1、单元素养评价(三)(60分钟60分)一、选择题(本题共9小题,每小题3分,共27分)1.小孩从滑梯顶端滑下,对小孩进行受力分析时,某同学考虑了如下各个力,其中不正确的是()A.重力B.支持力C.滑动摩擦力D.下滑力【解析】选D。小孩从滑梯顶端滑下时,受到重力、支持力和滑动摩擦力作用,不存在下滑力,下滑是重力的一个效果,故D不正确,A、B、C正确。本题选不正确的,故选D。2.(2020广州高一检测)某同学把木块放在水平长木板上,用弹簧测力计沿水平方向拉木块,当弹簧测力计示数依次为3.0 N、5.0 N、8.0 N时木块均保持静止,达到10.0 N时木块开始移动。则木块运动时,下列哪个数值有可能是
2、木块所受滑动摩擦力的大小()A.0 NB.9.0 NC.10.0 ND.11.0 N【解析】选B。由题可知,拉力达到10.0 N时木块开始移动,所以木块与木板之间的最大静摩擦力是10 N。由于滑动摩擦力一般略小于最大静摩擦力,可知四个选项中木块所受滑动摩擦力的大小可能是9 N,故B正确,A、C、D错误。故选B。【加固训练】一物体置于粗糙水平地面上,按如图所示不同的放法,在水平力F的作用下运动,设地面与物体各接触面间的动摩擦因数相等,则物体受到的摩擦力的大小关系是()A.F甲F丙F乙B.F乙F甲F丙C.F丙F乙F甲D.F甲=F乙=F丙【解析】选D。物体在三种情况下所受摩擦力均为滑动摩擦力,由F=
3、FN=mg知,物体在三种情况下所受摩擦力大小相等,选项D正确。3.(2020深圳高一检测)将一块蹄形磁铁静置于铁质教室讲台的倾斜面上,则关于该磁铁的受力情况,以下说法正确的是()A.蹄形磁铁共受到5个力的作用B.讲台面对磁铁的支持力是由磁铁的形变而产生的C.讲台面对磁铁的摩擦力为静摩擦力,其大小与接触面的粗糙程度有关D.讲台面对磁铁的弹力与讲台面恢复原状的方向相同【解析】选D。蹄形磁铁受重力、斜向上的支持力,根据平衡条件蹄形磁铁还受沿斜面向上的摩擦力,同时,还受铁质教室讲台对蹄形磁铁的磁场引力,故A错误;依据弹力产生的原理,可知,讲台面对磁铁的支持力是由讲台面的形变而产生的,故B错误;根据平衡
4、条件,可知,讲台面对磁铁的摩擦力为静摩擦力,其大小与接触面的粗糙程度无关,故C错误;根据弹力产生的原理,可知,讲台面对磁铁的弹力与讲台面恢复原状的方向相同,故D正确。故选D。4.如图所示的运动员立定跳远脚蹬地起跳瞬间的受力示意图,正确的是()【解析】选A。依据受力分析,运动员受到竖直向下的重力,垂直地面的向上的弹力,还受到水平向右的静摩擦力,因为运动员立定跳远脚蹬地起跳瞬间,有相对地面向左运动的趋势,故A正确,B、C、D错误。故选A。5.如图所示,两同学分别用力F1、F2共提一桶水,使水桶在空中保持静止,则F1、F2的合力方向是()A.沿F1方向B.沿F2方向C.竖直向上D.竖直向下【解析】选
5、C。水桶受到重力以及两个拉力的作用,根据三力平衡的特点可知,F1、F2的合力与重力大小相等,方向相反,所以合力方向竖直向上。故A、B、D错误,C正确。故选C。6.一根轻质弹簧一端固定,用大小为F1的力压弹簧的另一端,平衡时长度为l1;改用大小为F2的力拉弹簧,平衡时长度为l2。弹簧的拉伸或压缩均在弹性限度内,该弹簧的劲度系数为()A.B.C.D.【解析】选C。本题考查弹力与弹簧伸长量的关系,意在考查考生对胡克定律的理解。由胡克定律可知,当弹簧压缩时有F1=k(l0-l1),当弹簧拉伸时有F2=k(l2-l0),综合以上两式可得k=,C正确。7.如图所示为某新型夹砖机,它能用两支巨大的“手臂”将
