高中物理人教版 (2019)必修 第一册第三章 相互作用——力综合与测试当堂检测题

相互作用　单元测试

一、单选题（本大题共10小题，共40.0分）

1. 下列几种分析中，不正确的是（　　）

A. 手拉弹簧，弹簧对手也有力的作用

B. 打排球时，用力猛击排球，手会感到痛是因为空气阻力太大

C. 用绳子系着水桶，手提拉绳子时，手受到力，施力物体是绳子

D. 运动员举起杠铃后，受到杠铃的压力作用

【答案】B

【解析】

【详解】力的作用是相互的，手拉弹簧，弹簧对手也有力的作用，A正确；打排球时，用力猛击排球，手会感到痛是因为排球对手也有力的作用，B错误；用绳子系着水桶，手提拉绳子时，绳子也会对手有拉力，所以手受到力的施力物体是绳子，C正确；作用力与反作用力是同时产生的，所以运动员举起杠铃同时受到杠铃的压力作用，D正确．

2. 关于物体的重心，下列说法正确的是（　　）

A. 形状规则的物体的重心，一定在它的几何中心上

B. 形状不规则的物体的重心，不可能在它的几何中心上

C. 物体的重心位置跟物体的质量分布和几何形状有关

D. 用悬挂法寻找物体的重心，当物体静止时，细线的方向可能通过重心

【答案】C

【解析】

试题分析：形状规则且质量分布均匀的物体的重心,一定在它的几何中心上，选项A错误；形状不规则的物体的重心也可能在它的几何中心上，选项B错误；物体的重心位置跟物体的质量分布和几何形状有关，选项C正确；用悬挂法寻找物体的重心，根据二力平衡知识可知，当物体静止时，细线的方向一定通过重心，选项D正确；故选CD．

3. 下列关于弹力的几种说法，其中正确的是（　　）

A. 两物体接触一定产生弹力

B. 只要物体发生形变就一定有弹力产生

C. 静止在水平面上的物体的重力就是它对水平面的压力

D. 静止在水平面上的物体受到向上的弹力是因为水平面发生了形变

【答案】D

【解析】

AB：弹力的产生条件是两物体接触并发生弹性形变。故AB两项错误。

C：静止在水平面上的物体所受的重力是地球对物体的作用力，物体对水平面的压力是物体对水平面的作用力，两力的施力物体、受力物体不一样，不是同一个力。故C项错误。

D：静止在水平面上的物体受到向上的弹力是水平面发生了形变，水平面对物体的弹力。故D项正确。

4. 竖直悬接挂一轻质弹簧，不挂钩码时弹簧长度为8cm，挂上5N的钩码，弹簧长度为10cm，此弹簧的劲度系数是（　　）

A. 150 N/m    B. 200 N/m    C. 250 N/m    D. 300 N/m

【答案】C

【解析】

根据题意，弹簧的伸长量为 x=10cm-8cm=2cm=0.02m，根据胡克定律得F=kx得：，故C正确，ABD错误。

5. 如图，质量m=10kg的物体在一个水平向左F=10N的拉力作用下向右运动，物体和水平面间的动摩擦因素μ=0.1．则物体受到的滑动摩擦力大小和方向分别为（g取10m/s2）（　　）

A. 10N，水平向右    B. 10N，水平向左    C. 20N，水平向右    D. 20N，水平向左

【答案】B

【解析】

【详解】滑动摩擦力的大小，方向与相对运动方向相反，所以为水平向左，B正确．

6. 如图所示为某运动员在100m决赛途中的两个瞬间，其中左图、右图分别表示运动员脚用力后蹬和前脚刚好接触地面，用F1、F2分别表示运动员在两瞬间所受到的摩擦力，则关于F1、F2的方向，以下说法正确的是（）

