高考模拟理综物理选编相互作用解析版 9页

学生相互作用 一、单选题（本大题共5小题，共20.0分）‎ 1. 如图A，B，C为三个完全相同的物体，当水平力F作用于B上，三物体可一起匀速运动，撤去力F后，三物体仍可一起向前运动，设此时A，B间作用力为f1，B、C间作用力为f2，则f1和f2的大小为（　　）‎ A. f1=f2=0 B. f1=0，f2=F C. f1=，f2=F D. f1=F，f2=0‎ ‎（2019陈笑整理）C ‎（理综物理思路拓展）解：开始三个物体在拉力F的作用下一起做匀速直线运动，知F=f， 撤去F后，三个物体一起做匀减速直线运动，整体的加速度为：a== 隔离对A分析，A在水平方向上的合力等于B对A的摩擦力，有：f1=ma= 隔离对AB分析，AB整体所受的合力等于C对它们的摩擦力，有：f2=2ma=F，故C正确，ABD错误， 故选：C． 撤去力F，若三个物体仍能一起继续向前运动，根据牛顿第二定律求出整体的加速度，再隔离对A分析、对AB分析，求出A、B之间，B、C之间的摩擦力． 解决本题的关键能够正确地受力分析，运用牛顿第二定律进行求解，注意整体法和隔离法的运用． ‎ 2. 在水平地面上，质量m1的小球用轻绳跨过光滑的半圆形碗连接质量分别为m2和m3的物体，平衡时小球恰好与碗之间没有弹力作用，则m1、m2和m3的比值为（　　）‎ ‎ A. 1：2：3 B. 2：1：1 C. 2：：1 D. 2：1：‎ ‎（2019陈笑整理）C ‎（理综物理思路拓展）解：对碗内的小球m1受力分析，受重力、两个细线的两个拉力，由于碗边缘光滑，相当于动滑轮，故细线对物体m2的拉力等于m2g，细线对物体m1的拉力等于m1g， 如图 ‎ 根据共点力平衡条件，两个拉力的合力与重力等值、反向、共线，有  G2=G1cos30°=m2g  G3=G1sin30°=m1g 故解得m1：m2：m3=2：：1 故选：C。 对碗内的小球m1受力分析，根据共点力平衡条件，运用合成法求解即可。 本题关键是对碗内小球受力分析，根据三力平衡条件可知，三个力中任意两个力的合力与第三个力等值、反向、共线，然后运用合成法作图，根据几何关系得到三个物体的重力之比。 ‎ 1. 跨过定滑轮的绳的一端挂一吊板，另一端被吊板上的人拉住，如图所示．已知人的质量为70kg，吊板的质量为10kg，绳及定滑轮的质量、滑轮的摩擦均可不计．取重力加速度g=10m/s2．当人以440N的力拉绳时，人与吊板的加速度a和人对吊板的压力F分别为() ​‎ A. a=1.0m/s2，F=260N B. a=1.0m/s2，F=330N C. a=3.0m/s2，F=110N D. a=3.0m/s2，F=50N ‎（2019陈笑整理）B ‎（理综物理思路拓展）解：以整体为研究对象，整体受重力、两根绳子的拉力； 由牛顿第二定律可知： 整体的加速度a==m/s2=1.0m/s2； 以人为研究对象，由牛顿第二定律可知： T+F-mg=ma 解得人受吊板的支持力F=mg-T+ma=700N-440N+70N=330N； 由牛顿第三定律可知人对吊板的压力为330N； 故选B． ‎ 2. 一质量为m的铁球在水平推力F的作用下，静止在倾角为θ的斜面和竖直墙壁之间，铁球与斜面的接触点为A，推力F的作用线通过球心O，如图所示，假设斜面、墙壁均光滑．若水平推力缓慢增大，则在此过程中（　　） ‎ A. 墙对铁球的作用力大小始终等于推力F B. 墙对铁球的作用力大小始终大于推力F C. 斜面对铁球的作用力缓慢增大 D. 斜面对铁球的支持力大小始终等于 ‎（2019陈笑整理）D ‎（理综物理思路拓展）解：A、B、对小球受力分析，受推力F、重力G、墙壁的支持力N、斜面的支持力N′，如图 ‎ ‎ 根据共点力平衡条件，有： x方向：F-N′sinθ-N=0 竖直方向：N′cosθ=mg 解得：N′=； N=F-mgtanθ 当F增加时，墙壁对铁球的作用力不断变大，为N=F-mgtanθ＜F；故AB错误； C、D、当F增加时，斜面的支持力为，保持不变，故球对斜面的压力也保持不变；则斜面对球的作用力也保持不变；故C错误，D正确； 故选：D． 