2021学年第三章 相互作用——力综合与测试课后作业题

第三章相互作用---力单元过关2021-2022学年度高一物理（暑期衔接练习四）（人教版2019）

一、单选题

1．如图所示，要在客厅里挂一幅质量m =1.2kg的画（含画框），已知画框背面有两个相距l = 0.8m、位置固定的挂钩。现将轻质细绳的两端分别固定在两个挂钩上，把画对称地挂在插入竖起墙壁的光滑钉子上，挂好后整条细绳呈绷紧状态。若细绳能够承受的最大拉力为Fmax=10N，g取10m/s2，要使细绳不被拉断，细绳的最小长度为     (      )

A．1.6m    B．1m    C．0.8m    D．1.2m

2．如图所示,竖直面内有一圆环,圆心为O ,水平直径为AB ,倾斜直径为MN ，AB 、MN 夹角为θ,一不可伸长的轻绳两端分别固定在圆环的M 、N 两点,轻质滑轮连接一重物,放置在轻绳上,不计滑轮与轻绳摩擦与轻绳重力，圆环从图示位置顺时针缓慢转过2θ的过程中，轻绳的张力的变化情况正确的是（  ）

A．逐渐增大

B．先增大再减小

C．逐渐减小

D．先减小再增大

3．如图所示，在竖直平面内固定一直杆，杆与地面间夹角为，轻环套在杆上．不计质量的滑轮用轻质绳OP悬挂在天花板上，另一轻绳通过滑轮系在环上，不计所有摩擦．现向左缓慢拉绳，当环静止时，与手相连的绳子水平，则OP绳与天花板之间的夹角为（   ）

A． B． C． D．

4．如图所示，A，B是两根竖直立在地上的木桩，轻绳系在两木桩上不等高的P，Q两点，C为光滑的质量不计的滑轮，下面悬挂重物G，现保持结点P的位置不变，当Q的位置变化时，轻绳的张力大小变化情况是（   ）

A．Q点上下移动时，张力不变 B．Q点向上移动时，张力变大

C．Q点向下移动时，张力变大 D．条件不足，无法判断

5．光滑的半球形物体固定在水平地面上，球心正上方有一光滑的小滑轮，轻绳的一端系一小球，靠放在半球上的A点，另一端绕过定滑轮后用力拉住，使小球静止，如图所示，现缓慢地拉绳，在使小球沿球面由A到B的过程中，半球对小球的支持力N和绳对小球的拉力T的大小变化情况是（）

A．N变大、T变小

B．N变小、T变大

C．N变小、T先变小后变大

D．N不变、T变小

6．斜面ABC固定在水平面上，AB面光滑，BC面粗糙，AB长度是BC长度的两倍．三个相同木块a、b、c通过轻质光滑定滑轮用细线相连，细线平行于斜面，如图所示．用手按住c，使其静止在BC上；现撤去c所受手的作用力，则下列关于木块c的判断，正确的是（    ）

A．沿BC面下滑

B．沿BC面上滑

C．仍静止，所受摩擦力为零

D．仍静止，所受摩擦力不为零

7．2020年7月23日，中国首颗火星探测器“天问一号”搭载着“胖五”(长征五号)重型运载火箭在海南文昌发射场顺利发射升空，火箭点火升空，燃料连续燃烧的燃气以很大的速度从火箭喷口喷出，火箭获得推力而升空，则（　　）

A．火箭获得的推力来自空气

B．火箭对喷出燃气的作用力与喷出燃气对火箭的作用力是一对作用力与反作用力

C．喷出的燃气对火箭的作用力与火箭的重力是一对作用力与反作用力

D．火箭飞离大气层后，不受重力作用

8．如图所示，千斤顶的四条臂OA、AB、BC、CO等长且由光滑铰链相连，转动水平螺杆，缩短铰链A、C的间距，将重物缓慢顶起。在此过程中（　　）

A．AO臂的O端受到的作用力减小 B．AB臂的B端受到的作用力不变

C．A端对螺杆的作用力增大 D．臂AO、CO对铰链O的合力增大

9．如图所示，两块相互垂直的光滑挡板OP、OQ，OP竖直放置，小球a、b固定在轻弹簧的两端，并斜靠在OP、OQ挡板上．现有一个水平向左的推力F作用于b上，使a、b紧靠挡板处于静止状态．现保证b球不动，使竖直挡板OP向右缓慢平移一小段距离，则（　  　）

