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    第三章 相互作用 培优提升练(含答案)-2021年高中物理教科版(2019)必修第一册

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    第三章 相互作用 培优提升练(含答案)-2021年高中物理教科版(2019)必修第一册

    1、第三章第三章 相互作用相互作用 培优提升练培优提升练 一、选择题 1 (2019 全国卷)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 1 所示两斜面、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、压力的大小分别为 F1、F2,则( ) 图 1 AF1 3 3 mg,F2 3 2 mg BF1 3 2 mg,F2 3 3 mg CF11 2mg,F2 3 2 mg DF1 3 2 mg,F21 2mg 答案 D 解析 由题意可知工件受力平衡,对工件受到的重力按照压紧斜面和的效果进行分解如图所

    2、示,结合 几何关系可知工件对斜面的压力大小为 F1mgcos 30 3 2 mg,对斜面的压力大小为 F2mgsin 30 1 2 mg,选项 D 正确,A、B、C 错误 2(2017 全国卷)如图 2,一物块在水平拉力 F 的作用下沿水平桌面做匀速直线运动若保持 F 的大小不 变,而方向与水平面成 60 角,物块也恰好做匀速直线运动物块与桌面间的动摩擦因数为( ) 图 2 A2 3 B. 3 6 C. 3 3 D. 3 2 答案 C 解析 当 F 水平时,根据平衡条件得 Fmg;当保持 F 的大小不变,而方向与水平面成 60 角时,由平衡 条件得 Fcos 60 (mgFsin 60 ),联

    3、立解得 3 3 ,故选项 C 正确 3如图 3 所示,物体 A 靠在竖直墙面上,在力 F 作用下,A、B 保持静止物体 B 的受力个数为( ) 图 3 A2 B4 C2 或 4 D无法确定 答案 B 解析 以 A、B 整体为研究对象,受竖直向下的重力及推力 F,则墙面对 A 无作用力以 A 为研究对象,受 力分析,受竖直向下的重力、B 对 A 的支持力和摩擦力,故 A 对 B 也有压力和摩擦力,B 还受到重力和推 力 F,所以 B 受四个力作用,故选项 B 正确,A、C、D 错误 4如图 4,在水平桌面上放置一斜面体 P,两长方体物块 a 和 b 叠放在 P 的斜面上,整个系统处于静止状 态若

    4、将 a 与 b、b 与 P、P 与桌面之间摩擦力的大小分别用 f1、f2和 f3表示则( ) 图 4 Af10,f20,f30 Bf10,f20,f30 Cf10,f20,f30 Df10,f20,f30 答案 C 解析 对 a、 b、 P 整体受力分析可知, 整体相对地面没有相对运动趋势, 故 f30; 将 a 和 b 看成一个整体, ab 整体有相对斜面向下运动的趋势,故 b 与 P 之间有摩擦力,即 f20;对 a 进行受力分析,a 相对于 b 有 向下运动的趋势,故 a 和 b 之间存在摩擦力作用,即 f10,故选项 C 正确 5.(2019 元阳县第一中学高一期中)如图 5 所示,一

    5、小球用轻绳悬于 O 点,用力 T 拉住小球,使悬线保持偏 离竖直方向 30 角,且小球始终处于平衡状态为了使 T 有最小值,T 与竖直方向的夹角 应该是( ) 图 5 A30 B45 C60 D90 答案 C 解析 小球受三个力平衡,重力大小、方向均不变,绳的拉力方向不变由图解法可知当 T 与绳垂直时, 拉力 T 最小,此时 T 与竖直方向夹角为 60 . 6(2017 全国卷)一根轻质弹性绳的两端分别固定在水平天花板上相距 80 cm 的两点上,弹性绳的原长也 为 80 cm.将一钩码挂在弹性绳的中点,平衡时弹性绳的总长度为 100 cm;再将弹性绳的两端缓慢移至天花 板上的同一点,则弹性绳

    6、的总长度变为(弹性绳的伸长始终处于弹性限度内)( ) A86 cm B92 cm C98 cm D104 cm 答案 B 解析 设弹性绳的劲度系数为 k.挂钩码后, 弹性绳两端点移动前, 绳的伸长量 L100 cm80 cm20 cm, 两段绳的弹力 FkL,对钩码受力分析,如图甲所示,由几何知识知 sin 4 5,cos 3 5.根据共点力的平 衡条件可得,钩码的重力为 G2kLcos .将弹性绳的两端缓慢移至天花板上的同一点时,受力图如图乙所 示 设弹性绳伸长量为 L, 弹力为 FkL, 钩码的重力为 G2kL, 联立解得 L3 5L12 cm. 弹性绳的总长度变为 L0L92 cm,故

