2022-2023学年教科版必修第一册 第三章 相互作用　单元测试

这是一份2022-2023学年教科版必修第一册 第三章 相互作用　单元测试，共16页。
相互作用　检测试题一、选择题(共12小题,1～7题为单选题,8～12题为多选题,每小题4分,共48分)1.下列说法正确的是(　B　)A.木块放在桌面上受到一个向上的弹力,这是由于木块发生微小形变而产生的B.质量均匀分布、形状规则的物体的重心可能在物体上,也可能在物体外C.摩擦力的方向总是与物体的运动方向相反D.由磁铁间存在相互作用可知,力可以离开物体而单独存在解析:木块受到桌面的弹力是由于桌面发生微小形变而产生的,故A错误;物体的重心可能在物体上,也可能在物体外,比如圆环的重心在圆心,不在环上,故B正确;摩擦力的方向总是与物体的相对运动方向或相对运动趋势方向相反,故C错误;磁铁间通过磁场发生作用力,力没有离开物体单独存在,故D错误。2.如图所示,各接触面都是光滑的,各物体均保持静止,则A、B间无弹力作用的是(　C　)解析:由图可知A、B、D选项中,A、B间一定发生挤压而产生微小形变,它们之间一定存在弹力;C选项中假设A、B间有弹力,因各接触面都是光滑的,则B所受合力必不为零,不是平衡状态,不能保持静止,故A、B间一定无弹力,故选项C正确,A、B、D错误。3.如图所示,吊车用两根等长的绳子OA和OB将质量分布均匀的铁板匀速吊离地面,下列说法中正确的是(　D　)A.绳越长,每根绳对铁板拉力越大B.绳越长,两根绳对铁板拉力的合力越小C.两根绳子对铁板拉力的合力竖直向下D.两根绳子对铁板的拉力和铁板的重力是共点力解析:对绳OA和OB的拉力应用平行四边形定则求合力,如图。根据平衡条件两绳子拉力的合力始终与铁板受到的重力等大反向,即不变;如图中所示,当绳子变长后,两绳夹角变小,则绳子拉力变小,但其合力不变,方向竖直向上,故A、B、C错误;两根绳子对铁板的拉力和铁板受到的重力是共点力,故D正确。4.如图所示,吊床用两根绳子拴在两根柱子的等高位置上,某人先坐在吊床上(脚已经离开地面),处于静止状态,这时吊床两端系绳中的拉力为F1,吊床对该人的作用力为F2;后躺在吊床上处于静止状态,这时吊床两端系绳中的拉力为F1′,吊床对该人的作用力为F2′,则(　C　)A.F1′>F1,F2′>F2B.F1′=F1,F2′=F2C.F1′<F1,F2′=F2D.F1′=F1,F2′>F2解析:处于静止状态时,吊床对人的作用力与重力平衡,所以躺着和坐着时,吊床对该人的作用力不变,即F2′=F2。坐在吊床上时,吊床两端系绳与竖直方向的夹角θ较大。人躺下后,吊床两端系绳与竖直方向的夹角θ较小,根据共点力平衡有2Fcos θ=G,θ越小,cos θ越大,则绳子的拉力F越小,则有F1>F1′,故选C。5.质量为m的物体用轻绳AB悬挂于天花板上。用水平向左的力F缓慢拉动绳的中点O,如图所示。用T表示绳OA段拉力的大小,在O点向左移动的过程中(　A　)A.F逐渐变大,T逐渐变大B.F逐渐变大,T逐渐变小C.F逐渐变小,T逐渐变大D.F逐渐变小,T逐渐变小解析:对结点O受力分析,重力的大小和方向均不变,水平拉力F的方向不变,缓慢拉动O点时,绳OA段的拉力与竖直方向的夹角变大,满足三力平衡的动态平衡,如图所示,由共点力的平衡条件可知,水平拉力F逐渐变大,绳的拉力T逐渐变大,故选A。6.蹦床可简化为如图所示,完全相同的网绳构成正方形,O、a、b、c等为网绳的结点。当网水平张紧时,若质量为m的运动员从高处竖直落下,并恰好落在O点,当该处下凹至最低点时,网绳aOe、cOg均成120°向上的张角,此时O点受到的向下的作用力为F,则这时O点周围每根网绳的拉力的大小为(　B　)A.     