2022年高考物理新一轮总复习 阶段示范性测试2 相互作用（含解析）

2022年高考物理新一轮总复习 阶段示范性测试2 相互作用（含解析）本卷测试内容：相互作用本试卷分为第卷(选择题)和第卷(非选择题)两部分，共110分。测试时间90分钟。第卷(选择题，共50分)一、选择题(本题共10小题，每小题5分，共50分。在每小题给出的四个选项中，第17小题，只有一个选项正确；第810小题，有多个选项正确，全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。)1. xx南京调研如图所示，在倾斜的滑杆上套一个质量为m的圆环，圆环通过轻绳拉着一个质量为M的物体，在圆环沿滑杆向下滑动的过程中，悬挂物体的轻绳始终处于竖直方向。则()A. 环只受三个力作用B. 环一定受四个力作用C. 物体做匀加速运动D. 悬绳对物体的拉力小于物体的重力解析：分析物体M可知，其受两个力作用，重力和轻绳拉力，因为悬挂物体的轻绳始终处于竖直方向，故二力平衡，物体做匀速运动，C、D错误；再对环进行受力分析可知，环受重力、轻绳拉力、滑杆支持力和摩擦力，A错误，B正确。答案：B2. 如图所示，质量为m的球放在倾角为的光滑斜面上，用挡板AO将球挡住，使球处于静止状态，若挡板与斜面间的夹角为，则()A. 当30时，挡板AO所受压力最小，最小值为mgsinB. 当60时，挡板AO所受压力最小，最小值为mgcosC. 当60时，挡板AO所受压力最小，最小值为mgsinD. 当90时，挡板AO所受压力最小，最小值为mgsin解析：以球为研究对象，球所受重力产生的效果有两个：对斜面产生的压力N1、对挡板产生的压力N2，根据重力产生的效果将重力分解，如图所示，当挡板与斜面的夹角由图示位置变化时，N1大小改变但方向不变，始终与斜面垂直，N2的大小和方向均改变，由图可看出当挡板AO与斜面垂直，即90时，挡板AO所受压力最小，最小压力N2minmgsin，D项正确。答案：D3. xx淄博模拟如图所示，小球C置于光滑的半球形凹槽B内，B放在长木板A上，整个装置处于静止状态。在缓慢减小木板的倾角过程中，下列说法正确的是()A. A受到的压力逐渐变大B. A受到的摩擦力逐渐变大C. C对B的压力逐渐变大D. C受到三个力的作用解析：在缓慢减小木板的倾角过程中，A受到的压力(mBmC)gcos逐渐变大，A受到的摩擦力(mBmC)gsin逐渐减小，选项A正确，B错误；缓慢减小木板的倾角过程中，C受到两个力的作用，C对B的压力等于重力，不变，选项C、D错误。答案：A4. xx太原市二模如图所示，倾角为的斜面体c置于水平地面上，小物块b置于斜面上，通过细绳跨过光滑的定滑轮与沙漏a连接，连接b的一段细绳与斜面平行。在a中的沙子缓慢流出的过程中，a、b、c都处于静止状态，则()A. b对c的摩擦力一定减小B. b对c的摩擦力方向一定平行斜面向上C. 地面对c的摩擦力方向一定向右D. 地面对c的摩擦力一定减小解析：把物块b隔离出来，受力分析如图(甲)，当沙子缓慢流出的过程中，FT减小，物块b处于静止状态，若受到沿斜面向上的静摩擦力Ff，则FTFfmgsin，故Ff增大，b对c的摩擦力方向沿斜面向下，选项A、B错。对b、c组成的整体，画出如图(乙)所示的受力图，地面对c的摩擦力方向水平向左，故选项C错误；FT变小，显然Ff也减小，故选项D对。答案：D5. xx石家庄质检如图所示，一倾角为30的光滑斜面固定在地面上，一质量为m的小木块在水平力F的作用下静止在斜面上。若只改变F的方向不改变F的大小，仍使木块静止，则此时力F与水平面的夹角为()A. 60B. 45C. 30 D. 15解析：小木块受重力mg、斜面支持力FN和外力F三个力的作用处于平衡状态，三力合力为零，构成首尾相接的矢量三角形，如图所示，由对称性可知，不改变力F的大小只改变其方向，再次平衡时力F与水平方向成60角，故本题答案为A。答案：A6. xx九江模拟如图所示，在水平板左端有一固定挡板，挡板上连接一轻质弹簧。紧贴弹簧放一质量为m的滑块，此时弹簧处于自然长度。已知滑块与挡板的动摩擦因数及最大静摩擦因数均为。现将板的右端缓慢抬起使板与水平面间的夹角为，最后直到板竖直，此过程中弹簧弹力的大小F随夹角的变化关系可能是图中的()解析：选取滑块为研究对象，其肯定受到竖直向下的重力mg、垂直斜面向上的支持力FN(大小为mgcos)和沿斜面向上的摩擦力Ff的作用，可能还会受到沿斜面向上的弹簧弹力F的作用。