    7、B 正确,A、C、D 错误. 甲 乙 7如图 6 所示,完全相同的两个光滑小球 A、B 放在一置于水平桌面上的圆柱形容器中,两球的质量均为 m, 两球心的连线与竖直方向成 30 角, 整个装置处于静止状态, 重力加速度为 g.则下列说法正确的是( ) 图 6 AB 对 A 的支持力大小为2 3 3 mg B容器底对 B 的支持力大小为 mg C容器壁对 B 的支持力大小为 3 6 mg D容器壁对 A 的支持力大小为 3 6 mg 答案 A 解析 对球 A 受力分析可知,球 B 对 A 的支持力大小 NBA mg cos 30 2 3mg 3 ,容器壁对 A 的支持力大小 NA mgtan 3

    8、0 3 3 mg,选项 A 正确,D 错误;对球 A、B 的整体,竖直方向有 N2mg,则容器底对 B 的支 持力大小为 2mg,选项 B 错误;对球 A、B 的整体而言,容器壁对 B 的支持力大小等于容器壁对 A 的支持 力大小,则容器壁对 B 的支持力大小为 3 3 mg,选项 C 错误 8(多选)如图 7 所示,用水平力 F 推乙物块,使甲、乙、丙、丁四个完全相同的物块一起沿粗糙水平地面 以相同的速度做匀速直线运动,各物块所受摩擦力的情况是( ) 图 7 A甲物块受到一个摩擦力的作用 B乙物块受到一个摩擦力的作用 C丙物块受到一个摩擦力的作用 D丁物块受到一个摩擦力的作用 答案 BD 解

    9、析 甲物块处于平衡状态, 则在水平方向不受静摩擦力作用, 即甲、 乙之间不存在摩擦力, 选项 A 错误; 隔离乙,乙物块水平方向受到向右的推力 F,由二力平衡知丙物块对乙物块有水平向左的静摩擦力,选项 B 正确;隔离丙,乙对丙有水平向右的静摩擦力,另外地面对丙有水平向左的滑动摩擦力,选项C 错误;地面 对丁物块有水平向左的滑动摩擦力,选项 D 正确 9.如图 8 所示,一长直木板的上表面一端放有一小木块,当木板以远离木块的另一端 O 为轴,由水平位置 缓慢向上转动( 角变大)时,木块受到的摩擦力 f 随转过的角度 变化的图像,可能正确的是( ) 图 8 答案 C 解析 木块开始时受到的摩擦力为

    10、静摩擦力,fmgsin ;当木块相对木板滑动时受到的摩擦力变为滑动摩 擦力,fmgcos ,又知 角在增大,故 C 可能正确 10.如图 9 所示,质量均为 m 的两小球 A、B 用轻绳相连并悬挂在天花板上的 O 点,现用一水平力缓慢拉小 球 B,当轻绳 OA 与水平天花板的夹角为 45 时,水平力 F 的大小为(已知重力加速度为 g)( ) 图 9 A2mg B. 2mg C. 2 2 mg Dmg 答案 A 解析 以 A、B 组成的整体为研究对象,受到重力、OA 绳的拉力 T 和水平力 F,由平衡条件可得,竖直方 向上有Tsin 45 2mg,水平方向上有Tcos 45 F,联立得F2mg

    11、,故A 正确 11.(2019 沈阳市模拟)如图 10 所示,两木块的质量分别为 m1和 m2,两轻质弹簧的劲度系数分别为 k1和 k2, 上面木块压在上面的轻质弹簧上(但不拴接),整个系统处于平衡状态现缓慢向上提上面的木块,直到它刚 离开上面的轻质弹簧,在此过程中上面木块移动的距离为(重力加速度为 g)( ) 图 10 A.m1g k1 B.m2g k2 C.m1g k1 m1g k2 D.m1g k1 m2g k2 答案 C 解析 最初状态时,设弹簧 k1的压缩量为 x1,k2的压缩量为 x2.根据胡克定律和平衡条件得: 对 m1:m1gk1x1, 对 m1、m2整体:(m1m2)gk2x

    12、2, 则得 x1m1g k1 ,x2m1m2g k2 . 当上面弹簧恢复原长时,设 k2的压缩量为 x3 对 m2:m2gk2x3,得:x3m2g k2 则上面木块移动的距离:xx1x2x3m1g k1 m1g k2 ,故选项 C 正确 12.(多选)(2019 全国卷)如图 11,一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( ) 图 11 A水平拉力的大小可能保持不变 BM 所受细绳的拉力大