6、几吨砖夹起,大大提高了工作效率。已知该新型夹砖机能夹起质量为m的砖,两支“手臂”对砖产生的最大压力为Fmax(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力),则“手臂”与砖之间的动摩擦因数至少为()A.=B.=C.=D.=【解析】选B。两个“手臂”对砖施加的静摩擦力的合力与砖的重力大小相等,方向相反。当砖受到的静摩擦力刚好为最大静摩擦力时,有mg=2FN。当“手臂”与砖之间的压力达到最大时,动摩擦因数达到最小值,则此最小值为,故B项正确。8.如图,光滑球A在斜面上,被竖直挡板挡住而处于静止状态,关于球A所受的弹力,以下说法正确的是()A.球A仅受一个弹力作用,弹力的方向垂直于斜面向上B.球A受两个弹力作用,一
7、个水平向左,一个垂直于斜面向下C.球A受两个弹力作用,一个水平向右,一个垂直于斜面向上D.球A受三个弹力作用,一个水平向右,一个垂直于斜面向上,一个竖直向下【解析】选C。球A所受重力竖直向下,与竖直挡板和斜面都有挤压,斜面给它一个支持力,垂直斜面向上,挡板给它一个压力,水平向右,选项C正确。9.如图,小球用细绳系住放在倾角为的光滑斜面上,当细绳由水平方向逐渐向上移动时,球始终保持静止状态,则细绳上的拉力将()A.先增大后减小B.逐渐减小C.先减小后增大D.逐渐增大【解析】选C。以小球为研究对象,小球受到重力G、斜面的支持力F1和细绳的拉力F2三个力作用。画出受力图,作出支持力F1和拉力F2的合
8、力,根据平衡条件可知它们的合力与重力大小相等,方向相反,保持不变。分别作出细绳在位置1、2、3三个位置的合成图,由图可知:细绳上的拉力先减小后增大,故选C。【总结提升】力的动态问题的分析步骤(1)画出力的分解图。在合力与两个分力构成的三角形中,一个是恒力,大小方向均不变;另两个是变力,其中一个是方向不变的力,另一个是大小、方向均变化的力。(2)分析方向变化的力在哪个空间内变化,借助力的矢量三角形,利用图解法判断两个变力大小、方向的变化。(3)由图解法可知,当大小、方向都可变的分力(设为F1)与方向不变、大小可变的分力垂直时,F1有最小值。【加固训练】长直木板的上表面的一端放置一个铁块,木板放置
9、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,如图所示。铁块受到的摩擦力Ff随木板倾角变化的图线可能正确的是(设最大静摩擦力的大小等于滑动摩擦力大小) ()【解析】选C。铁块开始相对木板不动,受静摩擦力作用,Ff1=mgsin,当增大到一定程度,铁块相对木板滑动时,受滑动摩擦力作用,Ff2=mgcos,由数学知识可知,只有C正确。二、实验题(5分)10.(1)在“探究弹簧弹力与形变量的关系”实验中,以下说法正确的是_。A.弹簧被拉伸时,不能超出它的弹性限度B.用悬挂钩码的方法给弹簧施加拉力,应保证弹簧位于竖直位置且处于平衡状态C.用直尺测量弹簧的长度
10、即为弹簧的伸长量D.用几个不同的弹簧分别测出几组拉力与伸长量,得出拉力与伸长量之比相等(2)某同学做“探究弹簧弹力与形变量的关系”的实验,他先把弹簧平放在桌面上使其自然伸长,用直尺测出弹簧的原长L0,再把弹簧竖直悬挂起来,挂上钩码后测出弹簧伸长后的长度L,把(L-L0)作为弹簧的伸长量x,这样操作,由于弹簧自身重力的影响,最后画出的图线可能是如图所示中的_。【解析】(1)本实验中应以需要研究的一根弹簧为实验对象,在弹性限度内通过增减钩码的数目,以改变对弹簧的拉力,来探究弹力和弹簧伸长量的关系,故A、B正确。(2)由于考虑弹簧自身重力的影响,当不挂钩码时,弹簧的伸长量x0,所以选C。答案:(1)
11、A、B(2)C三、计算题(本题共3小题,共28分。要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要注明单位)11.(9分)用细绳AC和BC吊起一重物,两绳与竖直方向的夹角如图所示,AC能承受的最大拉力为150 N,BC能承受的最大拉力为100 N。(1)若挂一50 N的重物时,AC绳的拉力为多少?(2)为使绳子不断裂,所吊重物的质量不得超过多少?【解析】(1)以结点为研究对象受力分析,运用合成法作图:由几何关系:TAC=mgcos30=25 N(3分)(2)AC能承受的最大拉力为F1=150 N,则悬挂的重物mg=100 N,m=10 kg,(2分)BC能承受的最大拉力为F2=100 N,则悬挂的
