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1、(江蘇專用)2022年高考物理大一輪復(fù)習(xí) 第二章 相互作用章末過關(guān)檢測
一、單項(xiàng)選擇題(本題共5小題,每小題6分,共30分.在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中,只有一個(gè)選項(xiàng)正確)
1.假期里,一位同學(xué)在廚房里幫助媽媽做菜,對菜刀產(chǎn)生了興趣.他發(fā)現(xiàn)菜刀的刀刃前部和后部的厚薄不一樣,刀刃前部的頂角小,后部的頂角大,如圖所示,他先后做出過幾個(gè)猜想,其中合理的是( )
A.刀刃前部和后部厚薄不勻,僅是為了打造方便,外形美觀,跟使用功能無關(guān)
B.在刀背上加上同樣的壓力時(shí),分開其他物體的力跟刀刃厚薄無關(guān)
C.在刀背上加上同樣的壓力時(shí),頂角越大,分開其他物體的力越大
D.在刀背上加上同樣的壓力時(shí),
2、頂角越小,分開其他物體的力越大
解析:選D.
把刀刃部分抽象后,可簡化成一個(gè)等腰三角形劈,設(shè)頂角為2θ,背寬為d,側(cè)面長為l,如圖所示.當(dāng)在刀背施加壓力F后,產(chǎn)生垂直側(cè)面的兩個(gè)分力F1、F2,使用中依靠著這兩個(gè)分力分開被加工的其他物體.由對稱性知,這兩個(gè)分力大小相等(F1=F2),因此畫出力分解的平行四邊形,實(shí)為菱形,如圖所示,在這個(gè)力的平行四邊形中,取其四分之一考慮(圖中陰影部分).根據(jù)它跟半個(gè)劈的直角三角形的相似關(guān)系,有關(guān)系式==,得F1=F2=.由此可見,刀背上加上一定的壓力F時(shí),側(cè)面分開其他物體的力跟頂角的大小有關(guān),頂角越小,sin θ 的值越小,F(xiàn)1和F2的值越大,故D正確.
3、
2.“竹蜻蜓”是一種在中國民間流傳甚廣的傳統(tǒng)兒童玩具,是中國古代一個(gè)很精妙的小發(fā)明,距今已有兩千多年的歷史.其外形如圖所示,呈T字形,橫的一片是由木片經(jīng)切削制成的螺旋槳,中間有一個(gè)小孔,其中插一根筆直的竹棍,用兩手搓轉(zhuǎn)這根竹棍,竹蜻蜓的槳葉便會旋轉(zhuǎn)獲得升力飛上天,隨著升力減弱而最終又落回地面.二十世紀(jì)三十年代,德國人根據(jù)“竹蜻蜓”的形狀和原理發(fā)明了直升機(jī)的螺旋槳.下列關(guān)于“竹蜻蜓”的說法正確的是( )
A.“竹蜻蜓”從手中飛出直至運(yùn)動到最高點(diǎn)的過程中,始終在加速上升
B.“竹蜻蜓”從手中飛出直至運(yùn)動到最高點(diǎn)的過程中,始終在減速上升
C.為使“竹蜻蜓”能以圖示方向旋轉(zhuǎn)上升,
4、其槳葉前緣應(yīng)比后緣略高
D.為使“竹蜻蜓”能以圖示方向旋轉(zhuǎn)上升,其槳葉前緣應(yīng)比后緣略低
答案:C
3.如圖所示的容器內(nèi)盛有水,器壁AB部分是一個(gè)平面且呈傾斜狀,有一個(gè)小物塊P處于圖示位置并保持靜止?fàn)顟B(tài),則該物體( )
A.可能受三個(gè)力作用
B.可能受四個(gè)力作用
C.一定受三個(gè)力作用
D.一定受四個(gè)力作用
解析:選B.物體一定受到地球的吸引而產(chǎn)生的重力,同時(shí)因?yàn)榕砰_一定質(zhì)量的液體,故一定受浮力,若浮力大小等于重力,則二者可以平衡,物體與AB間沒有相互作用,故可能受兩個(gè)力作用;若浮力大于重力,則物體一定會受AB對P的彈力,由于彈力垂直于接觸面向下,物體只有受到向下的摩
5、擦力才能受力平衡,故物體可能受四個(gè)力;故只有B項(xiàng)正確,A、C、D錯誤.
