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2015届《金版教程》高考物理大一轮总复习配套阶段示范性金考卷:相互作用


阶段示范性金考卷(二) 第Ⅰ卷 (选择题,共 50 分) 一、选择题(本题共 10 小题,每小题 5 分,共 50 分.在第 1、2、4、5、6、9、10 小题 给出的 4 个选项中,只有一个选项正确;在第 3、7、8 小题给出的四个选项中,有多个选项 正确,全部选对的得 5 分,选对但不全的得 3 分,有选错的得 0 分.) 1. 如图所示, 木块放在水平地面上, 在 F=6 N 的水平拉力作用下向右做匀速直线运动, 速度为 1 m/s.则下列说法中正确的是( )

A.以 1 m/s 的速度做匀速直线运动时,木块受到的摩擦力大小为 6 N B.当木块以 2 m/s 的速度做匀速直线运动时,它受到的水平拉力大于 6 N C.当用 8 N 的水平拉力使木块运动时,木块受到的摩擦力为 8 N D.将水平拉力 F 撤去后,木块运动得越来越慢,木块受到的摩擦力越来越小 解析:由于水平方向受力平衡,f=F=6 N,选项 A 正确,B 错误;当用 8 N 的水平拉 力使木块运动时,由 f=μN=μmg 得 f=6 N,选项 C 错误,将水平拉力 F 撤去后,木块做减 速运动,木块受到的摩擦力 f=μmg 不变,D 选项错误. 答案:A 2. 如图所示,质量为 m 的球放在倾角为 α 的光滑斜面上,用挡板 AO 将球挡住,使球 处于静止状态,若挡板与斜面间的夹角为 β,则( )

A.当 β=30° 时,挡板 AO 所受压力最小,最小值为 mgsinα B.当 β=60° 时,挡板 AO 所受压力最小,最小值为 mgcosα C.当 β=60° 时,挡板 AO 所受压力最小,最小值为 mgsinα D.当 β=90° 时,挡板 AO 所受压力最小,最小值为 mgsinα 解析:以球为研究对象,球所受重力产生的效果有两个:对斜面产生的压力 N1、对挡 板产生的压力 N2,根据重力产生的效果将重力分解,如图所示,当挡板与斜面的夹角 β 由 图示位置变化时,N1 大小改变但方向不变,始终与斜面垂直,N2 的大小和方向均改变,由 图可看出当挡板 AO 与斜面垂直,即 β=90° 时,挡板 AO 所受压力最小,最小压力 N2min= mgsinα,D 项正确.

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答案:D 3. 物体 A、B 在外力 F 的作用下,在如图甲、乙两种情况下以相同的速率沿 F 的方向 做匀速运动,若接触面间都不光滑.关于物体 A、B 的受力,下列说法正确的是( )

A. 甲、乙两图中的物体 A 一定都受摩擦力作用 B. 甲、乙两图中的物体 B 一定都受摩擦力作用 C. 甲图中速度越大,B 受到的摩擦力越大 D. 乙图中倾角越大,A 受到的摩擦力越大 解析:在题甲图中,A、B 一起匀速运动,A、B 间无摩擦力,B 与地面间的滑动摩擦力 与运动快慢无关, A、 C 两项错误; 在乙图中, 对 A 受力分析可知, 受到静摩擦力 f=mAgsinα, 方向沿斜面向上,斜面倾角越大,摩擦力越大,B、D 两项正确. 答案:BD 4. [2013· 江西南昌二模]如图所示, 相隔一定距离的两个相同圆柱体固定在同一水平高度 处,一轻绳套在两圆柱体上,轻绳下端悬挂一重物,绳和圆柱之间的摩擦忽略不计.现增加 轻绳长度,而其他条件保持不变,则( )

A. 轻绳对物体的作用力的合力将变大 B. 轻绳对物体的作用力的合力将变小 C. 轻绳的张力将变大 D. 轻绳的张力将变小 解析:对重物受力分析如图,当轻绳变长,两绳的夹角变小,可知,绳的张力变小,D 项正确,C 项错,两绳的合力始终与重力平衡,所以合力不变,A、B 项均错.

