高中物理人教版 (2019)必修 第一册第三章 相互作用——力综合与测试课时训练

第三章相互作用---力单元过关2021-2022学年度高一物理（暑期衔接练习六）（人教版2019）

一、单选题

1．如图所示，光滑的圆柱体放在竖直墙和挡板之间，当挡板与竖直墙之间的夹角α缓慢发生变化时，以下分析正确的是（　　）

A．当α角增大时，圆柱体对木板的压力加大

B．当α角减小时，圆柱体所受合力加大

C．当α角增大时，墙对圆柱体的弹力加大

D．当α角减小时，圆柱体对木板的压力加大

2．如图所示，轻绳的一端系在质量为m的物体上，另一端系在一个圆环上，圆环套在粗糙水平横杆MN上，现用水平力F拉绳上一点，使物体处在图中实线位置，然后改变F的大小使其缓慢下降到图中虚线位置，圆环仍在原来位置不动，则在这一过程中，水平拉力F、环与横杆的摩擦力f和环对杆的压力N的大小变化情况是(    )

A．F逐渐增大，f保持不变，N逐渐增大

B．F逐渐增大，f逐渐增大，N保持不变

C．F逐渐减小，f逐渐增大，N保持不变

D．F逐渐减小，f逐渐减小，N保持不变

3．如图，将一根长为L的弹性细绳左右两端固定在同一水平线上相距为L的M、N两点 时，弹性细绳恰为自然长度，现将一重量为G的钩码挂在绳上P点，钩码挂钩光滑，静止时MPN恰构成一正三角形．假设弹性细绳中的弹力与弹性细绳 的伸长之间的关系遵循胡克定律，弹性细绳没超过弹性限度，则弹性细绳的劲度系数为

A． B． C． D．

4．如图所示，穿在一根光滑固定杆上的小球A、B通过一条跨过定滑轮的细绳连接，杆与水平方向成角，不计所以摩擦，当两球静止时，OA绳与杆的夹角为，OB绳沿竖直方向，则下列说法正确的是（ ）

A．A可能受到2个力的作用

B．B可能受到3个力的作用

C．A、B的质量之比为

D．A、B的质量之比为

5．如图，半径为r的光滑球被固定在斜面上的、厚度为h的垫块挡住，静止在倾角为θ的光滑斜面上．已知θ=30°，而且球对斜面和垫块的压力大小相等，则球半径r与垫块厚度h之比是

A．2∶1 B．∶1 C．∶2 D．1∶1

6．在水平路面上用绳子拉一个重为G＝183N的木箱，绳子与水平路面的夹角为30°，如图所示，木箱与路面间的动摩擦因数μ＝0.10，要使木箱能在水平路面上匀速运动，则绳上所加拉力F为

A．10 N    B．    C．20 N    D．

7．粗铁丝弯成如图所示半圆环的形状，圆心为O，半圆环最高点B处固定一个小滑轮，小圆环A用细绳吊着一个质量为m2的物块并套在半圆环上。一根一端拴着质量为m1的物块的细绳，跨过小滑轮后，另一端系在小圆环A上。设小圆环、滑轮、绳子的质量以及相互之间的摩擦均不计，绳子不可伸长。若整个系统平衡时角AOB为α，则两物块的质量比m1m2为 （　　）

A．cos B．2sin

C．sin D．2cos

8．以下对课本中的图片描述正确的是（　　）

A．图甲中是在静止状态下用传感器探究作用力与反作用力的关系，加速状态不行

B．图乙中运动员顶球时，运动员对球的力与球本身重力大小是相等的

C．图丙中电梯加速上升，此时人对体重计的压力大于体重计对他的支持力

D．图丁中汽车车轮受到的摩擦力与地面受到的摩擦力是一对作用力与反作用力

9．甲、乙两物体都做直线运动，它们的图线如图所示，则以下几种说法中不正确的是（    ）

A．甲、乙两物体都做匀变速直线运动

B．甲、乙两物体加速度大小相等方向相反

C．经2.5s、乙两物体相遇

D．经5s、乙两物体位移大小相等

10．如图所示，一竖直挡板固定在水平地面上，图甲用一斜面将一质量为M的光滑球顶起，图乙用一圆柱体将同一光滑球顶起；当斜面或圆柱体缓慢向右推动的过程中，关于两种情况下挡板所受的压力，下列说法正确的是(　　)

