第三章 相互作用 单元测试（解析版）

2021-2022学年教科版（2019）必修第一册
第三章
相互作用
单元测试（解析版）
第I卷（选择题）
一、选择题（共40分）
1．如图所示，在倾斜的直杆上套一个质量为m的圆环，圆环通过轻绳拉着一个质量为M的物体，在圆环沿滑杆向下滑动的过程中，悬挂物体的轻绳始终处于竖直方向。则该过程中（
）
A．悬绳对物体的拉力等于物体的重力
B．物体处于超重状态主
C．物体做匀加速运动
D．环只受两个力作用
2．两个共点力大小分别为3N和5N，这两个力合力的最小值为（　　）
A．2N
B．5N
C．7N
D．8N
3．拆卸高楼旧空调外机时，常用电动机通过缆绳进行牵引，为避免其与竖直墙壁碰撞，地面上的工人（图中未画出）用一根拉绳拽着外机，如图所示。设缆绳拉力的大小为F1，方向与竖直方向成α角；拉绳拉力大小为F2，与竖直方向的夹角为β。工人拉绳使β保持不变，外机沿竖直方向缓慢下降过程中（　　）
A．α可能大于β
B．F2不断减小
C．F1不断增大
D．F1可能等于F2
4．倾角为、质量为的斜面体静止在水平桌面上，质量为的木块静止在斜面体上。下列关于受到作用力的大小和方向说法到正确的是
（　　）
A．，垂直斜面向下
B．，沿斜面向下
C．，
竖直向上
D．，
竖直向下
5．抖空竹在中国有着悠久的历史。假设抖空竹所用轻绳总长L，空竹重量为G，可视为质点。绳能承受的最大拉力是，将绳一端固定，将另一端缓慢水平向右移动d而使绳不断，不计一切摩擦，则d的最大可能值为（　　）
A．
B．
C．
D．
6．一根长2m，重为G的不均匀直棒AB，用两根细绳水平悬挂在天花板上，当棒平衡时细绳与水平面的夹角如图所示，则关于直棒重心C的位置，下列说法正确的是（　　）
A．距离B端0.5m处
B．距离B端0.75m处
C．距离B端m处
D．距离B端m处
7．如图所示，长木板放在粗糙的水平地面上，一人站在木板上通过细绳向左上方拉木箱，人和木箱一起向左匀速运动，长木板静止不动，已知细绳的拉力为F，细绳与水平面夹角为30°，长木板、人与木箱质量均为m，重力加速度为g，下列说法正确的是（　　）
A．长木板对地面的压力大于3mg
B．长木板对木箱的摩擦力等于
C．地面对长木板的摩擦力水平向右
D．长木板对人的摩擦力和对木箱的摩擦力相同
8．如图所示，一物块放在一粗糙斜面上，能处于静止状态，现对其施加平行于斜面向上的外力F，若从零开始逐渐增加外力F的大小，仍使物块和斜面静止不动。则（　　）
A．斜面对物块的支持力保持不变
B．斜面对物块的摩擦力一定逐渐增大
C．斜面对物块的作用力一定逐渐增大
D．斜面受到地面的摩擦力一定逐渐增大
9．将一个光滑的小球放在固定的斜面上，用与斜面垂直的挡板挡住，挡板与斜面交于O点，小球处于静止状态。现将挡板沿顺时针方向缓慢地绕O点转到竖直位置。在挡板转动的过程中，球对挡板和对斜面压力的变化情况是（　　）
A．球对挡板的压力变大
B．球对挡板的压力先变小再变大
C．球对斜面的压力变大
D．球对斜面的压力变小
10．在物理课本必修一“互成角度的两个共点力的合成”的实验中，采取下列措施可减小实验误差的是（　　）
A．实验中，弹簧秤必须保持与木板平行，读数时视线要正对弹簧秤刻度
B．拉橡皮条的细绳要稍长些
C．实验前，先把所用的两个弹簧秤的钩子相互钩住，平放在桌子上，向相反的方向拉动，检查读数是否相同
D．实验中，可以先将其中一个弹簧秤沿某一方向拉到最大量程，然后只需调节另一弹簧秤的大小和方向，把橡皮条另一端拉到O点
第II卷（非选择题）
二、实验题（共15分）
11．某同学做“验证力的平行四边形定则”的实验情况如图甲所示，其中A为固定橡皮条的图钉，O为橡皮条与细绳的结点，OB和OC为细绳。图乙是在白纸上根据实验结果画出的图。
（1）如果没有操作失误，图乙中的F,与F两力中，方向一定沿AO方向的是______。
（2）实验时，主要的步骤是：
A．在桌上放一块方木板、在方木板上铺一张白纸，用图钉把白纸钉在方木板上；
B．用图钉把橡皮条的一端固定在板上的A点，在橡皮条的另一端拴上两条细绳，细绳的另一端系着绳套；
C．用两个弹簧测力计分别钩住绳套，互成角度地拉橡皮条，使橡皮条伸长，结点到达某一位置O。记录下O点的位置，读出两个弹簧测力计的示数；
D．按选好的标度，用铅笔和刻度尺作出两只弹簧测力计的拉力F1和F2的图示，并用平行四边形定则求出合力F；
E.只用一只弹簧测力计，通过细绳套拉橡皮条使其伸长，读出弹簧测力计的示数，记下细绳的方向，按同一标度作出这个力的图示；
F.比较和F的大小和方向，看它们是否相同，得出结论。
上述步骤中：有重要遗漏的步骤的序号是______和______
