高三物理相互作用.docx

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高三物理相互作用

2016-2017学年度高三物理相互作用

注意事项：

1．答题前填写好自己的姓名、班级、考号等信息

2．请将答案正确填写在答题卡上

第I卷（选择题）

请点击修改第I卷的文字说明

评卷人

得分

一、选择题（题型注释）

1．（2010·苏州模拟）长直木板的上表面的一端放置一个铁块，木板放置在水平面上，将放置铁块的一端由水平位置缓慢地向上抬起，木板另一端相对水平面的位置保持不变，如所示．铁块受到的摩擦力Ff随木板倾角α变化的图线在图7中正确的是（设最大静摩擦力的大小等于滑动摩擦力大小）

（　　）

2．一轻杆BO，其O端用光滑铰链铰于固定竖直杆AO上，B端挂一重物，且系一细绳，细绳跨过杆顶A处的光滑小滑轮，用力F拉住，如图所示．现将细绳缓慢往左拉，使杆BO与杆AO间的夹角θ逐渐减小，则在此过程中，拉力F及杆BO所受压力FN的大小变化情况是（　　）

A．FN先减小，后增大

B．FN始终不变

C．F先减小，后增大

D．F逐渐减小

3．一轻杆BO，其O端用光滑铰链铰于固定竖直杆AO上，B端挂一重物，且系一细绳，细绳跨过杆顶A处的光滑小滑轮，用力F拉住，如图9所示．现将细绳缓慢往左拉，使杆BO与杆AO间的夹角θ逐渐减小，则在此过程中，拉力F及杆BO所受压力FN的大小变化情况是（　　）

A．FN先减小，后增大

B．FN始终不变

C．F先减小，后增大

D．F逐渐减小

第II卷（非选择题）

请点击修改第II卷的文字说明

评卷人

得分

二、实验题（题型注释）

4．（9分）在“探究力的平行四边形定则”的实验中．

（1）其中的两个实验步骤分别是：

A．在水平放置的方木板上固定一张白纸，用图钉把橡皮条的一端固定在方木板上，另

一端拴上两个绳套，通过细绳同时用两个弹簧测力计（弹簧测力计与方木板平面平行）互成角度地拉橡皮条，使它与细绳的结点到达某一位置O点，在白纸上用铅笔记下O点的位置和读出两个弹簧测力计的示数F1和F2.

B．只用一只弹簧测力计，通过细绳拉橡皮条，使它的伸长量与两个弹簧测力计拉时相

同，读出此时弹簧测力计的示数F′和记下细绳的方向．

请指出以上步骤中的错误或疏漏：

A中是______________________；B中是

____________________________．

（2）在某次实验中，两个弹簧测力计的拉力F1、F2已在图12中画出，图中的方格每边长

度表示2N，O点是橡皮条的结点，请用两个直角三角板严格作出合力F的图示，并求

出合力的大小为________N.

5．（9分）（2010·苏南模拟）在“探究力的平行四边形定则”的实验中，需要将橡皮条的一端固定在水平木板上，另一端系上两根细绳，细绳的另一端都有绳套（如图13）．实验中需用两个弹簧测力计分别勾住绳套，并互成角度地拉橡皮条，使橡皮条伸长，结点到达某一位置O.

（1）某同学在做该实验时认为：

A．拉橡皮条的绳细一些且长一些，实验效果较好

B．拉橡皮条时，弹簧测力计、橡皮条、细绳应贴近木板且与木板平面平行

C．橡皮条弹性要好，拉结点到达某一位置O时，拉力要适当大些

D．拉力F1和F2的夹角越大越好

其中正确的是________（填入相应的字母）．

（2）若两个弹簧测力计的读数均为4N，且两弹簧测力计拉力的方向相互垂直，则

________（选填“能”或“不能”）用一个量程为5N的弹簧测力计测量出它们的合力，

理由是__________________________．

6．（9分）在“探究力的平行四边形定则”的实验中．

（1）其中的两个实验步骤分别是：

A．在水平放置的方木板上固定一张白纸，用图钉把橡皮条的一端固定在方木板上，另

一端拴上两个绳套，通过细绳同时用两个弹簧测力计（弹簧测力计与方木板平面平行）互成角度地拉橡皮条，使它与细绳的结点到达某一位置O点，在白纸上用铅笔记下O点的位置和读出两个弹簧测力计的示数F1和F2.