A．b对挡板OQ的压力变大

B．挡板OP对a的弹力不变

C．推力F变大

D．弹簧长度变长

10．汽车a和汽车b在同一平直公路上行驶，它们的v﹣t图象如图所示。已知t2时刻汽车b的速率最小。根据图象可知（　　）

A．在t1时刻，a、b两车运动方向相反

B．在t2时刻前后，b车的加速度方向不变

C．在t3时刻，两车一定相遇

D．在t1到t3这段时间内，a车的平均速度较大

二、多选题

11．如图所示，木块放在粗糙的水平桌面上，外力F1、F2，沿水平方向作用在木块上，木块处于静止状态，其中，。若撤去力F2，则木块受到的摩擦力大小可能是（　　）

A．2N B．8N C．9N D．12N

12．重力为G的圆球放在光滑斜面和光滑的竖直挡板之间，如图所示当斜面倾角由零缓慢逐渐增大时保持挡板竖直，圆球静止，斜面和挡板对圆球的弹力大小的变化是（　　）

A．斜面的弹力由零逐渐变大

B．斜面的弹力由G逐渐变大

C．挡板的弹力由零逐渐变大

D．挡板的弹力由G逐渐变大

13．物体A放在固定的粗糙斜面上保持静止，现用水平力F推A，如图所示，在F由零逐渐增加但A仍保持静止状态的情况下，正确说法有（     ）

A．物体m所受的静摩擦力逐渐减小直到为零

B．物体m所受的弹力逐渐增加

C．物体m所受的合力逐渐增加

D．物体m所受的合力不变

14．如图所示，轻杆AB的A端用铰链固定，滑轮在A点正上方（滑轮大小及摩擦均可不计），B端吊一重物。现将轻绳的一端拴在杆的B端，水平向左的拉力F作用于绳的另一端使B端缓慢上升，在AB杆达到竖直前（　　）

A．拉力F不变 B．拉力F减小

C．AB杆受力增大 D．AB杆受力不变

15．如图所示，两只相同的均匀光滑小球置于半径为R圆柱形容器中，且小球的半径r满足2r>R，则以下关于A、B、C、D四点的弹力大小说法中正确的是：（   ）

A．D点的弹力一定大于小球的重力

B．D点的弹力大小等于A点的弹力大小

C．B点的弹力恒等于一个小球重力的2倍

D．C点的弹力可以大于、等于或小于小球的重力

三、填空题

16．如图所示，电灯的重力G=10N，AO绳与天花板间的夹角为30°，BO绳水平，则AO绳所受的拉力F1=_________ N，BO绳所受的拉力F2=________N．

