2021高考物理（选择性考试）人教版一轮章末检测：2 相互作用 15页

www.ks5u.com 章末检测2　相互作用 ‎（时间90分钟　满分100分）‎ 一、选择题（本题共12小题，每小题4分，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，有选错或不选的得0分）‎ ‎1.如图所示，物块M在静止的传送带上匀速下滑时，传送带突然顺时针（图中箭头所示）转动起来，则传送带转动后，下列说法正确的是（　　）‎ A.M受到的摩擦力不变 B.M受到的摩擦力变大 C.M可能减速下滑 D.M可能减速上滑 解析：当传送带顺时针转动时，物块相对传送带的运动方向没有变，因此M受到的摩擦力不变.‎ 答案：A ‎2.科技的发展正在不断地改变着我们的生活，如图甲是一款手机支架，其表面采用了纳米微吸材料，用手触碰无粘感，接触到平整光滑的硬性物体时，会牢牢吸附在物体上，如图乙是手机静止吸附在支架上的侧视图，若手机的重力为G，则下列说法正确的是（　　）‎ ‎　　　　 　图甲　　　　　图乙 A.手机受到的支持力大小为Gcos θ B.手机受到的支持力不可能大于G C.纳米材料对手机的作用力大小为Gsin θ D.纳米材料对手机的作用力竖直向上 解析：手机支架采用了纳米微吸材料，支架斜面会对手机存在一个吸引力，所以手机受到的支持力大小不可能为Gcos θ，其大小可能大于G，也可能小于G，取决于吸引力的大小，A、B错误；手机处于静止状态，受力平衡，手机受到竖直向下的重力和纳米材料的作用力（支持力、吸引力和摩擦力的合力），故纳米材料对手机的作用力竖直向上，大小等于G，C错误，D正确.‎ 答案：D ‎3.如图所示为开口向下的“ ”形框架，两侧竖直杆光滑固定，上面水平横杆中点固定一光滑轻质定滑轮，两侧杆上套着的两滑块用轻绳绕过定滑轮相连，并处于静止状态，此时连接滑块A的绳与水平方向的夹角为θ，连接滑块B的绳与水平方向的夹角为2θ，则A、B两滑块的质量之比为（　　）‎ A.2sin θ∶1 B.2cos θ∶1‎ C.1∶2 cos θ D.1∶2 sin θ 解析：设绳拉力为FT，对A有FTsin θ＝mAg，对B有FTsin 2θ＝mBg，得＝.‎ 答案：C ‎4.如图所示，A、B、C三物块叠放并处于静止状态，墙面竖直，水平地面光滑，其他接触面粗糙，以下受力分析正确的是（　　）‎ A.A与墙面间存在压力 B.A与墙面间存在静摩擦力 C.A物块共受3个力作用 D.B物块共受5个力作用 解析：以三个物块组成的整体为研究对象，地面光滑，水平地面对C没有摩擦力，根据平衡条件得知，墙对A没有弹力，因而也没有摩擦力，故选项A、B错误；对A物块受力分析，受到重力、B的支持力和B对A的摩擦力三个力作用，故选项C正确；先对A、B整体研究，水平方向上，墙对A没有弹力，则由平衡条件分析可知，C对B没有摩擦力；再对B受力分析，受到重力、A的压力和A对B的摩擦力、C的支持力，共四个力作用，故选项D错误.‎ 答案：C ‎5.（2020·珠海模拟）2018年10月23日，目前世界上最长的跨海大桥——港珠澳大桥开通仪式在广东珠海举行，习近平主席出席仪式并宣布大桥正式开通.在港珠澳大桥建设中，将一根根直径D＝22米、高H＝40.5米的钢筒，打入海底围成人工岛，创造了快速筑岛的世界纪录.钢筒质量为M，起重机用的8根对称分布的、长为L＝22 m的钢索将其吊起，并处于静止状态.则每根钢索受到的拉力大小为（　　）‎ A.Mg B.Mg C.Mg D.Mg 解析：由几何知识：sin θ＝＝，θ＝30°，‎ 由受力分析：Tcos θ＝Mg.‎ 解得：T＝Mg.‎ 答案：D ‎6.（2019·全国卷Ⅱ）用卡车运输质量为m的匀质圆筒状工件，为使工件保持固定，将其置于两光滑斜面之间，如图所示.