B．只用一只弹簧测力计，通过细绳拉橡皮条，使它的伸长量与两个弹簧测力计拉时相

同，读出此时弹簧测力计的示数F′和记下细绳的方向．

请指出以上步骤中的错误或疏漏：

A中是______________________；B中是

____________________________．

（2）在某次实验中，两个弹簧测力计的拉力F1、F2已在图12中画出，图中的方格每边长

度表示2N，O点是橡皮条的结点，请用两个直角三角板严格作出合力F的图示，并求

出合力的大小为________N.

评卷人

得分

三、计算题（题型注释）

7．．（12分）如图所示，光滑小圆环A吊着一个重为G1的砝码套在另一个竖直放置的大圆环上，今有一细绳拴在小圆环A上，另一端跨过固定在大圆环最高点B处的一个小滑轮后吊着一个重为G2的砝码，如果不计小环、滑轮、绳子的重量大小．绳子又不可伸长，求平衡时弦AB所对的圆心角θ.

8．．（12分）雨滴接近地面的过程可以看做匀速直线运动，此时雨滴的速度称为收尾速度．某同学在一本资料上看到，雨滴的收尾速度v与雨滴的半径r成正比，由此该同学对雨滴运动中所受的阻力F作了如下几种假设：

（1）阻力只与雨滴的半径成正比，即F＝kr（k为常数）．

（2）阻力只与速度的平方成正比，即F＝kv2（k为常数）．

（3）阻力与速度的平方和半径的乘积成正比，即F＝krv2（k为常数）．

你认为哪种假设能够解释雨滴收尾速度与半径成正比这一关系？

请写出推导过程．

9．（14分）如图所示，光滑匀质圆球的直径d＝40cm，质量为M＝20kg，悬线长L＝30cm，正方形物块A的厚度b＝10cm，质量为m＝2kg，物块A与墙之间的动摩擦因数μ＝0.2.现将物块A轻放于球和墙之间后放手，取g＝10m/s2，求：

（1）墙对A的摩擦力为多大？

（2）施加一个与墙面平行的外力于物体A上，使物体A在未脱离圆球前贴着墙

沿水平方向做加速度a＝5m/s2的匀加速直线运动，那么这个外力的大小和方

向如何？

10．．（12分）如图所示，光滑小圆环A吊着一个重为G1的砝码套在另一个竖直放置的大圆环上，今有一细绳拴在小圆环A上，另一端跨过固定在大圆环最高点B处的一个小滑轮后吊着一个重为G2的砝码，如果不计小环、滑轮、绳子的重量大小．绳子又不可伸长，求平衡时弦AB所对的圆心角θ.

评卷人

得分

四、新添加的题型"scoreTableMode=

11．如图所示，质量为m的木块P在质量为M的长木板ab上滑行，长木板放在水平地面上一直处于静止状态．若长木板ab与地面间的动摩擦因数为μ1，木块P与长木板ab间的动摩擦因数为μ2，则长木板ab受到地面的摩擦力大小为（　　）

A．μ1MgB．μ1（m＋M）g

C．μ2mgD．μ1Mg＋μ2mg

12．如图所示，将质量为m的滑块放在倾角为θ的固定斜面上．滑块与斜面之间的动摩擦因数为μ.若滑块与斜面之间的最大静摩擦力和滑动摩擦力大小相等，重力加速度为g，则（　　）

A．将滑块由静止释放，如果μ＞tanθ，滑块将下滑

B．给滑块沿斜面向下的初速度，如果μ＜tanθ，滑块将减速下滑

C．用平行于斜面向上的力拉滑块向上匀速滑动，如果μ＝tanθ，拉力大小应是2mgsinθ

D．用平行于斜面向下的力拉滑块向下匀速滑动，如果μ＝tanθ，拉力大小应是mgsinθ

13．如图所示，一固定斜面上两个质量相同的小物块A和B紧挨着匀速下滑，A与B的接触面光滑．已知A与斜面之间的动摩擦因数是B与斜面之间动摩擦因数的2倍，斜面倾角为α，B与斜面之间的动摩擦因数是

