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1、2022屆高考物理一輪復(fù)習(xí) 第二章 相互作用章末過關(guān)檢測 新人教版
一、單項選擇題(本題共5小題,每小題6分,共30分.在每小題給出的四個選項中,只有一個選項正確)
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,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,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,頂
2、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)面的兩個分力F1、F2,使用中依靠著這兩個分力分開被加工的其他物體.由對稱性知,這兩個分力大小相等(F1=F2),因此畫出力分解的平行四邊形,實為菱形,如圖所示,在這個力的平行四邊形中,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,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.
(2018·四川彭州中學(xué)月考)如圖所示,物塊A放在直角三角形斜面體B上面,B放在彈簧上面并緊挨著豎直墻壁,初始時A、B靜止,現(xiàn)用力F沿斜面向上推A,但A、B仍未動.則施加力F后,下列說法正確的是( )
A.A、B之間的摩擦力一定變大
B.B與墻面間的彈力可能不變
C.B與墻之間可能沒有摩擦力
D.彈簧彈力一定不變
解析:選D.對A,開始受重力、B對A的支持力和靜摩擦力而平衡,當(dāng)施加F后,仍然處于靜止,開始A所受的靜摩擦力大小為mAgsin α,若F=2mAgsin α,則A、B之間的摩擦力大小可能不變,故A錯誤;以整體為研究對象,開始時B與墻面的彈力為零,后來加F后,
4、彈力為Fcos α,B錯誤;對整體分析,由于A、B不動,彈簧的形變量不變,則彈簧的彈力不變,開始彈簧的彈力等于A、B的總重力,施加F后,彈簧的彈力不變,總重力不變,根據(jù)平衡條件知,則B與墻之間一定有摩擦力,故C錯誤,D正確.
3.
(2018·鄭州一中月考)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.
5、
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=cot2α=3,選項B正確.
4.
如圖,用橡皮筋將一小球懸掛在小車的架子上,系統(tǒng)處于平衡狀態(tài).現(xiàn)使小車從靜止開始向左加速,加速度從零開始逐漸增大到某一值,然后保持此值,小球穩(wěn)定地偏離豎直方向某一角度(橡皮筋在彈性限度內(nèi)).與穩(wěn)定在豎直位置時相比,小球的高度( )
A.一定升高
B.一定降低
C.保持不變
D.升高或降低由橡皮筋的勁度系數(shù)決定
解析:選A.
設(shè)橡皮筋原長為l0.
加速前平衡
6、時橡皮筋伸長了x0
則有kx0=mg
當(dāng)加速并穩(wěn)定時設(shè)小球偏離豎直方向θ角,橡皮筋伸長了x
由小球在豎直方向受力平衡有
kxcos θ=mg
聯(lián)立得kxcos θ=kx0
即xcos θ=x0
此時小球距懸掛點的豎直高度
h=(l0+x)cos θ=l0cos θ+xcos θ
=l0cos θ+x0<l0+x0
故小球一定升高,選項A正確.
5.
(2018·長沙模擬)如圖所示,固定在豎直平面內(nèi)的光滑圓環(huán)的最高點有一個光滑的小孔.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)
7、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,其所受的三個力組成一個閉合三角形,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mg不變,R不變,L減小,F(xiàn)大小減小,F(xiàn)N大小不變,A正確.
二、多項選擇題(本題共3小題,每小題6分,共18分.在每小題給出的四個選項中,有多個選項符合題目要求,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.(2018·湖南長郡中學(xué)周測)某緩沖裝置的理想模型如圖所示,勁度系數(shù)足夠大的輕質(zhì)彈簧與
8、輕桿相連,輕桿可在固定的槽內(nèi)移動,與槽間的滑動摩擦力不變.輕桿向右移動不超過l時,裝置可安全工作.一小車若以速度v0撞擊彈簧,已知裝置可安全工作,輕桿與槽間的最大靜摩擦力等于滑動摩擦力Ff0,且不計小車與地面的摩擦,彈簧始終處于彈性限度內(nèi).從小車與彈簧剛接觸時開始計時到小車離開彈簧這段時間內(nèi),輕桿所受的摩擦力Ff隨時間t變化的Ff-t圖象可能是( )
解析:選AC.若v0較小,當(dāng)小車與彈簧接觸時開始做加速度增大的減速運動,當(dāng)小車速度減為零,輕桿仍未動,然后小車反向加速運動,這個過程中輕桿受到的彈力等于槽給的摩擦力,即先增大后減小,但小于滑動摩擦力,A正確;若v0較大,當(dāng)小車與彈簧接
9、觸時開始做加速度增大的減速運動,這個過程中,桿受到的是靜摩擦力,隨彈力增大而增大,當(dāng)小車的速度減到一定程度時,彈簧對輕桿的彈力大于槽給輕桿的滑動摩擦力,則桿開始運動,運動過程中受到的是滑動摩擦力,恒定不變,小車速度減小到零后,反向加速,彈簧的彈力在減小,小于滑動摩擦力之后,桿開始減速直到靜止,之后桿受到的靜摩擦力隨彈力的減小而減小,故C正確.
