第三章 相互作用--力 单元测试卷
学校:___________姓名:___________班级:___________考号:___________
一、单选题
1、2021年7月20日,速度可达600km/h的磁悬浮列车在青岛下线投入使用。下列说法正确的是( )
A.“600km/h”约为2160m/s
B.磁悬浮列车行驶时不受空气阻力
C.此磁悬浮列车的最大速度比高铁的大
D.题中“600km/h”指的是全程平均速度的大小
2、图为2020年深圳春节期间路灯上悬挂的灯笼,三个灯笼由轻绳连接起来挂在灯柱上,O为结点,轻绳OA、OB、OC长度相等,无风时三根绳拉力分别为、、。其中、两绳的夹角为60°,灯笼总质量为3m,重力加速度为g。下列表述正确的是( )
A.一定小于 B.与是一对平衡力
C.与大小相等 D.与合力大小等于
3、在“探究弹簧弹力与形变量的关系”实验中,根据实验数据得到a,b两根弹簧的图像如图所示,下列说法正确的是( )
A.a的原长比b的长
B.a的劲度系数比b的大
C.弹性限度内施加同样大的力,a的形变量比b的大
D.弹性限度内,两弹簧的弹力都与弹簧的长度成正比
4、若两个共点力大小分别为,则它们合力的最小值和最大值分别是( )
A. B. C. D.
5、如图所示,质量为m的木块被水平推力F压着静止在竖直墙面上。当推力F的大小增加到3F时,则( )
A.木块所受墙面的摩擦力变小 B.木块所受墙面的摩擦力变大
C.木块所受墙面的弹力不变 D.木块所受墙面的弹力增加到原来的3倍
6、如图所示,置于水平桌面上的弹簧秤,左端通过细线与固定木板相连,右端用细线经定滑轮悬挂着一质量为0.4kg的物块,则弹簧秤示数和其所受合力大小分别为( )
A.0,0 B.0,4.0 N C.4.0 N,0 D.4.0 N,4.0 N
7、如图所示,一轻弹簧上端固定在天花板上,下端悬挂一个质量为m的木块,木块处于静止状态。测得此时弹簧的伸长量为(弹簧的形变在弹性限度内)。重力加速度为g。此弹簧的劲度系数为( )
A. B. C. D.
8、如图所示,轻绳的一端系在质量为m物体上,另一端系在一个套在粗糙水平横杆上的圆环上.现用水平力F拉绳上一点,使物体从图中实线位置缓慢上升到图中虚线位置,但圆环仍保持在原来位置不动,则在这一过程中,拉力F、环与横杆的静摩擦力f和环对杆的压力N,它们的变化情况是( )
A.F逐渐增大,f保持不变,N逐渐增大
B.F逐渐增大,f保持增大,N保持不变
C.F逐渐减小,f保持减小,N保持不变
D.F逐渐减小,f保持增大,N逐渐减小
9、某同学站在一板面水平的滑板上,随滑板一起在水平地面上向左做减速直线运动,则在此运动过程中,该同学( )
A.不受静摩擦力作用 B.相对滑板无运动趋势
C.受到水平向左的静摩擦力 D.受到水平向右的静摩擦力
10、甲、乙两同学分别用力、共同提着一桶水,水桶静止,和大小相等、夹角为60°,如图所示。若桶和水所受的总重力为300N,则每位同学对桶的作用力大小为( )
A.150N B.300N C. D.
二、填空题
11、(1)某次研究弹簧所受弹力F与弹簧长度L关系实验时,得到如图a所示的图象,由图象可知:弹簧原长________cm,求得弹簧的劲度系数是________N/m.
(2)按如图b的方式挂上钩码(已知每个钩码重),使(1)中研究的弹簧压缩,稳定后指针指示如图b,则指针所指刻度尺示数为________cm.由此可推测图b中所挂钩码的个数为________个.