12、重物mg=200 N,m=20 kg,(2分)为保证两根绳子都不断,应取质量较小的,即所吊重物质量不超过m=10 kg。(2分)答案:(1)25 N(2)10 kg【加固训练】如图所示,三根轻质绳子OA、OB与OC将一质量为10 kg的重物悬挂空中而处于静止状态,其中OB与天花板夹角为30,OA与天花板夹角为60,要求画出结点O的受力分析图,标出对应的力及角度。(g取10 m/s2)(1)求绳子OA、OB对应的拉力大小FA、FB;(2)若保持O、B点位置不变,改变OA绳长度,将A点移动到D点,使得OD=OB,求此时绳子OD对应的拉力大小FD。【解析】对结点O受力分析如图甲所示,(1)根据平衡条
13、件,由几何知识得:FA=mgcos30=50 NFB=mgsin30=50 N(2)将A点移动到D点后画出受力图如图乙所示,运用合成法,由几何知识得:FD=mg=100 N答案:见解析图甲(1)50 N50 N(2)100 N12.(9分)在倾角为30的光滑斜面上放着一个质量M=2 kg的物体A,由轻绳与质量为m的物体B相连,如图所示,A和B都处于静止状态,求B物体的质量为多大。(g取10 N/kg)【解析】分析B的受力可知,绳的拉力等于B所受重力。即FT=mg(2分)以A为研究对象,它受三个力,将重力分解后,在平行斜面方向上,A的合力为零,即Mgsin30=FT(2分)由得mg=Mgsin3
14、0,(3分)代入数据解得:m=1 kg。(2分)答案:1 kg13.(10分)如图,OA、OB、OC三段轻绳结于O点,OB水平且与放置在水平面上质量为m1=1.5 kg的物体乙相连,OC下方悬挂物体甲。此时物体乙恰好未滑动。已知OA与竖直方向成=37,物体乙与水平面间的动摩擦因数=0.2,可认为最大静摩擦力与滑动摩擦力相等。g取10 m/s2,sin37=0.6,cos37=0.8,求:(1)OB绳对物体乙的拉力是多大?(2)物体甲的质量m2为多少?【解析】(1)对物体乙进行受力分析,根据平衡条件有FOB=Ffm(1分)由于物体乙恰好未滑动,则Ffm=m1g(2分)故OB绳对物体乙的拉力FOB
15、=m1g=0.21.510 N=3 N(1分)(2)对O点根据平衡条件有FOC=(2分)对物体甲根据平衡条件有FOC=m2g(2分)故物体甲的质量为m2= kg=0.4 kg(2分)答案:(1)3 N(2)0.4 kg(30分钟40分)14.(5分)(多选)如图所示,铁板AB与水平地面间的夹角为,一块磁铁吸附在铁板下方。缓慢抬起铁板B端使角增加(始终小于90)的过程中,磁铁始终相对铁板静止。下列说法正确的是()A.磁铁始终受到四个力的作用B.铁板对磁铁的弹力逐渐增加C.磁铁所受合外力逐渐减小D.磁铁受到的摩擦力逐渐减小【解析】选A、B。对磁铁受力分析,受重力G、磁力F、支持力FN和摩擦力Ff,
16、如图,所以磁铁受到四个力的作用;由于磁铁受力始终平衡,故合力为零,故A正确,C错误;根据平衡条件,有:Gsin-Ff=0F-Gcos-FN=0解得:Ff=Gsin,FN=F-Gcos,由于不断变大,故Ff不断变大,FN不断变大,故D错误,B正确。15.(5分)(2019天津高考)2018年10月23日,港珠澳跨海大桥正式通车。为保持以往船行习惯,在航道处建造了单面索(所有钢索均处在同一竖直面内)斜拉桥,其索塔与钢索如图所示。下列说法正确的是()A.增加钢索的数量可减小索塔受到的向下的压力B.为了减小钢索承受的拉力,可以适当降低索塔的高度C.索塔两侧钢索对称且拉力大小相同时,钢索对索塔的合力竖直
