2019版新教材高中物理 第3章 水平測試卷（含解析）新人教版必修第一冊

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1、第三章　水平測試卷 本試卷分第Ⅰ卷(選擇題)和第Ⅱ卷(非選擇題)兩部分，滿分100分，考試時間90分鐘。 第Ⅰ卷(選擇題，共48分) 一、選擇題(本題共12小題，每小題4分，共48分。在每小題給出的四個選項中，第1～8題只有一項符合題目要求，第9～12題有多項符合題目要求。全部選對的得4分，選對但不全的得2分，有選錯的得0分) 1．下列關(guān)于力的說法，正確的是(　　) A．有力作用時一定有施力物體，可能沒有受力物體 B．力有時能脫離物體而獨立存在 C．有受力物體就一定有施力物體 D．只有相互接觸的物體才能有作用力 答案　C 解析　有力作用時一定有施力物體和受力物體，有受

2、力物體就一定有施力物體，A錯誤，C正確；力是物體對物體的作用，力不能脫離物體而獨立存在，B錯誤；兩個物體有力作用時不一定相互接觸，如磁鐵吸引小鐵釘時，磁鐵對小鐵釘有力的作用但磁鐵與小鐵釘可以不相互接觸，D錯誤。 2.如圖所示，殲－20戰(zhàn)機是中國最近研制出的第五代隱身重型殲擊機。它以具有隱身性、高機動性以及先進的航電系統(tǒng)讓世界震驚。關(guān)于飛行中的殲－20戰(zhàn)機的受力，下列說法正確的是(　　) A．戰(zhàn)機受到的重力垂直向下 B．戰(zhàn)機受重力的同時，它也對地球產(chǎn)生引力 C．戰(zhàn)機向前運動的推力無施力物體 D．戰(zhàn)機勻速飛行，它不受重力作用 答案　B 解析　重力的方向豎直向下，不一定垂直向下，A

3、錯誤；由于地球?qū)?zhàn)機的引力而產(chǎn)生重力，同時戰(zhàn)機對地球也產(chǎn)生向上的引力，B正確；任何力都有施力物體，戰(zhàn)機向前的推力來自于發(fā)動機噴出的氣流，C錯誤；地球附近的任何物體都受重力作用，D錯誤。 3．一個質(zhì)量為3 kg的物體，被放置在傾角為α＝30°的固定光滑斜面上。在如圖所示的甲、乙、丙三種情況下物體處于平衡狀態(tài)的是(g＝10 m/s2)(　　) A．僅甲圖 B．僅乙圖 C．僅丙圖 D．甲、乙、丙圖 答案　B 解析　物體在光滑斜面上受重力、支持力和沿斜面向上的拉力，斜面光滑，故物體不受摩擦力；將重力沿斜面和垂直于斜面進行分解，重力垂直于斜面的分力一定與支持力大小相等；要使物體處于平衡狀

4、態(tài)，拉力應(yīng)等于重力沿斜面向下的分力，即F＝mgsinα＝3×10× N＝15 N，故只有乙圖情況下物體平衡，B正確。 4．某人手握一木棒，將木棒豎直靜置于空中，如圖所示，下列說法中正確的是(　　) A．木棒受到的摩擦力方向豎直向上，大小等于木棒的重力 B．手握棒的力越大，手與棒之間的摩擦力越大 C．手對棒的作用力大于棒的重力 D．棒對手的摩擦力與棒的重力是一對作用力和反作用力 答案　A 解析　根據(jù)平衡條件可知，木棒受到的靜摩擦力方向豎直向上，大小等于木棒的重力，A正確；手握得越緊，木棒受到的最大靜摩擦力越大，但棒受到的靜摩擦力不變，B錯誤；棒處于平衡狀態(tài)，合力為0，對棒

