2022-2023学年人教版必修物理第一册专题03相互作用-力（专题过关）（Word版含解析）

专题03 相互作用—力

一、单选题（本题共8小题，每小题3分，共24分。在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求）

1．（2022·重庆市朝阳中学高一期末）中国结是一种中国特有的手工编织工艺品，它身上所显示的情致与智慧正是中华古老文明中的一个侧面。一质量为m的中国结用细绳悬挂于O点处于静止状态，如图所示，重力加速度为g，下列说法正确的是（    ）

A．细绳一定竖直 B．中国结的重心一定在它的几何中心

C．中国结的重心可能不在直线上 D．细绳对中国结的拉力是

【答案】A

【详解】AC．由二力平衡可知，用一根线悬挂的物体静止时，线的拉力与自身重力等大反向，重力的方向竖直向下，拉力的方向也是竖直方向的，故OA一定是竖直的，中国结的重心一定在直线上，故A正确，C错误；

B．由于中国结的形状不是完全对称的，质量分布不均匀，故中国结的重心不一定在它的几何中心。故B错误；

D．细绳对中国结的拉力大小等于mg，拉力重力是两种不同性质的力，故D错误。

故选A。

2．（2022·浙江温州·高一期末）弹力绳可以帮助健身运动员进行肌肉锻炼，图甲是健身运动员把弹力绳的一端固定在墙面上，用拉弹力绳的另一端使其伸长；图乙是健身运动员双手握住弹力绳两端，用拉弹力绳使其伸长。已知两种锻炼方式所用的弹力绳为同一根，且其弹力大小与形变量成正比，则关于拉力和的大小关系正确的是（　　）

A． B．

C． D．不能确定

【答案】A

【详解】两种锻炼方式所用的弹力绳为同一根，且其弹力大小与形变量成正比，两种锻炼方式弹簧的伸长量相等，则两种锻炼方式弹簧的弹力相等，设均为，有图甲可知

由图乙可知

则

故BCD错误A正确。

故选A。

3．（2022·河南·许昌市普通教育教学研究室高一期末）目前无人机多种多样，广泛应用于农业、军事、航天等领域。如图所示，是民用测绘无人机的示意图。在无风的天气中，当该无人机沿着虚线斜向上加速飞行执行测绘任务的过程中，空气对其摩擦阻力的方向沿（　　）

A．方向 B．方向 C．方向 D．方向

【答案】B

【详解】依题意，根据摩擦阻力的方向特点可知：空气对其摩擦阻力的方向与无人机的运动方向相反，所以结合题图可知沿方向，故选B。

4．（2022·福建福州·高一期末）如图所示，一只金丝猴在树林中玩耍时，单手握住树枝悬挂在空中静止，下列说法正确的是（　　）

A．金丝猴对树枝的拉力就是金丝猴的重力

B．金丝猴对树枝的拉力是由于树枝的形变引起的

C．金丝猴对树枝的拉力与金丝猴受到的重力是一对平衡力

D．金丝猴对树枝的拉力与树枝对金丝猴的拉力是一对作用力与反作用力

【答案】D

【详解】A．金丝猴对树枝的拉力是弹力，作用在树枝上，金丝猴的重力是由地球吸引产生的，作用在金丝猴上，故金丝猴对树枝的拉力不是金丝猴的重力，A错误；

B．金丝猴对树枝的拉力是由于金丝猴手的形变引起的，B错误；

C．金丝猴对树枝的拉力作用在树枝上，金丝猴受到的重力作用在金丝猴上，故金丝猴对树枝的拉力与金丝猴受到的重力不是一对平衡力，C错误；

D．金丝猴对树枝的拉力与树枝对金丝猴的拉力是一对作用力与反作用力，D正确。

故选D。

5．（2022·广东·金山中学高一期末）汕头海湾大桥跟汕头相伴20多年了，它是典型的单面索斜拉桥（所有钢索均处在同一竖直面内），其索塔与钢索如图所示（　　）

A．增加钢索的数量可增大钢索承受的拉力

B．为了减小钢索承受的拉力，可以适当降低索塔的高度

C．索塔两侧钢索对称且拉力大小相同时，钢索对索塔的合力竖直向下

D．钢索很坚固，因此钢索对索塔的拉力大于索塔对钢索的拉力

【答案】C

【详解】A.钢索对桥身的拉力的合力与桥身重力大小相等、方向相反，由于桥身重力一定，所以增加钢索的数量可减小每根钢索承受的拉力，故A错误；

B.合力一定，分力间的夹角越小，则分力越小。为了减小钢索承受的拉力，应该增大索塔的高度，达到减小钢索间夹角的目的，故B错误；

C.根据对称性可知，索塔两侧钢索对称分布，拉力大小相等时，水平分力抵消，钢索对索塔的合力竖直向下，故C正确；

D. 钢索对索塔的拉力与索塔对钢索的拉力是一对相互作用力，大小相等，故D错误。

故选C。

6．（2022·山东枣庄·高一期末）如图所示，载有救援物资的热气球悬停于距水平地面H的高处，现将质量为m的物资从静止投放，投出物资后热气球质量为M，做匀加速直线运动。已知物资落地时与热气球的距离为d，重力加速度为g，不计空气阻力和物资所受浮力，以下判断正确的是（　　）