B.C. D.解析:因为网绳完全相同,并且构成的是正方形,O点到最低时aOe、cOg所成的角度是120°,所以Fa=Fe=Fc=Fg,且Fa与Fe的合力为F=Fa,同理Fg与Fc的合力也是F=Fg,选项A、C、D错误,B正确。7.木块甲、乙质量分别为 5 kg和6 kg,它们与水平地面之间的动摩擦因数均为0.2。夹在甲、乙之间的轻弹簧被压缩了2 cm,弹簧的劲度系数为400 N/m。系统置于水平地面上静止不动。现用F=1 N的水平拉力作用在木块乙上,如图所示。最大静摩擦力等于滑动摩擦力。力F作用后木块所受摩擦力情况是(g取10 m/s2)(　C　)A.木块甲所受摩擦力大小是10 NB.木块甲不受摩擦力C.木块乙所受摩擦力大小是9 ND.木块乙所受摩擦力大小是7 N解析:根据题意可知,木块甲和水平面之间的最大静摩擦力的大小为f1=μm甲g=10 N,木块乙和水平面之间的最大静摩擦力的大小为f2=μm乙g=12 N,根据胡克定律可知,弹簧的弹力大小为F1=kx=8 N;当F作用于木块乙时,F和F1同向且F+F1<f2,所以木块乙静止不动,根据平衡条件可知,木块乙受到的静摩擦力为f乙=F+F1=9 N;对木块甲,因为F1<f1,所以木块甲也静止不动,木块甲受到静摩擦力大小为f甲=F1=8 N,故A、B、D错误,C正确。8.一轻弹簧竖直挂着一质量为1 kg物体,物体静止时弹簧伸长5 cm,当用这一轻弹簧在水平桌面上拉着该物体匀速前进时,弹簧伸长1.5 cm(g取10 N/kg),则下列说法正确的是(　BD　)A.轻弹簧的劲度系数为20 N/mB.物体与桌面间的动摩擦因数为0.3C.物体与桌面间的动摩擦因数为0.15D.轻弹簧的劲度系数为200 N/m解析:轻弹簧的劲度系数为k===200 N/m,选项A错误,D正确;物体沿水平方向满足二力平衡,则与桌面间的滑动摩擦力为f=kΔx′=200 N/m×1.5×10-2 m=3 N,物体与桌面间的动摩擦因数为μ===0.3,选项B正确,C错误。9.如图所示,A、B两木块放在水平面上,它们的高度相等,长木板C放在它们上面。用水平力F拉木块A,使A、B、C一起沿水平面向右匀速运动,则(　AD　)A.A对C的摩擦力方向向右B.C对A的摩擦力方向向右C.B对C的摩擦力方向向右D.C对B的摩擦力方向向右解析:将B、C看成一个整体,它相对A有向左的运动趋势,故A对C的摩擦力方向向右,由牛顿第三定律,C对A的摩擦力方向向左,A正确,B错误;将A、C看成一个整体,B相对它有向左的运动趋势,故C对B的摩擦力方向向右,由牛顿第三定律,B对C的摩擦力方向向左,C错误,D正确。10.两个物体A和B,质量分别为2m和m,用跨过定滑轮的轻绳相连,A静止于水平地面上,如图所示,θ=30°,不计摩擦,则以下说法正确的是(　AC　)A.绳上拉力大小为mgB.地面对物体A的支持力大小为mgC.地面对物体A的摩擦力大小为mgD.地面对物体A的摩擦力方向向右解析:对B物体受力分析可知绳上拉力大小等于物体B受到的重力mg,A正确;对A物体受力分析,正交分解如图所示,根据平衡条件,可知地面对物体A的摩擦力方向向左,D错误;地面对物体A的摩擦力大小等于F的水平分力,即为mg,地面对物体A的支持力大小等于受到的重力减去F的竖直方向分力,即为mg,B错误,C正确。11.如图所示,高空作业的工人被一根绳索悬在空中,已知工人及其身上装备的总质量为m,悬绳与竖直墙壁的夹角为α,并且悬绳上的张力大小为F1,墙壁与工人之间的弹力大小为F2,重力加速度为g,不计人与墙壁之间的摩擦,则(　AC　)A.F1=B.F2=C.若缓慢增大悬绳的长度,F1与F2都变小D.若缓慢增大悬绳的长度,F1减小,F2增大解析:对工人受力分析,如图所示。