5、分析可知，棒受重力和手對棒的作用力，二者應(yīng)大小相等，方向相反，C錯誤；棒對手的摩擦力的施力物體是棒，受力物體是手，棒的重力的施力物體是地球，受力物體是棒，這兩個力既不是平衡力，也不是作用力和反作用力，D錯誤。 5．如圖所示，艦載機保持牽引力F大小不變，在勻速航行的航母上降落時受到阻攔而靜止，此時阻攔索夾角θ＝120°，空氣阻力和甲板阻力不計，則阻攔索承受的張力大小為(　　) A. B．F C.F D．2F 答案　B 解析　設(shè)阻攔索承受的張力大小為FT，由平衡條件可知，牽引力F＝2FT′·cos，又由牛頓第三定律知FT＝FT′，解得FT＝F，B正確。 6．如圖所示為體操男子

6、吊環(huán)比賽中某個時刻的模擬圖，此時運動員靜止不動，兩根吊帶對稱并與豎直方向有一定的夾角，左、右兩吊環(huán)對運動員的作用力大小分別為F1、F2。則下列判斷中正確的是(　　) A．F1、F2是一對作用力和反作用力 B．兩個吊環(huán)對運動員的作用力的合力一定豎直向上 C．每根吊帶受到吊環(huán)的拉力大小都等于運動員重力的一半 D．在運動員將兩吊帶由圖示狀態(tài)再緩慢向兩邊撐開的過程中，吊帶上的拉力緩慢增大 答案　B 解析　運動員受力如圖所示， 由共點力的平衡條件可知， 在水平方向上：F1sinθ＝F2sinθ， 則F1＝F2＝F， 在豎直方向上：F1cosθ＋F2cosθ＝G， 即2

7、Fcosθ＝G， 解得：F＝。 F1、F2都作用在運動員上，不是一對作用力和反作用力，A錯誤；運動員受兩個吊環(huán)的拉力和重力而處于平衡狀態(tài)，三力為共點力，根據(jù)共點力平衡的特點可知，兩個吊環(huán)對運動員的作用力的合力一定豎直向上，B正確；由F＝可知，由于cosθ<1，每根吊帶所受的拉力大小都大于運動員重力的一半，C錯誤；在運動員將兩吊帶再緩慢向兩邊撐開的過程中，角度θ減小，故兩根吊帶的拉力均減小，D錯誤。 7．如圖所示，一個金屬小球靜止在光滑斜面上，球上有兩根細(xì)繩A、B懸于水平天花板上，B繩處于豎直位置，則下列說法正確的是(　　) A．金屬小球一定受到4個力的作用 B．金屬小球可能受到3

8、個力的作用 C．金屬小球一定受到2個力的作用 D．金屬小球可能受到沿斜面向上的靜摩擦力 答案　C 解析　斜面光滑，小球不可能受摩擦力作用，D錯誤；假設(shè)細(xì)繩A或者斜面給小球指向左上方的彈力，小球在水平方向就不能平衡，故小球僅受重力和細(xì)繩B的拉力，A、B錯誤，C正確。 8.近年來，智能手機的普及使“低頭族”應(yīng)運而生。近日研究發(fā)現(xiàn)，玩手機時，有可能讓頸椎承受多達(dá)60磅(約270 N)的重量。一系列健康問題與不當(dāng)?shù)淖藙荽嬖陉P(guān)聯(lián)，如背痛、體重增加、胃痛、偏頭疼和呼吸道疾病等。當(dāng)人體直立時，頸椎所承受的壓力等于頭部的重量；但當(dāng)?shù)皖^時，頸椎受到的壓力會隨之變化，現(xiàn)將人低頭時頭頸部簡化為如圖所示的模

9、型，重心在頭部的P點，頸椎OP(輕桿)可繞O轉(zhuǎn)動，人的頭部在頸椎的支持力和沿PA方向肌肉拉力的作用下靜止。假設(shè)低頭時頸椎OP與豎直方向的夾角為45°，PA與豎直方向的夾角為60°，此時頸椎受到的壓力約為直立時頸椎受到壓力的(≈2.45)(　　) A．4.2倍 B．3.3倍 C．2.8倍 D．2.0倍 答案　B 解析　由題意可知人的頭部受力情況如圖所示，設(shè)人的頸椎對頭的支持力為F，肌肉對頭的拉力為T，正交分解力F和T，在水平方向：Tsin60°＝Fsin45°，豎直方向Fcos45°＝G＋Tcos60°，聯(lián)立解得F≈3.3G，由牛頓第三定律知，頸椎受到的壓力F′等于頸椎對頭的支持力