（　　）

A.

tanαB.

cotαC．tanαD．cotα

14．如图所示，在一根粗糙的水平直杆上套有两个质量均为m的铁环，两铁环上系着两根等长细线，共同拴住质量为M的小球，两铁环与小球都处于静止状态．现想办法使得两铁环间距离增大稍许而同时仍能保持系统平衡，则水平直杆对铁环的支持力FN和摩擦力Ff的可能变化是（　　）

A．FN不变B．FN增大

C．Ff增大D．Ff不变

15．在粗糙水平地面上与墙平行放着一个截面为半圆的柱状物体A，A与竖直墙之间放一光滑圆球B，整个装置处于静止状态．现对B施加一竖直向下的力F，F的作用线通过球心，设墙对B的作用力为F1，A对B的作用力为F2，地面对A的作用力为F3，若F缓慢增大而整个装置仍保持静止，截面如图11所示，在此过程中（　　）

A．F1缓慢增大B．F2缓慢增大

C．F3缓慢增大D．以上说法均不对

16．如图所示，一条细绳跨过定滑轮连接物体A、B，A悬挂起来，B穿在一根竖直杆上，两物体均保持静止，不计绳与滑轮、B与竖直杆间的摩擦，已知绳与竖直杆间的夹角θ，则物体A、B的质量之比mA∶mB等于（　　）

A．cosθ∶1　　　　　B．1∶cosθ

C．tanθ∶1D．1∶sinθ

17．如图所示，质量为m的木块P在质量为M的长木板ab上滑行，长木板放在水平地面上一直处于静止状态．若长木板ab与地面间的动摩擦因数为μ1，木块P与长木板ab间的动摩擦因数为μ2，则长木板ab受到地面的摩擦力大小为（　　）

A．μ1MgB．μ1（m＋M）g

C．μ2mgD．μ1Mg＋μ2mg

18．如图所示，将质量为m的滑块放在倾角为θ的固定斜面上．滑块与斜面之间的动摩擦因数为μ.若滑块与斜面之间的最大静摩擦力和滑动摩擦力大小相等，重力加速度为g，则（　　）

A．将滑块由静止释放，如果μ＞tanθ，滑块将下滑

B．给滑块沿斜面向下的初速度，如果μ＜tanθ，滑块将减速下滑

C．用平行于斜面向上的力拉滑块向上匀速滑动，如果μ＝tanθ，拉力大小应是2mgsinθ

D．用平行于斜面向下的力拉滑块向下匀速滑动，如果μ＝tanθ，拉力大小应是mgsinθ

19．如图所示，一固定斜面上两个质量相同的小物块A和B紧挨着匀速下滑，A与B的接触面光滑．已知A与斜面之间的动摩擦因数是B与斜面之间动摩擦因数的2倍，斜面倾角为α，B与斜面之间的动摩擦因数是

（　　）

A.

tanαB.

cotαC．tanαD．cotα

20．（2010·苏州模拟）长直木板的上表面的一端放置一个铁块，木板放置在水平面上，将放置铁块的一端由水平位置缓慢地向上抬起，木板另一端相对水平面的位置保持不变，如6所示．铁块受到的摩擦力Ff随木板倾角α变化的图线在图7中正确的是（设最大静摩擦力的大小等于滑动摩擦力大小）

（　　）

21．如图所示，在一根粗糙的水平直杆上套有两个质量均为m的铁环，两铁环上系着两根等长细线，共同拴住质量为M的小球，两铁环与小球都处于静止状态．现想办法使得两铁环间距离增大稍许而同时仍能保持系统平衡，则水平直杆对铁环的支持力FN和摩擦力Ff的可能变化是（　　）

A．FN不变B．FN增大

C．Ff增大D．Ff不变

22．（9分）（2010·苏南模拟）在“探究力的平行四边形定则”的实验中，需要将橡皮条的一端固定在水平木板上，另一端系上两根细绳，细绳的另一端都有绳套（如图13）．实验中需用两个弹簧测力计分别勾住绳套，并互成角度地拉橡皮条，使橡皮条伸长，结点到达某一位置O.