12、下表是某同学为“探究弹簧弹力与形变量的关系”所测得的几组数据:
弹力F/N
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
弹簧的长度L/cm
6.5
8.0
9.5
11.0
12.5
由表中数据求得弹簧原长______m,弹簧的劲度系数______N/m。
13、有三个力大小分别为30N、80N和60N,这三个力的合力最小值是________N;如下图所示四个情境中,设各接触面光滑,则静止的小球P只受到一个弹力的有_______________(填写对应的“甲、乙、丙、丁”)。
14、如图所示,在水平向左的匀强电场中,有一个质量为的带正电小滑块静止在竖直的粗糙墙壁上。若,其受到的摩擦力大小为________N。当撤掉电场后,忽略空气阻力,木块做的运动是_______。
三、计算题
15、小宸为了研究电梯运行情况,进行如下实验:
Ⅰ.他制作了图所示实验装置,将一根轻弹簧上端固定,把悬挂1.0N重物时弹簧下端指针所指位置的刻度标记为0,对应加速度为0。悬挂0.95N重物时,指针指在刻度A处。最后把1.0N重物固定在弹簧上。
Ⅱ.小宸在电梯内安放好实验装置,乘坐电梯从1楼到11楼。电梯从静止开始先加速上升一段时间,这段时间内指针稳定指在B处;随后匀速上升一段距离再减速运动到11楼停止,减速阶段指针稳定指在C处。整个过程用时。已知楼房层高为,空气阻力不计,弹簧始终处于弹性限度内,g取。求:
(1)指针稳定指在B处阶段,电梯的加速度大小;
(2)电梯加速运动的时间。
16、如图所示,某人站在水平地面上用轻绳牵住一质量的氢气球,因受水平风力的作用,系氢气球的轻绳与水平方向成37°角,气球和人均静止。已知空气对气球的浮力恒为,人的质量,且忽略人受的浮力。(,,)求:
(1)绳拉力大小和水平风力的大小;
(2)地面对人的支持力和摩擦力大小。
四、实验题
17、某同学为了探究弹力与弹簧伸长量的关系,进行了下列操作:
(1)将弹簧悬挂在铁架台上,刻度尺固定在弹簧一侧。
(2)弹簧自然悬挂,待弹簧稳定时,长度记为,弹簧下端挂上砝码盘时,长度记为;在砝码盘中每次增加10g砝码,弹簧长度依次记为至,数据如下表所示:
代表符号
数值(cm)
25.35
27.35
29.35
31.30
33.40
35.35
37.40
39.30
由上表可知所用刻度尺的最小刻度为_________。
(3)如图是该同学根据表中数据作出的图象,纵轴表示砝码的质量,横轴表示弹簧长度与______(填“”或“”)的差值。
(4)由图象可得,弹簧弹力与弹簧伸长量的关系为_______。
(5)该弹簧的劲度系数为______N/m。(重力加速度取,结果保留3位有效数字)
参考答案
1、答案:C
解析:A.根据单位转换关系可知
故A错误;
B.磁悬浮列车行驶时也会受到空气阻力,故B错误;
C.一般高铁的速度为250km/h左右,所以此磁悬浮列车的最大速度比高铁的大,故C正确;
D.600km/h指运行的最大速度,为瞬时速度大小,故D错误。
故选C。
2、答案:D
解析:ACD.三个灯笼受到重力与OA的拉力,所以OA的拉力
三根绳子等长,可知与的拉力是相等的;对O点进行受力分析如图
可知
所以
故AC错误;D正确;
B.由图可知,与的方向不在同一条直线上,所以不是一对平衡力,故B错误。
故选D。
3、答案:C
解析:A、当时,弹簧的长度等于原长,由图可知a的原长比b的短,故A错误;
B、在弹性限度内,弹簧的弹力与形变量成正比,图象中图线的斜率表示劲度系数,由图可知,a图线斜率小于b图线斜率,故a的劲度系数小于b的劲度系数,故B错误;
C、a的劲度系数小于b的劲度系数,故在弹性限度内施加同样大的力,由可知,a的形变量比b的大,故C正确;
D、图象中,图线不是过原点的直线,所以弹簧的弹力与弹簧的长度不成正比,故D错误;
故选:C。
4、答案:D
解析:两个共点力方向相同时合力最大,方向相反时合力最小。两力的合力范围,即,合力的最小值和最大值分别是2N,14N。
故选D。
5、答案:D
解析:木块处于静止,推力和墙壁的弹力平衡,重力和静摩擦力平衡当推力增大为原来的3倍,则木块所受墙面的弹力增加到原来的3倍。但摩擦力始终等于重力,保持不变。故D正确,ABC错误;
故选:D。
6、答案:C
解析:因弹簧秤处于平衡状态,故弹簧秤受到的合力为零;而弹簧秤读出的是其一端受到的拉力大小,故读数等于重物的重力,即;故选:C。
7、答案:D
解析:由于木块处于静止状态,弹簧弹力大小等于木块的重力,由胡克定律得,故,D对.