对球受力分析，然后根据共点力平衡条件，运用正交分解法，结合几何关系分析求解； 本题关键是对小球受力分析，根据共点力平衡条件，运用正交分解法列式求解即可得出各力的变化情况． ‎ 1. 如图所示，物体A放在粗糙水平面上，左边用一根轻弹簧和竖直墙相连，静止时弹簧的长度小于原长．若再用一个从零开始逐渐增大的水平力F向左推A，直到把A推动．在A被推动之前的过程中，弹簧对A的弹力F1大小和地面对A的摩擦力f大小的变化情况是（　　）‎ A. F1保持不变，f始终减小 B. F1保持不变，f先减小后增大 C. F1始终增大，f始终减小 D. F1先不变后增大，f先减小后增大 ‎（2019陈笑整理）B ‎（理综物理思路拓展）解：由题意可知，放在粗糙水平面上，静止时弹簧的长度小于原长，则弹簧对A的推力向右，由于粗糙水平面，因此同时受到水平向左的静摩擦力． 当再用一个从零开始逐渐增大的水平力F向左推A，直到把A推动前过程中，物体A受到的静摩擦力从向右变为水平向左．所以其大小先减小后增大．故B正确，ACD错误． 故选：B． 在P被推动之前的过程中，弹簧仍处于原状，因此弹力不变，而物体P先开始受到向左的静摩擦力，当推力渐渐增大时，导致出现向右的静摩擦力，因而根据进行受力分析，即可判断． 本题解题的关键是对A物体进行正确的受力分析，知道当A没有运动时，弹簧弹力不变，而由于推力的变化，从而导致静摩擦力的方向变化，难度适中． ‎ 二、多选题（本大题共4小题，共16.0分）‎ 2. 如图，半圆形支架BAD，两细绳OA和OB结于圆心O，下悬重为G的物体，使OA绳固定不动，将OB绳的B端沿半圆支架从水平位置逐渐移至竖直位置C的过程中，分析OA绳和 OB绳所受的力大小如何变化？（　　） ‎ A. OA绳拉力逐渐变大 B. OA绳拉力逐渐变小 C. OB绳拉力先变小后变大 D. OB绳拉力逐渐变小 ‎（2019陈笑整理）BC ‎（理综物理思路拓展）解：对结点O受力分析如图： 结点O始终处于平衡状态，所以OB绳和OA绳上的拉力的合力大小保持不变，方向始终是竖直向上的． 所以OA绳受力大小变化情况：逐渐变小；OB绳受力大小变化情况是：先变小后变大 故选BC． OB绳的B端沿半圆支架从水平位置逐渐移至竖直的位置C的过程中，物体始终处于平衡状态，找出不变的物理量，画出平行四边形进行分析． 此题为物体平衡条件的一个应用：动态分析，处理这个类型的题需要找出不变的物理量，然后作图或找变化的物理量与不变的物理量之间的关系再加以分析，就是以不变应万变． ‎ 1. 一有固定斜面的小车在水平面上做直线运动．小球通过细绳与车顶相连．小球某时刻正处于图示状态．设斜面对小球的支持力为N，细绳对小球的拉力为T．关于此时刻小球的受力情况，下列说法正确的是（　　）‎ A. 若小车向左运动，N可能为零 B. 若小车向左运动，T可能为零 C. 若小车向右运动，N不可能为零 D. 若小车向右运动，T不可能为零 ‎（2019陈笑整理）AB ‎（理综物理思路拓展）解：A、若小车向左运动做减速运动，则加速度向右，小球受重力及绳子的拉力可以使小球的加速度与小车相同，故此时N为零，故A正确； B、若小球向左加速运动，则加速度向左，此时重力与斜面的支持力可以使合力向左，则绳子的拉力为零，故B正确； 同理可知当小球向右时，也可能做加速或减速运动，故加速度也可能向右或向左，故N和T均可以为零，故CD均错误； 故选AB． ‎ 对小球受力分析，根据车的运动情况可知小球受拉力及支持力的情况． 力是改变物体运动状态的原因，故物体的受力与加速度有关，和物体的运动方向无关，故本题应讨论向左加速和减速两种况． ‎ 1. 