湖南省长沙市宁乡县玉潭中学2022届高三物理上学期段测试卷含解析

2022-2022学年湖南省长沙市宁乡县玉潭中学高三（上）段测物理试卷一、选择题（共12小题，每小题4分，共48分．其中第4、5、7、9、11、12题为多项选择题，全部选对的得4分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分．）1．如图所示是山区村民用斧头劈柴的剖面图，图中BC边为斧头背，AB、AC边是斧头的刃面．要使斧头更容易劈开木柴，则()A．BC边短一些，AB边也短一些B．BC边长一些，AB边短一些C．BC边短一些，AB边长一些D．BC边长一些，AB边也长一些2．降落伞由于受水平风力的影响，沿着与竖直方向成45°角的直线匀速降落，降落伞和人共重为G，则降落伞和人所受空气作用力的大小为()A．GB．C．2GD．G3．如图所示，圆柱体的A点放有一质量为M的小物体P，使圆柱体缓慢匀速转动，带动P从A点转到A′点，在这个过程中P始终与圆柱体保持相对静止．那么P所受静摩擦力f的大小随时间t的变化规律是()A．B．C．D．4．如图所示，物块M通过与斜面平行的细绳与小物块m相连，斜面的倾角α可以改变，讨论物块M对斜面的摩擦力大小，则有()A．若物块M保持静止，则α角越大，摩擦力一定越大B．若物块M保持静止，则α角越大，摩擦力一定越小22C．若物块M沿斜面下滑，则α角越大，摩擦力一定越大D．若物块M沿斜面下滑，则α角越大，摩擦力一定越小5．如图所示，物块M在静止的传送带上以速度v匀速下滑时，传送带突然启动，方向如图中箭头所示，若传送带的速度大小也为v，则传送带启动后()A．M静止在传送带上B．M可能沿斜面向上运动C．M受到的摩擦力不变D．M下滑的速度不变6．如图所示，晾晒衣服的绳子轻且光滑，悬挂衣服的衣架的挂钩也是光滑的，轻绳两端分别固定在两根竖直杆上的A、B两点，衣服处于静止状态．如果保持绳子A端位置不变，将B端分别移动到不同的位置．下列判断正确的是()A．B端移到B1位置时，绳子张力不变B．B端移到B2位置时，绳子张力变小C．B端在杆上位置不动，将杆移动到虚线位置时，绳子张力变大D．B端在杆上位置不动，将杆移动到虚线位置时，绳子张力变小7．如图所示，两个完全相同的光滑球的质量为m，放在竖直挡板和倾角为α的固定斜面间．若缓慢转动挡板至斜面垂直，则在此过程中()A．A，B两球间的弹力不变B．B球对挡板的压力逐渐减小C．B球对斜面的压力逐渐增大D．A球对斜面的压力逐渐增大8．如图，质量为m的物体悬挂在轻质的支架上，斜梁OB与竖直方向的夹角为θ，设水平横梁OA和斜梁OB作用于O点的弹力分别为F1和F2．以下结果正确的是()22A．F1=mgsinθB．F1=C．F2=mgcosθD．F2=9．如图所示，两根直木棍AB和CD相互平行，斜靠在竖直墙壁上固定不动，水泥圆筒从木棍的上部匀速滑下．若保持两木棍倾角不变，将两者间的距离稍增大后固定不动，且仍能将水泥圆筒放在两木棍的上部，则()A．每根木棍对圆筒的支持力变大，摩擦力不变B．每根木棍对圆筒的支持力变大，摩擦力变大C．圆筒将静止在木棍上D．圆筒将沿木棍减速下滑10．如图，OA为一遵从胡克定律的软绳，其一端固定于天花板上的O点，另一端与静止在动摩擦因素恒定的水平面上的滑块相连接．当绳处于竖直位置时，滑块A对地面有压力作用，已知B为一紧挨绳的光滑水平小钉，它到天花板的距离BO等于弹性绳的自然长度，现用一水平力F作用于A，使之向右直线运动，则在运动过程中()A．地面对A的支持力N逐渐减小B．地面对A的摩擦力f保持不变C．水平拉力F保持不变D．水平拉力F逐渐变小11．如图所示，MON是固定的光滑绝缘直角杆，MO沿水平方向，NO沿竖直方向，A，B为两个套在此杆上的带有同种电荷的小球，．用一指向竖直杆的水平力F作用在A球，使两球均处于静止状态．现将A球向竖直杆方向缓慢拉动一小段距离后，A，B两小球可以重新平衡．则后一种平衡状态与前一种平衡状态相比较，下列说法正确的是()A．