2022年高考物理新一輪總復(fù)習(xí) 階段示范性測(cè)試2 相互作用(含解析)
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1、2022年高考物理新一輪總復(fù)習(xí) 階段示范性測(cè)試2 相互作用(含解析) 本卷測(cè)試內(nèi)容:相互作用 本試卷分為第Ⅰ卷(選擇題)和第Ⅱ卷(非選擇題)兩部分,共110分。測(cè)試時(shí)間90分鐘。 第Ⅰ卷 (選擇題,共50分) 一、選擇題(本題共10小題,每小題5分,共50分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中,第1~7小題,只有一個(gè)選項(xiàng)正確;第8~10小題,有多個(gè)選項(xiàng)正確,全部選對(duì)的得5分,選對(duì)但不全的得3分,有選錯(cuò)的得0分。) 1. [xx·南京調(diào)研]如圖所示,在傾斜的滑桿上套一個(gè)質(zhì)量為m的圓環(huán),圓環(huán)通過(guò)輕繩拉著一個(gè)質(zhì)量為M的物體,在圓環(huán)沿滑桿向下滑動(dòng)的過(guò)程中,懸掛物體的輕繩始終處于豎直方向。則( )
2、 A. 環(huán)只受三個(gè)力作用 B. 環(huán)一定受四個(gè)力作用 C. 物體做勻加速運(yùn)動(dòng) D. 懸繩對(duì)物體的拉力小于物體的重力 解析:分析物體M可知,其受兩個(gè)力作用,重力和輕繩拉力,因?yàn)閼覓煳矬w的輕繩始終處于豎直方向,故二力平衡,物體做勻速運(yùn)動(dòng),C、D錯(cuò)誤;再對(duì)環(huán)進(jìn)行受力分析可知,環(huán)受重力、輕繩拉力、滑桿支持力和摩擦力,A錯(cuò)誤,B正確。 答案:B 2. 如圖所示,質(zhì)量為m的球放在傾角為α的光滑斜面上,用擋板AO將球擋住,使球處于靜止?fàn)顟B(tài),若擋板與斜面間的夾角為β,則( ) A. 當(dāng)β=30°時(shí),擋板AO所受壓力最小,最小值為mgsinα B. 當(dāng)β=60°時(shí),擋板AO所受壓力最小,最
3、小值為mgcosα C. 當(dāng)β=60°時(shí),擋板AO所受壓力最小,最小值為mgsinα D. 當(dāng)β=90°時(shí),擋板AO所受壓力最小,最小值為mgsinα 解析:以球?yàn)檠芯繉?duì)象,球所受重力產(chǎn)生的效果有兩個(gè):對(duì)斜面產(chǎn)生的壓力N1、對(duì)擋板產(chǎn)生的壓力N2,根據(jù)重力產(chǎn)生的效果將重力分解,如圖所示,當(dāng)擋板與斜面的夾角β由圖示位置變化時(shí),N1大小改變但方向不變,始終與斜面垂直,N2的大小和方向均改變,由圖可看出當(dāng)擋板AO與斜面垂直,即β=90°時(shí),擋板AO所受壓力最小,最小壓力N2min=mgsinα,D項(xiàng)正確。 答案:D 3. [xx·淄博模擬]如圖所示,小球C置于光滑的半球形凹槽B內(nèi),B放在
4、長(zhǎng)木板A上,整個(gè)裝置處于靜止?fàn)顟B(tài)。在緩慢減小木板的傾角θ過(guò)程中,下列說(shuō)法正確的是( ) A. A受到的壓力逐漸變大 B. A受到的摩擦力逐漸變大 C. C對(duì)B的壓力逐漸變大 D. C受到三個(gè)力的作用 解析:在緩慢減小木板的傾角θ過(guò)程中,A受到的壓力(mB+mC)gcosθ逐漸變大,A受到的摩擦力(mB+mC)·gsinθ逐漸減小,選項(xiàng)A正確,B錯(cuò)誤;緩慢減小木板的傾角θ過(guò)程中,C受到兩個(gè)力的作用,C對(duì)B的壓力等于重力,不變,選項(xiàng)C、D錯(cuò)誤。 答案:A 4. [xx·太原市二模]如圖所示,傾角為θ的斜面體c置于水平地面上,小物塊b置于斜面上,通過(guò)細(xì)繩跨過(guò)光滑的定滑輪與沙漏a連