10、，即F′≈3.3G，B正確。 9．小娟、小明兩人共提一桶水勻速前行，如圖所示，已知兩人手臂上的拉力大小相等且為F，兩人手臂間的夾角為θ，水和水桶的總重力為G，則下列說法中正確的是(　　) A．當(dāng)θ為120°時，F(xiàn)＝G B．不管θ為何值，F(xiàn)＝ C．當(dāng)θ＝0°時，F(xiàn)＝ D．θ越大，F(xiàn)越小 答案　AC 解析　水桶受重力G和兩個拉力F作用而平衡，根據(jù)平衡條件得：2Fcos＝G，解得：F＝，由公式可知，F(xiàn)隨著θ的變化而變化，且θ越大，F(xiàn)越大，B、D錯誤；當(dāng)θ＝0°時，F(xiàn)＝，C正確；當(dāng)θ為120°時，F(xiàn)＝G，A正確。 10．科技的發(fā)展正在不斷地改變著我們的生活，如圖甲是一款手機支架

11、，其表面采用了納米微吸材料，用手觸碰無粘感，接觸到平整光滑的硬性物體時，會牢牢吸附在物體上，如圖乙是手機靜止吸附在支架上的側(cè)視圖，若手機的重力為G，則下列說法正確的是(　　) A．手機受到的支持力大小為Gcosθ B．手機受到的支持力大于Gcosθ C．納米材料對手機的作用力大小為Gsinθ D．納米材料對手機的作用力豎直向上 答案　BD 解析　手機處于靜止?fàn)顟B(tài)，受力平衡，根據(jù)平衡條件可知，在垂直支架方向有：FN＝Gcosθ＋F吸，大于Gcosθ，A錯誤，B正確；手機處于靜止?fàn)顟B(tài)，受力平衡，受到重力和納米材料對手機的作用力，根據(jù)平衡條件可知，納米材料對手機的作用力大小等于重力，

12、方向與重力方向相反，豎直向上，C錯誤，D正確。 11.將一個F＝10 N的力分解為兩個分力，如果已知其中一個不為零的分力F1方向與F成30°角，則關(guān)于另一個分力F2，下列說法正確的是(　　) A．F2的方向不可能與F平行 B．F1的大小不可能小于5 N C．F2的大小可能小于5 N D．F2的方向與F1垂直時，F(xiàn)2最小 答案　AD 解析　如果F2的方向與F平行，則F1的方向也與F平行，這顯然不符合題意，所以F2的方向不可能與F平行，A正確；F1的大小可能小于5 N，與F2的方向、大小有關(guān)，B錯誤；當(dāng)F2的方向與F1的方向垂直時，F(xiàn)2具有最小值5 N，所以F2的大小不可能小于5

13、 N，C錯誤，D正確。 12．如圖所示，輕繩的兩端分別系在圓環(huán)A和小球B上，圓環(huán)A套在粗糙的水平直桿MN上?，F(xiàn)用水平力F拉著繩子上的一點O，使小球B從圖中實線位置緩慢上升到虛線位置，但圓環(huán)A始終保持在原位置不動。在這一過程中，環(huán)對桿的摩擦力Ff和環(huán)對桿的壓力FN的變化情況是(　　) A．Ff不變 B．Ff增大 C．FN不變 D．FN減小 答案　BC 解析　設(shè)Ff′為桿對環(huán)的摩擦力，F(xiàn)N′為桿對環(huán)的支持力，以B為研究對象，小球受到重力、水平力F和輕繩的拉力T，如圖1所示，由平衡條件得：F＝mgtanα，當(dāng)小球B從實線位置緩慢上升到虛線位置時，α增大，則F增大，再以整體為研究對象，