四、实验题

17．（1）一个实验小组在“探究弹力和弹簧伸长的关系”的实验中，使用两根不同的轻质弹簧a和b，得到弹力与弹簧长度的图象如图所示，下列表述正确的是________

A．a的原长比b的长

B．a的劲度系数比b的小

C．a的劲度系数比b的大

D．测得的弹力与弹簧的长度成正比

（2）如图所示，是探究某根弹簧的伸长量X与所受拉力F之间的关系图：

①弹簧的劲度系数是______N/m；

②当弹簧受F=600N的拉力作用时（在弹性限度内），弹簧伸长为x=______cm

18．“验证力的平行四边形定则实验”操作如下：

(1)在水平放置的木板上，固定一张白纸，将橡皮条的一端固定在水平木板上；

(2)在橡皮条的另一端拴 上两条细绳，细绳的另一端系成绳套(如图所示)；

(3)用两个弹簧秤分别勾住绳套,互成角度拉橡皮条，使橡皮条伸长，结点到达某一位置 O；

(4)用铅笔记下_____的位置和两条细绳的方向，并记录两个弹簧秤上的示数F1、F2；

(5)按照一定的标度作出两个力F1、F2的图示。用_______求出合力F；

(6)只用一个弹簧秤，通过细绳把橡皮条结点拉到_______，记下弹簧秤的示数，还需记录__________，按同一标度作出这个力的图示；

(7)比较与F的大小和方向，看它们是否相等。

五、解答题

19．据统计我国每年高速路上20%的事故都是因为疲劳驾驶，尤其是重型卡车，驾驶员疲劳驾驶造成的后果更为严重，如图所示为国内某汽车品牌率先推出AEBS的系统，通过雷达和摄像头判断车距，当车距小于安全距离自动启动制动系统，并通过车内警报提醒驾驶员保持清醒。某次实验室测试中汽车以10m/s的速度匀速前进，通过传感器和激光雷达检测到正前方22m处有静止障碍物，系统立即采取制动措施，使之做加速度大小为1m/s2的匀减速直线运动，并向驾驶员发出警告，驾驶员2s之后清醒，马上采取紧急制动，使汽车做匀减速直线运动，最终该汽车恰好没有与障碍物发生碰撞。求：

(1)驾驶员采取紧急制动之前，汽车行进距离的大小；

(2)驾驶员采取紧急制动时汽车的加速度大小；

(3)汽车在上述22m的运动全过程中的平均速度的大小。

20．在水平桌面上放一质量为1Kg的木箱，木箱与桌面间的动摩擦因数为0.2，有一个大小为15N的恒力沿水平方向作用在木箱上，则桌面施于木箱摩擦力是多少？

参考答案

1．B

【解析】画（含画框）受力分析图：（如图）

受到重力mg和两个大小相等的细绳拉力F的作用而处于静止状态，当

时，
对应于细绳不被拉断的最小长度x
作细绳拉力的合力（见图），由平衡条件有
由相似三角形的相似比有
代入数据解得 ，故选项B正确。

点睛：以画框为研究对象，分析受力情况，作出力图，两绳拉力的合力与画框的重力大小相等，细绳越短，绳子受到的拉力越大，当细绳拉力达到最大拉力时，细绳最短，根据平衡条件求出此时两绳之间夹角，再几何知识求出细绳的长度。

2．B

【解析】

M、N连线与水平直径的夹角越大，M、N之间的水平距离越小，轻绳与竖直方向的夹角越小，根据，轻绳的张力越小，故圆环从图示位置顺时针缓慢转过2θ的过程，轻绳的张力先增大再减小，故B正确，ACD错误；

故选B．

3．C

【解析】

当轻环静止不动时，PQ绳的拉力与杆的压力等大反向共线，所以PQ绳垂直于杆，由几何关系可知，绳PQ与竖直方向之间的夹角是；对滑轮进行受力分析如图，由于滑轮的质量不计，则OP对滑轮的拉力与两个绳子上拉力的合力大小相等、方向相反，所以OP的方向一定在两根绳子之间的夹角的平分线上，由几何关系得OP与天花板之间的夹角，C正确．

4．A

【解析】

【分析】

对滑轮进行受力分析，因为是光滑滑轮，所以当滑轮静止时两段绳子与水平方向夹角相同，同时利用三角形相似即可解决.