A．投出物资后热气球所受合力大小的为

B．投出物资后热气球所受合力大小的为

C．投出物资后热气球加速度的大小为

D．物资落地时热气球速度的大小为

【答案】C

【详解】AB．抛出物资前，竖直方向上

投出物资后热气球所受合力大小的为

故AB错误；

C．投出物资后热气球加速度的大小为a，物资落地时

，

解得

故C正确；

D．物资落地时热气球速度的大小为

故D错误。

故选C。

7．（2022·江苏淮安·高一期末）我国的石桥世界闻名，如图，某桥由六块形状完全相同的石块组成，其中石块1、6固定，2、5质量相同为m，3、4质量相同为，不计石块间的摩擦，则为（    ）

A． B． C．1 D．2

【答案】D

【详解】六块形状完全相同的石块围成半圆对应的圆心角为，每块石块对应的圆心角为，对第块石块受力分析如图

结合力的合成可知

对第2块和第三块石块整体受力分析如图

解得

故选D。

8．（2022·辽宁沈阳·高一期末）如图所示，将足够长的木板A紧靠竖直墙壁放于水平地面上，物块B在一水平推力F作用下紧靠木板A（A、B接触面竖直）。当用同样大小的力F向上匀速拉动物块B时，A刚好不能沿墙壁运动。已知木板A与墙壁之间的动摩擦因数为，A与B之间的动摩擦因数为，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则木板A与物块B的质量比为（　　）

A． B． C． D．

【答案】D

【详解】设墙给A的支持力为，B给A的压力为。对A由平衡条件得

对整体有

联立解得

故ABC错误，D正确。

故选D。

二、多选题（本题共4个小题，每小题4分，共16分。在每小题给出的四个选项中，有多项答合题目要求，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分）

9．（2022·广东珠海·高一期末）打印机是现代办公不可或缺的设备，其进纸系统结构如图所示，正常情况下能做到“每次只进一张纸”，某次打印过程中刚好还有100张相同的纸，每张纸的质量均为m，打印时搓纸轮按图示逆时针方向转动，搓纸轮给第1张纸压力大小为，带动最上面的第1张纸匀速向右运动，搓纸轮与纸张之间的动摩擦因素为，纸张与纸张之间，重力加速度为g，当打印机正常工作时下列说法中正确的是（　　）

A．搓纸轮对1张纸的摩擦力方向向右

B．第2张与第3张之间的摩擦力大小为

C．第99张纸与第100张纸之间的摩擦力为

D．一定大于

【答案】ACD

【详解】A．因为是搓纸轮带动第一张向右运动，第1张纸上表面受到搓纸轮施加的摩擦力f，方向向右，故A正确；

D．第1张纸下表面受到第2张纸施加的滑动摩擦力f′，方向向左，即有

F为搓纸轮对第1张纸的压力，要让纸张一张一张进入则需满足

由题知，故必有，故D正确；

BC．第2张纸与第3张纸之间的摩擦力及第99张纸与第100张纸之间的摩擦力都是静摩擦力，根据受力平衡可知，大小均为，故B错误，C正确；

故选ACD。

10．（2022·四川成都·高一期末）拉链是方便人们生活的近代十大发明之一。图（a）为拉头劈开链齿的实例，拉齿容易被劈开是因为拉头内部的楔形物插入链齿时，楔形物两侧会对链齿产生很大的侧向压力，此过程可简化成图（b）的模型。已知拉头对链齿施加一个竖直向下的力F，楔形物顶端夹角为，则（　　）

A．若F一定，大时侧向压力大 B．若F一定，小时侧向压力大

C．若一定，F大时侧向压力大 D．若一定，F小时侧向压力大

【答案】BC

【详解】AB．由题意可将力F分解为两个垂直两侧拉链的压力，且由几何关系知，两分力夹角与是互补关系，所以F一定，越大两分力夹角越小，则分力越小，反之，越小两分力夹角越大，则分力越大，故A错误，B正确；