质量为M的直角三棱柱A放在水平地面上，三棱柱的斜面是光滑的，且斜面倾角为θ．质量为m的光滑球B放在三棱柱和光滑竖直墙之间．A、B处于静止状态，现对B加一竖直向下的力F，F的作用线过球心，设墙对B的作用力为F1，B对A的作用力为F2，地面对A的支持力为F3，地面对A的摩擦力为F4，若F缓慢增大而且整个装置仍保持静止，在此过程中（　　）‎ A. F1保持不变，F3缓慢增大 B. F2.F4缓慢增大 C. F1.F4缓慢增大 D. F2缓慢增大，F3保持不变 ‎（2019陈笑整理）BC ‎（理综物理思路拓展）解：不加推力时，选取A和B整体为研究对象，它受到重力（M+m）g，地面支持力N，墙壁的弹力F′和地面的摩擦力f的作用（如图所示）而处于平衡状态． 根据平衡条件有： N-（M+m）g=0 F′=f 可得：N=（M+m）g． 再以B为研究对象，它受到重力mg，三棱柱对它的支持力NB，墙壁对它的弹力F的作用（如图所示），而处于平衡状态，根据平衡条件有： NB cosθ=mg NsinθB=F′ 解得： F′=mgtanθ， 所以 f=F′=mgtanθ    ① 加推力F，相当于物体B的重力mg变大，再由①式知，墙对B的作用力为F1增大，对整体分析知，地面对A的摩擦力等于墙壁对B的作用力，所以F4增大． 施加推力F后，相当于物体B的重力mg变大，则A对B的作用力变大，B对A的作用力也变大，即F2增大，对整体分析，知地面的支持力增大，即F3增大．故BC正确，AD错误． 故选：BC． 正确选择研究对象，对其受力分析，运用平衡条件列出平衡等式解题． 正确选择研究对象，对其受力分析，运用平衡条件列出平衡等式解题．要注意多个物体在一起时，研究对象的选取． ‎ 2. 竖直墙面与水平地面均光滑且绝缘，小球A、B带有同种电荷．现用指向墙面的水平推力F作用于小球B，两球分别静止在竖直墙和水平地面上，如图所示．如果将小球B向左推动少许，当两球重新达到平衡时，与原来的平衡状态相比较（　　）‎ A. 推力F将变大 B. 竖直墙面对小球A的弹力变大 C. 地面对小球B的支持力不变 D. 两小球之间的距离变大 ‎（2019陈笑整理）CD ‎（理综物理思路拓展）解：A、B、C以A球为研究对象，分析受力，作出力图如图1所示． 设B对A的库仑力F与墙壁的夹角为θ，由平衡条件得竖直墙面对小球A的弹力为：   N1=mAgtanθ， 将小球B向左推动少许时θ减小，则竖直墙面对小球A的弹力N1减小．故B错误． 再以AB整体为研究对象，分析受力如图2所示，由平衡条件得：   F=N1   N2=（mA+mB）g 则F减小，地面对小球B的支持力一定不变．故A错误，C正确． D、由上分析得到库仑力F库=，θ减小，cosθ增大，F库减小，根据库仑定律分析得知，两球之间的距离增大．故D正确． 故选：CD． 先以A球为研究对象，分析受力，作出力图，根据平衡条件分析墙壁对A的弹力如何变化，再以AB整体为研究对象，根据平衡条件分析F如何变化和地面对小球B的弹力的变化．由库仑定律分析两球之间的距离如何变化． 本题运用隔离法和整体法结合分析动态平衡问题，关键是确定研究对象（往往以受力较少的物体为研究对象），分析受力情况． ‎ 三、填空题（本大题共2小题，共8.0分）‎ 1. 如图所示，小车受到绳子的拉力F，它产生两个作用效果：其中F1使车克服水平地面的摩擦阻力前进；F2把车竖直向上提．若F 与θ为已知，则F1和F2的大小分别为，则F1= ______ ，F2= ______ ．‎ ‎（2019陈笑整理）Fcosθ；Fsinθ ‎（理综物理思路拓展）解：根据平行四边形定则，在水平方向上的分力F1=Fcosθ，竖直方向上的分力F2=Fsinθ． 故答案为：Fcosθ，Fsinθ． 