4.(2019·鄭州一中模擬)如圖所示,直角三角形框架ABC(角C為直角)固定在水平地面上,已知AC與水平方向的夾角為α=30°.小環(huán)P、Q分別套在光滑臂AC、BC上,用一根不可伸長的細(xì)繩連接兩小環(huán),靜止時(shí)細(xì)繩恰好處于水平方向,小環(huán)P、Q的質(zhì)量分別為m1、m2,則小環(huán)P、Q的質(zhì)量的比值為( )
A.= B.=3
C.= D.=
解析:選B.對小環(huán)P進(jìn)行受力分析如圖,設(shè)繩子拉力大小為T,由幾何關(guān)系有T1=m1gtan α,對小環(huán)Q進(jìn)行受力分析,由幾何關(guān)系有T2=m2gcot α,T1=T2,聯(lián)立解得=co
6、t2α=3,選項(xiàng)B正確.
5.(2019·揚(yáng)州模擬)如圖所示,固定在豎直平面內(nèi)的光滑圓環(huán)的最高點(diǎn)有一個(gè)光滑的小孔.質(zhì)量為m的小球套在圓環(huán)上,一根細(xì)線的下端系著小球,上端穿過小孔用手拉?。F(xiàn)拉動細(xì)線,使小球沿圓環(huán)緩慢上移,在移動過程中手對線的拉力F和環(huán)對小球的彈力FN的大小變化情況是( )
A.F減小,F(xiàn)N不變
B.F不變,F(xiàn)N減小
C.F不變,F(xiàn)N增大
D.F增大,F(xiàn)N減小
解析:選A.對小球受力分析,其所受的三個(gè)力組成一個(gè)閉合三角形,如圖所示,力三角形與圓內(nèi)的三角形相似,由幾何關(guān)系可知==,小球緩慢上移時(shí)mg不變,R不變,L減小,F(xiàn)大小減小,F(xiàn)N大小不變,A正
7、確.
二、多項(xiàng)選擇題(本題共4小題,每小題6分,共24分.在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中,有多個(gè)選項(xiàng)符合題目要求,全選對的得6分,選對但不全的得3分,有錯選或不答的得0分)
6.將力傳感器A固定在光滑水平桌面上,測力端通過輕質(zhì)水平細(xì)繩與滑塊相連,滑塊放在較長的小車上.如圖甲所示,力傳感器A與計(jì)算機(jī)相連接,可獲得力隨時(shí)間變化的規(guī)律曲線.一水平輕質(zhì)細(xì)繩跨過光滑的定滑輪,一端連接小車,另一端系砂桶,整個(gè)裝置開始處于靜止?fàn)顟B(tài).在滑塊與小車分離前緩慢向砂桶里倒入細(xì)砂,力傳感器采集的F-t 圖象如圖乙所示.則下列分析正確的是( )
A.2.5 s前小車、滑塊均處于靜止?fàn)顟B(tài)
B.2.5 s后小車
8、做變加速運(yùn)動
C.2.5 s前小車所受摩擦力不變
D.2.5 s后小車所受摩擦力不變
解析:選ABD.由題圖乙可知,在F變化的階段,砂桶質(zhì)量由小變大,滑塊與小車之間沒有相對滑動,屬于靜摩擦力,所以2.5 s 前,小車、滑塊均處于靜止?fàn)顟B(tài),A正確;2.5 s后小車受恒定摩擦力,但是外力增加,因此小車做變加速直線運(yùn)動,B正確;根據(jù)上述分析,2.5 s前滑塊受靜摩擦力,且靜摩擦力在變化,2.5 s后受滑動摩擦力,且大小不變,C錯誤,D正確.