根据共点力平衡条件有F1=, F2=mgtan α;若缓慢增大悬绳的长度,工人下移时,α变小,故F1变小,F2变小,故A、C正确,B、D错误。12.引体向上是中学生经常开展的一项体育活动,如图所示为某同学在单杠上处于静止的情形,下列说法正确的是(　CD　)A.该同学每个手臂的拉力都等于人体所受重力的一半B.两手臂拉单杠的力的合力方向向上C.运动员两手臂间的距离越大,手与单杠间的摩擦力就越大D.运动员两手之间的距离再小些,平衡时运动员手臂的拉力会变小解析:当两个手臂平行时,每个手臂的拉力才等于人体所受重力的一半,故A错误;两手臂拉单杠的力都斜向下,故合力向下,大小等于重力,故B错误;人处于静止状态,则两手臂拉力的合力等于自身所受重力,两手之间的距离越大,每只手臂的拉力越大,拉力在水平方向的分力等于摩擦力,则摩擦力越大,选项C正确;将人所受的重力按照效果进行分解,由于大小方向确定的一个力分解为两个等大的力时,合力在分力的角平分线上,且两分力的夹角越小,分力越小,即两手臂间的距离越小,夹角越小,手臂的拉力会越小,故D正确。二、非选择题(共52分)13.(6分)某同学利用如图甲所示装置做“探究弹簧弹力大小与其长度的关系”的实验。(1)某次在弹簧下端挂上钩码后,弹簧下端处的指针在刻度尺上的指示情况如图乙所示,此时刻度尺的读数 x=　　　　。 (2)根据实验数据在图丙的坐标纸上已描出了多次测量的弹簧所受弹力大小F跟弹簧长度x的数据点,请作出Fx图线。(3)根据所作出的图线,可得该弹簧的劲度系数k=　　　　N/m。(结果保留2位有效数字) 解析:(1)由图示刻度尺可知,其分度值为1 mm,其示数为11.80 cm。(2)根据坐标系内描出的点作出图像如图所示。(3)由图示图像可知,弹簧的劲度系数为k===49 N/m。答案:(1)11.80 cm  (2)图见解析　(3)4914.(6分)某实验小组做“探究两个互成角度的力的合成规律”实验,如图所示,实验步骤如下:①用两个相同的弹簧测力计互成角度地拉细绳套,使橡皮条伸长,结点到达纸面上某一位置,记为O1;②记录两个弹簧测力计的拉力F1和F2的大小和方向;③只用一个弹簧测力计,仍将结点拉到位置O1,记录弹簧测力计的拉力F′的大小和方向;④按照力的图示要求,作出拉力F1、F2、F′;⑤根据力的平行四边形定则作出F1和F2的合力F;⑥比较F′和F的一致程度。(1)本次实验需要用到带细绳套的橡皮条,图甲中最合适的是　　　。(2)某次用弹簧测力计拉橡皮条时的指针位置如图乙所示,弹簧测力计示数为　　　　 N。 (3)改变F1和F2,重复步骤①至⑥进行第二次实验,记下结点位置O2,位置O2　　　　(选填“必须”或“不必”)与位置O1相同。 (4)实验中,用两个弹簧测力计同时拉,两绳夹角小于90°,一个弹簧测力计示数接近量程,另一个超过量程的一半,请说明这样的操作　　　　(选填“合理”或“不合理”),理由是　      。 (5)某同学在坐标纸上画出了如图所示的两个已知力F1和F2,图中小正方形的边长表示2 N,两合力用F表示,F1、F2与F的夹角分别为θ1和θ2,下列关系正确的有　　　　(多选)。 A.F1=4 N   B.F=12 NC.θ1=45° D.θ1<θ2解析:(1)细绳套长度越长,对于力的方向测量越准确,所以最合适的是C。(2)此弹簧测力计分度值为0.1 N,需要估读到下一位,因此示数为2.60 N。(3)改变F1和F2,重复步骤①至⑥进行第二次实验,记下结点位置O2,因为是两次不同的实验,则位置O2不必与第一次位置O1相同。(4)实验中,用两个弹簧测力计同时拉,两绳夹角小于90°,一个弹簧测力计示数接近量程,另一个超过量程的一半,这样合力会超出量程,所以不合理。