CD．当一定时，即两分力夹角一定，则F越大分力越大，F越小分力越小，故C正确，D错误。

故选BC。

11．（2022·河南郑州·高一期末）樊老师暑假在家陪儿子大宝玩耍，他找来一块长木板放在地面，把大宝放在木板左端，然后缓缓抬起左端，如图所示。樊老师把木板从a位置抬到b位置的过程中，大宝相对木板静止，在b位置大宝恰要下滑；樊老师接着把木板从b位置缓慢抬到c位置的过程中，大宝沿木板开心地下滑到底端。关于大宝的受力情况下列说法正确的有（　　）

A．从a位置到c位置，大宝所受摩擦力逐渐变大

B．从a位置到c位置，大宝所受支持力逐渐变小

C．从a位置到b位置，大宝所受摩擦力逐渐变大

D．从b位置到c位置，大宝所受合外力逐渐变大

【答案】BCD

【详解】从a位置到b位置，大宝未滑动，大宝所受摩擦力为静摩擦力，设木板与地面的夹角为，根据受力平衡可得

此过程中，逐渐增大，因此大宝受到的摩擦力逐渐增大，支持力逐渐减小；从b位置到c位置时，大宝向下滑动，此时大宝所受摩擦力为滑动摩擦力，设大宝与木板之间的滑动摩擦系数为，则

由于继续增大，因此在此过程中，大宝受到的支持力继续减小，摩擦力逐渐减小，此过程大宝受到的合外力为

由于逐渐增大，因此增大、减小，故合外力增大。综合上述分析可得从a位置到b位置，大宝所受摩擦力逐渐变大；从a位置到c位置，大宝所受支持力逐渐变小，所受摩擦力先增大后减小；从b位置到c位置，大宝所受合外力逐渐变大，故A错误，BCD正确。

故选BCD。

12．（2022·陕西·长安一中高一期末）如图所示，橡皮筋的一端固定在O点，另一端拴一个物体，O点的正下方A处有一垂直于纸面的光滑细杆，OA为橡皮筋的自然长度。已知橡皮筋的弹力与伸长量成正比，现用水平拉力F使物体在粗糙的水平面上从B点沿水平方向匀速向右运动至C点，已知运动过程中橡皮筋处于弹性限度内，且物体对水平地面始终有压力，下列说法正确的是（　　）

A．物体所受水平面的摩擦力保持不变

B．物体所受地面的支持力先减小后增大

C．橡皮筋对轻杆的作用力先增大后减小

D．水平拉力F逐渐增大

【答案】AD

【详解】AB．设开始时A离地面的高度为L，设某一时刻绳子与竖直方向的夹角为θ，则绳子的弹力为：

其竖直向上分力

Fy=Tcosθ=kL

故地面对物体的支持力为

N=mg-kL

所以地面对物体的支持力保持不变；

又因为f=μN，故摩擦力也保持不变，故A正确，B错误；

C．橡皮筋对轻杆的作用力为两等大的弹力的合力，有

则随着角在0°~90°范围内逐渐增大，增大，减小，则逐渐增大，故C错误；

D．水平拉力

F=f+Tsinθ=f+kLtanθ

 随着θ的增大，拉力F逐渐增大，故D正确；

故选AD。

三、非选择题（本题共6小题，共60分）

13．（6分）（2022·山西太原·高一期末）某同学在利用图示装置探究弹簧弹力和弹簧伸长的关系时，将刻度尺（最小刻度为毫米）的0刻度线与弹簧的上端对齐，通过改变弹簧下端所挂钩码的质量改变弹簧的弹力，并记录弹簧长度，进而求得弹簧的劲度系数。（取）

（1）当弹簧下端悬挂质量为的钩码时指针位置如图所示，则弹簧的长度为________；

（2）已知弹簧的原长为，根据测量的数据，求得弹簧的劲度系数________。（保留2位有效数字）

【答案】     14.84     57

【详解】（1）[1]由图示刻度尺可知，其分度值为1mm，此时弹簧的长度为14.84cm。

（2）[2]弹簧原长为7.80cm，则弹簧的伸长量为

x=14.84cm-7.80cm=7.04cm

弹簧的弹力大小为

F=mg=0.400×10=4.00N

根据胡克定律F=kx，得弹簧的劲度系数

14．（8分）（2022·重庆市朝阳中学高一期末）探究两个力的合力时，先用两个弹资秤分别通过细线1和2按一定角度地拉伸橡皮筋，保持橡皮筋、细线和弹簧秤均与木板平行，将橡皮筋与两细线的结点拉到某位置O，出现了如图所示的甲、乙、丙三种情况。