（1）某同学在做该实验时认为：

A．拉橡皮条的绳细一些且长一些，实验效果较好

B．拉橡皮条时，弹簧测力计、橡皮条、细绳应贴近木板且与木板平面平行

C．橡皮条弹性要好，拉结点到达某一位置O时，拉力要适当大些

D．拉力F1和F2的夹角越大越好

其中正确的是________（填入相应的字母）．

（2）若两个弹簧测力计的读数均为4N，且两弹簧测力计拉力的方向相互垂直，则

________（选填“能”或“不能”）用一个量程为5N的弹簧测力计测量出它们的合力，

理由是__________________________．

23．（12分）雨滴接近地面的过程可以看做匀速直线运动，此时雨滴的速度称为收尾速度．某同学在一本资料上看到，雨滴的收尾速度v与雨滴的半径r成正比，由此该同学对雨滴运动中所受的阻力F作了如下几种假设：

（1）阻力只与雨滴的半径成正比，即F＝kr（k为常数）．

（2）阻力只与速度的平方成正比，即F＝kv2（k为常数）．

（3）阻力与速度的平方和半径的乘积成正比，即F＝krv2（k为常数）．

你认为哪种假设能够解释雨滴收尾速度与半径成正比这一关系？

请写出推导过程．

24．如图所示，一条细绳跨过定滑轮连接物体A、B，A悬挂起来，B穿在一根竖直杆上，两物体均保持静止，不计绳与滑轮、B与竖直杆间的摩擦，已知绳与竖直杆间的夹角θ，则物体A、B的质量之比mA∶mB等于（　　）

A．cosθ∶1　　　　　B．1∶cosθ

C．tanθ∶1D．1∶sinθ

参考答案

1．C

【解析】

本题应分三种情况进行分析：

（1）当0°≤α＜arctanμ（μ为铁块与木板间的动摩擦因数）时，铁块相对木板处于静止状态，铁块受静摩擦力作用，其大小与重力沿木板（斜面）方向分力大小相等，即Ff＝mgsinα，α＝0°时，Ff＝0；Ff随α的增大按正弦规律增大．

（2）当α＝arctanμ时处于临界状态，此时摩擦力达到最大静摩擦力，由题设条件可知其等于滑动摩擦力大小．

（3）当arctanμ＜α≤90°时，铁块相对木板向下滑动，铁块受到滑动摩擦力的作用，可知Ff＝μFN＝μmgcosα，Ff随α的增大按余弦规律减小．

2．BD

【解析】

取BO杆的B端为研究对象，受到绳子拉力（大小为F）、BO杆的支持力FN和悬挂重物的绳子的拉力（大小为G）的作用，将FN与G合成，其合力与F等值反向，如图所示，得到一个力三角形（如图中画斜线部分），此力三角形与几何三角形OBA相似，可利用相似三角形对应边成比例来解．

如图所示，力三角形与几何三角形OBA相似，设AO高为H，BO长为

L，绳长AB为l，则由对应边成比例可得：

式中G、H、L均不变，l逐渐变小，所以可知FN不变，F逐渐变小．

3．BD

【解析】

取BO杆的B端为研究对象，受到绳子拉力（大小为F）、BO杆的支持力FN和悬挂重物的绳子的拉力（大小为G）的作用，将FN与G合成，其合力与F等值反向，如图所示，得到一个力三角形（如图中画斜线部分），此力三角形与几何三角形OBA相似，可利用相似三角形对应边成比例来解．

如图所示，力三角形与几何三角形OBA相似，设AO高为H，BO长为

L，绳长AB为l，则由对应边成比例可得：

4．

（1）未记下两条细绳的方向　应将橡皮条与细绳的结点拉到原来的位置O点

（2）见解析图　

【解析】略

5．

（1）A、B、C　

（2）不能　量程太小

【解析】

（1）拉力F1和F2的夹角越大，而合力小，作图时相对误差太大，正确的选项为A、

B、C.