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答案:D 5. [2014· 重庆考前训练]三个质量均为 1 kg 的相同木块 a、 b、 c 和两个劲度均为 500 N/m 的相同轻弹簧 p、q 用轻绳连接如图所示,其中 a 放在光滑水平桌面上.开始时 p 弹簧处于 原长,木块都处于静止.现用水平力缓慢地向左拉 p 弹簧的左端,直到 c 木块刚好离开水平 地面为止,g 取 10 m/s2.该过程 p 弹簧的左端向左移动的距离是( )

A. 4 cm C. 8 cm

B. 6 cm D. 10 cm

解析:开始时 q 弹簧处于压缩状态,由胡克定律知,压缩了 2 cm.c 木块刚好离开水平 地面时,轻弹簧 q 中拉力为 10 N,由胡克定律,轻弹簧 q 伸长 2 cm;轻弹簧 p 中拉力为 20 N,由胡克定律,轻弹簧 p 伸长 4 cm.该过程 p 弹簧的左端向左移动的距离是 2 cm+2 cm+4 cm=8 cm,选项 C 正确. 答案:C 6. [2014· 湖南名校联考]如图所示,斜面体 M 放置在水平地面上,位于斜面上的物块 m 受到沿斜面向上的推力 F 作用.设物块与斜面之间的摩擦力大小为 F1,斜面与地面之间的 摩擦力大小为 F2.增大推力 F,斜面体始终保持静止,下列判断正确的是( )

A.如果物块沿斜面向上滑动,则 F1、F2 一定增大 B.如果物块沿斜面向上滑动,则 F1、F2 一定不变 C.如果物块与斜面相对静止,则 F1、F2 一定增大 D.如果物块沿斜面相对静止,则 F1、F2 一定不变 解析:当物块相对斜面静止时,可把 M、m 当成整体,F 增大时,F2 一定增大,F1 为 静摩擦力大小变化无法判断; 当物块在斜面滑动时, m、 M 之间为滑动摩擦力, 当 F 增大时, F1、F2 一定不变,故选 B. 答案:B 7. [2013· 东北三校二联]如图所示,A、B 两物块始终静止在水平地面上,有一轻质弹簧
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一端连接在竖直墙上 P 点,另一端与 A 相连接,下列说法正确的是(

)

A.如果 B 对 A 无摩擦力,则地面对 B 也无摩擦力 B.如果 B 对 A 有向左的摩擦力,则地面对 B 也有向左的摩擦力 C.P 点缓慢下移过程中,B 对 A 的支持力一定减小 D.P 点缓慢下移过程中,地面对 B 的摩擦力一定增大 解析:物块 B 在水平方向只有可能受到地面对 B、A 对 B 的两个摩擦力的作用,由于 B 物体静止,则这两个力或都不存在、或同时存在且等大反向,故 A、B 皆正确.在 P 点缓慢 下移到 P、A 等高过程中,若弹簧原处于拉伸状态时,弹簧可能由伸长变为压缩,也可能一 直处于拉伸状态, 则弹力可能由斜向上的逐渐减小的拉力变为斜向下逐渐增大的推力, 也可 能一直是斜向上逐渐减小的拉力,故对 A 由平衡条件知:两种情况下 B 对 A 的支持力在弹 力逐渐减小时是一直减小的, 而在弹力逐渐增大时不能判定; B 对 A 的摩擦力变化情况在弹 力减小时不能确定, 在弹力增大时摩擦力一定增大. 同理可知若弹簧原处于原长或压缩状态 时,则弹力一直是逐渐增大的推力,由平衡条件知 B 对 A 的支持力变化情况不能确定,B 对 A 的摩擦力一定是一直增大的,再考虑到还有 P 点移动到与 A 等高位置之下的情况,故 整个过程中 B 对 A 的支持力、摩擦力变化情况都不能确定,则地面对 B 的摩擦力变化情况 也不能确定,C、D 皆错误. 答案:AB 8. 如图所示,质量 m=1 kg 的物块在与水平方向夹角为 θ=37° 的推力 F 作用下静止于 墙壁上, 物块与墙之间的动摩擦因数 μ=0.5, 若物块与墙面间的最大静摩擦力与滑动摩擦力 相等,则推力 F 大小可能是( )