5、接,連接b的一段細(xì)繩與斜面平行。在a中的沙子緩慢流出的過(guò)程中,a、b、c都處于靜止?fàn)顟B(tài),則( ) A. b對(duì)c的摩擦力一定減小 B. b對(duì)c的摩擦力方向一定平行斜面向上 C. 地面對(duì)c的摩擦力方向一定向右 D. 地面對(duì)c的摩擦力一定減小 解析:把物塊b隔離出來(lái),受力分析如圖(甲),當(dāng)沙子緩慢流出的過(guò)程中,F(xiàn)T減小,物塊b處于靜止?fàn)顟B(tài),若受到沿斜面向上的靜摩擦力F′f,則FT+F′f=mgsinθ,故F′f增大,b對(duì)c的摩擦力方向沿斜面向下,選項(xiàng)A、B錯(cuò)。 對(duì)b、c組成的整體,畫出如圖(乙)所示的受力圖,地面對(duì)c的摩擦力方向水平向左,故選項(xiàng)C錯(cuò)誤;FT變小,顯然Ff也減小,故選
6、項(xiàng)D對(duì)。 答案:D 5. [xx·石家莊質(zhì)檢]如圖所示,一傾角為30°的光滑斜面固定在地面上,一質(zhì)量為m的小木塊在水平力F的作用下靜止在斜面上。若只改變F的方向不改變F的大小,仍使木塊靜止,則此時(shí)力F與水平面的夾角為( ) A. 60° B. 45° C. 30° D. 15° 解析:小木塊受重力mg、斜面支持力FN和外力F三個(gè)力的作用處于平衡狀態(tài),三力合力為零,構(gòu)成首尾相接的矢量三角形,如圖所示,由對(duì)稱性可知,不改變力F的大小只改變其方向,再次平衡時(shí)力F與水平方向成60°角,故本題答案為A。 答案:A 6. [xx·九江模擬]如圖所示,在水平
7、板左端有一固定擋板,擋板上連接一輕質(zhì)彈簧。緊貼彈簧放一質(zhì)量為m的滑塊,此時(shí)彈簧處于自然長(zhǎng)度。已知滑塊與擋板的動(dòng)摩擦因數(shù)及最大靜摩擦因數(shù)均為?,F(xiàn)將板的右端緩慢抬起使板與水平面間的夾角為θ,最后直到板豎直,此過(guò)程中彈簧彈力的大小F隨夾角θ的變化關(guān)系可能是圖中的( ) 解析:選取滑塊為研究對(duì)象,其肯定受到豎直向下的重力mg、垂直斜面向上的支持力FN(大小為mgcosθ)和沿斜面向上的摩擦力Ff的作用,可能還會(huì)受到沿斜面向上的彈簧彈力F的作用。當(dāng)θ較小,即mgsinθ<μmgcosθ時(shí),彈簧彈力F=0,代入數(shù)據(jù)可得此時(shí)θ<,據(jù)此可排除選項(xiàng)A、B;當(dāng)mgsinθ>μmgcosθ,即θ>時(shí),F(xiàn)≠0
8、,根據(jù)平衡條件可得F=mgsinθ-μmgcosθ=sin(θ-β),其中tanα=-μ,說(shuō)明F與θ成正弦式關(guān)系,當(dāng)θ=時(shí),F(xiàn)=mg。故選C。 答案:C 7. 豎直放置的“”形支架上,一根不可伸長(zhǎng)的輕繩通過(guò)輕質(zhì)滑輪懸掛一重物G,現(xiàn)將輕繩的一端固定于支架上的A點(diǎn),另一端從B點(diǎn)沿支架緩慢地向C點(diǎn)靠近(A與B等高),則繩中拉力大小變化的情況是( ) A. 先變大后變小 B. 先不變后變小 C. 先變大后不變 D. 先變小后變大 解析:兩邊繩子的拉力的合力等于重物的重力G;在輕繩的另一端未到達(dá)支架最高點(diǎn)前,兩個(gè)繩子之間的夾角未發(fā)生變化,繩中拉力不變;當(dāng)另一端達(dá)到支架最高點(diǎn)并向C點(diǎn)運(yùn)