A，B两小球间的库仑力变大B．A，B两小球间的库仑力变小C．A球对MO杆的压力变大D．A球对MO杆的压力变小12．如图所示，细而轻的绳两端，分别系有质量为mA、mB的球，mA静止在光滑半球形表面P点（球可视为质点），已知过P点的半径与水平面夹角为60°，则mA和mB的关系是()22A．mA=mBB．mA=mBC．mA=2mBD．mB=mA二、实验题（17分）13．如图甲所示，在“验证力的平行四边形定则”的实验中，某同学进行实验的主要步骤是：将橡皮筋的一端固定在木板上的A点，另一端拴上两根绳套，每根绳套分别连着一个弹簧测力计．沿着两个方向拉弹簧测力计，将橡皮筋的活动端拉到某一位置，将此位置标记为O点，读取此时弹簧测力计的示数，分别记录两个拉力F1、F2的大小．再用笔在两绳的拉力方向上分别标记a、b两点，并分别将其与O点连接，表示两力的方向．再用一个弹簧测力计将橡皮筋的活动端仍拉至O点，记录其拉力F的大小并用上述方法记录其方向．（1）用一个弹簧测力计将橡皮筋的活动端仍拉至O点，这样做的目的是：__________．（2）这位同学在实验中确定分力方向时，图甲所示的a点标记得不妥，其原因是：__________．（3）图乙是在白纸上根据实验结果作出的力的图示，其中__________是F1和F2合力的实际测量值．14．李泳探究小组在实验室探究弹簧的弹力和弹簧伸长关系的过程如下：[猜想与假设]弹簧的弹力和弹簧伸长成正比关系．[设计与实验步骤]a．设计的实验装置如图所示；b．先测出不挂钩码时弹簧下端指针所指的标尺刻度，然后在弹簧下端分别悬挂100g、200g的钩码，记下指针所指的标尺刻度；c．将实验数据记录在表格中；d．整理器材，分析实验数据并得出结论．[交流与评估]根据实验数据在坐标纸上描点画出L﹣m图象，如图所示．李泳探究小组根据图象分析，否定了原来的猜想，得出“弹簧弹力和弹簧长度成正比”的结论．22①你认为该小组所得结论对吗？__________．（填“对”或“错”）你的理由是__________．②李泳小组在[设计与实验步骤]中存在的一项严重不足是__________．三、本题共4小题，45分，解答题应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分.有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位.15．如图所示，斜面为长方形的斜面体倾角为37°，其长为0.8m，宽为0.6m．一重为20N的木块原先在斜面体上部，当对它施加平行于AB边的恒力F时，刚好使木块沿对角线AC匀速下滑，求木块与斜面间的动摩擦因数μ和恒力F的大小．16．如图所示，一个重为G的小环套在竖直放置的半径为R的光滑大圆环上，一个劲度系数为k，原长为L（L＜2R）的轻弹簧，一端固定在大圆环顶点A，另一端与小环相连，小环在大圆环上可无摩擦滑动．环静止于B点时，则弹簧与竖直方向的夹角θ为多少？（提示：用相似三角形法求解）2217．一根弹性细绳（遵循胡克定律）原长为l，劲度系数为k，将其一端穿过一个光滑小孔O（其在水平地面上的投影点为O’），系在一个质量为m的滑块A上，A放在水平地面上．小孔O离绳固定端的竖直距离为l，离水平地面高度为h（h＜mg/k），滑块A与水平地面间的最大静摩擦力为正压力的μ倍．问：（1）当滑块与O’点距离为r时，弹性细绳对滑块A的拉力为多大？（2）滑块处于怎样的区域内时可以保持静止状态？18．（13分）2022年春节前后，我国南方大部分省区遭遇了罕见的雪灾，此次灾害过程造成17个省（区、市、兵团）不同程度受灾．尤其是雪灾天气造成输电线被厚厚的冰层包裹（如图甲），使相邻两个铁塔间的拉力大大增加，导致铁塔被拉倒、压塌（如图乙），电力设施被严重损毁，给这些地方群众的生产生活造成了极大不便和巨大损失．当若干相同铁塔等高、等距时，可将之视为如图丙所示的结构模型．已知铁塔（左右对称）质量为m，塔基宽度为d．