7.光滑水平地面上放有截面為圓周的柱狀物體A,A與墻面之間放一光滑的圓柱形物體B.對A施加一水平向左的力F,整個(gè)裝置保持靜止.若將A的位置向右移動少許,
9、整個(gè)裝置仍保持平衡,則( )
A.水平外力F增大
B.墻對B的作用力減小
C.地面對A的支持力不變
D.B對A的作用力增大
解析:選ACD.A、B之間的彈力方向沿A、B圓心連線方向.以B為研究對象,如圖所示,B受重力GB、墻壁對B的彈力F1、A對B的彈力F2,根據(jù)共點(diǎn)力平衡條件有,F(xiàn)2cos α=GB,F(xiàn)2sin α=F1,解得F1=GBtan α,F(xiàn)2=.若將A向右移動少許,α變大,可見F1、F2都變大,B錯誤,D正確;以A和B整體為研究對象,有F=F1=GBtan α,則F隨α的增大而變大,地面對A的支持力始終等于A、B的總重力,保持不變,A、C正確.
8.
10、如圖所示,一條細(xì)線一端與地板上的物體B相連,另一端繞過質(zhì)量不計(jì)的定滑輪與小球A相連,定滑輪用另一條細(xì)線懸掛在天花板上的O′點(diǎn),細(xì)線與豎直方向所成角度為α,則( )
A.如果將物體B在地板上向右移動一點(diǎn),α角將增大
B.無論物體B在地板上左移還是右移,只要距離足夠小,α角將不變
C.增大小球A的質(zhì)量,α角一定減小
D.懸掛定滑輪的細(xì)線的彈力不可能等于小球A的重力
解析:選AD.O、A之間的細(xì)線一定沿豎直方向,如果物體B在地板上向右移動一點(diǎn),O、B間的細(xì)線將向右偏轉(zhuǎn),OA與OB間的夾角將增大.OA與OB兩段細(xì)線上的彈力都等于小球A的重力,其合力與懸掛定滑輪的細(xì)線的彈力大小相等、方向
11、相反,懸掛定滑輪的細(xì)線的彈力方向(即的方向)與∠AOB的角平分線在一條直線上,顯然物體B在地板上向右移動時(shí)α角將增大,A正確,B錯誤;增大小球A的質(zhì)量,只要物體B的位置不變,α角也不變,C錯誤;因物體B無論在地板上移動多遠(yuǎn),∠AOB也不可能達(dá)到120°,故懸掛定滑輪的細(xì)線的彈力不可能等于小球A的重力,D正確.
9.如圖,質(zhì)量分別為M、m的兩個(gè)木塊A、B通過輕彈簧連接,木塊A放在水平桌面上,木塊B用輕繩通過定滑輪在力F的作用下整體恰好處于靜止?fàn)顟B(tài),繩與水平方向成α角.設(shè)最大靜摩擦力等于滑動摩擦力,不計(jì)滑輪與繩間的摩擦.則可以求下列哪些量( )
A.木塊A對桌面的壓力
B.彈簧與水平方
12、向的夾角
C.木塊A與桌面之間的動摩擦因數(shù)
D.彈簧的形變量
解析:選ABC.以A、B整體為研究對象,進(jìn)行受力分析,如圖甲,根據(jù)平衡條件,水平方向:Fcos α=Ff,豎直方向:FN=(M+m)g-Fsin α,再由牛頓第三定律可以求出木塊A對桌面的壓力,故A正確;由于此時(shí)恰好靜止,最大靜摩擦力等于滑動摩擦力,則Ff=μFN,木塊A與桌面之間的動摩擦因數(shù)μ可求出,故C正確;以B為研究對象進(jìn)行受力分析如圖乙,設(shè)彈力與水平方向夾角為β,則根據(jù)平衡條件,水平方向:F彈cos β=Fcos α,豎直方向:Fsin α=mg+F彈sin β,兩方程聯(lián)立可求得F彈與β,但勁度系數(shù)k未知,不能求出彈簧
13、的形變量,故B正確、D錯誤.
