物理必修 第一册第3章 相互作用本章综合与测试巩固练习

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(时间：60分钟 分值：100分)


一、单项选择题(本题共6小题，每小题6分，共36分．在每小题给出的四个选项中，只有一个选项正确)


1．下列有关力的说法中正确的是( )


A．力的产生离不开施力物体，但可以没有受力物体


B．力的产生离不开受力物体，但可以没有施力物体


C．力是物体对物体的作用，如果找不到施力物体或受力物体，这个力就不存在


D．不接触的物体间也可以产生力的作用．例如，磁铁吸引铁钉，可见力可以离开物体单独存在


解析：选C.任何力都有它的施力物体和受力物体，只有施力物体而没有受力物体，或只有受力物体没有施力物体的力是不存在的，A、B错误；磁铁吸引铁钉，说明不接触的物体之间也可以产生力的作用，力不能离开物体单独存在，任何力都有它的施力物体和受力物体，C正确，D错误．


2．(2019·吉林期末联考)关于物体所受的重力，下列说法正确的是( )


A．由于地球吸引产生


B．重心一定在物体上


C．方向一定指向地心


D．大小与所处地理位置无关


解析：选A.重力是由于地球的吸引而产生的，故A正确．重心的位置与物体的形状和物体质量分布两个因素有关，重心不一定在物体上，比如质量均匀的环，故B错误．重力的方向是竖直向下的，不总是指向地心，只有两极和赤道处重力指向地心，故C错误．重力的大小与所处地理位置有关，同一物体在同一地点重力是恒定不变的，所以在地球上不同的地方，所受的重力不一定相同，故D错误．


3．(2019·北京人大附中期中)关于重力、弹力和摩擦力，下列说法中正确的是( )


A．任何物体的重心都在它的几何中心上


B．弹簧不受力时，它的劲度系数为零


C．摩擦力的大小与弹力大小成正比


D．相互接触的物体间不一定有弹力


解析：选D.重心不一定在物体的几何中心上，只有质量分布均匀，形状规则的物体，重心才在其几何中心上，故A错误；弹簧的劲度系数与弹簧的本身性质有关，与外力的大小没有关系，故B错误；动摩擦因数一定时，滑动摩擦力与正压力成正比，而静摩擦力不存在这个关系，故C错误；弹力的产生条件是二者之间相互接触，并且有弹性形变，二者缺一不可，所以相互接触的物体之间不一定有弹力，故D正确．


4．已知一些材料间动摩擦因数如下：


质量为1 kg的物块放置于水平面上，现用弹簧秤沿水平方向匀速拉动此物块时，读得弹簧秤的示数为3 N，则两接触面的材料可能是(取g＝10 m/s2)( )


A．钢—钢 B．木—木


C．木—金属 D．木—冰


解析：选B.由题意可知，滑动摩擦力大小为Ff＝3 N，正压力大小为FN＝mg＝10 N，则动摩擦因数μ＝eq \f(Ff,FN)＝eq \f(3,10)＝0.3，选项B正确．


5．(2019·湖北沙市中学期末)用手竖直地握着你的水杯，始终保持静止，则( )


A．手握水杯的力越大，手与杯子间的摩擦力就越大


B．往杯中加水后，手与杯子间的摩擦力将增大


C．手握杯子的力大小等于手与杯子间的摩擦力


D．若手握杯子的力大小为FN，手与杯子间的动摩擦因数为μ，则手与杯子间的摩擦力大小为μFN


解析：选B.手与水杯间的摩擦力是静摩擦力，其大小与手的握力无关，A错误；往水杯里加水后，水杯和水的总重变大，而摩擦力要与此重力平衡，手与水杯间的摩擦力将增大，B正确；手握水杯的力跟手与水杯间的摩擦力没有直接关系，C错误；手与水杯间的摩擦力是静摩擦力，其大小与手的握力无关，D错误．


6．(2019·山东济南一中期中)我国的高铁技术在世界处于领先地位，高铁(如图甲所示)在行驶过程中非常平稳，放在桌上的水杯几乎感觉不到晃动．图乙为高铁车厢示意图，A、B两物块相互接触地放在车厢里的水平桌面上，物块与桌面间的动摩擦因数相同，A的质量比B的质量大，车厢在平直的铁轨上向右做匀速直线运动，A、B相对于桌面始终保持静止，下列说法正确的是( )