相邻铁塔间输电线的长度为L，其单位长度的质量为m0，输电线顶端的切线与竖直方向成θ角．已知冰的密度为ρ，设冰层均匀包裹输电线上，且冰层的横截面为圆形，其半径为R（输电线的半径可忽略）．（1）每个铁塔塔尖所受的压力将比原来增大多少？（2）被冰层包裹后，输电线在最高点、最低点所受的拉力大小分别为多少？（3）若某铁塔一侧的输电线在顶端断裂，该铁塔由于受力不对称，会造成该塔以塔基另一侧与地面的接触点为轴旋转翻倒．已知地面对塔基的最大拉力为F（该力可简化为作用点位于塔基中心、方向竖直向下的拉力），设铁塔包裹冰前后的质量之比与输电线包裹冰前后的质量之比相同，要使铁塔不致翻倒，输电线上包裹的冰层半径R的最大值Rmax为多少？2022-2022学年湖南省长沙市宁乡县玉潭中学高三（上）段测物理试卷一、选择题（共12小题，每小题4分，共48分．其中第4、5、7、9、11、12题为多项选择题，全部选对的得4分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分．）1．如图所示是山区村民用斧头劈柴的剖面图，图中BC边为斧头背，AB、AC边是斧头的刃面．要使斧头更容易劈开木柴，则()22A．BC边短一些，AB边也短一些B．BC边长一些，AB边短一些C．BC边短一些，AB边长一些D．BC边长一些，AB边也长一些考点：力的分解．专题：平行四边形法则图解法专题．分析：在劈柴时，斧头的重力通过斧面对木柴的积压形成对木柴向外的力，由分解方法可知如何更容易劈开木柴．解答：解：如图所示：斧头的重力形成对木柴两端的挤压力，两力与斧头的AB、BC边相互垂直；则可知当BC边短一些，AB边长一些时两力之间的夹角更大，则两分力更大；故C正确；故选C．点评：在受力分析时一定要注意平行四边形的作用，根据图形才能正确的找出力的变化关系．2．降落伞由于受水平风力的影响，沿着与竖直方向成45°角的直线匀速降落，降落伞和人共重为G，则降落伞和人所受空气作用力的大小为()A．GB．C．2GD．G考点：共点力平衡的条件及其应用；力的合成与分解的运用．专题：共点力作用下物体平衡专题．分析：空气作用力是指空气对降落伞的浮力，它和重力是一对平衡力，根据平衡力可解此题．解答：解：空气作用力是指空气对降落伞的浮力，它和重力是一对平衡力，根据平衡力特点．可知空气作用力等于重力G故选：D．点评：本题关键明确空气作用力是指空气对降落伞的浮力，它和重力是一对平衡力然后根据共点力平衡条件列式分析求解．223．如图所示，圆柱体的A点放有一质量为M的小物体P，使圆柱体缓慢匀速转动，带动P从A点转到A′点，在这个过程中P始终与圆柱体保持相对静止．那么P所受静摩擦力f的大小随时间t的变化规律是()A．B．C．D．考点：牛顿第二定律；滑动摩擦力；带电粒子在匀强磁场中的运动．专题：牛顿第二定律在圆周运动中的应用．分析：对物块P进行受力分析，求出摩擦力的表达式即可求解．解答：解：物块P受三个力的作用，竖直向下的重力G，沿半径指向外的支持力FN，沿切线方向的静摩擦力Ff，因圆柱体缓慢移动，所以物块P在任意位置所受合力为零，对三力正交分解，设重力G与支持力FN方向所夹锐角为θ，则Ff=mgsinθ，从A转至A′的过程中，θ先减小后增大，Ff先减小后增大，且按照正弦规律变化，故A正确．故选A．点评：该题主要考查了同学们受力分析的能力，要想求解一个物理量的变化情况，就要求出该物理量的表达式，难度适中．4．如图所示，物块M通过与斜面平行的细绳与小物块m相连，斜面的倾角α可以改变，讨论物块M对斜面的摩擦力大小，则有()A．若物块M保持静止，则α角越大，摩擦力一定越大B．若物块M保持静止，则α角越大，摩擦力一定越小C．若物块M沿斜面下滑，则α角越大，摩擦力一定越大D．若物块M沿斜面下滑，则α角越大，摩擦力一定越小考点：共点力平衡的条件及其应用；力的合成与分解的运用；牛顿第二定律．专题：共点力作用下物体平衡专题．分析：对滑块M受力分析，将力按效果沿着与斜面平行和与斜面垂直方向正交分解，根据平衡条件列式分析各个力．