A．两种情况下挡板所受的压力都不变

B．两种情况下挡板所受的压力都增大

C．图甲中挡板所受的压力不变，图乙中挡板所受的压力减小

D．图甲中挡板所受的压力不变，图乙中挡板所受的压力先减小后增大

二、多选题

11．如图，在粗糙的水平地面上放着一个截面为四分之一圆弧的柱状物体A，A的左端紧靠竖直墙，A与竖直墙之间放一光滑圆球B，已知球B的重力为G，整个装置处于静止状态。设墙壁对B的压力为F1，A对B的压力为F2，则若把A向右缓慢的移动少许后，仍处于静止状态，则F1、F2如何变化（　　）

A．F1减小 B．F1增大 C．F2增大 D．F2减小

12．在学完摩擦力的知识后，小林同学知道了动摩擦因素与接触面的材料有关，于是小林想通过测量物体的动摩擦因素，并利用下表的信息来推测P的材料，他先用弹簧测力计测得物块P重13N，然后他把弹簧测力计的一端固定在墙上，如下图，用力F水平向左拉金属板，金属板向左运动，此时测力计的示数稳定（图中已把弹簧测力计的示数放大画出）则下列选项错误的是（   ）

A．P受到的静摩擦力大小为3.4N

B．P受到的滑动摩擦力大小为2.6N

C．P很可能是木头

D．只能匀速的拉金属板

13．如图所示，倾角为的斜面体放置于粗糙水平地面上，物块A通过跨过光滑轻小定滑轮的柔软轻绳与小球B连接。初始时，小球B在水平向右的拉力F作用下使轻绳OB段与水平拉力F的夹角，整个系统处于静止状态，已知A、B的质量关系为，重力加速度大小取g。现将小球B向右上方缓慢拉起，并保持夹角θ不变，从初始位置到轻绳OB段到达水平位置的过程中，斜面体与物块A均保持静止不动，则在此过程中（　　）

A．拉力F的最小值为 B．轻绳拉力的最小值

C．地面对斜面体的支持力逐渐增大 D．物块A所受的摩擦力逐渐增大

14．如图，物块用一不可伸长的轻绳跨过滑轮与小球相连，与小球相连的轻绳处于水平拉直状态。小球由静止释放运动到最低点过程中，物块始终持静止，不计空气阻力。下列说法正确的是（　　）

A．小球刚释放时，地面对物块的摩擦力为零

B．小球运动到最低点时，地面对物块的支持力可能为零

C．上述过程中小球速度一直增大

D．上述过程中小球运动到最低点时，木块受到的摩擦力最大

15．如图所示，一小球在斜面上处于静止状态，不考虑一切摩擦，如果把竖直挡板由竖直位置缓慢绕O点转至水平位置，则此过程中球对挡板的压力F1和球对斜面的压力F2的变化情况是（　　）

A．F1先增大后减小 B．F1先减小后增大

C．F2一直减小 D．F2一直增大

三、实验题

16．某同学用如图所示的实验装置来探究“两个互成角度的力的合成规律”。如图甲，用两根弹簧测力计一起拉橡皮筋，使橡皮筋结点伸长到O点；如图乙，改用一根弹簧测力计拉橡皮筋，也使橡皮筋伸长到O点。实验时，分别读出弹簧测力计的示数，并在贴于木板的白纸上记录O点的位置及拉线的方向。

(1)下列正确的实验要求是______；

A．拉线方向应与木板平面平行

B．实验时，可以不用细绳套直接用弹簧测力计拉橡皮筋

C．记录拉线方向时，所描的两点可尽量靠近

D．作分力和其合力的图示时，选的标度必须相同

(2)某弹簧测力计的指针如图丙所示，由图可知拉力的大小为______N；

(3)本实验采用的科学方法是______；

A．理想实验法

B．控制变量法

C．等效替代法

D．建立物理模型法

(4)若弹簧测力计A和B间的夹角小于90°，保持O点位置不变，弹簧测力计A与橡皮筋之间的夹角（）不变，减小弹簧测力计B与橡皮筋间夹角（），直至水平，则转动测力计B的过程中弹簧测力计A和B的读数如何变化______。（选填字母代号）

