第三章 相互作用 单元测试题（word解析版）

2021-2022学年鲁科版（2019）必修第一册
第三章
相互作用
单元测试题（解析版）
一、选择题（共40分）
1．如图所示，用手握住瓶子，使瓶子在竖直方向上静止，此时瓶子受到的摩擦力为，则下列说法正确的是（　　）
A．手越粗糙，则摩擦力一定越大
B．握力越大，则摩擦力一定越大
C．握力越大，则瓶子从手中滑落就越困难
D．只要瓶子不动，摩擦力大小与握力大小无关
2．如图所示，一位同学用双手水平夹起一摞书，并停留在空中。已知手掌与书间的动摩擦因数μ1=0.3，书与书间的动摩擦因数μ2=0.2，设最大静摩擦力的大小等于滑动摩擦力大小。若每本书的质量为0.2kg，该同学对书的水平正压力为200N，每本书均呈竖直状态，则下列说法正确的是（　　）
A．每本书受到的摩擦力的合力大小不等
B．书与书之间的摩擦力大小均相等
C．他最多能夹住42本书
D．他最多能夹住60本书
3．下述各力中，根据力的性质命名的是（　　）
A．重力
B．压力
C．拉力
D．阻力
4．竖直悬挂一轻质弹簧，不挂钩码时弹簧下端指针所指刻度为8cm；挂上5N的钩码，指针所指刻度为10cm，此弹簧的劲度系数是（　　）
A．250N/m
B．50N/m
C．25N/m
D．2.5
N/m
5．如图所示，拉力器上装有三根相同的弹簧，弹簧的自然长度为70cm，某人每只手用480N的拉力把它拉至1.5m（在弹簧的弹性限度内），则每根弹簧的劲度系数为（　　）
A．100
N/m
B．200
N/m
C．300
N/m
D．600
N/m
6．如图所示，质量为1kg的物体与地面间的动摩擦因数μ＝0.2，从t＝0开始以初速度v0沿水平地面向右滑行，同时受到一个水平向左的恒力F＝1N的作用，取g＝10m/s2，向右为正方向，该物体受到的摩擦力Ff随时间变化的图像是（设最大静摩擦力等于滑动摩擦力）（　　）
A．
B．
C．
D．
7．木块A、B分别重50N和60N，它们与水平地面之间的动摩擦因数均为0.25，夹在A、B之间的轻弹簧被压缩了2cm，轻弹簧的劲度系数为400N/m，系统置于水平地面上静止不动，如图所示。现将F=1N的水平拉力作用在木块B上，则下列说法正确的是（　　）
A．木块A所受摩擦力大小是12.5N
B．木块A所受摩擦力大小是11.5N
C．木块B所受摩擦力大小是9N
D．木块B所受摩擦力大小是7N
8．关于摩擦力，有如下几种说法，其中错误的是(
)
A．摩擦力总是阻碍物体间的相对运动或相对运动趋势；
B．摩擦力与物体运动方向有时是一致的；
C．摩擦力的方向与物体运动方向总是在同一直线上；
D．摩擦力的方向总是与物体的运动或运动趋势的方向相反．
9．某同学用实验探究摩擦力，他的实验步骤如下：将一质量m=3.75
kg的木块置于水平桌面上，用细绳将木块和弹簧测力计连接起来；沿水平方向拉弹簧测力计，随着拉力逐渐增大，木块由静止开始运动，一段时间后停止拉动；在整个过程中，记下弹簧测力计的示数，将实验得到的数据绘成F-t图像（g取10m/s2）下列有关这个实验的几个说法，其中正确的是
A．木块与桌面间的最大静摩擦力为3N
B．木块受到的最大静摩擦力比滑动摩擦力大
C．木块与桌面间的动摩擦因数为0.08
D．0～6
s内木块一直受到静摩擦力的作用
10．某同学用如图所示的实验装置来测定物体与滑板间的滑动摩擦因数关于该实验的下列说法正确的是(????)