解答：解：A、B、物体m受到重力mg和拉力T，处于平衡状态，有T=mg对滑块M受力分析，受重力Mg、支持力N、拉力T和静摩擦力f，其中静摩擦力方向取决于拉力T和重力的下滑分量的大小，若mg＜Mgsinα，如图1；若mg＞Mgsinα，如图222根据平衡条件，对于图1，有T+f=Mgsinα故α越大，f越大；根据平衡条件，对于图2，有T=f+Mgsinα故α越大，f越小；故A、B均错误；C、D、由于物体M下滑，所以物体所受到滑动摩擦力f，有f=μN又由于是在斜面上，所以f=μmgcosα当α增大时cosα减少（0～90度），所以f减少，故C错误，D正确；故选D．点评：本题关键是对滑块M受力分析，对于摩擦力，要分为静摩擦力和滑动摩擦力两种情况，根据平衡条件得到摩擦力的表达式再进行分析讨论．5．如图所示，物块M在静止的传送带上以速度v匀速下滑时，传送带突然启动，方向如图中箭头所示，若传送带的速度大小也为v，则传送带启动后()A．M静止在传送带上B．M可能沿斜面向上运动C．M受到的摩擦力不变D．M下滑的速度不变考点：滑动摩擦力；力的合成与分解的运用；共点力平衡的条件及其应用．分析：对物体受力分析，由于传送带是向上运动的，对物体的受力没有影响，所以物体的运动状态不变．解答：解：由于传送带是向上转动的，在传送带启动前后，物块都只受重力、支持力、沿斜面向上的滑动摩擦力，物块受力不变，所以其下滑的速度也不变．故选CD点评：物体本来就是向下运动，受到的摩擦力是向上的，当传送带在向上转动时，对物体的受力没影响，可以思考一下，如果传送带向下转动，情况又会如何呢？226．如图所示，晾晒衣服的绳子轻且光滑，悬挂衣服的衣架的挂钩也是光滑的，轻绳两端分别固定在两根竖直杆上的A、B两点，衣服处于静止状态．如果保持绳子A端位置不变，将B端分别移动到不同的位置．下列判断正确的是()A．B端移到B1位置时，绳子张力不变B．B端移到B2位置时，绳子张力变小C．B端在杆上位置不动，将杆移动到虚线位置时，绳子张力变大D．B端在杆上位置不动，将杆移动到虚线位置时，绳子张力变小考点：共点力平衡的条件及其应用；力的合成与分解的运用．专题：共点力作用下物体平衡专题．分析：根据几何知识求出绳子间的夹角与绳长和两杆间距离的关系，分析B端移到B1位置时，绳子间的夹角是否变化，由平衡条件分析绳子张力的变化情况．用同样的方法分析将杆移动到虚线位置时，绳子张力的变化情况．由于挂钩是光滑的，相当于动滑轮，绳子的张力关于竖直方向具有对称性．解答：解：A、B、设绳子间的夹角为2α，绳子总长为L，两杆间距离为S，由几何关系得：L1sinα+L2sinα=S，得：sinα==当B端移到B1位置时，S、L都不变，则α也不变，由平衡条件可知，2Fcosα=mg，F=，可见，绳子张力F也不变．故A正确，B错误．C、D、B端在杆上位置不动，将杆移动到虚线位置时，S减小，L不变，则α减小，cosα增大，则F减小．故C错误，D正确．故选AD点评：本题的解题关键是根据几何知识得出绳子间夹角如何变化，再由平衡条件分析绳子张力的变化．也可以采用图解法分析．7．如图所示，两个完全相同的光滑球的质量为m，放在竖直挡板和倾角为α的固定斜面间．若缓慢转动挡板至斜面垂直，则在此过程中()22A．A，B两球间的弹力不变B．B球对挡板的压力逐渐减小C．B球对斜面的压力逐渐增大D．A球对斜面的压力逐渐增大考点：共点力平衡的条件及其应用；力的合成与分解的运用．分析：在逆时针缓慢转动挡板至挡板与斜面垂直的过程中，两完全相同的小球处于静止状态．则小球A受力不变，而小球B由于挡板对球A的弹力方向发生变化，导致球B对挡板及斜面作用力发生变化．解答：解：A、D虽然挡板在变化，但球B对球A的弹力方向没有改变，球B的重力没有变化，则斜面对球A的支持力方向也没变，虽然球A位置在缓慢变化，但球A所受力没有变化，故A球对斜面的压力不变，A、B两球的弹力没有变．