎ ‎8．[2017·广西桂林十八中月考]‎ 如图所示，一细绳系一光滑小球，细绳跨过定滑轮使小球靠在柱体的斜面上。设柱体对小球的弹力为FN，细绳对小球的拉力为FT。现用水平力拉绳使小球缓慢上升一小段距离，在此过程中，下列说法正确的是(　　)‎ A．FN逐渐增大 B．FN逐渐减小 C．FT逐渐减小 D．FT先增大后减小 答案　A 解析　球受三个力的作用：重力、柱体对小球的弹力FN和细绳对小球的拉力FT，如图所示：根据平衡条件，结合图解法可以看出，拉力一直增大，支持力也一直增大，故A正确。‎ ‎9．[2016·福建质检] 我国不少地方在节日期间有挂红灯笼的习俗。如图所示，质量为m的灯笼用两根不等长的轻绳OA、OB悬挂在水平天花板上，OA比OB长，O为结点。重力加速度大小为g。设OA、OB对O点的拉力分别为FA、FB，轻绳能够承受足够大的拉力，则(　　)‎ A．FA小于FB B．FA、FB的合力大于mg C．调节悬点A的位置，可使FA、FB都大于mg D．换质量更大的灯笼，FB的增加量比FA的增加量大 答案　ACD 解析　对结点O受力分析，画出力的矢量图。由图可知，FA小于FB，FA、FB的合力等于mg，选项A正确，B错误。调节悬点A的位置，只要∠AOB大于120°，则FA、FB都大于mg，选项C正确。换质量更大的灯笼，则重力mg增大，FB的增加量比FA的增加量大，选项D正确。‎ ‎10．[2017·山西太原五中月考]如图，质量分别为M、m的两个木块A、B通过轻弹簧连接，木块A放在水平桌面上，木块B用轻绳通过定滑轮在力F的作用下整体恰好处于静止状态，绳与水平方向成α角。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，不计滑轮与绳间的摩擦。则可以求下列哪些量(　　)‎ A．木块A对桌面的压力 B．弹簧与水平方向的夹角 C．木块A与桌面之间的动摩擦因数 ‎ D．弹簧的形变量 答案　ABC 解析　以A、B整体为研究对象，进行受力分析，如图1，根据平衡条件，水平方向：Fcosα＝f，竖直方向：N＝(M＋m)g－Fsinα，再由牛顿第三定律可以求出木块A对桌面的压力，故A正确。由于此时恰好静止，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则f＝μN，木块A与桌面之间的动摩擦因数μ可求出，故C正确。以B为研究对象进行受力分析如图2， 设弹力与水平方向夹角为β，则根据平衡条件，水平方向：F弹cosβ＝Fcosα，竖直方向：Fsinα＝mg＋F弹sinβ，两方程联立可求得F弹与β，但劲度系数k未知，不能求出弹簧的形变量，故B正确、D错误。‎ ‎ ‎ ‎11．[2017·吉林松原检测]倾角为θ＝37°的斜面固定在水平面上，斜面上有一重为G的物体A，物体A与斜面间的动摩擦因数μ＝0.5。现给A施以一水平力F ‎，如图所示。设最大静摩擦力与滑动摩擦力相等(sin37°＝0.6，cos37°＝0.8)，如果物体A能在斜面上静止，水平推力F与G的比值可能是(　　)‎ A．3 B．2 C．1 D．0.5‎ 答案　BCD 解析　设物体刚好不下滑时F＝F1，受力分析如图1，‎ 则由平衡条件得：‎ F1cosθ＋Ff1＝Gsinθ，‎ Ff1＝μFN1，‎ FN1＝F1sinθ＋Gcosθ，联立得 ＝。‎ 设物体刚好不上滑时F＝F2，受力分析如图2，‎ 则由平衡条件得：‎ F2cosθ＝Ff2＋Gsinθ，‎ Ff2＝μFN2，‎ FN2＝Gcosθ＋F2sinθ，‎ 联立得＝2，所以≤≤2，‎ 故B、C、D正确。‎ ‎12．[2016·全国卷Ⅰ]如图，一光滑的轻滑轮用细绳OO′悬挂于O点；另一细绳跨过滑轮，其一端悬挂物块a，另一端系一位于水平粗糙桌面上的物块b。