9、動(dòng)過(guò)程中,兩繩子的夾角變小而合力不變,根據(jù)2Fcosθ=G可知,繩子上的拉力變小。綜上所述,選項(xiàng)B正確。 答案:B 8. [xx·濰坊模擬]如圖所示,重力為G的光滑球在傾角為θ的斜面和豎直光滑墻壁之間處于靜止?fàn)顟B(tài)。若將斜面換成材料和質(zhì)量相同,但傾角θ稍小一些的斜面,以下判斷正確的是( ) A. 球?qū)π泵娴膲毫ψ冃? B. 球?qū)π泵娴膲毫ψ兇? C. 斜面可能向左滑動(dòng) D. 斜面仍將保持靜止 解析:以球?yàn)檠芯繉?duì)象,受到重力G、墻對(duì)球的壓力F1和斜面對(duì)球的支持力F2三個(gè)力的作用,當(dāng)斜面傾角θ減小時(shí),斜面對(duì)球的支持力與豎直方向的夾角減小,受力情況如圖甲所示,由圖知F1和F2均變小
10、,由牛頓第三定律知球?qū)π泵娴膲毫ψ冃?,選項(xiàng)A正確,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;以球和斜面體整體為研究對(duì)象,受力情況如圖乙所示,則斜面受到的摩擦力Ff=F1變小,斜面仍將保持靜止,選項(xiàng)C錯(cuò)誤,選項(xiàng)D正確。 答案:AD 9. [xx·包頭模擬]如圖所示,形狀和質(zhì)量完全相同的兩個(gè)圓柱體a、b靠在一起,表面光滑,重力為G,其中b的下半部剛好固定在水平面MN的下方,上邊露出另一半,a靜止在平面上?,F(xiàn)過(guò)a的軸心施以水平作用力F,可緩慢地將a拉離平面一直滑到b的頂端,對(duì)該過(guò)程分析,則應(yīng)有( ) A. 拉力F先增大后減小,最大值是G B. 開始時(shí)拉力F最大為G,以后逐漸減小為0 C. a、b間的壓力開始最
11、大為2G,而后逐漸減小到G D. a、b間的壓力由0逐漸增大,最大為G 解析:對(duì)a球受力分析,由力的平衡條件得:FNsinθ=G,F(xiàn)Ncosθ=F,所以FN=,F(xiàn)=,開始時(shí)sinθ==,最后當(dāng)a滑到b頂端時(shí)θ=,故拉力F一直減小,其最大值為Fmax=G,故A錯(cuò)誤,B正確;a、b間彈力FN一直減小,其最大值為FNmax=2G,最小值為G,故C正確,D錯(cuò)誤。 答案:BC 10. [xx·武漢二中模擬]如圖,一斜劈靜止于粗糙的水平地面上,在其斜面上放有一滑塊m,給m一向下的初速度v0,m恰好保持勻速下滑?,F(xiàn)在m下滑的過(guò)程中施加一個(gè)作用力,則以下說(shuō)法正確的是( ) A. 若在m上加
12、一豎直向下的力F1,則m仍保持勻速下滑,M對(duì)地面無(wú)摩擦力的作用 B. 若在m上加一沿斜面向下的力F2,則m將做加速運(yùn)動(dòng),M對(duì)地面有水平向左的靜摩擦力的作用 C. 若在m上加一水平向右的力F3,則m將做減速運(yùn)動(dòng),在m停止前M對(duì)地面有向右的靜摩擦力的作用 D. 無(wú)論在m上加什么方向的力,在m停止前M對(duì)地面都無(wú)靜摩擦力的作用 解析:m勻速下滑時(shí),mgsinθ=μmgcosθ。在m上加上豎直向下的力F1,相當(dāng)于mg變大了,變成了(mg+F1),故仍能勻速下滑。由于Ff=μFN始終成立,故無(wú)論在m上加什么方向的力,F(xiàn)f與FN同比例變化,故Ff與FN的合力保持豎直向上,其反作用力F′f與F′N(作
13、用在M上)的合力豎直向下,M對(duì)地面無(wú)摩擦力作用,故選項(xiàng)A、D正確。 答案:AD 第Ⅱ卷 (非選擇題,共60分) 二、實(shí)驗(yàn)題(本題共2小題,共16分) 11. (8分)“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”實(shí)驗(yàn)中。 (1)部分實(shí)驗(yàn)步驟如下,請(qǐng)完成有關(guān)內(nèi)容: A. 將一根橡皮筋的一端固定在貼有白紙的豎直平整木板上,另一端綁上兩根細(xì)線。 B. 在其中一根細(xì)線上掛上5個(gè)質(zhì)量相等的鉤碼,使橡皮筋拉伸,如圖(甲)所示,記錄:________、________、________。 C. 將步驟B中的鉤碼取下,分別在兩根細(xì)線上掛上4個(gè)和3個(gè)質(zhì)量相等的鉤碼,用兩光滑硬棒B、C使兩細(xì)線互成角度,如圖(乙)所示
