高中物理必修1：第3章 章末综合检测

高中物理必修1：第3章 章末综合检测

1 高中物理必修一 第 3 章章末综合检测 (时间：90 分钟，满分：100 分) 一、单项选择题(本题共 5 小题，每小题 4 分，共 20 分．在每小题给出的四个选项中， 只有一个选项正确，选错或不答的得 0 分) 图 3－4 1．如图 3－4 所示，弹簧的劲度系数为 k，小球重力为 G，平衡时球在 A 位置．用力 F 将小球向下拉长 x 至 B 位置，则此时弹簧的弹力为( ) A．kx B．kx＋G C．G－kx D．以上都不对 解析：选 B.当挂重物 G 平衡时，设弹簧伸长量为 x1，kx1＝G；当用力 F 向下拉小球又 伸长 x 时，弹簧的弹力 F 合＝F＋G.所以 F 合＝F＋G＝k(x1＋x)＝kx1＋kx＝G＋kx.故 B 正确． 图 3－5 2．如图 3－5 所示，质量为 m 的等边三棱柱静止在水平放置的斜面上．已知三棱柱与 斜面之间的动摩擦因数为μ，斜面的倾角为 30°，则斜面对三棱柱的支持力与摩擦力的大小 分别为( ) A. 3 2 mg 和 1 2mg B.1 2mg 和 3 2 mg C.1 2mg 和1 2μmg D. 3 2 mg 和 3 2 μmg 解析：选 A.三棱柱受重力、斜面的支持力和摩擦力三力平衡，故 FN＝mgcosθ＝ 3 2 mg， Ff＝mgsinθ＝1 2mg，A 选项正确． 图 3－6 3．如图 3－6 所示，电灯悬于两壁之间，保持 O 点及 OB 绳的位置不变，而将绳端 A 点向上移动，则( ) A．绳 OA 所受的拉力逐渐增大 B．绳 OA 所受的拉力逐渐减小 C．绳 OA 所受的拉力先增大后减小 D．绳 OA 所受的拉力先减小后增大 解析：选 D.采用作图法求解，由图可知 OA 绳受到的拉力先减小后增大，故 D 正确． 2 图 3－7 4．如图 3－7 所示，完全相同的质量为 m 的 A、B 两球，用两根等长的细线悬挂在 O 点，两球之间夹着一根劲度系数为 k 的轻弹簧，静止不动时，弹簧处于水平方向，两根细线 之间的夹角为θ.则弹簧的长度被压缩了( ) A.mgtanθ k B.2mgtanθ k C. mgtanθ 2 k D. 2mgtanθ 2 k 解析：选 C.以 A 球为研究对象，其受力如图所示．所以 F 弹＝mgtanθ 2 ，Δx＝F 弹 k ＝mg k tanθ 2.C 项正确． 5. 图 3－8 如图 3－8 所示，用 M、N 两个测力计通过细绳挂着一重物处于静止，此时α＋β＝90°， 然后保持 M 的读数不变，当α的值由图示逐渐减小时，且使重物仍保持静止，可采用的方法 是( ) A．增大 N 的读数，减小β角 B．减小 N 的读数，减小β角 C．减小 N 的读数，增大β角 D．增大 N 的读数，增大β角 解析：选 B.初始时刻，N 的读数可以用图中 ON 的长度代表，M 的读数可用 OM 的长 度代表．M 的读数不变，M、N 的合力 OA 不变，以 O 为圆心，OM 大小为半径画圆．当α 逐渐减小时，M 点沿圆弧逆时针移动，由右图可知，新的平行四边形在原四边形的内部， 3 即 ON 的长度减小，β减小．答案选 B. 二、双项选择题(本题共 5 小题，每小题 6 分，共 30 分．在每小题给出的四个选项中， 有两个选项符合题目要求，全选对的得 6 分，只选 1 个且正确的得 3 分，有错选或不答的得 0 分) 6．下列关于力的说法正确的是( ) A．重力的方向总是垂直接触面向下的 B．重心不在物体上的物体不受重力作用 C．不存在只是受力而不对外施力的物体 D．如果物体运动状态发生变化，则一定受到力的作用 解析：选 CD.重力的方向竖直向下，A 错．任何物体都受重力，B 错．根据力的相互性， 受力物体同时也是施力物体，C 对．