（1）利用图________的方式可以减小实验误差并顺利推理得出力的合成规律；利用图_______的方式可能得不出力的合成规律。（选填：甲、乙、丙）

（2）本实验还需要图中器材_______。

A． B． C．

（3）按照（1）问中正确的操作将结点拉到位置O时两弹簧秤的读数分别为和，现改用一只弹簧秤拉，仍将结点拉到位置O，则该弹簧秤读数可能是图中的_______。

A． B． C．

（4）通过实验数据处理、分析得出：力的合成遵循________定则。

【答案】     甲     丙     B     B     平行四边形

【详解】（1）[1] [2]两分力的夹角不能过大也不能太小，这样有利于减小误差，故选甲图；

丙图中弹簧测力计并不沿绳子方向，弹簧测力计示数并不是绳子拉力大小，可能得不出力的合成规律，故选丙图；

（2）[3]本实验需要利用刻度尺根据平行四边形定则做出合力，所以刻度尺是需要的，本实验不需要天平和钩码。

故选B。

（3）[4]两弹簧秤的读数分别为和，两分力同向时，合力最大为，两分力反向时，合力最小为，两弹簧秤不可能同向拉，也不可能反向拉，所以合力可能为图中的。

故选B。

（4）[5]通过实验数据处理、分析得出：力的合成遵循平行四边形定则。

15．（8分）（2022·山东滨州·高一期末）2022年2月4日第24届冬季奥运会将在北京隆重开幕，全国各地掀起冬季滑雪的热潮。如图所示一名游客利用“雪地魔毯”（传送带）匀速到达坡顶，然后脚踩滑雪板从滑雪道滑下。已知游客及滑雪板的总质量为m，滑雪道、雪地魔毯都与水平面夹角为，游客与“雪地魔毯”之间的滑动摩擦因数为，滑雪板与滑雪道之间的摩擦因数为，重力加速度为g。求：

（1）游客与雪地魔毯相对静止时受到摩擦力的大小和方向；

（2）游客从滑雪道滑下时滑雪板受到滑雪道的摩擦力的大小。

【答案】（1），方向沿雪地魔毯斜向上；（2）

【详解】（1）游客在雪地魔毯上时的受力平衡

方向沿雪地魔毯斜向上；

（2）游客在滑雪道上时

联立得：

16．（8分）（2022·广西·南宁市第五十六中学高一期末）如图所示，在向右运动的小车中，用细绳将质量为m的小球悬挂在车的顶板上，已知某时细绳与竖直线夹角为θ，绳对小球的拉力与小球受到的重力的合力方向水平向右，求：

（1）这时绳的拉力的大小.

（2）小球所受到两个力的合力的大小.

【答案】（1）  （2）

【详解】小球随着小车向右运动，受到竖直向下的重力mg和绳子的拉力F作用，小球在竖直方向上的合力为零，所以：

解得：

根据三角形可知水平方向上的合力大小为：

答案：（1）  （2）

17．（14分）（2022·贵州黔西·高一期末）体育课结束，体育老师让同学将篮球放置在水平地面上的篮球架上，如图所示，已知球架的质量为M，宽度为R；球架上共有8个篮球，每个篮球的质量均为m、半径均为R，不计球与球架间的摩擦，每个篮球两侧的球架均处于同一高度，重力加速度大小为g，求：

（1）球架整体对地面的压力大小；

（2）单侧球架对每个篮球的支持力大小。

【答案】（1）；（2）

【详解】（1）对篮球架和八个篮球整体有

由牛顿第三定律得球架整体对地面的压力

（2）对其中一个篮球进行受力分析，受力图如图所示，有

又由对称性知

由几何关系知

则

解得

18．（16分）（2022·广东实验中学高一期末）如图所示，在粗糙水平桌面上有一静止物块C，物块C左右两边分别与不可伸长的轻绳两端连接（轻绳与桌面平行），轻绳绕过三个光滑定滑轮和一个光滑动滑轮，动滑轮下挂一物块A，质量为0.3kg，在绳子的结点N处挂一物块B，∠OPQ=120°，∠QNM=90°，MN与竖直方向夹角θ=37°（g取10m/s2，cos37°=0.8，sin37°=0.6），求：

(1)求OP段绳子拉力大小；

(2)求物块B的质量大小；

(3)求物块C所受摩擦力的大小及方向；

【答案】(1)3N；(2)0.5kg；(3)1N，方向水平向左

【详解】(1) 设OP段绳子拉力大小为F1，根据平衡条件得

解得

(2)根据平衡条件得

解得

(3)根据平衡条件得

解得

方向水平向左