A．弹簧测力计A读数变大，弹簧测力计B读数变大

B．弹簧测力计A读数变小，弹簧测力计B读数先变小后变大

C．弹簧测力计A读数变大，弹簧测力计B读数先变小后变大

D．弹簧测力计A读数变大，弹簧测力计B读数变小

17．如图为某同学在“探究弹力和弹簧伸长的关系”时的实验装置，让刻度尺零刻度与弹簧上端平齐，弹簧不挂物体时下端指针所指的标尺刻度为，在弹簧下用足够长的轻质细线挂上4个相同的钩码（弹簧处于弹性限度内），静止置于烧杯T内，控制阀门S通过细胶管向烧杯中缓慢注水，依次浸没4个钩码，记录每浸没一个钩码时指针所指的标尺刻度，已知每个钩码质量为m，重力加速度为g，以为纵坐标，n为横坐标建立坐标系，作出和浸没钩码个数n的关系图线，求得图线斜率为a，纵轴截距为b，则该弹簧的劲度系数为_____，每个钩码所受浮力为_____．（用a、b、m、g和表示）

四、解答题

18．如图所示为游乐场滑梯的示意图，滑梯的斜面段长度L=5.0m，高度h=3.0m，为保证游客的安全，必须在水平面上铺设安全地垫。当游客从斜面顶端静止滑下，经过时间，管理人员随后将一塑料球从斜面顶端水平抛出（初速度大小可调节），使球刚好被游客接住，此时游客滑行路程为s。假设地垫与斜面平滑连接，游客在连接处速度大小不变，最终停在地垫上。已知游客质量，游客与斜面和安全地垫间的动摩擦因数分别为、。游客和塑料球都可以看成质点并不计空气阻力，重力加速度g取10m/s2。

(1)求游客滑到斜面底端时的速度大小；

(2)为使游客不滑出安全地垫，求地垫的最小长度；

(3)求时间与s路程的关系式。

19．质量为40kg的物体静止在水平地面上，物体与地面间的动摩擦因数为0.5，最大静摩擦力与滑动摩擦力视为相等，现给物体一水平拉力F，（取g=10N/kg）。求：

（1）当拉力大小为50N时，地面对物体的摩擦力是多大？

（2）当拉力大小为300N时，地面对物体的摩擦力是多大？

五、填空题

20．如图所示，质量为m的物块Q，沿质量为M，倾角为θ的斜面P匀速下滑，斜面P静止在水平面上，在物块Q下滑的过程中，地面对斜面P的支持力大小为_________，斜面与物块间的动摩擦因数为_________.

参考答案

1．D

【解析】

【分析】

光滑的圆柱体受到重力、挡板的支持力和墙的弹力．作出力图，根据平衡条件，得到挡板的支持力和墙的弹力与夹角θ的函数关系，由数学知识分析圆柱体对挡板的压力大小和墙对圆柱体的弹力大小的变化．

【详解】

以光滑的圆柱体为研究对象，作出力图如图所示：

根据平衡条件得：挡板对圆柱体的支持力，墙对圆柱体的弹力，当夹角α缓慢增大时，sinθ，tanθ增大，则挡板对圆柱体的支持力减小，墙对圆柱体的弹力减小，根据牛顿第三定律圆柱体对挡板的压力减小，故AC错误；圆柱体处于平衡状态，所受合力一直为零，故合力大小不变，故B错误；当夹角α缓慢减小时，sinα减小，则F1增大，根据牛顿第三定律圆柱体对木板的压力增大，故D正确。所以D正确，ABC错误。

【点睛】

本题是动态变化分析问题，运用函数法分析的，也可以采用图解法，能更直观反映力的变化。

2．D

【解析】

【详解】

以重物为研究对象，分析受力情况：重力G、水平力F和绳子的拉力T，如图1所示。

由平衡条件得：F=Gtanθ，当θ减小时，F逐渐减小。再以两物体整体为研究对象，分析重力G总、水平力F，杆的摩擦力f和支持力N，则有：N=G总，保持不变。f=F，逐渐减小。所以D正确、ABC错误。故选D。

【点睛】

本题主要是考查了共点力的平衡问题，解答此类问题的一般步骤是：确定研究对象、进行受力分析、利用平行四边形法则进行力的合成或者是正交分解法进行力的分解，然后在坐标轴上建立平衡方程进行解答．