14、受力示意圖如圖2所示，根據(jù)平衡條件得：Ff′＝F，F(xiàn)增大，則Ff′逐漸增大；FN′＝(M＋m)g，則FN′保持不變。由牛頓第三定律知，F(xiàn)f增大，F(xiàn)N不變，B、C正確，A、D錯誤。 第Ⅱ卷(非選擇題，共52分) 二、實驗題(本題共2小題，共12分) 13．(6分)某同學(xué)利用如圖a裝置做“探究彈簧彈力與形變量的關(guān)系”的實驗。 (1)他通過實驗得到如圖b所示的彈力大小F與彈簧長度x的關(guān)系圖線。由此圖線可得該彈簧的原長x0＝________ cm，勁度系數(shù)k＝________ N/m。 (2)他又利用本實驗原理把該彈簧做成一個彈簧秤，當(dāng)彈簧秤上的示數(shù)如圖c所示時，該彈簧的長度x＝__

15、______ cm。 答案　(1)4　50　(2)10 解析　(1)彈簧處于原長時，彈力為零，由圖b可看出，該彈簧的原長為4 cm；由圖b可知，彈簧彈力為2 N時，彈簧的長度為8 cm，伸長量為4 cm，根據(jù)胡克定律F＝kΔx，有：k＝＝50 N/m。 (2)由圖c得到彈簧的彈力為3.0 N，根據(jù)圖b得到此時彈簧的長度為10 cm。 14．(6分)某同學(xué)在做“互成角度的兩個力的合成”的實驗時，利用坐標(biāo)紙記下了橡皮筋的結(jié)點位置O點以及兩只彈簧測力計拉力的大小和方向，如圖a所示。 (1)試在圖a中作出無實驗誤差情況下F1和F2的合力的圖示，并用F表示此力。 (2)有關(guān)此實驗，下列敘

16、述正確的是________。 A．兩彈簧測力計的拉力可以同時比橡皮筋的拉力大 B．橡皮筋的拉力是合力，兩彈簧測力計的拉力是分力 C．兩次拉橡皮筋時，須將橡皮筋結(jié)點拉到同一位置O，這樣做的目的是保證兩次彈簧測力計拉力的效果相同 D．若只增大某一只彈簧測力計的拉力大小而要保證橡皮筋結(jié)點位置不變，只需調(diào)整另一只彈簧測力計拉力的大小即可 (3)如圖b所示是甲和乙兩位同學(xué)在做以上實驗時得到的結(jié)果，其中哪一個比較符合實驗事實？(力F′是用一只彈簧測力計拉時的力)_______ ________。 (4)在以上比較符合實驗事實的那位同學(xué)的實驗中，造成誤差的主要原因是：(至少寫出兩種情況)____

17、_____________________________。 答案　(1)圖見解析　(2)AC (3)甲同學(xué)實驗得到的結(jié)果 (4)見解析 解析　(1)以F1、F2為鄰邊作平行四邊形，其對角線即為所求的合力F(如圖所示)。 (2)兩只彈簧測力計的拉力與橡皮筋的拉力的合力為零，它們之間不是合力與分力的關(guān)系，B錯誤；兩彈簧測力計的拉力的合力與橡皮筋的拉力大小相等即可，兩彈簧測力計的拉力可以同時比橡皮筋的拉力大，A正確；兩次拉橡皮筋時，為保證效果相同，橡皮筋的結(jié)點必須拉到同一位置O，C正確；結(jié)點位置不變，合力不變，當(dāng)一只彈簧測力計的拉力大小改變時，另一只彈簧測力計的拉力的大小和方向必須都

18、改變，故D錯誤。 (3)用平行四邊形定則求出的合力可以與橡皮筋拉力的方向有偏差，但用一只彈簧測力計拉結(jié)點的拉力與橡皮筋拉力一定在同一條直線上，故甲同學(xué)實驗得到的結(jié)果符合實驗事實。 (4)①F1的方向比真實方向偏左； ②F2的大小比真實值偏小且方向比真實方向偏左； ③作圖時兩虛線沒有分別與F1線和F2線平行。(任選其二) 三、計算題(本題共4小題，共40分。要有必要的文字說明和解題步驟，有數(shù)值計算的要注明單位) 15．(10分)如圖所示，三根輕質(zhì)繩子OA、OB與OC將一質(zhì)量為10 kg的重物懸掛在空中而處于靜止?fàn)顟B(tài)，其中OB與天花板夾角為30°，OA與天花板夾角為60°。(g取1

