（2021新人教版）高中物理必修第一册第三章综合测试（附答案与解析）.docx

1、高中物理 必修第一册 1 / 15 第三章综合测试第三章综合测试 一、选择题（本题共一、选择题（本题共10小题，每小题小题，每小题5分，共分，共50分。第分。第17小题只有一个选项正确，第小题只有一个选项正确，第810小题有多个选小题有多个选 项正确，全选对的得项正确，全选对的得5分，选对但不全的得分，选对但不全的得3分，有选错或不选的得分，有选错或不选的得0分）分） 1.将四块相同的坚固石块垒成圆弧形的石拱，每块的质量为m，其中第3、4块固定在地基上，第1、2块间 的接触面是竖直的，每块石块的两个侧面间所夹的圆心角均为 30。假定石块间的摩擦力可以忽略不计，则 第1、2块石块间的作用力大小为

2、（） A. 1 2 mgB. 3 2 mgC. 3 3 mgD.3mg 2.中国制造2025是国家实施强国战略第一个十年行动纲领，智能机器制造是一个重要方向，其中智能 机械臂已广泛应用于各种领域。如图所示，一机械臂铁夹竖直夹起一个金属小球，小球在空中处于静止状 态，铁夹与球接触面保持竖直，则（） A.小球受到的摩擦力方向竖直向下 B.小球受到的摩擦力与重力大小相等 C.若增大铁夹对小球的压力，小球受到的摩擦力变大 D.若铁夹水平移动，小球受到的摩擦力变大 3.2017年12月1日，中国4 500米载人潜水器“深海勇士”号完成验收。设潜水器在下潜或上升过程中只受重 力、海水浮力和海水阻力作用，其

3、中，海水浮力F始终不变，所受海水阻力仅与潜水器速率有关。已知当 潜水器的总质量为M时恰好以速率v匀速下降，若使潜水器以同样速率匀速上升，则需要从潜水器储水箱 向外排出水的质量为（重力加速度为g）（） 高中物理 必修第一册 2 / 15 A.2 F M g B. 2F M g C.2 F M g D.2 2 F M g 4.如图所示，光滑的四分之一圆弧轨道AB固定在竖直平面内，A端与水平面相切，穿在轨道上的小球在拉 力F作用下， 缓慢地由A向B运动，F始终沿轨道的切线方向， 轨道对球的弹力为N， 在运动过程中 （） A.F增大，N减小B.F减小，N减小 C.F增大，N增大D.F减小，N增大 5.

4、一串小灯笼（五只）彼此用轻绳连接。并悬挂在空中。在稳定水平风力作用下发生倾斜，绳与竖直方向 的夹角为 30，如图所示。设每只灯笼的质量均为m。由上往下第一只灯笼与第二只灯笼间绳中的拉力大小 为（） A.2 3mgB. 2 3 3 mgC. 8 3 3 mgD.8mg 6.如图所示， 三个相同的轻质弹簧连接在O点， 弹簧1的另一端固定在天花板上， 且与竖直方向的夹角为 30， 弹簧2水平且右端固定在竖直墙壁上，弹簧3的另一端悬挂质量为m的物体且处于静止状态，此时弹簧l、2、 3的形变量分别为 1 x， 2 x、 3 x，则（） 高中物理 必修第一册 3 / 15 A. 123 :3:1:2xxx

5、 B. 123 :3:2:1xxx C. 123 :1:2: 3xxx D. 123 :2:1: 3xxx 7.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. 30D. 15 8.如图所示，物体A放在水平桌面上，通过定滑轮悬挂一个重为10 N的物体B，且已知物体A与桌面间的 最大静摩擦力为4 N。要使A静止，需加一水平向左的力 1 F，则力 1 F的取值可以为（） A.4 NB.6 NC.10 ND.18 N 9.如图所示，一铁架台放于水平

6、地面上，其上有一轻质细线悬挂一小球，开始时细线竖直，现将水平力F作 用于小球上，使其缓慢地由实线位置运动到虚线位置，铁架台始终保持静止，则在这一过程中（） 高中物理 必修第一册 4 / 15 A.水平拉力F是恒力 B.铁架台对地面的压力一定不变 C.细线的拉力变小 D.地面对铁架台的摩擦力增大 10.如图所示，A、B都是重物，A被绕过小滑轮P的细线所悬挂，B放在粗糙的水平桌面上；小滑轮P被 一根斜短线系于天花板上的O点； O 是三根线的结点， bO 水平拉着重物B， cO 沿竖直方向拉着弹簧； 弹簧、细线、小滑轮的重力和细线与滑轮间的摩擦力均可忽略，整个装置处于静止状态，g取 2 10 m/s