所以A正确，D错误；B、C，球B受力分析如图，当缓慢转动挡板至挡板与斜面垂直的过程中，弹力F1的方向也从图示位置转动到与斜面平行位置．则两个弹力的合力不变，当夹角变小时，两弹力大小均变小，故B球对挡板的压力逐渐减少，B球对斜面的压力逐渐减少．故B正确，C错误；故选AB点评：挡板的缓慢变化，导致弹力F1的方向在变化，从而出现两力的合力不变，而其夹角变小，可以确定这两力大小如何变化．当然可以通过画受力的动态图来一目了然8．如图，质量为m的物体悬挂在轻质的支架上，斜梁OB与竖直方向的夹角为θ，设水平横梁OA和斜梁OB作用于O点的弹力分别为F1和F2．以下结果正确的是()A．F1=mgsinθB．F1=C．F2=mgcosθD．F2=考点：常见的承重结构及其特点；力的合成与分解的运用；共点力平衡的条件及其应用．专题：共点力作用下物体平衡专题．分析：对节点进行受力分析，可用合成法求解，也可以用正交分解法．22解答：解：对节点O受力分析如图所示，根据平衡条件可得=mgtanθ，=故选D．点评：本题是对节点受力分析求得答案，也可以将重力按实际效果分解来求．9．如图所示，两根直木棍AB和CD相互平行，斜靠在竖直墙壁上固定不动，水泥圆筒从木棍的上部匀速滑下．若保持两木棍倾角不变，将两者间的距离稍增大后固定不动，且仍能将水泥圆筒放在两木棍的上部，则()A．每根木棍对圆筒的支持力变大，摩擦力不变B．每根木棍对圆筒的支持力变大，摩擦力变大C．圆筒将静止在木棍上D．圆筒将沿木棍减速下滑考点：共点力平衡的条件及其应用；力的合成与分解的运用．专题：共点力作用下物体平衡专题．分析：水泥圆筒从木棍的上部匀速滑下过程中，受到重力、两棍的支持力和摩擦力，根据平衡条件得知，摩擦力不变．将两棍间的距离稍增大后，两棍支持力的合力不变，夹角增大，每根木棍对圆筒的支持力变大，最大静摩擦力增大，可知圆筒将静止在木棍上．解答：解：A、B水泥圆筒从木棍的上部匀速滑下过程中，受到重力、两棍的支持力和摩擦力，根据平衡条件得知，两棍支持力的合力和摩擦力不变．将两棍间的距离稍增大后，两棍支持力的合力不变，而两支持力夹角增大，则每根木棍对圆筒的支持力变大．故A正确，B错误．C、D由上知，每根木棍对圆筒的支持力变大，圆筒的最大静摩擦力增大，而重力沿斜面向下的分力不变，则圆筒仍静止在木棍上．故C正确，D错误．故选AC点评：本题中运用到推论：当两个分力大小一定时，夹角增大时，其合力减小，分析两棍支持力的变化．2210．如图，OA为一遵从胡克定律的软绳，其一端固定于天花板上的O点，另一端与静止在动摩擦因素恒定的水平面上的滑块相连接．当绳处于竖直位置时，滑块A对地面有压力作用，已知B为一紧挨绳的光滑水平小钉，它到天花板的距离BO等于弹性绳的自然长度，现用一水平力F作用于A，使之向右直线运动，则在运动过程中()A．地面对A的支持力N逐渐减小B．地面对A的摩擦力f保持不变C．水平拉力F保持不变D．水平拉力F逐渐变小考点：共点力平衡的条件及其应用；力的合成与分解的运用．专题：共点力作用下物体平衡专题．分析：对A物体进行受力分析，因为A做缓慢直线运动，每一个位置都可以看成平衡状态，运用正交分解法求出支持力的大小，以及拉力的大小．解答：解：物体A受到重力、支持力、水平拉力、弹性绳的拉力和摩擦力．如图．设A处于初始位置时，与B点的距离为h，根据正交分解得：N=mg﹣kxsinθ=mg﹣kx•=mg﹣kh所以支持力不变摩擦力f=μN，知地面对A的摩擦力保持不变；F=Tcosθ+f，物块向右运动的过程中，T变大，θ变小，所以F变大；故B正确，ACD均错误．故选：B．点评：解决本题的关键能够正确地进行受力分析，熟练运用正交分解去求解力．11．如图所示，MON是固定的光滑绝缘直角杆，MO沿水平方向，NO沿竖直方向，A，B为两个套在此杆上的带有同种电荷的小球，．用一指向竖直杆的水平力F作用在A球，使两球均处于静止状态．现将A球向竖直杆方向缓慢拉动一小段距离后，A，B两小球可以重新平衡．则后一种平衡状态与前一种平衡状态相比较，下列说法正确的是()A．