7.如圖所示,一根細(xì)線的兩端分別固定在M、N兩點,用小鐵夾將一個玩具娃娃固定在細(xì)線上,使a段細(xì)線恰好水平,b段細(xì)線與水平方向的夾角為45°.現(xiàn)將小鐵夾的位置稍稍向左移動一段距離,待玩具平衡后,關(guān)于a、b兩段細(xì)線中的拉力,下列說法正確的是( )
10、A.移動前,a段細(xì)線中的拉力等于玩具所受的重力
B.移動前,a段細(xì)線中的拉力小于玩具所受的重力
C.移動后,b段細(xì)線中拉力的豎直分量不變
D.移動后,b段細(xì)線中拉力的豎直分量變小
解析:選AD.移動前,由平衡條件得,a段細(xì)線中的拉力Fa==G,A項正確;夾子向左移動一小段距離后,玩具的位置下移,a段細(xì)線不再水平,與重力平衡的力變?yōu)閍、b兩段細(xì)線中拉力的豎直分量之和,故移動后b段細(xì)線中拉力的豎直分量變小,D項正確.
8.
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,細(xì)線與豎直方向所成角度為α,則(
11、 )
A.如果將物體B在地板上向右移動一點,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,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、方向相反,懸掛定滑輪的細(xì)線的彈力方向(即OO′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α角將增大,A正確,B錯誤;增大小球A的質(zhì)量,只要
12、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.
三、非選擇題(本題共3小題,共52分.按題目要求作答,計算題要有必要的文字說明和解題步驟,有數(shù)值計算的要注明單位)
9.(12分)(2015·高考福建卷)某同學(xué)做“探究彈力和彈簧伸長量的關(guān)系”的實驗.
甲
乙
丙
(1)圖甲是不掛鉤碼時彈簧下端指針?biāo)傅臉?biāo)尺刻度,其示數(shù)為7.73 cm;圖乙是在彈簧下端懸掛鉤碼后指針?biāo)傅臉?biāo)尺刻度,此時彈簧的伸長量Δl為________cm.
(2)本實驗通過在彈簧下端懸掛鉤碼的方法來改變
13、彈簧的彈力,關(guān)于此操作,下列選項中規(guī)范的做法是________.(填選項前的字母)
A.逐一增掛鉤碼,記下每增加一只鉤碼后指針?biāo)傅臉?biāo)尺刻度和對應(yīng)的鉤碼總重
B.隨意增減鉤碼,記下增減鉤碼后指針?biāo)傅臉?biāo)尺刻度和對應(yīng)的鉤碼總重
(3)圖丙是該同學(xué)描繪的彈簧的伸長量Δl與彈力F的關(guān)系圖線,圖線的AB段明顯偏離直線OA,造成這種現(xiàn)象的主要原因是_________________________.
解析:(1)圖乙的示數(shù)為14.66 cm,所以彈簧的伸長量為(14.66-7.73) cm=6.93 cm.
(2)為了得到較多的數(shù)據(jù)點,應(yīng)逐一增掛鉤碼,記下每增加一只鉤碼彈簧的長度和鉤碼的總重力
14、,即A正確.
(3)圖線不遵循胡克定律,說明超出了彈簧的彈性限度.
答案:(1)6.93 (2)A (3)超出彈簧的彈性限度
10.(20分)
一盞電燈重力為G,懸于天花板上A點,在電線O處系一細(xì)線OB,使電線OA與豎直方向的夾角為β=30°,如圖所示.現(xiàn)保持β角不變,緩慢調(diào)整OB方向至OB線上拉力最小為止,此時OB與水平方向的夾角α等于多少?最小拉力是多少?
解析:對電燈受力分析如圖所示,據(jù)三力平衡特點可知:OA、OB對O點的作用力TA、TB的合力T與G等大反向,即
T=G ①
在△OTBT中,
∠TOTB=90°-α
又∠OTTB=∠TOA=β,
故∠OTBT=
15、180°-(90°-α)-β
=90°+α-β
由正弦定理得
= ②
聯(lián)立①②解得TB=
因β不變,故當(dāng)α=β=30°時,TB最小,且
TB=Gsin β=.
答案:30°
11.(20分)(2018·江西白鷺洲中學(xué)月考)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,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
16、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,彈簧由于被壓縮而縮短了x.
(1)求自鎖狀態(tài)時D的下表面所受摩擦力的方向.
(2)求此時(自鎖時)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=μF ③
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