8、答案:B
解析:设绳子与竖直方向的夹角为日,绳子的拉力为T,则,所以,因重力不变,当角θ增大时,减小,增大,所以F增大;再以整个系统为研究对象,水平方向上:,所以f也逐渐增大;竖直方向上:,所以N不变。故B正确,ACD错误。
故选B。
9、答案:D
解析:某同学站在一板面水平的滑板上,随滑板一起在水平地面上向左做减速直线运动,则该同学的加速度水平向右,根据牛顿第二定律可知,该同学受到合力水平向右,该同学受到水平向右的静摩擦力,该同学相对滑板有向左的运动趋势。
故选D。
10、答案:D
解析:
11、答案:(1)3.0;200(2)1.50;3
解析:
12、答案:0.05;33.3
解析:由表中数据可知,弹簧长度每伸长1.5cm时,弹力增加0.5N,根据胡克定律,则弹簧的劲度系数,弹簧长度为6.5cm时弹簧弹力为0.5N,则,,解得。
13、答案:0;甲、乙、丙、丁;
解析:80N和60N的合力范围为20N~140N,所以80N和60N的合力可与30N的力平衡,故这三个力的合力最小值是零。
甲图中根据平衡条件只会受到下接触面的弹力,若受到左侧平面的弹力则不能受力平衡;受力分析可得乙图中小球P只受到水平面对其竖直向上的弹力,间没有弹力;丙图中接触面若有弹力则垂直接触面斜向上,此时小球不能平衡,所以小球只受到绳子的拉力即绳子的弹力;丁图经平衡分析可得受到竖直绳子的弹力和小球的重力平衡,斜向的绳子不可能有弹力。所以可得小球P只受到一个弹力的图有甲、乙、丙、丁。
14、答案:1;自由落体运动
解析:木块处于平衡状态,竖直方向上,木块受到的摩擦力
当撤掉电场后,木块对墙壁压力为零,木块受到的摩擦力为零,忽略空气阻力,木块只受重力作用,做自由落体运动。
15、答案:(1)(2)2s
解析:(1)以重物为研究对象,重物受到重力和弹簧的拉力。以竖直向上为正方向,刻度尺一小格长度为d。设悬吊0.95 N重物时,弹簧形变量为;悬吊1.0 N重物时,弹簧形变量为,根据胡克定律及二力平衡条件
代入已知条件
解得
弹簧伸长时,弹力大小改变量为。
设1.0N重物质量为,指针稳定指在B处阶段,与指针指在刻度A处相比,弹簧形变量增加了10d,则弹簧弹力为
根据牛顿第二定律
解得
电梯的加速度大小为。
(2)当指针稳定指在C处,弹簧弹力大小为
根据牛顿第二定律
解得
设电梯加速运动的时间为t,根据运动的对称性,其减速阶段时间也为t,则匀速阶段时间为,对上升全过程,由运动学规律
解得
16、答案:(1)见解析(2)24N
解析:(1)以氢气球为对象,设绳子拉力为T,风力为,如图所示
由平衡条件可得
联立解得,
(2)以氢气球和人为整体,根据受力平衡可得
解得地面对人的支持力为
地面对人的摩擦力为
17、答案:(2)1mm(3)(4)正比例关系(5)5.00
解析:(2)由表中实验数据可知,弹簧长度的单位是cm,小数点后有两位有效数字,说明刻度尺的分度值为1mm;
(3)弹簧下端挂上砝码盘时,长度记为;研究弹簧所挂砝码质量与伸长量变化间关系,所以,即横轴表示弹簧长度与的差值;
(4)由图像可得,弹簧弹力与弹簧伸长量的关系为正比例关系;
(5)由图像可知,弹簧的劲