19、0 m/s2) (1)畫出結(jié)點O的受力分析圖，標(biāo)出對應(yīng)的力及角度； (2)求繩子OA、OB對應(yīng)的拉力大小FA、FB； (3)若保持O、B點位置不變，改變OA繩長度，將A點移動到D點，使得OD＝OB，求此時繩子OD對應(yīng)的拉力大小FD。 答案　(1)圖見解析　(2)50 N　50 N　(3)100 N 解析　(1)對結(jié)點O受力分析如圖甲所示， 　　 (2)重物處于平衡狀態(tài)，有FC＝mg，對O點，根據(jù)平衡條件，由幾何知識得： FA＝FCcos30°＝50 N FB＝FCsin30°＝50 N。 (3)將A點移動到D點后畫出O點受力示意圖如圖乙所示，運用合成法，由幾何知識得：FD＝

20、mg＝100 N。 16．(10分)如圖所示，在傾角為30°的光滑斜面上，A、B兩個質(zhì)量均為m的滑塊用輕質(zhì)彈簧相連，彈簧的勁度系數(shù)為k，水平力F作用在滑塊B上，此時彈簧長度為l，且在彈性限度內(nèi)，求： (1)彈簧原長為多少？ (2)力F的大小為多大？ 答案　(1)l＋　(2)mg 解析　(1)對滑塊A，據(jù)平衡條件得mgsin30°＝kx， 其中x＝l0－l，解得l0＝l＋。 (2)對A、B構(gòu)成的整體， 據(jù)平衡條件得Fcos30°＝2mgsin30°，解得F＝mg。 17．(10分)如圖所示，一根水平的粗糙直橫桿上套有兩個質(zhì)量均為m的鐵環(huán)，兩鐵環(huán)上系著兩根等長的細(xì)線，共同

21、拴住一質(zhì)量為M＝2m的小球。若細(xì)線與水平橫桿的夾角為θ時，兩鐵環(huán)與小球均處于靜止?fàn)顟B(tài)，則水平橫桿對其中一鐵環(huán)的彈力為多大？摩擦力為多大？ 答案　2mg　 解析　分析O點的受力情況如圖甲所示， 由對稱性可知F2＝F3， 由平衡條件知F2sinθ＋F3sinθ＝F1， 分析M的受力情況可得F1＝Mg＝2mg， 所以F2＝F3＝。 分析A環(huán)的受力情況如圖乙所示，由平衡條件得 水平方向：Ff＝F2′cosθ，且F2′＝F2，得Ff＝ 豎直方向：FN＝mg＋F2′sinθ，得FN＝2mg。 18．(10分)用彈簧測力計測定木塊A、B間的動摩擦因數(shù)μ，如圖甲、乙所示(水平地面粗糙)

22、。 (1)為了用彈簧測力計的讀數(shù)表示滑動摩擦力，兩種情況中木塊A是否都一定要做勻速直線運動？ (2)若木塊A在拉力FT的作用下做勻速直線運動，圖甲中A、B間的摩擦力是否等于拉力FT? (3)若A、B的重力分別為100 N和150 N，圖甲中彈簧測力計讀數(shù)為60 N(當(dāng)A被拉動時)，F(xiàn)T＝110 N，求A、B間的動摩擦因數(shù)μ。 答案　(1)圖甲中A不必一定要做勻速直線運動，圖乙中A一定要做勻速直線運動 (2)不等于　(3)0.4 解析　(1)題圖甲中只要木塊A相對B滑動即可；題圖乙中的木塊A一定要做勻速直線運動，因為題圖乙中，只有當(dāng)木塊A勻速直線運動時，彈簧測力計的讀數(shù)才與摩擦力大小相等。 (2)題圖甲中，木塊A受上、下兩個接觸面的向左的摩擦力作用，故木塊A、B間的摩擦力小于拉力FT。 (3)題圖甲中，對木塊B研究， 已知Ff＝60 N，F(xiàn)N＝150 N， 根據(jù)Ff＝μFN知A、B間的動摩擦因數(shù)為 μ＝＝＝0.4。 - 12 -