两斜面Ⅰ、Ⅱ固定在车上，倾角分别为30°和60°.重力加速度为g.当卡车沿平直公路匀速行驶时，圆筒对斜面Ⅰ、Ⅱ压力的大小分别为F1、F2，则（　　）‎ A.F1＝mg，F2＝mg B.F1＝mg，F2＝mg C.F1＝mg，F2＝mg D.F1＝mg，F2＝mg 解析：分析可知工件受力平衡，对工件受到的重力按照压紧斜面Ⅰ和Ⅱ的效果进行分解如图所示，结合几何关系可知工件对斜面Ⅰ的压力大小为F1＝mgcos 30°＝mg、对斜面Ⅱ的压力大小为F2＝mgsin 30°＝mg，选项D正确，选项A、B、C错误.‎ 答案：D ‎7.如图所示，物体P放在粗糙水平面上，左边用一根轻弹簧与竖直墙相连，物体静止时弹簧的长度大于原长.若再用一个从0开始逐渐增大的水平力F向右拉P，直到拉动，那么在P被拉动之前的过程中，弹簧对P的弹力F弹的大小和地面对P的摩擦力Ff的大小的变化情况是（　　）‎ A.F弹始终增大，Ff始终减小 B.F弹保持不变，Ff始终增大 C.F弹保持不变，Ff先减小后增大 D.F弹先不变后增大，Ff先增大后减小 答案：C ‎8.如图所示为通过轻杆相连的A、B两小球，用两根细线将其悬挂在水平天花板上的O点.已知两球重力均为G，轻杆与细线OA长均为L.现用力F作用于小球B上（图上F未标出），使系统保持静止状态且A、B两球在同一水平线上.则力F最小值为（　　）‎ A.G B.G C.G D.2G 解析：由于系统处于静止状态时，A、B 两球在同一水平线上，悬线OA竖直，因此轻杆中的弹力为零，小球B受竖直向下的重力、沿悬线OB斜向上的拉力和F的作用而处于静止状态，三力的合力为零，表示三力的线段构成封闭三角形，由于重力的大小及方向不变，悬线拉力的方向不变，由几何关系可知，当F的方向与OB垂直且斜向右上方时，F最小，由几何关系可知，此时F＝Gsin 45°＝G，选项A正确.‎ 答案：A ‎9.如图所示，在水平桌面上有一个质量为M且倾角为α的斜面体.一个质量为m的物块，在平行于斜面的拉力F作用下，沿斜面向下做匀速运动，斜面体始终处于静止状态.已知物块与斜面间的动摩擦因数为μ，重力加速度为g.下列结论正确的是（　　）‎ A.斜面对物块的摩擦力大小是F B.斜面对物块的摩擦力大小是μmgcos α C.桌面对斜面体的摩擦力大小是Fcos α D.桌面对斜面体的支持力大小是（M＋m）g 解析：对物块受力分析，如图甲所示，由共点力的平衡条件得，F＋mgsin α＝Ff1，mgcos α＝FN1，Ff1＝μFN1，解得斜面对物块的摩擦力大小Ff1＝F＋mgsin α或Ff1＝μmgcos α，故A错误，B正确；对物块和斜面体整体受力分析，如图乙所示，由共点力的平衡条件得：Ff2＝Fcos α，FN2＝Fsin α＋（m＋M）g，故桌面对斜面体的摩擦力大小为Fcos α，桌面对斜面体的支持力大小为Fsin α＋（m＋M）g，故C正确，D错误.‎ ‎　　　　　　 图甲　　　　　　图乙 答案：BC ‎10.如图所示，一倾角为α、质量为M的直角斜劈B放置在水平地面上，质量为m的物体A在沿斜面向上的力F作用下沿斜面匀速上滑，B相对地面始终静止.此过程中B对A的摩擦力为Ff1地面对B的摩擦力为Ff2，则Ff1和Ff2的大小分别为（　　）‎ A.Ff1＝F B.Ff2＝0‎ C.Ff1＝F－mgsin α D.Ff2＝Fcos α 解析：以A为研究对象，A做匀速直线运动，在沿着斜面方向受到的合力为零，所以F＝mgsin α＋Ff1，解得Ff1＝F－mgsin α，选项A错误，B正确；A做匀速直线运动，B静止，A和B均处于平衡状态，以A，B整体为研究对象，B受到地面的摩擦力大小等于F在水平方向的分力，即Ff2＝Fcos α，选项C错误，D正确.‎ 答案：BD ‎11.如图所示，物块位于倾角为θ的固定斜面上，受到平行于斜面的水平力F的作用而处于静止状态.