A. 5 N C. 35 N

B. 15 N D. 55 N

解析:当 F 较大时,物块会有向上滑动趋势,摩擦力向下.若物块恰不上滑,则力 F 有最大值(受力如图 a 所示),N=Fmaxcosθ,Fmaxsinθ=f+mg,又 f=μN,解得,Fmax=50 N; 当力 F 较小时,物块有向下滑动趋势,摩擦力向上,若物块恰不下滑,则力 F 有最小值(受 力如图 b 所示),由平衡条件可得,N=Fmin cosθ,Fmin sinθ+f-mg=0,又 f=μN,解得, Fmin=10 N;所以使物块静止于墙面上推力 F 的范围为 10 N≤F≤50 N,B、C 两项正确.

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答案:BC 9. [2014· 湖南长沙]如图所示,小方块代表一些相同质量的钩码,图①中 O 为轻绳之间 联结的节点,图②中光滑的滑轮跨在轻绳上悬挂钩码,两装置处于静止状态,现将图①中的 B 滑轮或图②中的端点 B 沿虚线稍稍上移一些,则关于 θ 角变化说法正确的是( )

A.图①、图②中 θ 角均增大 B.图①、图②中 θ 角均不变 C.图①中 θ 增大、图②中 θ 角不变化 D.图①中 θ 不变、图②中 θ 角变大 解析:图①中 O 点处三绳拉力等于悬挂钩码的重力,大小一定,O 点竖直向下的拉力 方向一定,由平衡条件,另两绳拉力方向也一定,则 θ 角不变;图②中 AB 为一根绳子,内 部张力大小处处相等,滑轮两边绳子与水平方向夹角相等,设滑轮两边绳长分别为 l1 和 l2, AB 水平距离为 d,则(l1+l2)cosθ=d,因绳长和 d 一定,θ 角一定,故 B 项正确. 答案:B 1 10. [2014· 甘肃部分示范校调研]一个挡板固定于光滑水平地面上, 截面为 圆的柱状物体 4 甲放在水平面上, 半径与甲相等的光滑圆球乙被夹在甲与挡板之间, 没有与地面接触而处于 静止状态,如图所示.现在对甲施加一个水平向左的力 F,使甲沿地面极其缓慢地移动,直 至甲与挡板接触为止.设乙对挡板的压力为 F1,甲对地面的压力为 F2,在此过程中( )

A. F1 缓慢增大,F2 缓慢增大 B. F1 缓慢增大,F2 不变 C. F1 缓慢减小,F2 不变 D. F1 缓慢减小,F2 缓慢增大 解析:把甲、乙看做一个整体,竖直方向仅受重力和地面支持力,在此过程中,两物体
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重力不变,支持力不变,由牛顿第三定律,甲对地面的压力不变,F2 不变;对乙进行受力 分析,在此过程中,挡板对乙的支持力缓慢减小,由牛顿第三定律,乙对挡板的压力 F1 缓 慢减小,所以选项 C 正确. 答案:C 第Ⅱ卷 (非选择题,共 60 分) 二、实验题(本题共 2 小题,共 16 分) 11. (8 分)某同学利用如下图左所示装置做“探究弹簧弹力大小与其长度的关系”的实 验.