A，B两小球间的库仑力变大B．A，B两小球间的库仑力变小C．A球对MO杆的压力变大D．A球对MO杆的压力变小22考点：共点力平衡的条件及其应用；力的合成与分解的运用；库仑定律．专题：共点力作用下物体平衡专题．分析：对A、B两球分别受力分析，根据平衡条件结合正交分解法列方程求解出各个力的表达式，然后分析讨论．解答：解：对A球受力分析，受重力mg、拉力F、支持力N1，静电力F1，如图，根据平衡条件，有x方向：F=F1sinθ①y方向：N1=mg+F1cosθ②再对B球受力分析，受重力Mg、静电力F1、杆对其向左的支持力，如图，根据平衡条件，有x方向：F1sinθ=N2③y方向：F1cosθ=Mg④有上述四式得到⑤N1=mg+Mg⑥由⑤式，由于新位置两球连线与竖直方向夹角θ变小，故静电力F1变小，故A错误，B正确；由⑥式，水平杆对球A的支持力等于两个球的重力之和，不变，再结合牛顿第三定律可知，求A对水平杆的压力不变，故C错误，D也错误；故选B．点评：本题关键是对两个球分别受力分析，然后根据平衡条件并运用正交分解法列方程求解出各个力的表达式进行讨论．12．如图所示，细而轻的绳两端，分别系有质量为mA、mB的球，mA静止在光滑半球形表面P点（球可视为质点），已知过P点的半径与水平面夹角为60°，则mA和mB的关系是()A．mA=mBB．mA=mBC．mA=2mBD．mB=mA考点：共点力平衡的条件及其应用；力的合成与分解的运用．专题：共点力作用下物体平衡专题．22分析：先以质量为mB的球为研究对象，求出绳子的拉力大小，再以质量为mA的球为研究对象，求出两球质量的关系．解答：解：以质量为mB的球为研究对象，根据平衡条件得，绳子的拉力F=mBg…①再以质量为mA的球为研究对象，分析受力如图，绳子的拉力方向近似沿着球面的切线方向．根据平衡条件得：mAgcos60°=F…②联立①②得：mA=2mB故选C点评：本题采用隔离法研究力平衡问题，两物体之间拉力大小相等，是两物体之间的联系．二、实验题（17分）13．如图甲所示，在“验证力的平行四边形定则”的实验中，某同学进行实验的主要步骤是：将橡皮筋的一端固定在木板上的A点，另一端拴上两根绳套，每根绳套分别连着一个弹簧测力计．沿着两个方向拉弹簧测力计，将橡皮筋的活动端拉到某一位置，将此位置标记为O点，读取此时弹簧测力计的示数，分别记录两个拉力F1、F2的大小．再用笔在两绳的拉力方向上分别标记a、b两点，并分别将其与O点连接，表示两力的方向．再用一个弹簧测力计将橡皮筋的活动端仍拉至O点，记录其拉力F的大小并用上述方法记录其方向．（1）用一个弹簧测力计将橡皮筋的活动端仍拉至O点，这样做的目的是：保证前后两次作用力的效果相同．（2）这位同学在实验中确定分力方向时，图甲所示的a点标记得不妥，其原因是：oa两点的距离太近，画力的方向时容易产生误差．．（3）图乙是在白纸上根据实验结果作出的力的图示，其中F′是F1和F2合力的实际测量值．考点：验证力的平行四边形定则．专题：实验题．分析：（1）验证力的平行四边形定则的实验中需要我们让两次拉时的效果相同，且需要记录下拉力的大小及方向；（2）在找出力的方向时，应使两点距离大一些，这样可以减小误差．22（3）分析两个合力的来源可知实验值及真实值；解答：解：（1）两次拉到同一位置可以保证前后两次作用力的效果相同；（2）由图可知，o、a两点距离太近，画力的方向时容易产生误差，应使a离o远一些；（3）实际测量值一定与AO在同一直线上，而另一合力是由平行四边形得出的，一定为平行四边形的对角线，故F为实际测量值，F′为理论值；故答案为：（1）保证前后两次作用力的效果相同；（2）oa两点的距离太近，画力的方向时容易产生误差．（3）F′点评：本题第一、三问为对基础内容的考查，应注意分析实验的原理及数据处理方法；第二问为误差分析，可以根据实验中的要求进行分析．14．李泳探究小组在实验室探究弹簧的弹力和弹簧伸长关系的过程如下：[猜想与假设]弹簧的弹力和弹簧伸长成正比关系．