三、非選擇題(本題共2小題,共46分.按題目要求作答,計(jì)算題要有必要的文字說明和解題步驟,有數(shù)值計(jì)算的要注明單位)
10.(23分)一重為G的圓柱體工件放在V形槽中,槽頂角α=60°,槽與工件接觸處的動摩擦因數(shù)處處相同且大小為μ=0.25,則:(sin 37°=0.6,cos 37°=0.8)
(1)要沿圓柱體的軸線方向(如圖甲)水平地把工件從槽中拉出來,人要施加多大的拉力?
(2)現(xiàn)把整個(gè)裝置傾斜,使圓柱體的軸線與水平方向成37°角(如圖乙),且保證圓柱體對V形槽兩側(cè)面的壓力大小相等,發(fā)現(xiàn)圓柱體能自動沿槽下滑,求此時(shí)工件和槽之間的摩擦力大?。?
14、解析:(1)分析圓柱體的受力可知,沿軸線方向受到拉力F、兩個(gè)側(cè)面對圓柱體的滑動摩擦力,由題給條件知,F(xiàn)=f.將重力進(jìn)行分解如圖.
因?yàn)棣粒?0°,所以G=F1=F2,
由f=μF1+μF2,得F=0.5G.
(2)把整個(gè)裝置傾斜,則圓柱體重力壓緊斜面的分力:F′1=F′2=Gcos 37°=0.8G,此時(shí)圓柱體和槽之間的摩擦力大?。篺′=2μF′1=0.4G.
答案:見解析
11.(23分)(2019·江西白鷺洲中學(xué)模擬)一般教室門上都安裝一種暗鎖,這種暗鎖由外殼A、骨架B、彈簧C(勁度系數(shù)為k)、鎖舌D(傾斜角θ=45°)、鎖槽E以及連桿、鎖頭等部件組成,如圖甲所示.設(shè)鎖舌D的
15、側(cè)面與外殼A和鎖槽E之間的動摩擦因數(shù)均為μ,最大靜摩擦力Ffm由Ffm=μFN(FN為正壓力)求得.有一次放學(xué)后,當(dāng)某同學(xué)準(zhǔn)備關(guān)門時(shí),無論用多大的力,也不能將門關(guān)上(這種現(xiàn)象稱為自鎖),此刻暗鎖所處的狀態(tài)的俯視圖如圖乙所示,P為鎖舌D與鎖槽E之間的接觸點(diǎn),彈簧由于被壓縮而縮短了x.
(1)求自鎖狀態(tài)時(shí)D的下表面所受摩擦力的方向.
(2)求恰好關(guān)不上門時(shí)(自鎖時(shí))鎖舌D與鎖槽E之間的正壓力的大?。?
(3)無論用多大的力拉門,暗鎖仍然能夠保持自鎖狀態(tài),則μ至少要多大?
解析:(1)設(shè)鎖舌D下表面受到的靜摩擦力為Ff1,則其方向向右.
(2)設(shè)鎖舌D受鎖槽E的最大靜摩擦力為Ff2,正壓力為FN,下表面的正壓力為F,彈力為kx,如圖所示,由力的平衡條件可知:
kx+Ff1+Ff2cos 45°-FNsin 45°=0 ①
F-FNcos 45°-Ff2sin 45°=0 ②
Ff1=μF③
Ff2=μFN ④
聯(lián)立①②③④式解得正壓力大小FN=.
(3)令FN趨近于∞,則有1-2μ-μ2=0
解得μ=-1≈0.41.
答案:(1)向右 (2) (3)0.41