【详解】

设绳子与竖直方向的夹角为α，两个木桩的间距为d，则l左sinα+l右sinα=d，则sinα=，故Q点不论是向上还是向下移动，角α不变；滑轮受向下的拉力F和两侧细线的拉力T而平衡，因滑轮光滑，C两侧的细绳中张力处处相等，假设均为T，根据共点力平衡条件，有：2Tcosα=G，Q点移动后，角α不变，故T不变，故A正确，BCD错误；故选A

5．D

【解析】

试题分析：以小球为研究对象，分析小球受力情况：重力G，细线的拉力T和半球面的支持力N，作出N、T的合力F，由平衡条件得知．

由得，得到，，由题缓慢地将小球从A点拉到B点过程中，，AO不变，变小，可见T变小，N不变，故选项D正确。

考点：共点力平衡的条件及其应用、力的合成与分解的运用

【名师点睛】本题是平衡问题中动态变化分析问题，N与T不垂直，运用三角形相似法分析，作为一种方法要学会应用。

6．C

【解析】

试题分析：假设撤去c所受的作用力后木块a、b、c仍静止，则对木块a、b组成的系统受力分析得绳的拉力．对木块c受力分析，受力情况如图所示，木块C所受重力沿斜面向下的分力等于，可得：,所以，木块c沿斜面方向的合力为零，所以木块c仍静止，所受摩擦力为零，C对．

考点：摩擦力的判断与计算．

【名师点睛】静摩擦力方向的判断

1．受静摩擦力作用的物体不一定是静止的，受滑动摩擦力作用的物体不一定是运动的．

2．摩擦力阻碍的是物体间的相对运动或相对运动趋势，但摩擦力不一定阻碍物体的运动，即摩擦力不一定是阻力．

7．B

【详解】

ABC．燃气被喷出瞬间，火箭对燃气产生作用力，燃气对火箭产生反作用力，使火箭获得的推力，火箭获得的推力来自燃气，选项AC错误，B正确；

D．火箭飞离大气层后，仍受地球的引力作用，即仍受重力作用，选项D错误。

故选B。

8．A

【详解】

A． AO臂的O端受到的作用力

则将重物缓慢顶起时，θ减小，则T1减小，即AO臂的O端受到的作用力减小，选项A正确；

B．对AB和BC臂，则

将重物缓慢顶起时，θ减小，则T2减小，AB臂的B端受到的作用力减小，选项B错误；

C．A端对螺杆的作用力

θ减小，则F减小，选项C错误；   

D．臂AO、CO对铰链O的合力等于重物的重力不变，选项D错误；

故选A。

9．D

【详解】

BD．设弹簧与竖直方向的夹角为α，现保证b球不动，使挡板OP向右缓慢平移一小段距离，则α减小，以a球为研究对象，分析受力情况，根据平衡条件得：

F弹=

α减小，cosα增大，则F弹减小，弹簧变长；挡板对a的弹力

N=mgtanα

α减小，N减小．选项B错误，D正确；

C．对整体研究：水平方向：F=N，则作用力F将减小，故C错误；

A．竖直方向：地面对b的支持力

FN=（ma+mb）g

不变，根据牛顿第三定律可知，b对地面的压力不变，故A错误．

故选D．

点睛：本题是动态平衡问题，关键要灵活选择研究对象，整体和隔离相结合，先对a研究，再对ab整体研究，比较简便．

10．D

【详解】

A．在t1时刻，a、b两车的速度均为正，运动方向相同，故A错误；

B．根据速度图像的斜率表示加速度，斜率的符号表示加速度方向，知在t2时刻前后，b车的加速度方向相反，故B错误；

C．由于初始时刻两车的位置关系未知，所以在t3时刻，两车不一定相遇，故C错误；

D．在t1到t3这段时间内，a车的位移较大，则a车的平均速度较大，故D正确。

故选：D。

11．BC

【详解】

木块处于静止状态时的摩擦力为

撤去力F2后，若仍然静止，摩擦力为

撤去力F2后，若物体运动，摩擦力为

综上所述，摩擦力的范围

故选BC。

12．BC

【解析】

【详解】

AB．以小球为研究对象，分析受力情况，作出力图如图，

由平衡条件得：斜面对球的支持力大小，故当α由零增大时F2从G逐渐增大，A错误B正确；

CD．挡板对小球的弹力，当α为零时，F1为零，当α由零增大时F1从零逐渐增大，故C正确，D错误；

故选BC。

13．BD

【解析】对A受力分析并建立坐标系如图所示：

x轴：Fcosθ-mgsinθ+f=0；
y轴：FN=mgcosθ+Fsinθ
当F为零时，摩擦力等于mgsinθ，方向沿斜面向上；当F增大时，由公式可得，摩擦力减小，当Fcosθ=mgsinθ时，摩擦力刚好为零；当F继续增大摩擦力将变为向下，且随F的增大而增大，故摩擦力先减小后增大；故A错误；由y轴公式可知，FN一直增大，故B正确；因物体一直保持静止，故物体受到的合外力一直保持为零不变；故D正确，C错误；故选BD.