外力F向右上方拉b，整个系统处于静止状态。若F方向不变，大小在一定范围内变化，物块b仍始终保持静止，则(　　)‎ A．绳OO′的张力也在一定范围内变化 B．物块b所受到的支持力也在一定范围内变化 C．连接a和b的绳的张力也在一定范围内变化 D．物块b与桌面间的摩擦力也在一定范围内变化 答案　BD 解析　只要物块a质量不变，物块b保持静止，则连接a和b的细绳的张力就保持不变，细绳OO′的张力也就不变，选项A、C错误；对物块b进行受力分析，物块b受到细绳的拉力(不变)、竖直向下的重力(不变)、外力F、桌面的支持力和摩擦力。若F方向不变，大小在一定范围内变化，则物块b受到的支持力和物块b与桌面间的摩擦力也在一定范围内变化，选项B、D正确。‎ 第Ⅱ卷　(非选择题，共62分)‎ 二、实验题(本题共2小题，共14分。把答案填在题中的横线上或按题目要求作答)‎ ‎13．[2016·浙江高考](6分)某同学在“探究弹力和弹簧伸长的关系”的实验中，测得图中弹簧OC的劲度系数为500 N/m。如图1所示，用弹簧OC和弹簧秤a、b做“探究求合力的方法”实验。在保持弹簧伸长1.00 cm不变的条件下：‎ ‎(1)若弹簧秤a、b间夹角为90°，弹簧秤a的读数是______N(图2中所示)，则弹簧秤b的读数可能为________N。‎ ‎(2)若弹簧秤a、b间夹角大于90°，保持弹簧秤a与弹簧OC的夹角不变，减小弹簧秤b与弹簧OC的夹角，则弹簧秤a的读数________、弹簧秤b的读数________(填“变大”“变小”或“不变”)。‎ 答案　(1)3.00(3.00～3.02)(1分)　4.00(3.90～4.10)(1分)　(2)变大(2分)　变大(2分)‎ 解析　(1)弹簧秤a的读数是3.00 N；弹簧OC的拉力F＝kx＝500×1.00×10－2 N＝5.00 N，则弹簧秤b的读数可能为 N＝4.00 N。‎ ‎(2)若弹簧秤a、b间夹角大于90°，保持弹簧秤a与弹簧OC夹角不变，减小弹簧秤b与弹簧OC的夹角，由力的平行四边形定则和力的图示可知，弹簧秤a、b的读数均变大。‎ ‎14．[2016·湛江四校联考](8分)在“验证力的平行四边形定则”实验中。‎ ‎(1)某次实验中两弹簧测力计的读数分别为F1＝1.92 N，F2＝3.84 N，如图甲所示，F1和F2的合力大小F合＝________N(保留三位有效数字)。‎ 现保持F2方向不变，减小F1和F2的夹角，为了使橡皮条的结点拉到同样的位置O点，下列说法正确的是________。‎ A．F1一定减小 B．F1一定增大 C．F2一定减小 D．F2一定增大 ‎(2)某同学想知道弹簧测力计中弹簧的劲度系数，于是，他将刻度尺与弹簧测力计平行放置，如图乙所示，他根据图中信息得出了弹簧的劲度系数k＝________N/m(保留两位有效数字)。‎ 答案　(1)3.33(3.20～3.40均对，3分)　C(2分)　‎ ‎(2)59(59±1)(3分)‎ 解析　(1)如图所示，由余弦定理可得：‎ F合＝≈3.33 N；现保持F2方向不变，减小F1和F2的夹角，为了使橡皮条的结点拉到同样的位置O点，如图所示，可知：F2逐渐减小，F1先减小后增大。‎ ‎(2)在刻度尺上选取刻度，由胡克定律可知：‎ k＝×102 N/m≈58.8 N/m≈59 N/m。‎ 三、计算题(本题共4小题，共48分。解答应写出必要的文字说明和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分；有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)‎ ‎15．