将拉力沿水平方向和竖直方向分解，根据平行四边形定则，求出水平分力和竖直分力． 解决本题的关键知道力可以按作用效果进行分解，分解时合力与分力遵循平行四边形定则． ‎ 2. 如图，半径为R的圆盘上绕有一根轻绳，轻绳的另一端与放在水平桌面上物体相连，物体质量为m，绳子处于水平状态，物体与桌面的摩擦系数为μ．t=0开始，圆盘以角速度ω=kt（k为常数）转动，绳子上拉力为______；经过时间t，圆盘转过的圈数n=______．‎ ‎（2019陈笑整理）m（kR+μg）；‎ ‎（理综物理思路拓展）解：根据公式：v=ωR得：v=kt•R=kRt 结合匀变速直线运动的速度公式：v=at可得： a=kR ‎ 物体在运动的过程中水平方向受到拉力与摩擦力，则： F-μmg=ma 联立得：F=μmg+ma=m（kR+μg） 经过时间t，圆盘转过的角度： 圆盘转过的圈数n== 故答案为：m（kR+μg）， 根据角速度与线速度的关系写出线速度的表达式，再由运动学的公式求出物体的加速度，由牛顿第二定律求出拉力．结合ω=kt求出圆盘转过的圈数n． 该题结合牛顿第二定律考查变速圆周运动的线速度、角速度之间的关系，在解答的过程中要注意公式的变换． ‎ 四、实验题探究题（本大题共4小题，共36.0分）‎ 1. 某同学在研究性学习中，利用所学的知识解决了如下问题：一轻质弹簧竖直悬挂于某一深度为h=35.0cm，且开口向下的小筒中（没有外力作用时弹簧的下端位于筒内，用测力计可以同弹簧的下端接触），如图甲所示，若本实验的长度测量工具只能测量露出筒外弹簧的长度l，现要测出弹簧的原长l0和弹簧的劲度系数，该同学通过改变l而测出对应的弹力F，作出F-l图象如图乙所示，则弹簧的劲度系数为k= ______ N/m，弹簧的原长l0= ______ cm ‎ ‎（2019陈笑整理）200；25‎ ‎（理综物理思路拓展）解：根据胡克定律F与l的关系式为：F=k（l+h-l0）=kl+k（h-l0），从图象中可得直线的斜率为2N/cm，截距为20N，故弹簧的劲度系数为： k=2N/cm=200N/m 由k（h-l0）=20N 于是：l0=25cm 故答案为：200； 25 根据胡克定律写出F与l的关系式，然后结合数学知识求解即可． 找到各个物理量之间的关系，然后根据胡克定律列方程，是解答本题的突破口，这要求学生有较强的数学推导能力． ‎ 2. 在“探究弹力与弹簧伸长量的关系”实验中，由实验测得某弹簧所受弹力F和弹簧的长度L的关系图象如图所示，则： （1）该弹簧的原长L0= ______ cm （2）该弹簧的劲度系数为K= ______ N/m．‎ ‎（2019陈笑整理）15；500‎ ‎（理综物理思路拓展）解：（1）弹簧处于原长时，弹簧所受弹力为0，则从图中可知，F=0时，L0=15cm； （2）由胡克定律有F=K△x，从图中可知弹簧长度L=25cm时，弹簧伸长量△x=L-L0=10cm=0.1m，弹力F为50N 则该弹簧的劲度系数； 故答案为：15；  500． （1）直接读图，弹力为0时对应的弹簧长度就是弹簧的原长； （2）利用胡克定律F=k△x ‎，计算该弹簧的劲度系数； 本题考查探究弹力与弹簧伸长量的关系实验，解题的关键是掌握胡克定律，提高读图能力从图中找到有用的信息，再结合胡克定律计算． ‎ 1. 一轻质弹簧水平悬挂于某一深度为h且开口向右的小筒中，已知轻弹簧的原长为L0，且L0＜h，如图甲所示，若本实验的长度测量工具只能测量露出筒外弹簧的长度L，现要测出弹簧的原长和弹簧的劲度系数，该同学通过改变L面测出对应的弹力F，作出F-L图象如图乙所示，图中标示的均为已知量。则弹簧的劲度系数为k=______，弹簧的原长L0=______。