    13、小一定一直增加 CM 所受斜面的摩擦力大小一定一直增加 DM 所受斜面的摩擦力大小可能先减小后增加 答案 BD 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 T 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 ,若 mNgmMgsin ,则 M 所受斜面的摩擦力大小会一直增大,若 mNgmMgsin ,则 M 所受斜面的摩擦力大小可能先减小后反向增大,选项 C 错误,D 正确 13.(多选)(2019 溧水高级中学高一上学期期末)如图 12

    14、所示,质量均为 m 的箱子 A 和物体 B,用轻质细绳跨 过光滑的定滑轮相连,A 置于倾角 30 的斜面上,处于静止状态,A 与定滑轮间的细绳与斜面平行现向 A 中缓慢地加入沙子,整个系统始终保持静止,则在加入沙子的过程中( ) 图 12 A绳子的拉力保持不变 B斜面对 A 的支持力保持不变 CA 所受的摩擦力先减小后增大 DA 所受的摩擦力逐渐增大 答案 AC 解析 对物体 B:由二力平衡可知绳子拉力大小等于 B 的重力大小,故绳子拉力保持不变,故 A 正确未 加沙子时,绳子的拉力大小为 Tmg,A 的重力沿斜面向下的分力大小为 mgsin 30 1 2mg,故摩擦力大小为 1 2mg,方向

    15、沿斜面向下,斜面对 A 的支持力大小为 N mgcos 30 3 2 mg;加入沙子的过程中,重力沿斜面向下的分力增大,斜面对 A 的支持力增大,A 所受摩擦 力先减小后反向增大,故 C 正确,B、D 错误 二、非选择题 14(2019 石家庄市高一上学期期末)如图 13 所示,质量 m112 kg 的物体 A 用细绳绕过光滑的滑轮与质量 为 m22 kg 的物体 B 相连,连接 A 的细绳与水平方向的夹角为 53 ,此时处于静止状态已知 A 与水平 桌面间的动摩擦因数 0.5, 最大静摩擦力等于滑动摩擦力, 重力加速度 g 取 10 m/s2, sin 53 0.8, cos 53 0.6,

    16、求: 图 13 (1)物体 A 所受摩擦力的大小; (2)欲使系统始终保持静止,物体 B 的质量不能超过多少 答案 (1)12 N (2)6 kg 解析 (1)对物体 B:由二力平衡可知细绳拉力大小 Tm2g 对物体 A 受力分析如图所示,由平衡条件得:Tcos f 故 fm2gcos 解得 f12 N (2)设物体 A 所受最大静摩擦力为 f静max,以 A 为研究对象,A 刚要滑动时 在水平方向:Tcos f静max 竖直方向:NTsin m1g f静maxN 联立解得:T60 N 此时,m2T g 6 kg,故物体 B 的质量不能超过 6 kg. 15 (2019 兰州市兰铁一中期中)如

    17、图 14 甲所示, 轻杆 OB 可绕 B 点自由转动, 另一端 O 点用细绳 OA 拉住, 固定在左侧墙壁上,质量为 m 的重物用细绳 OC 悬挂在轻杆上的 O 点,OA 与轻杆的夹角BOA30 ,轻 杆 OB 水平图乙中水平轻杆 OB 一端固定在竖直墙壁上,另一端 O 装有光滑轻质小滑轮,用一根细绳跨过 滑轮后悬挂一质量为 m 的重物,图中BOA30 ,重力加速度为 g,则: 图 14 (1)图甲、乙中细绳 OA 的拉力各是多大? (2)图甲中轻杆的弹力是多大? (3)图乙中轻杆对滑轮的作用力是多大? 答案 (1)2mg mg (2) 3mg (3)mg 解析 (1)由于题图甲中的轻杆可绕

    18、B 点自由转动,是转轴杆(“活杆”),故其受力方向沿杆方向,O 点的 受力情况如图 a 所示,其中 T2mg,则 O 点所受的细绳 OA 的拉力 T1、杆的弹力 N1的合力与细绳 OC 的拉 力 T2大小相等、方向相反,在直角三角形中可得,T1 mg sin 30 2 mg. 题图乙中是用一细绳跨过滑轮悬挂重物的,由于 O 点处是滑轮,它只是改变细绳中力的方向,并未改变力 的大小,且 AOC 是同一根细绳,而同一根细绳上的力处处相等,故题图乙中细绳 OA 的拉力为 mg. (2)由力的平行四边形定则可知,题图甲中轻杆的弹力 N1N1 mg tan 30 3mg. (3)对题图乙中的滑轮进行受力分析,如图 b 所示,由于杆 OB 不可转动,所以杆所受弹力的方向不一定沿 OB 方向,杆对滑轮的作用力一定与两根细绳的合力大小相等、方向相反,两细绳的合力大小为 N22mgcos 60 mg,则所求力的大小为 mg.


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