(1)在安装刻度尺时,必须使刻度尺保持________状态. (2)他通过实验得到的如上图右所示的弹力大小 F 与弹簧长度 x 的关系图线,由此图线 可得该弹簧的原长 x0=________cm,劲度系数 k=________N/m.

(3)他又利用本实验原理把该弹簧做成一把弹簧秤,当弹簧秤上的示数如图右所示时, 该弹簧的长度 x1=________cm. 解析:(1)悬挂重物后,弹簧沿竖直方向伸长,要测量弹簧沿竖直方向上的伸长量,刻 度尺当然要保持竖直状态. (2)如果以弹簧长度 x 为横坐标,弹力大小 F 为纵坐标,作出 F-x 图象,那么图象与横 轴的截距表示弹簧的原长,图线的斜率表示弹簧的劲度系数,所以根据图象可知,该弹簧的 原长 x0=4 cm,劲度系数 k= ΔF =50 N/m. Δx

F (3)弹簧的读数表示弹力的大小,即 F=3 N,所以该弹簧的长度 x1=x0+ =10 cm. k 答案:(1)竖直 (2)4 50 (3)10 12. (8 分)某同学做“验证力的平行四边形定则”实验的情况如下图甲所示, 其中 A 为固 定橡皮筋的图钉,O 为橡皮筋与细绳的结点,OB 和 OC 为细绳,图乙是在白纸上根据实验

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结果画出的图.

(1)实验中用弹簧测力计测量力的大小时,下列使用方法中正确的是________. A.拿起弹簧测力计就进行测量读数 B.拉橡皮筋的拉力大小不能超过弹簧测力计的量程 C.测量前检查弹簧指针是否指在零刻线,用标准砝码检查示数正确后,再进行测量读 数 D.应尽量避免弹簧、指针、拉杆与刻度板间的摩擦 (2)关于此实验的下列说法中正确的是________. A.同一次实验中,O 点位置不允许变动 B.实验中,只需记录弹簧测力计的读数和 O 点的位置 C.实验中,把橡皮筋的另一端拉到 O 点时,两个弹簧测力计之间的夹角必须取 90° D.实验中,要始终将其中一个弹簧测力计沿某一方向拉到最大量程,然后调节另一弹 簧测力计拉力的大小和方向,把橡皮筋另一端拉到 O 点 (3)图乙中的 F 与 F′两力中,方向一定沿 AO 方向的是________. (4)本实验采用的科学方法是________. 解析:(1)弹簧称使用前,应先检查指针是否指零,再用标准砝码检查示数正确后,再 测量,应避免弹簧、指针、拉杆与刻度板的摩擦. (2)同一次实验中,O 点位置不能变动;需记录拉力的大小和方向,其夹角不能太大, 也不能太小. (3)由图可知,F 是 F1 和 F2 合成的结果,方向不一定沿 AO 方向,但 F′是用一只弹簧 称的拉力,其方向一定沿 AO 方向. 答案:(1)BCD (2)A (3)F′ (4)等效替代

三、计算题(本题共 4 小题,共 44 分) 13. (12 分)如图所示,质量为 m1 的物体甲通过三段轻绳悬挂,三段轻绳的结点为 O,轻 绳 OB 水平且 B 端与放置在水平面上的质量为 m2 的物体乙相连,轻绳 OA 与竖直方向的夹 角 θ=37° ,物体甲、乙均处于静止状态.(已知 sin37° =0.6,cos37° =0.8,tan37° =0.75,g 取 10 m/s2.设最大静摩擦力等于滑动摩擦力)求:

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(1)轻绳 OA、OB 受到的拉力是多大? (2)物体乙受到的摩擦力是多大?方向如何? (3)若物体乙的质量 m2=4 kg,物体乙与水平面之间的动摩擦因数为 μ=0.3,则欲使物 体乙在水平面上不滑动,物体甲的质量 m1 最大不能超过多少? 解析:(1)FTOA= m1g 5 = mg cosθ 4 1