7、。若 悬挂小滑轮的斜线OP的张力是20 3 N，则下列说法中正确的是（） A.弹簧的弹力为10 NB.重物A的质量为2 kg C.桌面对重物B的摩擦力为10 3 ND.OP与竖直方向的夹角为 60 二、非选择题（共二、非选择题（共50分）分） 11.（5分）如图，把一个弹簧测力计的一端固定在墙上，用另一个弹簧测力计水平向左拉金属板，金属板 高中物理 必修第一册 5 / 15 向左运动，此时两个测力计的示数稳定（图中已把弹簧测力计的示数放大画出），则物块P与金属板间的 滑动摩擦力的大小是_N。若用弹簧测力计测得物块P重13 N，根据表中给出的动摩擦因数，可推 算出物块P的材料为_。 材料动摩擦因

8、数 金属金属0.10 橡胶金属0.50 木头金属0.20 皮革金属0.28 12.（6分）在“探究弹力和弹簧伸长的关系”时，某同学把两根弹簧按如图1所示方式连接起来进行探究。 （1）某次测量如图2所示，指针示数为_cm。 （2）在弹性限度内，将50 g的钩码逐个挂在弹簧下端，得到指针A、B的示数 A L和 B L如表。用表中数据 高中物理 必修第一册 6 / 15 计算弹簧的劲度系数为_N/m（重力加速度 2 10m/sg ） 。 由表中数据_ （填“能”或“不 能”）计算出弹簧的劲度系数。 钩码数1234 / cm A L15.7119.7123.6627.76 / cm B L29.963

9、5.7641.5147.36 13.（7分）在“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 cos cos _。 14.（12分）水平面上固定着半径60cmR 的薄圆筒，筒中放置着两个圆柱，小

10、圆柱半径 1 10 cmr 、重力 为 1 30 NG ， 大圆柱半径 2 30cmr 。 圆筒和圆柱的中心轴均水平， 且圆筒的中心O与大、 小圆柱的切点Q 的连线恰好竖直，如图所示。不计一切摩擦，求： 高中物理 必修第一册 7 / 15 （1）筒对小圆柱的支持力大小 1 N和大、小圆柱之间的压力大小F； （2）大圆柱所受重力大小 2 G。 15.（20分）如图所示，质量为 1 m的物体甲通过三段轻绳相连，三段轻绳的结点为O，轻绳OB水平且B端 与站在水平面上的质量为 2 m的人相连，轻绳OA与竖直方向的夹角 37，物体甲及人均处于静止状态。 （已知 sin370.6， cos370.8， t

11、an370.75，g取 2 10m/s。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力）求： 高中物理 必修第一册 8 / 15 （1）轻绳OA、OB的拉力是多大？ （2）人受到的摩擦力是多大？方向如何？ （3）若人的质量 2 60 kgm ，人与水平面之间的动摩擦因数为0.3，则欲使人在水平面上不滑动，物体 甲的质量 1 m最大不能超过多少？ 高中物理 必修第一册 9 / 15 第三章综合测试第三章综合测试 答案答案解析解析 一、 1.【答案】D 【解析】设第l、3块石块间的作用力为 13 F，第1、2块石块间的作用力为 12 F，以第1块石块为研究对象，受 力如图所示： 由平衡条件得 13sin30 Fmg

12、， 1213cos30 FF，联立解得 12 3Fmg，故选D。 2.【答案】B 【解析】在竖直方向上小球受到摩擦力和竖直向下的重力，二力平衡，等大反向，所以摩擦力方向竖直向 上，A错误，B正确；若增大铁夹对小球的压力，则水平方向上的力变化了，而竖直方向上摩擦力和重力仍 等大反向，摩擦力不变，C错误；若铁夹水平移动，无论是变速移动还是匀速移动，小球在竖直方向上合力 仍为零，摩擦力和重力仍等大反向，摩擦力不变，D错误。 3.【答案】A 【解析】潜水器匀速下降时，受到向下的重力、向上的浮力和向上的阻力，根据平衡条件知：MgFkv， 当以相同的速率向上匀速运动时，受到向下的重力、向下的阻力和向上的浮

13、力，根据平衡条件可知： Mm gkvF，结合两个公式可求出：2 F mM g ，故选A。 4.【答案】A 【解析】 对球受力分析， 受重力、 支持力和拉力， 如图， 根据共点力平衡条件， 有cosNmg ， sinFmg 高中物理 必修第一册 10 / 15 其中为支持力N与竖直方向的夹角；当球向上移动时，变大，故N变小，F变大，故A正确。 5.【答案】C 【解析】自上往下以第2到第5只灯笼为一整体作为研究对象，受力分析如图所示，则有 cos304 T Fmg，得 8 3 3 T Fmg 故选C。 6.【答案】D 【解析】以结点O为研究对象受力分析，运用合成法，如图： 由几何知识知： 3 1

14、cos30 T T 23tan30 TT 高中物理 必修第一册 11 / 15 3 Tmg 故： 123 :2:1: 3T TT 根据胡克定律得：Tkx 则 123 :2:1: 3xxx ，故选D。 7.【答案】A 【解析】木块受重力、支持力和F处于平衡，受力如图所示，根据矢量三角形知，F向上偏转 60后，大小 不变，且木块仍然能处于平衡状态，所以此时力F与水平面的夹角为 60，故选A。 8.【答案】BC 【解析】当 1 4 NF 时，静摩擦力为 21 6 N4 NfFF，物体不能静止，故A错误；当 1 6 NF 时，静 摩擦力为 21 4 NfFF， 即达到最大值且方向向左， 故B正确； 当