如果将外力F撤去，则物块（　　）‎ A.会沿斜面下滑 B.所受的摩擦力变小 C.所受的摩擦力变大 D.所受的摩擦力方向一定变化 解析：物块在平行于斜面平面内受到外力F、重力沿斜面向下的分力mgsin θ、静摩擦力f，由平衡条件知f的方向与F、mgsin θ的合力方向相反，大小为；可知物块与斜面间的最大静摩擦力fm＞mgsin θ，故撤去F后，物块仍静止在斜面上，摩擦力与重力沿斜面向下的分力平衡，大小变为mgsin θ，方向沿斜面向上.‎ 答案：BD ‎12.（2019·全国卷Ⅰ）如图，一粗糙斜面固定在地面上，斜面顶端装有一光滑定滑轮.一细绳跨过滑轮，其一端悬挂物块N，另一端与斜面上的物块M相连，系统处于静止状态.现用水平向左的拉力缓慢拉动N，直至悬挂N的细绳与竖直方向成45°.已知M始终保持静止，则在此过程中（　　）‎ A.水平拉力的大小可能保持不变 B.M所受细绳的拉力大小一定一直增加 C.M所受斜面的摩擦力大小一定一直增加 D.M所受斜面的摩擦力大小可能先减小后增加 解析：对N进行受力分析如图所示，因为N的重力与水平拉力F的合力和细绳的拉力FT是一对平衡力，从图中可以看出水平拉力的大小逐渐增大，细绳的拉力也一直增大，选项A错误，B正确；M的质量与N的质量的大小关系不确定，设斜面倾角为θ，若mNg≥mMgsin θ，则M所受斜面的摩擦力大小会一直增大，若mNg＜mMgsin θ，则M所受斜面的摩擦力大小可能先减小后增大，选项D正确，C错误.‎ 答案：BD 二、非选择题（共52分）‎ ‎13.（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.‎ ‎　　　　　 图甲　　　图乙 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 ‎（1）某次测量如图乙所示，指针示数为　　　　cm.‎ ‎（2）在弹性限度内，将50 g的钩码逐个挂在弹簧下端，得到指针A、B的示数LA和LB（如表所示）.用表中数据计算弹簧Ⅰ的劲度系数为　　　N/m（重力加速度g取10 m/s2）.由表中数据　　　　（选填“能”或“不能”）计算出弹簧Ⅱ的劲度系数.‎ 答案：（1）16.00　（2）12.44　能 ‎14.（8分）（2018·全国卷Ⅱ）某同学用图（a）所示的装置测量木块与木板之间的动摩擦因数.跨过光滑定滑轮的细线两端分别与木块和弹簧测力计相连，滑轮和木块之间的细线保持水平，在木块上方放置砝码.缓慢向左拉动水平放置的木板，当木块和砝码相对桌面静止且木板仍在继续滑动时，弹簧测力计的示数即为木块受到的滑动摩擦力的大小.某次实验所得数据在下表中给出，其中Ff4的值从图（b ‎）中弹簧测力计的示数读出.‎ 砝码的质量m/kg ‎0.05‎ ‎0.10‎ ‎0.15‎ ‎0.20‎ ‎0.25‎ 滑动摩擦力Ff/N ‎2.15‎ ‎2.36‎ ‎2.55‎ Ff4‎ ‎2.93‎ 图（a）‎ ‎　图（b）　　　　　图（c）‎ 回答下列问题：‎ ‎（1）Ff4＝　　　　N.‎ ‎（2）在图（c）的坐标纸上补齐未画出的数据点并绘出Ff m图线.‎ ‎（3）Ff与m、木块质量M、木板与木块之间的动摩擦因数μ及重力加速度大小g之间的关系式Ff＝________________________，‎ Ff-m图线（直线）的斜率的表达式为k＝____________________.‎ ‎（4）g取9.80 m/s2，由绘出的Ff-m图线求得μ＝　　　　　　（保留两位有效数字）.‎ 解析：（1）指针在2.7与2.8之间，估读为2.75 N ‎（2）描点画线时注意让所有点均匀分布在线上或线的两边，作图如下：‎ ‎（3）木块受到的是滑动摩擦力，根据滑动摩擦力的定义知Ff＝μ（M＋m）g＝（μg）m＋μMg，所以图象的斜率k＝μg.