3 FTOB=m1gtanθ= m1g 4 3 (2)Ff=FTOB= m1g 4 方向水平向左 (3)Ffm=μm2g=0.3×40 N=12 N 3 当 FTOB= m1g=Ffm=12 N 时, 4 m1=1.6 kg,即物体甲的质量 m1 最大不能超过 1.6 kg. 5 3 3 答案:(1) m1g m1g (2) m1g 4 4 4 方向水平向左 (3)1.6 kg

14. (10 分)[2014· 陕西宝鸡]如图所示,质量为 m 的物体,放在一固定斜面上,当斜面倾 角为 30° 时恰能沿斜面匀速下滑.对物体施加一大小为 F 的水平向右恒力,物体可沿斜面匀 速向上滑行.设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,当斜面倾角增大并超过某一临界角 θ0 时, 不论水平恒力 F 多大,都不能使物体沿斜面向上滑行,试求:

(1)物体与斜面间的动摩擦因数;
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(2)这一临界角 θ0 的大小. 解析:(1)对物体受力分析,由平衡条件可知,mgsin30° =μmgcos30° 解得,μ=tan30° = 3 . 3

(2)设斜面倾角为 α 时,受力情况如图,由匀速直线运动的条件:Fcosα=mgsinα+f N=mgcosα+Fsinα f=μN mgsinα+μmgcosα 解得:F= cosα-μsinα 当 cosα-μsinα→0,即 cotα→ 3 时,F→∞, 3

即“不论水平恒力 F 多大,都不能使物体沿斜面向上滑行” 此时,临界角 θ0=α=60° . 答案:(1) 3 (2)60° 3

15. [2013· 中山模拟](10 分)如图所示,质量为 mB=14 kg 的木板 B 放在水平地面上,质 量为 mA=10 kg 的木箱 A 放在木板 B 上,一根轻绳一端拴在木箱上,另一端拴在地面的木 桩上, 绳绷紧时与水平面的夹角为 θ=37° , 已知木箱 A 与木板 B 之间的动摩擦因数 μ1=0.5, 木板 B 与地面之间的动摩擦因数 μ2=0.4,重力加速度 g 取 10 m/s2,现用水平力 F 将木板 B 从木箱 A 下面匀速抽出,试求:(sin37° =0.6,cos37° =0.8)

(1)绳上张力 FT 的大小; (2)拉力 F 的大小. 解析:(1)隔离木箱 A,对 A 进行受力分析,如图甲所示,由平衡条件得 Ff=FTcosθ FTsinθ+mAg=FN1 又 Ff=μ1FN1, 联立解得 FT= μ1mAg =100 N. cosθ-μ1sinθ

(2)木板 B 受力如图乙所示,对木板 B,由平衡条件得

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F=μ1FN1+μ2FN2 mBg+FN1=FN2 联立解得 F=200 N. 答案:(1)100 N (2)200 N

16. (12 分)如图所示,三根轻细绳悬挂两个质量均为 m 的小球保持静止,A、D 间细绳 是水平的,现对 B 球施加一个水平向右的力 F,将 B 球缓缓拉到图中虚线位置,则

(1)此过程 AB 绳中的拉力如何变化? (2)求水平力 F 和 AC 绳中的张力大小. 解析:(1)以 B 球为研究对象,作出平衡三角形,如图甲所示,可看得出此过程 AB 绳中 的拉力 FB 逐渐变大.

(2)以 A、B 两球组成的整体为研究对象,画出受力图如图乙所示: 竖直方向:FC· sin30° =2mg,得 FC=4mg

以 B 球为研究对象,分析受力如图丙所示: 竖直方向:FB· sin30° =mg 水平方向:FB· cos30° =F

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解得:FB=2mg,F= 3mg 答案:(1)拉力逐渐变大 (2)水平力 F 为 3mg AC 绳中的张力为 4mg

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