17、向下D.为了使索塔受到钢索的合力竖直向下,索塔两侧的钢索必须对称分布【解析】选C。以桥身为研究对象,钢索对桥身拉力的合力与桥身的重力等大反向,即钢索对索塔向下的压力在数值上等于桥身的重力,增加钢索的数量对索塔受到的向下的压力无影响,因此A错误;由图甲可知2Tcos=Mg,当索塔高度降低后,变大,cos变小,故T变大,因此B错误;由对选项B的分析可知,当钢索对称分布时,2Tcos=Mg,钢索对索塔的合力竖直向下,因此C正确;如图乙进行受力分析,由正弦定理可知,只要满足=,钢索AC、AB的拉力FAC、FAB按平行四边形定则进行合成,其合力的方向一定是竖直向下的,所以钢索不一定要对称分布,故D错误;
18、综上分析可知答案为C。16.(5分)(2019江苏高考)如图所示,一只气球在风中处于静止状态,风对气球的作用力水平向右。细绳与竖直方向的夹角为,绳的拉力为T,则风对气球作用力的大小为()A.B.C.TsinD.Tcos【解析】选C。根据平衡条件可知绳对气球拉力的水平分量与风对气球的作用力平衡,由力的分解可知F风=Tsin,选项C正确,A、B、D错误。17.(10分)在“探究两个互成角度的力的合成规律”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(如图所示)。实验中需用两个弹簧测力计分别钩住绳套,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。(
19、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4 N,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5 N的弹簧测力计测量出它们的合力,理由是_。【解析】(1)为便于确定拉力的方向,细绳宜长一些且较细,实验时橡皮条、细绳、弹簧测力计应与木板平行,F1与F2可适当大些,但不能太大。拉力F1和F2的夹角越大,而合力反而越小,作
20、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4 N,且两弹簧测力计拉力的方向相互垂直,则其合力为4 N5 N,故不能用一个量程为5 N的弹簧测力计测量出它们的合力。答案:(1)A、B、C(2)不能量程太小18.(15分)如图所示,在倾角为的粗糙固定斜面上,一个质量为m的物体被水平力F推着静止于斜面上,物体与斜面间的动摩擦因数为,且tan,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度为g,求力F的取值范围。【解析】因为tan,所以当F=0时,物体不能静止。若物体在力F的作用下刚好不下滑,则物体受沿斜面向上的最大静摩擦力,且此时F有最小值Fmin。(2分)对物体受力分析,如
21、图甲所示,由平衡条件:mgsin=Fmincos+f(1分)N=mgcos+Fminsin(1分)f=N(2分)由得Fmin=mg。(2分)若物体在力F的作用下刚好不上滑,则物体受沿斜面向下的最大静摩擦力,且此时F有最大值Fmax。(1分)对物体受力分析,如图乙,由平衡条件:mgsin+f=Fmaxcos(1分)N=mgcos+Fmaxsin(1分)f=N(1分)由得Fmax=mg(2分)则mgFmg(1分)答案:mgFmg【加固训练】如图,A、B的重力分别为9.2 N和6.4 N,各接触面间的动摩擦因数均为0.2,连接墙壁与A之间的细绳MN与水平方向夹角为37,现从A下方向右匀速拉出B。求:(sin37=0.6,cos37=0.8)(1)此时绳MN对A的拉力大小为多少?(2)所需的水平拉力F为多大?【解析】(1)对A,受力如图甲所示,根据平衡条件,有:水平方向:Ff1=FN1=FTcos37竖直方向:GA=FN1+FTsin37由并代入数据可求得FT=2 N,FN1=8 N(2)对B受力分析如图乙所示,根据平衡条件得:竖直方向:FN2=FN1+GB=FN1+GB=14.4 N水平方向:F=Ff1+FN2=Ff1+FN2=4.48 N答案:(1)2 N(2)4.48 N