(5)根据平行四边形定则,作出两个力的合力如图所示,由图可以知道F1=4 N,合力F=12 N,根据几何关系知F1与F的夹角为θ1=45°,从图上可以知道θ1>θ2,故B、C正确,A、D错误。答案:(1)C　(2)2.60　(3)不必  (4)不合理　合力会超出弹簧测力计量程  (5)BC15.(10分)如图所示,在倾角为30°的光滑固定斜面上,A、B两个质量均为m的滑块用轻质弹簧相连,弹簧的劲度系数为k,水平力F作用在滑块B上,整个系统保持静止,此时弹簧长度为l,且在弹性限度内,已知重力加速度为g,求:(1)弹簧原长l0;(2)力F的大小。解析:(1)对滑块A,据平衡条件得mgsin 30°=kx,其中x=l0-l,解得l0=l+。(2)对A、B构成的整体,据平衡条件得Fcos 30°=2mgsin 30°,解得F=mg。答案:(1)l+　　(2)mg16.(10分)如图所示,质量m1=12 kg的物体A用细绳绕过光滑的定滑轮与质量为m2=2 kg的物体B相连,连接A的细绳与水平方向的夹角θ=53°,此时处于静止状态。已知A与水平桌面间的动摩擦因数μ=0.5,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度g取10 m/s2,取sin 53°=0.8,cos 53°=0.6。(1)求物体A所受摩擦力的大小;(2)欲使系统始终保持静止,物体B的质量不能超过多少?解析:(1)对物体B受力分析,由二力平衡可知细绳拉力大小为F=m2g。对物体A受力分析如图所示,由平衡条件得Fcos θ=f,故f=m2gcos θ,解得f=12 N。(2)设最大静摩擦力为fmax,以A为研究对象,A刚要滑动时,在水平方向F′cos θ=fmax,竖直方向N+F′sin θ=m1g,fmax=μN,联立解得F′=60 N。此时,m2′==6 kg,故物体B的质量不能超过6 kg。答案:(1)12 N　(2)6 kg17.(10分)如图所示,质量为 m=0.8 kg的砝码悬挂在轻绳PA和PB的结点上并处于静止状态,PA与竖直方向的夹角为37°,PB沿水平方向。质量为M=10 kg的木块与PB相连,静止于倾角为37°的斜面上(g取 10 m/s2,取sin 37°=0.6,cos 37°=0.8)。求:(1)轻绳PB拉力的大小;(2)木块所受斜面的摩擦力和弹力大小。解析:(1)分析P点的受力如图甲所示,有FAcos 37°=mg,FAsin 37°=FB,可解得FB=6 N。(2)再分析木块的受力情况如图乙所示,有f=Mgsin 37°+FBcos 37°,N+FBsin 37°=Mgcos 37°,解得f=64.8 N,N=76.4 N。答案:(1)6 N　(2)64.8 N　76.4 N18.(10分)如图所示,物体A、B的质量分别为1 kg和2 kg,其接触面光滑,与水平面的夹角为60°,水平地面粗糙,现用水平力F推A,A、B恰好一起向右做匀速直线运动,g取10 m/s2,求:(1)水平推力F和B对A的弹力大小;(2)地面对B的支持力大小和B与地面间的动摩擦因数。解析:(1)设物体B对A的支持力为N,则物体A的受力如图所示。沿水平方向和竖直方向建立直角坐标系,将N正交分解,根据平衡条件,则水平方向有Nsin 60°=F,竖直方向有Ncos 60°=mAg,解得N=20 N,F=10 N。(2)以A、B整体为研究对象,水平地面对B的摩擦力为f,地面的支持力为N′,根据平衡条件,则水平方向有F-f=0,竖直方向有(mA+mB)g-N′=0,又因为f=μN′,解得N′=30 N,μ=。答案:(1)10 N　20 N　(2)30 N