A．A受到2个力的作用


B．B受到3个力的作用


C．A受到桌面对它向右的摩擦力


D．B受到A对它向右的弹力


解析：选A.车在平直的铁轨上向右做匀速直线运动，此时A、B均在向右做匀速运动，故A、B均只受重力和支持力作用，水平方向没有外力，故水平方向均不受摩擦力，同时A、B间也没有弹力作用，故A正确，B、C、D错误．


二、多项选择题(本题共4小题，每小题6分，共24分．在每小题给出的四个选项中，有多个选项符合题目要求，全选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错或不答的得0分)


7．下列各图中P、Q两球之间不存在弹力的是(所有接触面都是光滑的)( )





解析：选AB.A图中两球间若有弹力则小球Q将向右运动，所以P、Q间无弹力；B图中两球间若有弹力则两球将向两边运动，所以P、Q间无弹力；C图中两球间若无弹力则小球P将向下运动，所以P、Q间有弹力；D图中两球间若无弹力则小球P将向右下运动，所以P、Q间有弹力．


8．(2019·绵阳期末测试)如图所示为研究木板与木块之间滑动摩擦力大小的实验装置，将一木块和木板叠放于水平桌面上，轻质弹簧测力计一端固定，另一端用细线与木块水平相连．现在用轻绳与长木板连接，用手向右水平拉轻绳，使长木板在桌面上滑动．则( )





A．木块与木板之间的摩擦力是滑动摩擦力


B．水平桌面必须光滑


C．必须使木板在桌面上做匀速直线运动


D．木板运动过程中，弹簧秤示数保持不变


解析：选AD.木块与木板之间有相对滑动，可知它们之间的摩擦力是滑动摩擦力，选项A正确；水平桌面光滑与否对木块与木板之间的摩擦力无影响，则选项B错误；本实验中，木板不论做什么运动，木块总处于平衡状态，则弹簧秤的弹力等于木块的滑动摩擦力，保持不变，选项C错误，D正确．


9．如图所示，将两个完全相同的均匀长方体物块A、B叠放在一起置于水平地面上．两物块的重力均为20 N．现用弹簧秤竖直向上拉物块A，当弹簧秤示数为10 N时，下列说法中正确的是( )





A．物块A对物块B的压力大小为10 N


B．物块B对地面的压力大小等于20 N


C．地面与物块B之间不存在静摩擦力


D．物块A与物块B之间存在静摩擦力


解析：选AC.以A为研究对象，竖直方向根据共点力的平衡条件可得，B对A的支持力NA＝20 N－10 N＝10 N，根据牛顿第三定律可得物块A对物块B的压力大小为10 N，A正确；以整体为研究对象，竖直方向根据共点力的平衡条件可得地面对B的支持力为NB＝40 N－10 N＝30 N，根据牛顿第三定律可得物块B对地面的压力大小等于30 N，B错误；整体水平方向不受外力作用，所以水平方向不存在摩擦力，C正确；以A为研究对象，水平方向不受外力作用，所以水平方向不存在摩擦力，D错误．





10．如图所示，质量为m的木块在质量为M的长木板上受到水平向右的拉力F的作用而向右滑行，长木板处于静止状态．已知木块与木板间的动摩擦因数为μ1，木板与地面间的动摩擦因数为μ2.下列说法正确的是( )


A．木板受到地面的摩擦力的大小一定是μ1mg


B．木板受到地面的摩擦力的大小一定是μ2(m＋M)g


C．当F>μ2(m＋M)g时，木板与木块之间发生相对运动


D．无论怎样改变F的大小，木板都不可能运动


解析：选AD.对M分析，在水平方向受到m对M的摩擦力和地面对M的摩擦力，两个力平衡，则地面对木板的摩擦力Ff＝μ1mg，故A正确，B错误．无论F大小如何，m在M上滑动时对M的摩擦力大小不变，M在水平方向上仍然仅受到两个摩擦力而处于平衡，不可能运动，木块与木板发生相对滑动的条件是F>μ1mg，故C错误，D正确．


三、非选择题(本题共3小题，共40分．按题目要求作答，计算题要有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要注明单位)