[设计与实验步骤]a．设计的实验装置如图所示；b．先测出不挂钩码时弹簧下端指针所指的标尺刻度，然后在弹簧下端分别悬挂100g、200g的钩码，记下指针所指的标尺刻度；c．将实验数据记录在表格中；d．整理器材，分析实验数据并得出结论．[交流与评估]根据实验数据在坐标纸上描点画出L﹣m图象，如图所示．李泳探究小组根据图象分析，否定了原来的猜想，得出“弹簧弹力和弹簧长度成正比”的结论．①你认为该小组所得结论对吗？错．（填“对”或“错”）你的理由是L﹣m图象纵坐标的起点不是从0开始；或弹簧弹力和弹簧长度是线性函数关系，但不成正比．②李泳小组在[设计与实验步骤]中存在的一项严重不足是只测量三组数据不足以探究得出物理规律或测量数据太少．22考点：探究弹力和弹簧伸长的关系．专题：实验题；弹力的存在及方向的判定专题．分析：该题考察了应用弹力与弹簧长度关系的图象分析问题，找出图线和坐标轴交点的物理意义．解答：解：①该小组所得结论是错误的，L﹣m图象纵坐标的起点不是从0开始，而是15cm，表示没有悬挂钩码时，弹簧的长度是15cm，即弹簧弹力和弹簧长度是线性函数关系，但不成正比．②该实验只测量三组数据不足以探究得出物理规律或测量数据太少，应该多测几组数据以减小实验误差．故答案为：①错；L﹣m图象纵坐标的起点不是从0开始；或弹簧弹力和弹簧长度是线性函数关系，但不成正比．②只测量三组数据不足以探究得出物理规律或测量数据太少．点评：在“探究弹簧弹力与弹簧伸长的关系”的实验中进行数据处理时，注意将物理问题与数学知识有机结合起来．三、本题共4小题，45分，解答题应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分.有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位.15．如图所示，斜面为长方形的斜面体倾角为37°，其长为0.8m，宽为0.6m．一重为20N的木块原先在斜面体上部，当对它施加平行于AB边的恒力F时，刚好使木块沿对角线AC匀速下滑，求木块与斜面间的动摩擦因数μ和恒力F的大小．考点：共点力平衡的条件及其应用；力的合成与分解的运用．专题：共点力作用下物体平衡专题．分析：对滑块受力分析，受重力、支持力、拉力和摩擦力，将重力沿着平行斜面和垂直斜面方向正交分解，然后考虑平行斜面方向合力为零．解答：解：木块在斜面上的受力示意图，如图所示：22由于木块沿着斜面向下做匀速直线运动，由平衡条件可知：F=mgsin37°•tanα=20×木块受到的摩擦力为：Ff=由滑动摩擦力公式得到：答：木块与斜面间的动摩擦因数μ为，恒力F的大小为9N．点评：本题难点在于4个力不共面，关键是将重力正交分解后，考虑平行斜面内和垂直斜面方向均受力平衡．16．如图所示，一个重为G的小环套在竖直放置的半径为R的光滑大圆环上，一个劲度系数为k，原长为L（L＜2R）的轻弹簧，一端固定在大圆环顶点A，另一端与小环相连，小环在大圆环上可无摩擦滑动．环静止于B点时，则弹簧与竖直方向的夹角θ为多少？（提示：用相似三角形法求解）考点：共点力平衡的条件及其应用；力的合成与分解的运用．专题：共点力作用下物体平衡专题．分析：以小环为研究对象，分析受力情况，画出力图，根据平衡条件，运用三角形相似法求解弹簧与竖直方向的夹角θ．解答：解：以小环为研究对象，分析受力情况，如图．根据平衡条件得知，大圆环对小环的压力N和弹簧的弹力F的合力与重力大小相等，方向相反，G′=G，根据△G′NB∽△ABO得：=又AB=2Rcosθ，AO=R，弹簧的弹力为：F=k（2Rcosθ﹣L）代入得：=解得：θ=arccos答：弹簧与竖直方向的夹角θ=arccos．22点评：本题涉及非直角三角形的力平衡问题，运用三角相似法处理，也可以运用三角函数法研究．17．一根弹性细绳（遵循胡克定律）原长为l，劲度系数为k，将其一端穿过一个光滑小孔O（其在水平地面上的投影点为O’），系在一个质量为m的滑块A上，A放在水平地面上．