3．C

【解析】

【详解】

橡皮条伸长量为：

△x=2L-L=L

钩码受重力和两个拉力，两个拉力与竖直方向的夹角为30°，根据平衡条件，有：2Fcos30°=G解得：

根据胡克定律，劲度系数为：

A. 与计算结果不符，故A错误。

B. 与计算结果不符，故B错误。

C. 与计算结果相符，故C正确。

D. 与计算结果不符，故D错误。

4．D

【解析】

试题分析：对A球受力分析可知，A受到重力，绳子的拉力以及杆对A球的弹力，三个力的合力为零，故A错误；对B球受力分析可知，B受到重力，绳子的拉力，两个力合力为零，杆子对B球没有弹力，否则B不能平衡，故B错误；分别对AB两球分析，运用合成法，如图：

根据共点力平衡条件，得：T=mBg（根据正弦定理列式）故mA：mB=1：tanθ，故C错误，D正确．故选D．

考点：物体的平衡

【名师点睛】本题考查了隔离法对两个物体的受力分析，关键是抓住同一根绳子上的拉力处处相等结合几何关系将两个小球的重力联系起来．

5．A

【详解】

块对球的支持力过圆心，该力与竖直方向的夹角与斜面的支持力与竖直方向的夹角相等均为30度，根据几何关系可以导出球半径r与垫块厚度h之比是2:1；

6．C

【解析】物体受力分析如图所示：木箱受到四个力的作用。将拉力F按水平方向与竖直方向分解为两个分力F1和F2，得：

F1＝Fcos θ，F2＝Fsin θ

在水平方向上由平衡条件可得：

F1＝Ff＝Fcos θ①

在竖直方向上有：

F2＋FN＝G②

又Ff＝μFN③

将G＝183 N及μ＝0.10、θ＝30°代入以上三式，

解得：F＝20 N。故选项C正确。

综上所述本题答案是：C

点睛：解决本题的关键能够正确地受力分析,运用共点力平衡进行求解,知道受力分析是处理力学问题的基础.

7．B

【详解】

试题分析：对小环m1受力分析可得：；对小环m2受力分析如图所示，

可得：，又因为，解得：，故选项B正确。

考点：考查了平衡条件的应用及数学知识在物理中的应用。

8．D

【详解】

A．图甲中是在静止状态下用传感器探究作用力与反作用力的关系，因作用力与反作用力总是等大反向，与运动状态无关，则加速状态仍然可以，A错误；

B．图乙中运动员顶球时，因为球有竖直向上的加速度分量，由牛顿第二定律

即

则运动员对球的力要大于球本身的重力，B错误；

C．图丙中电梯加速上升，因为人对体重计的压力与体重计对他的支持力是一对作用与反作用力，则此时人对体重计的压力等于体重计对他的支持力，C错误；

D．图丁中汽车车轮受到地面的摩擦力与地面受到的摩擦力是一对作用力与反作用力，D正确。

故选D。

9．C

【详解】

A．速度图象倾斜的直线表示物体匀变速直线运动。说明两个物体都做匀变速直线运动。故A不符合题意。

B．甲乙速度方向相同，一个做匀加速运动，加速度方向与速度方向相同，另一个做匀减速运动，加速度方向与速度方向相反，说明加速度方向相反。斜率大小相等，加速度大小相等。故B不符合题意。

C．经2.5s，甲乙两物体速度相等，但初始位置关系不清楚，无法确定是否相遇。故C符合题意。
D．根据“面积”相等看出在5s内，甲乙物体位移大小相等。故D不符合题意。

10．C

【解析】

【详解】

图甲中，光滑球受重力、斜面支持力和挡板的弹力三个力，三力平衡，三个力构成首尾相连的矢量三角形，如图所示：

当斜面向右移动时，三个力的方向均不变，而重力大小也不变，故和的大小均不变；

乙图中，光滑球受重力、圆柱体对其支持力，还有挡板对其弹力，三个力收尾顺次相连成矢量三角形，如图所示：

当圆柱体向右缓慢移动时，圆柱体的支持力和挡板的弹力均减小；

故ABD错误，C正确

故本题正确答案选C。

11．AD

【详解】

对物体受力分析如图所示

由图解法分析可知若把A向右缓慢的移动少许后，F1、F2都减小，故选AD。

12．AD

【详解】

AB．根据弹簧测力计的读数规则读数，F=2.6N，当弹簧秤读数稳定时，物体P处于平衡状态，拉力F等于滑动摩擦力大小，故有：F=f=2.6N，此时得到的是滑动摩擦力，无法求出静摩擦力的大小，故A错误，符合题意；B正确，不符合题意；