15、 1 10 NF 时， 静摩擦力为 21 0fFF， 故C正确；当 1 18 NF 时，由于最大静摩擦力为4 N， 12 4 N8 NFF，所以物体不平衡，将加速向左 移动，故D错误。 9.【答案】BD 【解析】对小球受力分析，受拉力T、重力和水平力F，根据平衡条件，有： tanFmg 高中物理 必修第一册 12 / 15 cos mg T 逐渐增大，则F逐渐增大，T也增大，故A、C错误；以整体为研究对象，根据平衡条件得： f FF，则 f F逐渐增大， N FMm g， N F保持不变，故B、D正确。 10.【答案】ABC 【解析】 O a 与aA两绳拉力的合力与斜线OP的张力大小相等。 由

16、几何知识可知20 N O aaA FF ， 且OP与 竖直方向夹角为 30，D错误；重物A的重力 AaA GF，所以2 kg A m ，B正确；桌面对B的摩擦力 f cos3010 3 N O bO a FFF ，C正确；弹簧的弹力 sin3010 N O a FF 弹 ，A正确。 二、 11.【答案】2.60木头 【解析】分析物块P的受力情况可知，物块P受金属板给P的滑动摩擦力 f F，方向向左，受弹簧测力计向 右的拉力F，由二力平衡可知 f FF，测力计读数为2.60 N，所以 f 2.60 NF ；又根据 f FG可得： f 0.2 F G ，从表中对比得知，物块P为木头。 12.【答案

17、】（1）16.00（15.9816.02均可） （2）12.5（12.212.8均可）能 【解析】（1）刻度尺读数需读到分度值的下一位，则读数为16.00 cm。 （2）由表格中的1、2组数据可知，当弹力的变化量 3 50 1010 N0.5 NF 时，弹簧的形变量为 1 19.71cm15.71cm4.00 cmx，根据胡克定律知： 1 2 1 0.5 N/m12.5 N/m 4.00 10 F k x 。 结合指针A、B示数的变化，可以得出弹簧的形变量，结合弹力的变化量，根据胡克定律能求出弹簧 的劲度系数。 13.【答案】（1）B.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C

18、.橡皮 筋与细线结点的位置与步骤B中结点位置重合钩码个数和对应的细线方向 高中物理 必修第一册 13 / 15 （2） 3 4 【解析】（1）根据实验原理可知，图甲中需要记录合力的大小和方向，画出来的合力是实际值，该实验中 根据钩码个数来表示拉力大小， 因此需要记录的是： 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；该实验采用“等效代替”法，因此在用两根细线拉橡皮筋时，要将橡皮筋与细线结点的位置 拉到与步骤B中结点位置重合，同时记录钩码个数和对应的细线方向。 （2）根据O点处于平衡状态，水平方向有： 4cos3cosmgmg 解得： cos3 cos4 。 14.【答

19、案】（1）25 2 N5 2 N （2）10 N 【解析】 （1） 分析小圆柱的受力， 如图， 平移F、 1 N、 1 G， 三力首尾相连构成的封闭矢量三角形与 2 OQO， 相似，有 11 2 GN OQOO 解得 1 25 2 NN 高中物理 必修第一册 14 / 15 又 1 2 GF OQQO 解得5 2 NF （2）分析大圆柱的受力，如上图，平移 F 、 2 N、 2 G，三力首尾相连构成的封闭矢量三角形与 1 OQO相 似，有 2 1 GF OQQO ，其中5 2 NFF 解得 2 10 NG 15.【答案】（1） 1 5 4 m g 1 3 4 m g （2） 1 3 4 m g

20、方向水平向左 （3）24 kg 【解析】（l）以结点O为研究对象，如图，沿水平方向和竖直方向建立直角坐标系，将 OA F解，由平衡条 件有： sin0 OBOA FF， 1 cos0 OA Fm g 联立得： 1 1 5 cos4 OA m g Fm g 11 3 tan 4 OB Fm gm g 故轻绳OA、OB的拉力大小分别为 1 5 4 m g、 1 3 4 m g 高中物理 必修第一册 15 / 15 （2）人水平方向受到OB绳的拉力和水平面的静摩擦力， 1 3 4 OB fFm g，方向水平向左 （3）当甲的质量增大到人刚要滑动时，质量达到最大，此时人受到的静摩擦力达到最大值。 当人刚要滑动时，静摩擦力达到最大值 2m fm g 由平衡条件得： OBmm Ff 又 11 3 tan 4 OBmmm Fm gm g 联立得： 2 1 44 24kg 33 OBm m Fm g m gg 即物体甲的质量 1 m，最大不能超过24 kg。