A. F1向后，F2向后

B. F1向前，F2向前

C. F1向前，F2向后

D. F1向后，F2向前

【答案】C

【解析】

当运动员奔跑途中，后脚用力向后蹬，人才向前运动，正是由于地面给后脚有个向前的静摩擦力，使人能向前运动，即向前；而当前脚向前跨时，正是由于地面给前脚有个向后的静摩擦力，否则人会向前滑动。所以前脚受到地面的向后静摩擦力，即向后，C正确．

7. 如图所示，骨科病房常使用的牵引装置示意图，轻质的细绳的一端固定，另一端绕过定滑轮和动滑轮后挂着一个重物，与动滑轮相连的布带可产生牵引的拉力F，整个装置在同一竖直平面内．若要使牵引的拉力F增大些，可采取的方法是（　　）

A. 只增加倾斜细绳与水平线的夹角θ

B. 保持夹角θ不变只增加倾斜的两根细绳的长度

C. 只将两定滑轮的间距增大

D. 只将牵引的定滑轮保持竖直距离不变向右移动

【答案】D

【解析】

【详解】对与滑轮接触的一小段绳子受力分析，如图受到绳子的两个等大的拉力
 

，，解得，要增大力F，关键是要减小角或者增大m，A错误；增加绳子长度不会改变角度，故不会改变F，B错误；由几何关系可知，两个滑轮间距增大，会增加角，故拉力F会减小，C错误；由几何关系可知，两个定滑轮保持竖直距离不变向右移动，会减小角，故拉力F会增大，D正确．

8. 物块受到共点力F1和F2的作用，它们的合力大小为4N，则F1和F2的大小可能是（　　）

A. F1=10N    F2=5N    B. F1=1N     F2=2N

C. F1=4N     F2=4N    D. F1=10N    F2=16N

【答案】C

【解析】

F1=10N  F2=5N，它们的合力最小值是5N，最大值是15N，4N不在该范围内，所以它们的合力不可能是4N．故A错误；F1=1N   F2=2N，它们的合力最小值是1N，最大值是3N，4N不在该范围内，所以它们的合力不可能是4N．故B错误；F1=4N  F2=4N，它们的合力最小值是0N，最大值是8N，4N在该范围内，所以它们的合力可能是4N．故C正确；F1=10N  F2=16N，它们的合力最小值是6N，最大值是26N，4N不在该范围内，所以它们的合力不可能是4N．故D错误．所以C正确，ABD错误。

9. 将一个有确定方向的力F=10N分解成两个分力，已知一个分力有确定的方向，与F成30°夹角，另一个分力的大小为6N，则在分解时（　　）

A. 有无数组解    B. 有两组解    C. 有唯一解    D. 无解

【答案】B

【解析】

力的分解满足平行四边形定则或三角形定则，根据三角形定则可画出下图：从图中可以看出大小为6 N的分力有两种，即有两解。答案为B。

10. 如图所示，将光滑斜面上的物体的重力mg分解为F1、F2两个力，下列结论正确的是（　　）

A. F2就是物体对斜面的正压力

B. 物体受N、F1、F2三个力作用

C. 物体受mg、N、F1、F2四个力作用

D. F1、F2二个分力共同作用的效果跟重力mg的作用效果相同

【答案】D

【解析】

【详解】是重力的一个分力，受力物体是该物体，而物体对斜面的压力的受力物体是斜面，所以两者不是一回事，A错误；是重力mg按作用效果分解为沿斜面向下和垂直于斜面两个方向的分力，两个分力不是物体所受到的力，物体受N和mg两个力作用，BC错误；两分力共同作用效果与重力作用效果相同，D正确．

二、多选题（本大题共5小题，共20.0分）

11. 图1为斧子劈开树桩的实例，树桩容易被劈开是因为形的斧锋在砍进木桩时，斧刃两侧会对木桩产生很大的侧向压力，将此过程简化成图2的模型，已知斧子是竖直向下且对木桩施加一个竖直向下的力F，斧子形的夹角为θ，则（　　）