点睛：解决共点力的平衡类问题，一定要做好受力分析，当力超过3个时，最好使用正交分解法将力分解到两个相互垂直的方向，然后再根据共点力的平衡进行列式计算．

14．BD

【详解】

以B点为研究对象，分析受力情况：重物的拉力T（等于重物的重力G）、轻杆的支持力N和绳子的拉力F，作出力图如图

由平衡条件得知，N和F的合力与G大小相等，方向相反，根据三角形相似可得

由于G和OA不变，则比值不变；B端缓慢上升，AB保持不变，BO变小，则N保持不变，F变小。
故选BD。

15．BC

【详解】

对上面小球进行受力分析，如左下图，θ为FAC与竖直方向上的夹角，FD=mgtanθ，当θ=45°时，D点的弹力等于小球的重力，当θ＜45°时，D点的弹力小于小球的重力，当θ＞45°时，D点的弹力大于小球的重力．而FAC= ＞mg．故AD错误．对整体进行受力分析，如右下图，D点的弹力大小等于A点的弹力大小，B点的弹力等于总重力，即2mg．故B、C正确．故选BC．

点评：该题运用了整体法和隔离法，对整体分析，可得出A、D弹力的大小关系和B点的弹力大小．

16．20N;    ;   

【解析】

【详解】

将电灯所受的重力G沿两个绳子方向进行分解，如图所示：

由几何知识得：，.

17．（1） C    （2） ①2000    ② 30   

【解析】

（1）根据胡克定律得：F=kx=k（L-L0），其中L0为弹簧的原长，由此可知在F-L图象上横轴截距表示弹簧的原长，故b的原长大于a的，图象斜率表示劲度系数的大小，故a的劲度系数较大．故答案为C  

（2）由斜率得劲度系数k=2000N/m；带入数据F=600N，x=30cm

18．O点    平行四边形定则    同样位置O    细绳的方向   

【详解】

(4)[1]为保证两次拉橡皮筋的效果相同，所以需要记录小结点的位置O点；

(5) [2]根据实验原理可知，需要用平行四边形定则求解出合力F；

(6)[3][4]由于实验中需要保证用一个弹簧测力计拉时和用两个弹簧测力计拉时效果相同，所以需要将结点拉到同样的位置O点，而由于要作图，所以需要记录细绳的方向。

19．(1)18m；(2)8m/s2；(3)7.3m/s

【详解】

(1)驾驶员采取紧急制动之前，汽车做加速度大小为1m/s2的匀减速直线运动，持续的时间为2s，则驾驶员采取紧急制动之前，汽车行进距离

(2)汽车恰好没有与障碍物发生碰撞，汽车紧急制动过程中行进距离

汽车开始紧急制动过程的初速度

据逆向思维和速度位移公式可得，驾驶员采取紧急制动时汽车的加速度大小

(3)汽车紧急制动过程对应的时间

汽车在上述22m的运动全过程中的平均速度

20．2N

【解析】

【详解】

滑动摩擦力大小，；用15N的水平力拉木箱，15N大于2N，即大于最大静摩擦力，因此推动木箱，则桌面对木箱的摩擦力2N．

【点睛】

在计算摩擦力时，首先需要弄清楚物体受到的是静摩擦力还是滑动摩擦力，如果是静摩擦力，其大小取决于与它反方向上的平衡力大小，与接触面间的正压力大小无关，如果是滑动摩擦力，则根据公式去计算．