14、,小心調(diào)整B、C的位置,使________,記錄________。 (2)如果“力的平行四邊形定則”得到驗(yàn)證,那么圖(乙)中=________。 解析:(1)B. 記錄鉤碼個(gè)數(shù)(或細(xì)線拉力),橡皮筋與細(xì)線結(jié)點(diǎn)的位置O,細(xì)線的方向(說(shuō)明:能反映細(xì)線方向的其他記錄也可以) C. 橡皮筋與細(xì)線結(jié)點(diǎn)的位置與步驟B中結(jié)點(diǎn)位置重合,并記錄鉤碼個(gè)數(shù)和對(duì)應(yīng)的細(xì)線方向。 (2)對(duì)結(jié)點(diǎn)進(jìn)行受力分析,設(shè)每個(gè)鉤碼的質(zhì)量均為m,由平衡條件可知,水平方向滿足:4mgcosα=3mgcosβ,所以=。 答案:(1)見(jiàn)解析 (2) 12. (8分)表中是某同學(xué)為“探究彈力與彈簧伸長(zhǎng)的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)所測(cè)的幾組數(shù)據(jù)
15、: 彈力F/N 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 彈簧的伸 長(zhǎng)x/cm 2.6 5.0 7.2 9.8 12.4 (1)請(qǐng)你在圖中的坐標(biāo)紙上作出F-x圖線; (2)寫出圖線所代表的函數(shù)式(x用m為單位):________________________________________________________________________; (3)寫出函數(shù)表達(dá)式中常數(shù)的物理意義________________________________。 (4)若彈簧的原長(zhǎng)為40 cm,并且以彈簧的總長(zhǎng)度L為自變量,寫出函數(shù)表達(dá)式(以N和m為單位):__
16、______。 解析:(1)以彈簧的伸長(zhǎng)量x為橫軸,以彈簧的彈力F為縱軸,將x軸每一小格取為1 cm,F(xiàn)軸每一小格取為0.25 N,將各點(diǎn)描到坐標(biāo)紙上,并連成平滑的曲線,如圖所示。 (2)由圖象得F與x的函數(shù)關(guān)系式可寫為F=kx,而k=20 N/m,故F=20x。 (3)函數(shù)表達(dá)式中的常數(shù)表示該彈簧每伸長(zhǎng)(或壓縮)1 m,其彈力增加20 N。 (4)彈簧伸長(zhǎng)量x=(L-0.4) m,代入(2)中關(guān)系式得:F=20(L-0.4)。 答案:(1)見(jiàn)解析 (2)F=20x (3)彈簧每伸長(zhǎng)(或壓縮)1 m,其彈力增加20 N (4)F=20(L-0.4) 三、計(jì)算題(本題共4小題,共
17、44分) 13. (12分)如圖所示,一質(zhì)量不計(jì)的彈簧原長(zhǎng)為10 cm,一端固定于質(zhì)量m=2 kg的物體上,另一端施一水平拉力F。(g=10 m/s2) (1)若物體與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.2,當(dāng)彈簧拉長(zhǎng)到12 cm時(shí),物體恰好勻速運(yùn)動(dòng),彈簧的勁度系數(shù)多大? (2)若將彈簧拉長(zhǎng)到11 cm時(shí),物體所受到的摩擦力大小為多少? (3)若將彈簧拉長(zhǎng)到13 cm時(shí),物體所受的摩擦力大小為多少?(設(shè)最大靜摩擦力與滑動(dòng)摩擦力相等) 解析:(1)物體勻速前進(jìn)時(shí),k(x-x0)=μmg 則k== N/m=200 N/m。 (2)彈簧彈力F1=k(x1-x0)=200×(0.11-0.10