A．必须调节钩码的重量,确保滑板做匀速运动
B．不一定要使滑板做匀速运动,但必须要用恒力拉滑板
C．钩码的质量越大,滑板运动得越快,弹簧秤读数越大
D．用该装置做实验,只要水平向右拉动滑板,无论滑板做匀速、匀变速或非匀变速运动,弹簧秤的读数都相同
E.
动摩擦因数等于弹簧秤的读数除于重物重量
二、实验题（共15分）
11．某研究性学习小组要研究弹簧的劲度系数与绕制弹簧的金属丝直径间的关系，为此他们选择了同种材料制成的不同直径的钢丝来绕制弹簧。
(1)进行此项实验需要采用控制变量法，除了材料相同外，你认为还应控制哪些因素相同（写出两项即可）_______。
(2)用游标卡尺测量绕制弹簧的钢丝直径，某次测量示数如图所示，则该钢丝的直径为________mm。
(3)根据下表中相关数据，分析可得：在其他条件相同的情况下，弹簧的劲度系数与其所用钢丝直径的________次幂成正比。
劲度系数k（N/m）
钢丝的直径
D（mm）
D－1（mm－1）
D2（mm2）
D3（mm3）
D4（mm4）
1
132
0.9
1.11
0.81
0.73
0.66
2
414
1.2
0.83
1.44
1.73
2.07
3
1
012
1.5
0.67
2.25
3.38
5.06
12．某同学在做“探究弹力和弹簧伸长的关系”的实验时，所用实验装置如图所示，所用的钩码每只质量都是。他先测出不挂钩码时弹簧的自然长度，再将5个钩码逐个挂在弹簧的下端，每次都测出相应的弹簧总长度，并将数据填在表中。（实验中弹簧忽略自重，且始终未超过弹性限度，取）
钩码质量/g
0
30
60
90
120
150
弹簧总长/
6.00
7.00
8.00
9.00
10.00
11.00
(1)试根据这些实验数据在坐标纸上作出弹簧所受弹力大小跟弹簧总长度之间的函数关系图线____________；
(2)写出该图线的数学表达式__________；图线跟横轴交点的物理意义是__________；该弹簧的劲度系数__________；图线延长后跟纵轴交点的物理意义是__________。
三、解答题（共45分）
13．请参考教科书内容撰写“探究弹簧弹力的大小与伸长量的关系”的实验报告。
14．在平直公路上，一人用水平力推抛锚的汽车但未推动。有同学认为，原因是人的推力小于小汽车受到的静摩擦力。该同学的看法是否正确？若正确，请说明理由；若不正确，请指出错误之处，并作出正确解释。
15．如图所示，质量m=20kg的木箱静止在水平面上，木箱与地面间的动摩擦因数μ=0.3。重力加速度g=10m/s2。用劲度系数k=20N/cm的轻质弹簧沿水平方向拉木箱。则
(1)当弹簧的伸长量l1=2cm时，木箱受到的摩擦力多大?
(2)当弹簧的伸长量l2=3.2cm时，木箱恰好开始运动，木箱与地面间的最大静摩擦力Fm多大?
(3)如果木箱在运动过程中突然撤去弹簧，那么木箱将在水平面上继续滑行一段距离，木箱在滑行的过程中，受到的摩擦力多大?