力的作用效果之一是改变物体的运动状态，D 对． 7．(2012·福建龙岩一中高一期末)两个物体相互接触，关于接触处的弹力和摩擦力，以 下说法正确的是( ) A．一定有弹力，但不一定有摩擦力 B．如果有弹力，不一定有摩擦力 C．如果有摩擦力，则一定有弹力 D．如果有摩擦力，则其大小一定与弹力成正比 解析：选 BC.弹力是物体发生弹性形变而对与之接触的物体产生的作用力，要产生弹力 必须接触，但接触了不一定有弹力，A 错误；要有摩擦力必须有弹力和相对运动或相对运动 趋势，只有弹力或只有相对运动或相对运动趋势不能产生摩擦力，B、C 正确；滑动摩擦力 和弹力大小成正比，静摩擦力和弹力的大小没有关系，D 错误． 8．(2012·广东执信中学高一期中)在水平路面上，一辆卡车上放着一只集装箱随卡车一 起运动，下列分析正确的是( ) A．当卡车启动时，卡车对集装箱的静摩擦力使集装箱随卡车一起运动，静摩擦力的方 向向前 B．当卡车匀速运动时，卡车对集装箱的静摩擦力使集装箱随卡车一起运动，静摩擦力 的方向向前 C．当卡车匀速运动时，卡车对集装箱的摩擦力为零 D．当卡车刹车时，卡车对集装箱的静摩擦力为零 解析：选 AC.力对物体的效果是改变物体的运动状态或者形状，所以卡车启动和刹车时， 由于集装箱的运动状态被改变，必定受到相应的摩擦力，A 正确 D 错误；处于平衡状态的 物体，受合力为零，所以 B 错误 C 正确． 图 3－9 9．如图 3－9 所示，用水平力 F 将同种材料不同质量的物体压在一竖直墙壁上，下列 说法正确的是( ) A．若物体保持静止，则 F 越大，物体所受摩擦力越大 B．若物体保持静止，则质量越大，物体所受摩擦力越大 C．若物体沿墙壁向下滑动，则 F 越大，物体所受摩擦力越大 D．若物体沿墙壁向下滑动，则质量越大，物体所受摩擦力越大 解析：选 BC.物体静止时，物体受静摩擦力，大小等于其重力，与水平力 F 无关，物体 质量越大，所受静摩擦力越大，故选项 A 错误，B 正确；物体向下滑动时，受到滑动摩擦 力作用，大小为 Ff＝μFN＝μF，故 F 越大，摩擦力越大；且与物体的质量无关，故选项 C 正确，D 错误． 4 图 3－10 10．如图 3－10 所示，质量为 m 的物体在恒力 F 作用下沿水平地面做匀速直线运动， 物体与地面间动摩擦因数为μ，则物体受到的摩擦力的大小为( ) A．Fsinθ B．Fcosθ C．μ(Fsinθ＋mg) D．μ(mg－Fsinθ) 解析：选 BC.先对物体进行受力分析，如图所示，然后对力 F 进行正交分解，F 产生两 个效果：使物体水平向前 F1＝Fcosθ，同时使物体压紧地面 F2＝Fsinθ.由力的平衡可得 F1＝ Ff，F2＋mg＝FN，又滑动摩擦力 Ff＝μFN，即可得 Ff＝Fcosθ＝μ(Fsinθ＋mg)．故选项 B、C 均正确． 三、实验题(本题共 2 小题，每小题 6 分，共 12 分．按题目要求作答) 11．(2011·高考安徽卷)为了测量某一弹簧的劲度系数，将该弹簧竖直悬挂起来，在自由 端挂上不同质量的砝码．实验测出了砝码质量 m 与弹簧长度 l 的相应数据，其对应点已在图 3－11 上标出(g＝9.8 m/s2) 图 3－11 (1)作出 m－l 的关系图线； (2)弹簧的劲度系数为________N/m. 解析：(1)应使尽量多的点在同一条直线上． (2)由胡克定律 F＝kx，得 k＝ΔF Δx. 答案：(1)如图所示 (2)0.248～0.262 12. 图 3－12 某同学在做“验证力的平行四边形定则”的实验时，把橡皮条一端固定，另一端用 A、 5 B 两个弹簧测力计同时拉着使结点达到 O 点位置，此时两弹簧测力计的读数分别为 FA＝3.4 N 和 FB＝4.2 N，其位置记录如图所示．