18、) N=2 N 最大靜摩擦力可看做等于滑動(dòng)摩擦力 Ffm=0.2×2×10 N=4 N 故物體沒(méi)動(dòng),所受靜摩擦力Ff1=F1=2 N。 (3)彈簧彈力F2=k(x2-x0)=200×(0.13-0.10) N=6 N。 物體將加速前進(jìn),此時(shí)所受到的滑動(dòng)摩擦力為 Ff2=μFN=μmg=0.2×2×10 N=4 N。 答案:(1)200 N/m (2)2 N (3)4 N 14. (10分)一光滑圓環(huán)固定在豎直平面內(nèi),環(huán)上套著兩個(gè)小球A和B(中央有孔),A、B間由細(xì)繩連接著,它們處于如圖所示位置時(shí)恰好都能保持靜止?fàn)顟B(tài)。此情況下,B球與環(huán)中心O處于同一水平面上,A、B間的細(xì)繩呈
19、伸直狀態(tài),與水平線成30°夾角,已知B球的質(zhì)量為3 kg,求細(xì)繩對(duì)B球的拉力T和A球的質(zhì)量mA。(g=10 m/s2) 解析:對(duì)A球受力分析并正交分解如圖所示,可知: 水平方向:Tcos30°=NAsin30° 豎直方向:NAcos30°=mAg+Tsin30° 同理對(duì)B球進(jìn)行受力分析并正交分解得: 豎直方向:Tsin30°=mBg 聯(lián)立以上三式可得: T=60 N,mA=6 kg。 答案:60 N 6 kg 15. (10分)[xx·岳陽(yáng)模擬]如圖所示,兩個(gè)完全相同的球A、B,重力大小均為G,兩球與水平地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為μ,一根輕繩兩端固定在兩球上,在繩
20、的中點(diǎn)施加一個(gè)豎直向上的拉力F,當(dāng)繩被拉直后,兩段繩間的夾角為α。問(wèn):當(dāng)F至少為多大時(shí),兩球?qū)?huì)發(fā)生滑動(dòng)? 解析:首先選用整體法,由平衡條件得: F+2N=2G① 再隔離任一球,由平衡條件得Tsin=μN(yùn)② 2·Tcos=F③ 聯(lián)立①②③解得:F= 答案: 16. (12分)[xx·陜西寶雞質(zhì)檢]如圖所示,質(zhì)量為m的物體,放在一固定斜面上,當(dāng)斜面傾角為30°時(shí)恰能沿斜面勻速下滑。對(duì)物體施加一大小為F的水平向右恒力,物體可沿斜面勻速向上滑行。設(shè)最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力,當(dāng)斜面傾角增大并超過(guò)某一臨界角θ0時(shí),不論水平恒力F多大,都不能使物體沿斜面向上滑行,試求: (1)物體與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù); (2)這一臨界角θ0的大小。 解析:(1)對(duì)物體受力分析,由平衡條件可知,mgsin30°=μmgcos30° 解得,μ=tan30°=。 (2)設(shè)斜面傾角為α?xí)r,受力情況如圖,由勻速直線運(yùn)動(dòng)的條件:Fcosα=mgsinα+f N=mgcosα+Fsinα,f=μN(yùn) 解得:F= 當(dāng)cosα-μsinα→0,即cotα→時(shí),F(xiàn)→∞, 即“不論水平恒力F多大,都不能使物體沿斜面向上滑行” 此時(shí),臨界角θ0=α=60°。 答案:(1) (2)60°
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