16．如图所示，用一水平力F将木块压紧在竖直墙壁上，木块恰好能保持静止。已知木块所受重力，水平外力，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。
(1)求木块和墙面间的动摩擦因数；
(2)若减小外力F，使，求木块受到的摩擦力；
(3)著增大外力F，使，求木块受到的摩擦力。
参考答案
1．D
【详解】
对瓶子受力分析，可知竖直方向二力平衡，即摩擦力与重力等大反向。
故选D。
2．C
【详解】
A．每本书受到的摩擦力的合力与重力平衡，若每本书的质量相同，则它受到的摩擦力的合力大小相等，A错误；
B．越靠外侧，书与书间的摩擦力越大，B错误；
CD．以这一摞书这研究对象，每只手对其的最大静摩擦力为
=60N
这一摞书受力平衡
解得
n1=60
但书与书间的最大静摩擦力为
=40N
除了左右两侧跟手接触的两本书，以剩下的这一部分书为对象，由平衡条件
解得
n2=40
加跟手接触的两本书，共42本书。所以C正确，D错误。
故选C。
3．A
【详解】
A．重力是物体由于受到地球的吸引而产生的；故属于按性质命名的力，A正确；
B．压力是从力的作用效果的角度命名的，B错误；
C．拉力是从力的作用效果的角度命名的，C错误；
D．阻力是按效果命名的力，D错误。
故选A。
4．A
【详解】
根据胡克定律
可知
解得
故选A。
5．B
【详解】
根据胡克定律，由题意得
解得，每根弹簧的劲度系数为
故选B。
6．A
【详解】
开始物体受到水平向左滑动摩擦力
取向右为正方向，则第一阶段的滑动摩擦力为-2N；
当物体速度减为0时；外力，则物体静止，物体受到水平向右静摩擦力且f=1N。
故选A。
7．C
【详解】
物块B与地面间的最大静摩擦力
弹簧的弹力
由于
因此加上拉力后，物块B仍静止不动，所受摩擦力大小为
物块A所受摩擦力大小为
故选C。
8．CD
【详解】
ABD．摩擦力总是阻碍物体间的相对运动或相对运动趋势，与相对运动或相对运动趋势方向相反，可能与运动或运动趋势方向相同，也可能相反，故AB正确，不符合题意，D错误，符合题意；
C．摩擦力的方向与物体运动方向可以在同一直线上，也可以不在，比如：贴在正在加速行驶的车厢壁的物体．故C错误，符合题意。
故选CD。
9．BC
【详解】
AB.
由图象可知，用力沿水平方向拉长木板，拉力从0开始逐渐增大．刚开始木块处于静止状态，木块受到拉力和水平桌面对木块的静摩擦力，当拉力达到4N时，开始发生相对滑动，木块与水平桌面间产生了滑动摩擦力．由图可知木块所受的最大静摩擦力为4N．当拉力达到4N时，开始发生相对滑动，木块与长木板间产生了滑动摩擦力．由图可知木块与长木板间的滑动摩擦力为3N，最大静摩擦力比滑动摩擦力大，故A错误B正确．
C.
在0-2s内，物体不受外力，此时没有摩擦力，木块滑动后，所受的滑动摩擦力为f=3N，对水平桌面的压力大小为
N=mg=37.5N
根据滑动摩擦力公式f=μN得：
故C正确D错误．
10．DE
【详解】
ABCD．不管重物如何运动,滑块水平方向受弹簧向左的拉力和向右的滑动摩擦力,始终处于平衡状态,故弹簧秤的读数等于滑块与板之间的滑动摩擦力的大小；故ABC项错误,D项正确；
E．滑块水平方向受弹簧向左的拉力和向右的滑动摩擦力,始终处于平衡状态，即滑动摩擦力等于弹簧秤的示数，所以摩擦因数等于弹簧秤的读数除于重物重量,故E项正确。
11．弹簧的自然长度、总匝数、弹簧圈的直(半)径或弹簧的粗细或弹簧的横截面积等(任答两种即可)
1.4
4
【详解】
(1)[1]弹簧的自然长度、总匝数、弹簧圈的直(半)径或弹簧的粗细或弹簧的横截面积等；
(2)[2]由图知，该钢丝的直径为1
mm＋4×0.1
mm＝1.4
mm.