11．(12分)某同学探究弹力与弹簧伸长量的关系．


(1)将弹簧悬挂在铁架台上，将刻度尺固定在弹簧一侧．弹簧轴线和刻度尺都应在________方向(选填“水平”或“竖直”)．


(2)弹簧自然悬挂，待弹簧________时，长度记为L0；弹簧下端挂上砝码盘时，长度记为Lx；在砝码盘中每次增加10 g砝码，弹簧长度依次记为L1至L6，数据如下表：


表中有一个数值记录不规范，代表符号为________．由表可知所用刻度尺的最小刻度为________．


(3)如图是该同学根据表中数据作的图，纵轴是砝码的质量，横轴是弹簧长度与________的差值(选填“L0”或“Lx”)．





(4)由图可知弹簧的劲度系数为________ N/m；通过图和表可知砝码盘的质量为________ g(结果保留两位有效数字，重力加速度取9.8 m/s2)．


解析：(1)弹簧的轴线必须沿重力方向，所以应沿竖直方向.


(2)弹簧自然悬挂，待弹簧静止时，长度记为L0；比较表中不同数值，可知L3记录不规范．由于表中测量值已经估读到0.1 mm，所以刻度尺的最小刻度是1 mm.


(3)因为m0g＝k(Lx－L0)，mg＋m0g＝k(Ln－L0)，整理得mg＝k(Ln－Lx)，所以横轴应为弹簧长度与Lx的差值．


(4)由mg＝k(Ln－Lx)可以看出图像的斜率表示eq \f(k,g)，故k＝eq \f(Δmg,Δx)＝4.9 N/m，m0＝eq \f(k（Lx－L0）,g)＝1.0×10－2 kg＝10 g．


答案：(1)竖直 (2)静止 L3 1 mm (3)Lx


(4)4.9 10


12.





(14分)如图所示，物体A、B的质量为mA＝mB＝6 kg，A和B、B和水平面间的动摩擦因数都等于0.3，且最大静摩擦力等于滑动摩擦力，水平拉力F＝30 N，重力加速度g取9.8 m/s2.那么，B对A的摩擦力和水平桌面对B的摩擦力各为多大？


解析：假设A相对于B、B相对于水平面均不发生滑动，则绳对A、B的拉力均为


T＝eq \f(F,2)＝eq \f(30,2) N＝15 N，


A、B间的最大静摩擦力


fA静max＝μNA＝μmAg＝0.3×6×9.8 N＝17.64 N＞T，


B与水平面间的最大静摩擦力fB静max＝μNB＝μ(mA＋mB)g＝0.3×(6＋6)×9.8 N＝35.28 N＞F，


可见A、B均相对地面静止．


以A为研究对象，对A应用二力平衡条件，


可得B对A的摩擦力fBA＝T＝15 N，


A、B相对静止，以A、B整体为研究对象，应用二力平衡条件，可得水平面对B的摩擦力f平面B＝F＝30 N.


答案：15 N 30 N


13．(14分)如图所示，重物A质量为mA＝5 kg，重物B质量为mB＝2 kg，A与桌面间的最大静摩擦力为f＝10 N．为使系统处于静止状态，试求拉力F的大小范围．(g取10 N/kg)





解析：在水平方向上，重物A除了受到向左的拉力F、绳子施与的向右的弹力T外，还受到桌面施与的摩擦力的作用．


当拉力F取最小值Fmin时，重物A即将向右滑动，所受摩擦力为最大静摩擦力f，且方向向左．


由Fmin＋f＝T和T＝mB g，可得：


Fmin＝mB g－f＝2×10 N－10 N＝10 N.


当拉力F取最大值Fmax时，重物A即将向左滑动，所受摩擦力为最大静摩擦力f，且方向向右．


由Fmax＝T＋f和T＝mB g，可得：


Fmax＝mB g＋f＝2×10 N＋10 N＝30 N.


因而，拉力F的大小范围是10 N≤F≤30 N.


答案：10 N≤F≤30 N





材料
钢—钢
木—木
木—金属
木—冰
动摩擦因数
0.25
0.30
0.20
0.03
代表符号
L0
Lx
L1
L2
L3
L4
L5
L6
数值(cm)
25.35
27.35
29.35
31.30
33.4
35.35
37.40
39.30