当较小，即mgsinmgcos时，弹簧弹力F0，代入数据可得此时mgcos，即时，F0，根据平衡条件可得Fmgsinmgcossin()，其中tan，说明F与成正弦式关系，当时，Fmg。故选C。答案：C7. 竖直放置的“”形支架上，一根不可伸长的轻绳通过轻质滑轮悬挂一重物G，现将轻绳的一端固定于支架上的A点，另一端从B点沿支架缓慢地向C点靠近(A与B等高)，则绳中拉力大小变化的情况是()A. 先变大后变小 B. 先不变后变小C. 先变大后不变 D. 先变小后变大解析：两边绳子的拉力的合力等于重物的重力G；在轻绳的另一端未到达支架最高点前，两个绳子之间的夹角未发生变化，绳中拉力不变；当另一端达到支架最高点并向C点运动过程中，两绳子的夹角变小而合力不变，根据2FcosG可知，绳子上的拉力变小。综上所述，选项B正确。答案：B8. xx潍坊模拟如图所示，重力为G的光滑球在倾角为的斜面和竖直光滑墙壁之间处于静止状态。若将斜面换成材料和质量相同，但倾角稍小一些的斜面，以下判断正确的是()A. 球对斜面的压力变小 B. 球对斜面的压力变大C. 斜面可能向左滑动 D. 斜面仍将保持静止解析：以球为研究对象，受到重力G、墙对球的压力F1和斜面对球的支持力F2三个力的作用，当斜面倾角减小时，斜面对球的支持力与竖直方向的夹角减小，受力情况如图甲所示，由图知F1和F2均变小，由牛顿第三定律知球对斜面的压力变小，选项A正确，选项B错误；以球和斜面体整体为研究对象，受力情况如图乙所示，则斜面受到的摩擦力FfF1变小，斜面仍将保持静止，选项C错误，选项D正确。答案：AD9. xx包头模拟如图所示，形状和质量完全相同的两个圆柱体a、b靠在一起，表面光滑，重力为G，其中b的下半部刚好固定在水平面MN的下方，上边露出另一半，a静止在平面上。现过a的轴心施以水平作用力F，可缓慢地将a拉离平面一直滑到b的顶端，对该过程分析，则应有()A. 拉力F先增大后减小，最大值是GB. 开始时拉力F最大为G，以后逐渐减小为0C. a、b间的压力开始最大为2G，而后逐渐减小到GD. a、b间的压力由0逐渐增大，最大为G解析：对a球受力分析，由力的平衡条件得：FNsinG，FNcosF，所以FN，F，开始时sin，最后当a滑到b顶端时，故拉力F一直减小，其最大值为FmaxG，故A错误，B正确；a、b间弹力FN一直减小，其最大值为FNmax2G，最小值为G，故C正确，D错误。答案：BC10. xx武汉二中模拟如图，一斜劈静止于粗糙的水平地面上，在其斜面上放有一滑块m，给m一向下的初速度v0，m恰好保持匀速下滑。现在m下滑的过程中施加一个作用力，则以下说法正确的是()A. 若在m上加一竖直向下的力F1，则m仍保持匀速下滑，M对地面无摩擦力的作用B. 若在m上加一沿斜面向下的力F2，则m将做加速运动，M对地面有水平向左的静摩擦力的作用C. 若在m上加一水平向右的力F3，则m将做减速运动，在m停止前M对地面有向右的静摩擦力的作用D. 无论在m上加什么方向的力，在m停止前M对地面都无静摩擦力的作用解析：m匀速下滑时，mgsinmgcos。在m上加上竖直向下的力F1，相当于mg变大了，变成了(mgF1)，故仍能匀速下滑。由于FfFN始终成立，故无论在m上加什么方向的力，Ff与FN同比例变化，故Ff与FN的合力保持竖直向上，其反作用力Ff与FN(作用在M上)的合力竖直向下，M对地面无摩擦力作用，故选项A、D正确。答案：AD第卷(非选择题，共60分)二、实验题(本题共2小题，共16分)11. (8分)“验证力的平行四边形定则”实验中。(1)部分实验步骤如下，请完成有关内容：A. 将一根橡皮筋的一端固定在贴有白纸的竖直平整木板上，另一端绑上两根细线。B. 在其中一根细线上挂上5个质量相等的钩码，使橡皮筋拉伸，如图(甲)所示，记录：_、_、_。C. 将步骤B中的钩码取下，分别在两根细线上挂上4个和3个质量相等的钩码，用两光滑硬棒B、C使两细线互成角度，如图(乙)所示，小心调整B、C的位置，使_，记录_。(2)如果“力的平行四边形定则”得到验证，那么图(乙)中_。解析：(1)B. 记录钩码个数(或细线拉力)，橡皮筋与细线结点的位置O，细线的方向(说明：能反映细线方向的其他记录也可以)C. 