(3)[3]由表可得弹簧的劲度系数与其所用钢丝直径的几次幂的比值，＝146.7，＝345，＝118.9，＝498.8，＝162.9，＝287.5，＝180.8，＝239.3，＝200，＝200，故在其他条件相同的情况下，弹簧的劲度系数与其所用钢丝直径的4次幂成正比；
12．见解析
弹簧的原长
弹簧被压缩时的弹力
【详解】
(1)[1]描点作图，得出弹簧所受弹力大小跟弹簧总长度之间的图象如下图所示
(2)[2]由图象可以得出该图线的数学表达式为。
[3]图线与横轴的交点表示弹簧所受弹力F=0时弹簧的长度为6cm，即弹簧的原长。
[4]图象的斜率表示弹簧的劲度系数，即k=30N/m。
[5]图线延长后与纵轴的交点表示弹簧长度为5cm时的弹簧，此时弹簧被压缩1cm，即表示弹簧被压缩1cm时的弹力。
13．见解析
【详解】
1．实验原理
弹簧受到拉力作用会伸长，平衡时弹簧产生的弹力和外力大小相等；弹簧的伸长量越大，弹力也就越大。
2．实验器材
铁架台、弹簧、钩码、刻度尺、坐标纸。
3．实验步骤
（1）安装实验仪器，如图
（2）测量弹簧的伸长量（或总长）及所受的拉力（或所挂钩码的质量），列表作出记录，要尽可能多测几组数据。
（3）根据所测数据在坐标纸上描点，以力为纵坐标，以弹簧的伸长量为横坐标。
（4）按照在图中所绘点的分布与走向，尝试作出一条平滑的曲线（包括直线），所画的点不一定正好在这条曲线上，但要注意使曲线两侧的点数大致相同。
（5）以弹簧的伸长量为自变量，写出曲线所代表的函数，首先尝试一次函数，如果不行再考虑二次函数。
4．数据处理
（1）列表法
将测得的F、x填入设计好的表格中，可以发现弹力F与弹簧伸长量x的比值在误差允许范围内是相等的。
（2）图象法
以弹簧伸长量x为横坐标，弹力F为纵坐标，描出F、x各组数据相应的点，作出的拟合曲线是一条过坐标原点的直线。
（3）函数法
弹力F与弹簧伸长量x满足F=kx的关系。
5．注意事项
（1）不要超过弹性限度：实验中弹簧下端挂的钩码不要太多，以免弹簧被过分拉伸，超过弹簧的弹性限度。
（2）尽量多测几组数据：要使用轻质弹簧，且要尽量多测几组数据。
（3）观察所描点的走向：本实验是探究性实验，实验前并不知道其规律，所以描点以后所作的曲线是试探性的，只是在分析了点的分布和走向以后才决定用直线来连接这些点。
（4）统一单位：记录数据时要注意弹力及弹簧伸长量的对应关系及单位。
6．误差分析
（1）钩码标值不准确、弹簧长度测量不准确带来误差。
（2）画图时描点及连线不准确也会带来误差。
14．见解析
【详解】
不正确，人的推力与汽车受到的静摩擦力大小是相等的。人不能推动汽车的原因是：人的推力小于地面对汽车的最大静摩擦力。
15．(1)40N；(2)64N；(3)60N
【详解】
(1)木箱与地面间的滑动摩擦力
Fμ=μmg=60N
当弹簧的伸长量l1=2cm时，根据胡克定律，弹簧弹力
F1=kl1=40N
木箱不动，因此此时木箱受到静摩擦力，与弹簧弹力大小相等，即
Ff=F1=40N
(2)当弹簧的伸长量l2=3.2cm时，根据胡克定律，弹簧弹力
F2=kl2=64N
木箱恰好开始运动，此时木箱与地面间的最大静摩擦力就等于弹簧弹力，得
Fm=F2=64N
(3)在木箱滑行的过程中，受到的摩擦力为滑动摩擦力，即
Fμ=μmg=60N
16．(1)；(2)2.5N；(3)5N
【详解】
(1)由木块刚好保持静止，有：
解得
(2)若减小外力，木块受到的摩擦力减小，且小于木块受到的重力，所以木块受到的摩擦力为滑动摩擦力，有
解得
(3)若增加外力，木块仍然能保持静止，所以木块受到的摩擦力为静摩擦力，有：