A. 斧子对木桩的侧向压力大小为

B. 斧子对木桩的侧向压力大小为

C. 斧锋夹角越大，斧子对木桩的侧向压力越大

D. 斧锋夹角越小，斧子对木桩的侧向压力越大

【答案】AD

【解析】

试题分析：选斧子为研究对象，斧子受到的力有：竖直向下的F、和两侧给它的与斧子的斜面垂直的弹力，由于斧子处于平衡状态，所以侧给它的与斧子的斜面垂直的弹力与F沿两侧分解的分力是相等的，力F的分解如图：

则：，所以：，当斧锋夹角θ越小时，斧子对木桩的侧向压力越大，故BC错误，AD正确；

12. 如图所示，人拉着旅行箱前进，拉力F与水平方向成α角，若将拉力F沿水平和竖直方向分解，则下列说法正确的是（　　）

A. 水平分力为Fcosα

B. 竖直分力为Fsinα

C. 水平分力为Ftanα

D. 竖直分力为Fcotα

【答案】AB

【解析】

【详解】将F分解为水平方向和竖直方向，根据平行四边形定则，水平方向上分力．竖直方向的分力：，AB正确．

13. 在粗糙水平地面上与墙平行放着一个截面为半圆的柱状物体A，A与竖直墙之间放一光滑圆球B，整个装置处于静止状态．现对B施加一竖直向下的力F，F的作用线通过球心，设B对墙的作用力为F1，B对A的压力为F2．在F缓慢增大而整个装置仍保持静止的过程中（　　）

A. F1、F2均缓慢增大    B. F1、F2均缓慢减小

C. A受到的摩擦缓慢增大    D. A受到的摩擦力缓慢减小

【答案】AC

【解析】

对球B受力分析，受重力、墙壁支持力和半圆柱体的支持力，如图

根据共点力平衡条件，有F2cosθ=F+mg；F2sinθ=F1
解得F1=（F+mg）tanθ； ； 故当F增加时，F1、F2都变大；对AB整体受力分析可知，地面给A的摩擦力与F1等大，因F1变大，故A受到的摩擦缓慢增大，故选AC.

点睛：本题关键是对小球B及整体进行受力分析，根据共点力平衡条件列式求解出小球B受到的支持力表达式，再进行讨论．

14. 如图所示，作用于O点的三个力平衡，其中一个力大小为F1，沿-y方向．大小未知的力F2与+x方向夹角为θ，则下列说法正确的是（   ）

A. 力F3不可能在第三象限

B. 力F3可能在第二象限的任意方向上

C. 力F3与F2夹角越小，则F3与F2的合力越小

D. F3的最小值

【答案】BD

【解析】

【分析】

三个力平衡时合力为零，由平衡条件知：其中任意两个力的合力与第三力大小相等、方向相反．作出F2、F1的合力，必定与F3大小相等、方向相反．根据几何知识分析F3的方向范围和最小值．

【详解】根据平行四边形定则，作出，如图所示，与等大反向，可以在第四象限任意范围内，以及第一象限一定范围内，故可以在第二象限任意方向，第三象限一定范围内， A错误B正确；F3与F2的合力大小等于的大小，恒定不变，C错误；从图中可知当与垂直时，最小，根据三角函数可得，D正确．

15. 如图所示，物块放在粗糙的斜面上处于静止状态．现对物块施加一沿斜面向上的推力F，在推力F由零逐渐增大到物块刚要滑动的过程中，物块受到的静摩擦力（　　）

A. 先沿斜面向上，后沿斜面向下

B. 先沿斜面向下，后沿斜面向上

C. 先增大后减小

D. 先减小后增大

【答案】AD

【解析】

【详解】分析物体m的受力情况：重力mg、推力F、斜面的支持力N，静摩擦力f，在沿斜面方向上F从零开始增加，即开始时，故静摩擦力方向沿斜面向上，且，随着F的增大，f减小，当时，f=0，之后，静摩擦力方向沿斜面向下，且，随着F的增大f增大，故f的方向先沿沿斜面向上，后沿斜面向下，大小先减小后增大，AD正确．