（2）若两个弹簧测力计的读数均为4N，且两弹簧测力计拉力的方向相互垂直，则其合力

为

，故不能用一个量程为5N的弹簧测力计测量出它们的合力．

6．

【解析】

．解析：

（1）当用两个弹簧测力计互成角度地拉橡皮条，使它与细绳的结点到达某一位置O点，在白纸上用铅笔应记下O点的位置，读出两个弹簧测力计的示数F1和F2及此时两细绳的方向．当只用一只弹簧测力计拉时，应使结点拉到同样的位置O，并记下弹簧测力计的读数和细绳的方向．

（2）如图所示：

7．

【解析】

．解析：

以小圆环A为研究对象，它受到的力有：

竖直绳对它的拉力F1＝

G1，其方向竖直向下；AB绳对它的拉力F2＝G2，其方向沿AB方向；大

圆环对它的弹力FN，其方向沿半径指向圆外，在F1、F2、FN三力的共同作用下，小圆

环处于平衡状态．

将小圆环A所受的三个力利用力的合成和力的分解，组成三角形，如图所示．

由几何关系得△OAB与△FNAF2′相似，得

8．

【解析】略

9．

【解析】

：

（1）球与物体A的受力图分别如图所示

对球有：

tanθ＝

FN＝Mgtanθ＝150N

对物体A有：

Ff＝μFN球＝μFN＝30N>mg

所以A物体处于静止状态，静摩擦力Ff＝mg＝20N.

10．

【解析】

以小圆环A为研究对象，它受到的力有：

竖直绳对它的拉力F1＝

G1，其方向竖直向下；AB绳对它的拉力F2＝G2，其方向沿AB方向；大

圆环对它的弹力FN，其方向沿半径指向圆外，在F1、F2、FN三力的共同作用下，小圆

环处于平衡状态．

将小圆环A所受的三个力利用力的合成和力的分解，组成三角形，如图所示．

由几何关系得△OAB与△FNAF2′相似，得

11．C

【解析】

若长木板ab未动即地面对长木板ab的摩擦力为静摩擦力，由于P在长木板ab上滑动，即P对长木板ab的摩擦力大小为μ2mg.由平衡条件可知地面对ab的静摩擦力大小为μ2mg.即只有C正确．

12．C

【解析】

对放在斜面上的滑块进行受力分析，当mgsinθ＝μmgcosθ，即μ＝tanθ时，滑块受力平衡，若先前静止，则滑块静止；若有向下的初速度，则做匀速运动．A中，μ＞tanθ，滑块静止在斜面上不会下滑；B中，滑块要加速下滑；C中，拉力沿斜面向上，滑动摩擦力向下，则拉力的大小为2mgsinθ；D中，滑块沿斜面向下匀速滑动，不需要外力作用．

13．A

【解析】

A、B两物体受到斜面的支持力均为mgcosα，所受滑动摩擦力分别为：

FfA＝μAmgcosα，FfB＝μBmgcosα，对整体受力分析结合平衡条件可得：

2mgsinα＝μAmgcosα＋μBmgcosα，且μA＝2μB，解之得μB＝

tanα，A项正确．

14．AC

【解析】

分析本题可以先用整体法，把小球和两个铁环看做一个整体，且该整体受到竖直向下的重力和杆竖直向上的支持力作用，由题意整体平衡知该整体在竖直方向上受力必然平衡，即受到竖直向下的重力为（2mg＋Mg），与竖直向上的支持力大小相等，所以选项B错误，选项A正确；再用隔离法，分析小球平衡得到细线中的拉力随两铁环间距离变大而增大，所以当对其中一个铁环受力分析可以得到细线沿水平方向的分力F在逐渐变大，则铁环水平方向受到的摩擦力必与F大小相等，所以摩擦力在变大，选项C正确，选项D错．综上所述，本题的正确答案应该为A、C.