‎ ‎（2019陈笑整理）；‎ ‎（理综物理思路拓展）解：根据胡克定律F与l的关系式为：F=k（L+h-L0）=kL+k（h-L0）， 从图象中可得当F对应的大小分别是a与b时，弹簧的长度分别是c和d 故弹簧的劲度系数为：k= L0= 故答案为：； 根据胡克定律写出F与L的关系式，然后结合数学知识求解即可。 找到各个物理量之间的关系，然后根据胡克定律列方程，是解答本题的突破口，这要求学生有较强的数学推导能力。 ‎ 2. 小明同学想利用实验验证共点力作用下物体的平衡条件，他设计了一下实验过程：在竖直木板上固定两个定滑轮M1和M2，在一个铁环P上系三根轻细绳a、b、c，其中a、b细绳跨过滑轮各挂一组钩码，细绳c直接挂一组钩码，每个钩码质量相同，轻绳、钩码、铁环均与木板不接触，整个装置平衡时情况如图所示。 （1）小明想通过作图法来进行验证，他除了记录铁环P位置及三根细绳的方向，还需知道哪些物理量？______ A．每组钩码的个数 B．每个钩码的质量 C．铁环P的质量 D．M1、M2两滑轮的高度差 （2）关于本实验，下列说法正确的是______。 A．为了减小实验误差，两滑轮与绳间的摩擦尽量小些 B．为了减小实验误差，铁环P的质量应尽量小些 C．改变滑轮量程钩码个数，铁环P的质量应尽量小些 D．作力的图示时应选择适当的标度 ‎（2019陈笑整理）ABC；AD ‎（理综物理思路拓展）解：（1）本实验以铁环P为研究对象，根据P环的受力情况，采用图示法研究，所以必须测出铁环P的重力和三根细绳的拉力大小和方向，因此他除了记录铁环P位置及三根细绳的方向，还需知道每组钩码的个数，每个钩码的质量和铁环P的质量，与两滑轮的高度差没有关系，故ABC正确，D错误。 故选：ABC （2）AB、摩擦会影响绳子拉力测量的准确性，为了减小实验误差，两滑轮与绳间的摩擦尽量小些，铁环P的质量应尽量大些，故A正确，B错误。 C、改变滑轮量程钩码个数，铁环P的质量过小，重力的相对误差较大，故C错误。 D、作力的图示时应选择适当的标度，使力的图示不至于太大或太小，故D 正确。 故答案为：（1）ABC．（2）AD。 （1）本题应以铁环P为研究对象，分析受力，测定出P环所受各力的大小和方向，再用图示法分析。结合实验原理分析。 （2）根据实验原理以及方法分析实验中减小误差的方法。 本题考查验证平行四边形定则的验证，注意正确解答实验问题的前提是明确实验原理，了解具体操作和有关数据处理的方法以及误差分析，了解整个实验过程的具体操作，以及这些具体操作的意义。 ‎ 五、计算题（本大题共1小题，共10.0分）‎ 1. 如图所示，足够长的平行光滑金属导轨水平放置，宽度L=0.4m，一端连接R=1Ω的电阻．导线所在空间存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度B=1T．导体棒MN放在导轨上，其长度恰好等于导轨间距，与导轨接触良好，导轨和导体棒的电阻均可忽略不计．在平行于导轨的拉力F作用下，导体棒沿导轨向右匀速运动，速度v=5m/s．求： （1）感应电动势E和感应电流I； （2）拉力F的大小； （3）若将MN换为电阻r=1Ω的导体棒，其他条件不变，求导体棒两端的电压U．‎ ‎（2019陈笑整理）（1）根据动生电动势公式得： 故感应电流为： （2）金属棒匀速运动过程中，所受的安培力大小为： 因为是匀速直线运动，根据平衡条件得：所以导体棒所受拉力为 （3）导体棒两端电压为： 答：（1）感应电动势E为2V，感应电流I为2A； （2）拉力F的大小为0.8N； （3）导体棒两端的电压U为1V。‎ ‎（理综物理思路拓展）本题考查了切割产生的感应电动势和闭合电路欧姆定律的综合运用，知道导体棒两端的电压不是内电压，而是电源的外电压。 （1）根据切割产生的感应电动势公式求出感应电动势的大小，结合闭合电路欧姆定律求出感应电流. （2）根据导体棒所受的安培力，得出拉力的大小。 （3）根据闭合电路欧姆定律求出感应电流的大小，结合部分电路欧姆定律求出导体棒两端的电压。 ‎