‎ ‎（4）g取9.80 m/s2，取图象上相距较远的两点，求斜率k＝＝3.9，则μ＝＝≈0.40.‎ 答案：见解析 ‎15.（8分）如图所示，在光滑的水平杆上穿两个重均为2 N的球A、B，在两球之间夹一弹簧，弹簧的劲度系数为10 N/m，用两条等长的线将球C与A、B相连，此时弹簧被压短10 cm，两条线的夹角为60°，求：‎ ‎（1）杆对A球支持力大小；‎ ‎（2）C球重力大小.‎ 解析：弹簧的弹力 F＝kx＝10×0.1 N＝1 N，‎ A球的受力情况如图所示，‎ 根据平衡条件得Tcos 60°＝F，‎ G＋Tsin 60°＝N，‎ 解得T＝2 N，‎ N＝（2＋） N.‎ 对C球：2Tsin 60°＝GC，‎ 解得GC＝2 N.‎ 答案：（1）（2＋） N　（2）2 N ‎16.（8分）（2019·大同调研）如图所示，水平细杆上套有一质量为0.54 kg的小环A，用轻绳将质量为0.5 kg的小球B与A相连.B受到始终与水平方向成53°角的风力作用，与A一起向右匀速运动，此时轻绳与水平方向夹角为37°，运动过程中B球始终在水平细杆的下方，g取10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8.求：‎ ‎（1）B球对绳子的拉力大小；‎ ‎（2）A与杆间的动摩擦因数.‎ 解析：（1）对小球B由平衡条件得绳的拉力为 FT＝mgsin 37°＝3.0 N，‎ 由牛顿第三定律知B对绳子的拉力大小为3.0 N.‎ ‎（2）环A做匀速直线运动，有 FTcos 37°－Ff＝0，‎ FN＝Mg＋FTsin 37°，‎ 而Ff＝μFN，解得μ≈0.3.‎ 答案：（1）3.0 N　（2）0.3‎ ‎17.（10分）如图所示，质量M＝2 kg的木块套在水平固定杆上，并用轻绳与质量m＝1 kg的小球相连，今用大小F＝10 N，跟水平方向成60°角的力拉着小球并带动木块一起向右匀速运动，运动中M，m的相对位置保持不变，g取10 m/s2.在运动过程中，求：‎ ‎（1）轻绳与水平方向的夹角θ；‎ ‎（2）木块M与水平杆间的动摩擦因数μ.‎ 解析：（1）m处于平衡状态，其合力为零.以m为研究对象，由平衡条件得 水平方向Fcos 60°－FTcos θ＝0，‎ 竖直方向Fsin 60°－FTsin θ－mg＝0，‎ 解得θ＝30°.‎ ‎（2）以M、m整体为研究对象，由平衡条件得 水平方向Fcos 60°－μFN＝0，‎ 竖直方向FN＋Fsin 60°－Mg－mg＝0，‎ 解得μ＝.‎ 答案：（1）30°　（2） ‎18.（12分）如图所示，在质量m为1 kg的重物上系着一条长30 cm的轻质细绳，细绳的另一端连着一个轻质圆环，圆环套在水平的棒上可以滑动，环与棒间的动摩擦因数μ为0.75.另有一条轻质 细绳，在其一端跨过定滑轮，定滑轮固定在距离圆环50 cm的地方，当细绳的另一端挂上重物G时圆环将要开始滑动（设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，sin 37°=0.6，g取10 m/s2），求：‎ ‎（1）角φ；‎ ‎（2）长为30 cm的细绳的拉力FT；‎ ‎（3）重物G的质量.‎ 解析：（1）圆环将要开始滑动时，所受的静摩擦力刚好达到最大值，有f＝μFN 对环进行受力分析，‎ 则有μFN－FTcos θ＝0，‎ FN－FTsin θ＝0，‎ 解得θ＝53°.‎ 由余弦定理可求得φ＝90°.‎ ‎（2）按如图所示选取坐标轴，根据m处于平衡状态，则有 Gcos θ＋FTsin θ＝mg，‎ FTcos θ＝Gsin θ，‎ 解得FT＝8`N，G＝6 N.‎ ‎（3）圆环将要滑动时，‎ 重物G＝m′g，‎ 解得m′＝0.6 kg.‎ 答案：（1）90° （2）8 N （3）0.6 kg