三、实验题探究题（本大题共1小题，共10.0分）

16. 在探究求合力的方法时，先将橡皮条的一端固定在水平木板上，另一端系上带有绳套的两根细绳．实验时，需要两次拉伸橡皮条，一次是通过两细绳用两个弹簧秤互成角度地拉橡皮条，另一次是用一个弹簧秤通过细绳拉橡皮条．

(1)下列对实验操作的说法，正确的是______

A．用两个弹簧秤把结点拉到O点之后，为防止O点变动，应用图钉把结点固定在O点

B．在同一组实验中，用两个弹簧秤拉橡皮条和用一个弹簧秤拉橡皮条时结点位置相同

C．为使实验结果更具有说服力，应多做几组，且每组实验两细绳套的夹角不能变

D．为使实验结果更精确，两弹簧秤的规格必须一样

(2)某同学根据实验在纸上画出了如图所示的力的图示（F与AO共线），其中______是F1和F2的理论合力，______是F1和F2的实际合力．

【答案】    (1). B    (2).     (3). F

【解析】

【详解】（1）本实验的目的是为了验证力的平行四边形定则，即研究合力与分力的关系．根据合力与分力是等效的，本实验橡皮条两次沿相同方向拉伸的长度要相同，只要在白纸上记录下第一次结点所在位置O，第二次拉至同一位置即可，不需要用图钉固定，A错误，B正确；为使实验结果更具说服力，应多做几组，每组实验两细绳套的夹角可以改变，C错误；两弹簧秤的规格不需要一样，D错误；

（2）本实验采用了“等效法”，与的合力的实际值测量值为一个弹簧拉绳套时的弹簧的弹力大小和方向，而理论值是通过平行四边形定则得到的值，所以是和的合力的理论值，F是和的合力的实际测量值．

四、计算题（本大题共3小题，共30.0分）

17. 用两根轻质的绳子AB和BC吊一个0.5kg的灯．如果BC绳处于水平，AB绳与水平夹角为60°，求绳AB和BC的张力．（g=10N/kg）

【答案】(1)   (2)

【解析】

试题分析: 以结点B为研究对象，B点受到竖直向下的重力，水平BC的拉力，斜向上的AB的拉力，物体处于静止状态，

根据几何关系，可以得出，，可以得出

考点：本题考查了共点力平衡

18. 如图所示，一个质量m=3kg的物块在斜向上F=15N的拉力作用下沿水平方向向右做匀速直线运动，F与水平方向的夹角为37°．（ g取10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8）求：

(1)物块所受的摩擦力大小；

(2)地面受到物块的压力大小．

【答案】(1)Ff=12N    (2)F压=21N

【解析】

【详解】对物体受力分析，如图所示，由物体作匀速直线运动可知

（1）在水平方向上有：，解得；

（2）在竖直方向上有，解得，

由牛顿第三定律可知．

19. 由实验测得某弹簧所受弹力F和弹簧的长度L的关系图象如图所示，求：

(1)该弹簧的原长为多少？

(2)该弹簧的劲度系数为多少？

【答案】(1)L0=15cm  (2) k=500N/m

【解析】

【分析】

由图直接读出：弹力为0时对应的弹簧长度就是弹簧的原长；利用胡克定律F=kx，计算该弹簧的劲度系数．

【详解】（1）弹簧处于原长时，弹簧所受弹力为0，从图中可知，时，该弹簧的原长；

（2）从图中可知弹簧长度L=25cm时，弹簧伸长量为x=L-L0=25cm-15cm=10cm=0.1m，

对应的弹力为：，由胡克定律有：，

得该弹簧的劲度系数为