若仅用一个弹簧测力计 C 拉着，也把结点拉到 O 点 位置，读得弹簧测力计的读数为 FC＝6.2 N，其位置如图 3－12 所示．请作出本实验所需图． 答案：力的图示如图所示 四、计算题(本题共 4 小题，共 38 分．解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演 算步骤，只写出最后答案的不能得分．有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位) 13．(8 分)用三根轻绳将质量为 m 的物块悬挂在空中，如图 3－13 所示，已知绳 ac 和 bc 与竖直方向的夹角分别为 30°和 60°，则 ac 绳和 bc 绳中的拉力分别为多大？ 图 3－13 解析：将物块重力产生的效果沿 ac、bc 两绳分解如图所示，由力的平行四边形的几何 关系得： Fac＝mgcos30°＝ 3 2 mg Fbc＝mgcos60°＝1 2mg. 答案： 3 2 mg 1 2mg 14．(8 分) 图 3－14 如图 3－14 所示，质量分别为 m1＝4 kg、m2＝6 kg 的物体用轻质弹簧相连，用一水平 力 F 作用在 m1 上，拉着它们一起沿水平地面匀速直线运动．已知弹簧原来 l0＝20 cm，劲度 系数 k＝6 N/cm，m1、m2 与地面间的动摩擦因数均为μ＝0.4，g＝10 m/s2.求： (1)F 的大小． (2)m1、m2 的距离． 解析：(1)m1、m2 受到的摩擦力分别为： Ff1＝μFN1＝μm1g＝0.4×4×10 N＝16 N Ff2＝μFN2＝μm2g＝0.4×6×10 N＝24 N 由平衡条件得：F＝Ff1＋Ff2＝40 N. (2)对 m2：弹簧弹力 FN＝Ff2＝24 N. 由 FN＝k(l－l0)得： 6 l＝FN k ＋l0＝24 6 cm＋20 cm＝24 cm. 答案：(1)40 N (2)24 cm 15．(10 分)质量 m＝5.0 kg 的物块放在木板上，当木板与水平方向夹角为 37°时，物块 恰能沿木板匀速下滑．求： (sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，g＝10 m/s2) (1)物块与木板间的动摩擦因数μ多大？ (2)当木板水平放置时，用水平拉力使物块沿木板匀速滑动，给物块施加的力应多大？ 解析：(1)物块在斜面上受重力 mg、支持力 FN、摩擦力 F 作用，将 mg 正交分解，物体 匀速下滑，故： F＝mgsin37°，FN＝mgcos37°， 又因 F＝μFN，故 μ＝tan37°＝0.75. (2)当木板水平时， F′＝μFN′＝μmg＝37.5 N 故所需施加的拉力为 37.5 N. 答案：(1)0.75 (2)37.5 N 图 3－15 16．(12 分)如图 3－15 所示，两物体 M、m 用跨过光滑定滑轮的轻绳相连，m 放在水平 面上，M 重 20 N，M、m 均处于静止状态，OA、OB 与水平面的夹角分别为 30°、60°，求： (1)OA、OB 对 M 的拉力大小． (2)m 受到水平面的静摩擦力的大小和方向． 解析：(1)M 受到三个力的作用处于静止状态：重力 GM，绳的拉力 FOA、FOB，由图易知 FOA、FOB 分别与竖直方向成 60°、30°角． 由平衡条件知：GM′＝GM＝20 N FOA＝GM′cos60°＝20×0.5 N＝10 N FOB＝GM′cos30°＝20× 3 2 N＝10 3 N. (2)分析 m，因 FOA＜FOB，m 相对水平面有向右运动的趋势，则 m 受到的静摩擦力方向 向左 大小为 Ff＝FOB－FOA＝(10 3－10) N≈7.32 N. 7 答案：(1)10 N 10 3 N (2)7.32 N 向左