C．滑动摩擦力f=FNμ，FN=mg=13N，解得：μ=0.2，由表格可知物块P的材料为木头，故C正确，不符合题意；

D．匀速或加速拉金属板，物块始终处于受力平衡状态，可以求出滑动摩擦力大小，故D错误，符合题意。

13．AD

【详解】

AB．对小球B，设绳子拉力为T，根据拉密定理得

从初始位置到轻绳OB段到达水平位置的过程中，、 的取值范围为

，

拉力F的最小值为，轻绳拉力的最小值。A正确，B错误；

C．设拉力与水平方向的夹角为 ，则对于AB及斜面这个整体，在竖直方向有

因为F及均逐渐增大，所以地面的支持力逐渐减小。C错误；

D．轻绳拉力的范围为

物体A受到的摩擦力为

拉力逐渐减小，所以摩擦力逐渐增大。D正确。

故选AD。

14．ACD

【详解】

A．小球刚释放时，小球速度为零，此时绳子的拉力为零，对物块分析可知，受到的摩擦力为零，A正确；

B．小球运动到最低点时，若地面对物块的支持力为零，此时绳子的拉力对物块有向右的分力，不可能静止，B错误；

C．小球在下落过程中，只有重力做功，机械能守恒，重力势能转化为动能，速度一直增大，C正确；

D．设绳子与竖直方向的夹角为θ时绳子的拉力大小为F，根据牛顿第二定律得

解得

随着θ减小，v增大，可以知道绳子拉力F不断增大，则地面对物块的摩擦力一直增大， 小球运动到最低点时，木块受到的摩擦力最大，D正确。

故选ACD。

15．BC

【详解】

以球为研究对象，分析受力情况，如图

小球受到重力G、斜面的支持力F2和挡板的支持力F1，由平衡条件得知，F1和F2的合力与G大小相等、方向相反，作出三个位置力的合成图如图，由图看出，F1先减小后增大，F2逐渐减小，当F1和F2垂直时，F1最小，故BC正确，AD错误。
故选BC。

16．AD    3.00（2.99～3.01均可）    C    C   

【详解】

（1）[1]拉线的方向必须与木板平面平行；实验时，必须用绳套再用弹簧测力计拉橡皮筋；记录拉线方向时，所描的两点可尽量靠近有利于减少误差；作分力和其合力的图示时，选的标度必须相同，否则数据不能进行运算。AD正确。

（2）[2]最小刻度为0.1，需要估读到小数点后两位，所以拉力大小为3.00。

（3）[3]合力和分力的作用效果相同，属于等效替代法。

（4）[4]由图可知，O点位置保持不变，所以合力保持不变，根据下图所以弹簧测力计A读数变大，弹簧测力计B读数先变小后变大，C正确。

17．       

【详解】

没有加水时，根据胡克定律，弹簧伸长量为：，故长度为：，水漫过n个勾码后，弹簧长度为：，而和浸没钩码个数n的关系图线中，图线斜率为a，纵轴截距为b，故：，，联立解得：，．

【点睛】

没有加水时，根据平衡条件和胡克定律求解弹簧长度，加水后多受个浮力，根据平衡条件，弹簧弹力减小，再次根据胡克定律得到长度表达式进行分析即可．

18．(1)4m/s；(2)1.6m；(3)见解析

【详解】

解：(1)根据几何关系斜面倾角为37°，游客下滑过程中满足

滑到斜面底端的速度满足

根据上述两式可得

(2)游客在水平地垫运动过程中满足

地垫的最小长度满足

根据上述两式可得

(3)①游客在斜面上运动时接住塑料球，塑料球而言

可得

游客而言

可得

那么

②游客在地垫上运动时接住塑料球，塑料球而言

可得

游客而言在斜面上运动时间满足

可得

在地垫上运动位移大小

在地垫上运动时间满足

可得

 那么

③游客在地垫上停止时接住塑料球，塑料球而言

可得

游客而言在斜面上运动时间满足

可得

在地垫上运动时间满足

那么

19．（1）50N；（2）200N

【详解】

在地面上

则滑动摩擦力（即最大静摩擦力Fmax）大小为

。

（1）当拉力F=50N时，F<Fmax，物体静止，则由二力平衡知：地面对物体的静摩擦力的大小

（2）当拉力F=300N时，F>Fmax，物体滑动。则地面对物体的滑动摩擦力的大小

20．   

【解析】对M和m整体受力分析，受重力和地面的支持力，整体处于平衡状态，二力平衡，故地面对物体的支持力等于（M+m）g，对木块：mgsinθ=μmgcosθ，解得μ=tanθ