15．ABC

【解析】

如图所示，球B受到四个力作用，整个系统保持静止，则θ不变，F2cosθ＝F＋

mg.若F缓慢增加，则F2增加，F2sinθ＝F1，若F2缓慢增加，则F1增加；对于整体而

言，地面对A的摩擦力Ff＝F1，地面对A的支持力FN＝F＋G总，Ff

和FN均缓慢增加，

所以F3缓慢增加，选项A、B、C对．

16．B

【解析】

对A、B受力分析可知mAgcosθ＝mBg，则有mA∶mB＝1∶cosθ，B项正确．

17．C

【解析】

若长木板ab未动即地面对长木板ab的摩擦力为静摩擦力，由于P在长木板ab上滑动，即P对长木板ab的摩擦力大小为μ2mg.由平衡条件可知地面对ab的静摩擦力大小为μ2mg.即只有C正确．

18．C

【解析】

对放在斜面上的滑块进行受力分析，当mgsinθ＝μmgcosθ，即μ＝tanθ时，滑块受力平衡，若先前静止，则滑块静止；若有向下的初速度，则做匀速运动．A中，μ＞tanθ，滑块静止在斜面上不会下滑；B中，滑块要加速下滑；C中，拉力沿斜面向上，滑动摩擦力向下，则拉力的大小为2mgsinθ；D中，滑块沿斜面向下匀速滑动，不需要外力作用．

19．A

【解析】

A、B两物体受到斜面的支持力均为mgcosα，所受滑动摩擦力分别为：

FfA＝μAmgcosα，FfB＝μBmgcosα，对整体受力分析结合平衡条件可得：

2mgsinα＝μAmgcosα＋μBmgcosα，且μA＝2μB，解之得μB＝

tanα，A项正确．

20．C

【解析】

本题应分三种情况进行分析：

（1）当0°≤α＜arctanμ（μ为铁块与木板间的动摩擦因数）时，铁块相对木板处于静止状态，铁块受静摩擦力作用，其大小与重力沿木板（斜面）方向分力大小相等，即Ff＝mgsinα，α＝0°时，Ff＝0；Ff随α的增大按正弦规律增大．

（2）当α＝arctanμ时处于临界状态，此时摩擦力达到最大静摩擦力，由题设条件可知其等于滑动摩擦力大小．

（3）当arctanμ＜α≤90°时，铁块相对木板向下滑动，铁块受到滑动摩擦力的作用，可知Ff＝μFN＝μmgcosα，Ff随α的增大按余弦规律减小．

21．AC

【解析】

分析本题可以先用整体法，把小球和两个铁环看做一个整体，且该整体受到竖直向下的重力和杆竖直向上的支持力作用，由题意整体平衡知该整体在竖直方向上受力必然平衡，即受到竖直向下的重力为（2mg＋Mg），与竖直向上的支持力大小相等，所以选项B错误，选项A正确；再用隔离法，分析小球平衡得到细线中的拉力随两铁环间距离变大而增大，所以当对其中一个铁环受力分析可以得到细线沿水平方向的分力F在逐渐变大，则铁环水平方向受到的摩擦力必与F大小相等，所以摩擦力在变大，选项C正确，选项D错．综上所述，本题的正确答案应该为A、C.

22．

（1）A、B、C　

（2）不能　量程太小

【解析】

（1）拉力F1和F2的夹角越大，而合力小，作图时相对误差太大，正确的选项为A、

B、C.

（2）若两个弹簧测力计的读数均为4N，且两弹簧测力计拉力的方向相互垂直，则其合力

23．

解析：

雨滴达到收尾速度状态时，处于平衡状态，只受重力和空气阻力F.由平衡条件得

F＝G＝mg＝

πr3ρg.①

r、ρ分别为雨滴的半径、密度

由题意知v＝k1r②

k1为常数

【解析】见解析

24．B

【解析】

对A、B受力分析可知mAgcosθ＝mBg，则有mA∶mB＝1∶cosθ，B项正确．