[2016·衡水基础知识检测](10分)如图所示，光滑金属球的重力G＝40 N，它的左侧紧靠竖直的墙壁，右侧置于倾角θ＝37°的斜面体上。已知斜面体处于水平地面上保持静止状态，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，求：‎ ‎(1)墙壁对金属球的弹力大小；‎ ‎(2)水平地面对斜面体的摩擦力的大小和方向。‎ 解　(1)金属球静止，则它受到三个力的作用而平衡，如图所示。由平衡条件可得墙壁对金属球的弹力为 FN1＝Gtan37°＝40× N＝30 N(3分)‎ ‎(2)斜面体对金属球的弹力为FN2＝＝50 N(3分)‎ 由斜面体平衡可知地面对斜面体的摩擦力大小为Ff＝FN2sin37°＝30 N(3分)‎ 摩擦力的方向水平向左(1分)‎ ‎16．[2017·湖南衡阳检测](10分)如图所示，在水平地面xOy上有一沿x轴正方向做匀速运动的传送带，运动速度为3v0，传送带上有一质量为m的正方形物体随传送带一起运动，当物体运动到yOz平面时遇到一阻挡板C，阻止其继续向x轴正方向运动。设物体与传送带间的动摩擦因数为μ1，与挡板之间的动摩擦因数为μ2。此时若要使物体沿y轴正方向以4v0匀速运动，重力加速度为g，则沿y轴方向所加外力为多少？ ‎ 解　设物体受到传送带的摩擦力为f1，方向如图甲所示；‎ 物体受到挡板的摩擦力为f2，受到挡板的弹力为N2，设所加外力为F，则物体受力分析如图乙所示。‎ 根据已知条件，由受力平衡可得 f1＝μ1mg(2分)‎ N2＝f1sinθ(2分)‎ f2＝μ2N2＝μ2μ1mgsinθ(2分)‎ sinθ＝＝(1分)‎ cosθ＝＝(1分)‎ 则所加外力为F＝f2＋f1cosθ＝(2分)‎ ‎17．[2016·陕西师大附中月考](12分)如图所示，细绳OA长30 cm，O端与质量m＝1 kg的重物相连，A端与轻质圆环(重力不计)相连，圆环套在水平棒上可以滑动；定滑轮固定在距离圆环50 cm的B处，跨过定滑轮的细绳，两端分别与重物m、重物G相连。若两条细绳间的夹角φ＝90°，圆环恰好没有滑动，不计滑轮大小，整个系统处于静止状态，滑动摩擦力等于最大静摩擦力。求：‎ ‎(1)圆环与棒间的动摩擦因数μ；‎ ‎(2)重物G的质量M。‎ 解　(1)因为圆环将要开始滑动，所受的静摩擦力刚好达到最大值，有f＝μN(2分)‎ 对环进行受力分析，则有：μN－FTcosθ＝0(2分)‎ N－FTsinθ＝0(2分)‎ 代入数据解得：μ＝cotθ＝0.75(2分)‎ ‎(2)对重物m：Mg＝mgcosθ(2分)‎ 所以：M＝mcosθ＝1×0.6 kg＝0.6 kg(2分)‎ ‎18．[2017·沈阳检测](16分)如图所示，倾角为θ的固定光滑斜面底部有一垂直斜面的固定档板C。劲度系数为k1的轻弹簧两端分别与挡板C和质量为m的物体B连接，劲度系数为k2的轻弹簧两端分别与B和质量也为m的物体A连接，轻绳通过光滑滑轮Q与A和一轻质小桶P相连，轻绳AQ段与斜面平行，A和B均静止。现缓慢地向小桶P内加入细砂，当k1弹簧对挡板的弹力恰好为零时，求：‎ ‎(1)小桶P内所加入的细砂质量；‎ ‎(2)小桶下降的距离。‎ 解　初始状态，弹簧k2被压缩，对A：mgsinθ＝k2x2(2分)‎ 弹簧k1被压缩，对B：mgsinθ＋k2x2＝k1x1(2分)‎ 当弹簧k1对挡板的弹力恰好为零时，k1恢复原长，k2被拉长，‎ 对B：mgsinθ＝k2x2′(2分)‎ 对A：F＝mgsinθ＋k2x2′(2分)‎ 对P：F＝Mg(2分)‎ ‎(1)故细砂的质量为M＝2msinθ(2分)‎ ‎(2)小桶下降的距离x＝x1＋x2＋x2′＝2mgsinθ/k1＋2mgsinθ/k2(4分)‎