小孔O离绳固定端的竖直距离为l，离水平地面高度为h（h＜mg/k），滑块A与水平地面间的最大静摩擦力为正压力的μ倍．问：（1）当滑块与O’点距离为r时，弹性细绳对滑块A的拉力为多大？（2）滑块处于怎样的区域内时可以保持静止状态？考点：胡克定律；力的合成与分解的运用；共点力平衡的条件及其应用．分析：弹性细绳（遵循胡克定律）在弹性限度内，受到的拉力与伸长量成正比．对滑块受力分析，利用平衡状态条件和最大静摩擦力知识解决问题．解答：解：（1）从几何关系看出：弹性细绳的伸长量为△x=弹性细绳对滑块A的拉力为FT=k△x=k（2）设A静止时离O′的距离为r，此位置处A将受到四个力的作用如图：对FT正交分解，由于处于平衡状态所以有：竖直方向：FN+FTsinθ=mg，水平方向：FTcosθ=Ff而FT=k，Ffmax=μFN所以有：kcosθ=f≤fmax=μ（mg﹣kh）其中cosθ=r即这表明，滑块可以静止在以O′为圆心，为半径的圆域内的任意位置．答：（1）当滑块与O’点距离为r时，弹性细绳对滑块A的拉力为k；22（2）滑块可以静止在以O’为圆心，为半径的圆域内的任意位置．点评：对物体进行受力分析，运用平衡状态条件列出力与力的关系，根据题目的条件中找到临界状态．物理量之间的关系是通过物理规律联系的，找到一个物理量的范围可以找出其他物理量的范围．18．（13分）2022年春节前后，我国南方大部分省区遭遇了罕见的雪灾，此次灾害过程造成17个省（区、市、兵团）不同程度受灾．尤其是雪灾天气造成输电线被厚厚的冰层包裹（如图甲），使相邻两个铁塔间的拉力大大增加，导致铁塔被拉倒、压塌（如图乙），电力设施被严重损毁，给这些地方群众的生产生活造成了极大不便和巨大损失．当若干相同铁塔等高、等距时，可将之视为如图丙所示的结构模型．已知铁塔（左右对称）质量为m，塔基宽度为d．相邻铁塔间输电线的长度为L，其单位长度的质量为m0，输电线顶端的切线与竖直方向成θ角．已知冰的密度为ρ，设冰层均匀包裹输电线上，且冰层的横截面为圆形，其半径为R（输电线的半径可忽略）．（1）每个铁塔塔尖所受的压力将比原来增大多少？（2）被冰层包裹后，输电线在最高点、最低点所受的拉力大小分别为多少？（3）若某铁塔一侧的输电线在顶端断裂，该铁塔由于受力不对称，会造成该塔以塔基另一侧与地面的接触点为轴旋转翻倒．已知地面对塔基的最大拉力为F（该力可简化为作用点位于塔基中心、方向竖直向下的拉力），设铁塔包裹冰前后的质量之比与输电线包裹冰前后的质量之比相同，要使铁塔不致翻倒，输电线上包裹的冰层半径R的最大值Rmax为多少？考点：共点力平衡的条件及其应用；物体的弹性和弹力．专题：共点力作用下物体平衡专题．分析：（1）塔尖受到的压力来自于左右两边的各一半导线上的重力，即为一根导线上的增加的重力；（2）分别对导线最高点及最低点受力分析，由共点力的平衡可得出导线受到的拉力，注意在最高点时选取整根导线分析，而最低点时只选取一半导线进行分析；（3）根据力矩平衡条件列式求解即可．22解答：解：（1）输电线线冰层的体积V冰=πR2L由对称关系可知，塔尖所受压力的增加值等于一根导线上冰层的重力，即△N=ρV冰g=πρR2Lg（2）输电线与冰层的总质量M'=m0L+πρR2Lg，输电线受力如图甲所示．由共点力的平衡条件，得2F1cosθ=m0Lg+πρR2Lg输电线在最高点所受的拉力半根输电线的受力如图乙所示．由共点力的平衡条件，得F2=F1sinθ输电线在最低点所受的拉力（3）设铁塔被冰包裹后的质量为m'，则铁塔即将翻倒时受力如图丙所示．以塔基的最右端为转轴，R取最大值时：又F1′=F1，联立各式，得答：（1）每个铁塔塔尖所受的压力将比原来增大πρR2Lg；（2）冰层包裹后，输电线在最高点的拉力为，最低点所受的拉力为；（3）输电线上包裹的冰层半径R的最大值为为．22点评：本题考查学生在生活实际中应用物理规律的能力，本题要注意灵活选择研究对象进行受力分析，再应用共点力的平衡求解．22