橡皮筋与细线结点的位置与步骤B中结点位置重合，并记录钩码个数和对应的细线方向。(2)对结点进行受力分析，设每个钩码的质量均为m，由平衡条件可知，水平方向满足：4mgcos3mgcos，所以。答案：(1)见解析(2)12. (8分)表中是某同学为“探究弹力与弹簧伸长的关系”的实验所测的几组数据：弹力F/N0.51.01.52.02.5弹簧的伸长x/cm2.65.07.29.812.4(1)请你在图中的坐标纸上作出Fx图线；(2)写出图线所代表的函数式(x用m为单位)：_；(3)写出函数表达式中常数的物理意义_。(4)若弹簧的原长为40 cm，并且以弹簧的总长度L为自变量，写出函数表达式(以N和m为单位)：_。解析：(1)以弹簧的伸长量x为横轴，以弹簧的弹力F为纵轴，将x轴每一小格取为1 cm，F轴每一小格取为0.25 N，将各点描到坐标纸上，并连成平滑的曲线，如图所示。(2)由图象得F与x的函数关系式可写为Fkx，而k20 N/m，故F20x。(3)函数表达式中的常数表示该弹簧每伸长(或压缩)1 m，其弹力增加20 N。(4)弹簧伸长量x(L0.4) m，代入(2)中关系式得：F20(L0.4)。答案：(1)见解析(2)F20x(3)弹簧每伸长(或压缩)1 m，其弹力增加20 N(4)F20(L0.4)三、计算题(本题共4小题，共44分)13. (12分)如图所示，一质量不计的弹簧原长为10 cm，一端固定于质量m2 kg的物体上，另一端施一水平拉力F。(g10 m/s2)(1)若物体与水平面间的动摩擦因数为0.2，当弹簧拉长到12 cm时，物体恰好匀速运动，弹簧的劲度系数多大？(2)若将弹簧拉长到11 cm时，物体所受到的摩擦力大小为多少？(3)若将弹簧拉长到13 cm时，物体所受的摩擦力大小为多少？(设最大静摩擦力与滑动摩擦力相等)解析：(1)物体匀速前进时，k(xx0)mg则k N/m200 N/m。(2)弹簧弹力F1k(x1x0)200(0.110.10) N2 N最大静摩擦力可看做等于滑动摩擦力Ffm0.2210 N4 N故物体没动，所受静摩擦力Ff1F12 N。(3)弹簧弹力F2k(x2x0)200(0.130.10) N6 N。物体将加速前进，此时所受到的滑动摩擦力为Ff2FNmg0.2210 N4 N。答案：(1)200 N/m(2)2 N(3)4 N14. (10分)一光滑圆环固定在竖直平面内，环上套着两个小球A和B(中央有孔)，A、B间由细绳连接着，它们处于如图所示位置时恰好都能保持静止状态。此情况下，B球与环中心O处于同一水平面上，A、B间的细绳呈伸直状态，与水平线成30夹角，已知B球的质量为3 kg，求细绳对B球的拉力T和A球的质量mA。(g10 m/s2)解析：对A球受力分析并正交分解如图所示，可知：水平方向：Tcos30NAsin30 竖直方向：NAcos30mAgTsin30同理对B球进行受力分析并正交分解得：竖直方向：Tsin30mBg联立以上三式可得：T60 N，mA6 kg。答案：60 N6 kg15. (10分)xx岳阳模拟如图所示，两个完全相同的球A、B，重力大小均为G，两球与水平地面间的动摩擦因数均为，一根轻绳两端固定在两球上，在绳的中点施加一个竖直向上的拉力F，当绳被拉直后，两段绳间的夹角为。问：当F至少为多大时，两球将会发生滑动？解析：首先选用整体法，由平衡条件得：F2N2G再隔离任一球，由平衡条件得TsinN2TcosF联立解得：F答案：16. (12分)xx陕西宝鸡质检如图所示，质量为m的物体，放在一固定斜面上，当斜面倾角为30时恰能沿斜面匀速下滑。对物体施加一大小为F的水平向右恒力，物体可沿斜面匀速向上滑行。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，当斜面倾角增大并超过某一临界角0时，不论水平恒力F多大，都不能使物体沿斜面向上滑行，试求：(1)物体与斜面间的动摩擦因数；(2)这一临界角0的大小。解析：(1)对物体受力分析，由平衡条件可知，mgsin30mgcos30解得，tan30。(2)设斜面倾角为时，受力情况如图，由匀速直线运动的条件：FcosmgsinfNmgcosFsin，fN解得：F当cossin0，即cot时，F，即“不论水平恒力F多大，都不能使物体沿斜面向上滑行”此时，临界角060。答案：(1)(2)60