12．如图为“验证力的平行四边形定则”实验，三个细线套L1、L2、L3共系于一个结点，另一端分别系于轻质弹簧测力计A、B和重物M上，A挂于固定点P。手持B拉动细线，使结点静止于O点。
（1）某次实验中A的指针位置如图所示，其读数为________N。
（2）实验时要在贴于竖直木板的白纸上，记录________、________、________和L1、L2、L3的方向及M的重力。
（3）下列实验要求中必要的是________。
A．弹簧测力计需要在实验前进行校零
B．细线套方向应与木板平面平行
C．需要用托盘天平测量重物M的质量
D．弹簧测力计B始终保持水平
三、解答题（共45分）
13．指出下列说法中的错误：
(1)因为物体本身就有重力，所以重力没有施力物体；
(2)重力的方向总是垂直于接触面向下的；
(3)放在水平桌面上的两个球，靠在一起但并不互相挤压，两球之间存在弹力；
(4)两物体间如果有相互作用的弹力，就一定存在摩擦力；
(5)根据可知，动摩擦因数跟滑动摩擦力成正比，跟压力成反比。
14．作用在同一物体上的两个力的大小分别为F1=20N、F2=20N。先用作图法求出两个力的夹角分别为60°、90°、120°时合力的大小和方向，再通过计算法求解。
15．如图所示，质量为2kg的物体，在水平地面上受到恒力F=40N的作用下，水平向右做匀速运动，（g取10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8）求：
(1)物体受到支持力的大小；
(2)物体受到滑动摩擦力的大小；
(3)物体与地面间的动摩擦因数的大小。
16．如图所示，一木箱受到两个大小分别是F1=10N、F2=4N的水平推力的作用，且处于静止状态。求木箱受到的摩擦力。若将F1撤去，木箱受到的摩擦力又如何？
参考答案
1．A
【详解】
ABC．物体受到重力和轻绳的拉力，因悬挂物体的轻绳始终处于竖直方向始终处于竖直方向，所以二力平衡，即悬绳对物体的拉力等于物体的重力，物体做匀速运动，A正确，BC错误；
D．根据力的平衡，环受到绳的拉力、杆的支持力和摩擦力三个力的作用，D错误。
故选A。
2．A
【详解】
两个大小已知的力方向相反时，合力最小，最小值为
故A正确。BCD错误。
故选A。
3．B
【详解】
对空调主机受力分析如图，受到重力和两根绳子的拉力，由于空调主机是缓慢下降，故合力为零；在竖直方向：
在水平方向：
解得
在下降过程中，β不变，α减小，则cosα增大、sinα减小、cotα增大，所以缆绳拉力F1和拉绳拉力F2都减小；
因
所以F1大于F2，根据
可知缆绳与竖直方向的夹角α小于角β，故B正确ACD错误。
故选B。
4．D
【详解】
m受到M的支持力和静摩擦力，因为m静止在斜面体上，故处于平衡状态，所以，m受到的支持力和静摩擦力的合力大小为mg，方向竖直向上，根据牛顿第三定律可知，于受到作用力的大小和方向为，
竖直向下，ABC错误，D正确。
故选D。
5．B
【详解】
设轻绳与水平方向的夹角为，根据受力分析可得竖直方向上有
绳能承受的最大拉力是时，解得
由几何关系可得
联立解得
故选B。
6．A
【详解】
当一个物体受三个力作用而处于平衡状态时，如果其中两个力的作用线相交于一点，则第三个力的作用线必通过前两个力作用线的相交点。把O1A和O2B延长相交于O点，则重心C一定在过O点的竖直线上，如图所示。由几何知识可知
BO＝AB＝1m
BC＝BO＝0.5m
故重心应在距B端0.5m处。
故选A。
7．B
【详解】
A.
选长木板、人与木箱整体为研究对象，长木板对地面的压力等于3mg，故A错误；
B.
取人为研究对象，由平衡条件得
故B正确；
C.
选长木板、人与木箱整体为研究对象，整体无运动趋势，地面对长木板没有摩擦力，故C错误；
D.
木箱受到的摩擦力向右，人受到的摩擦力向左，人和木箱受到的摩擦力大小相等，方向相反，D错误。
故选B。
8．AD
【详解】
A．物体受重力、支持力、拉力和静摩擦力处于平衡。设斜面的倾角为θ，在垂直斜面方向上，斜面对物块的支持力
增加F，斜面对物块的支持力不变，故A正确；
B．在斜面方向上，开始拉力小于重力的分力，静摩擦力方向沿斜面向上，增加拉力F，摩擦力先减小后反向增大，故B错误；
C．斜面对物块的作用力是支持力和摩擦力的合力，因为摩擦力与支持力垂直，故其合力
由前面分析知N不变，而f先减小后增大，则合力先减小后增大，即斜面对物块的作用力先减小后增大，故C错误；
D．以斜面和物块整体为研究对象，根据平衡条件则斜面受到地面的摩擦力等于力F在水平方向的分量，外力F增大，则水平方向分量增大，故斜面受到地面的摩擦力逐渐增大，故D正确。
故选AD。
9．AC
【详解】
小球受到重力G，斜面支持力，挡板的弹力，由平衡条件得：斜面支持力和挡板的弹力的合力
当挡板沿顺时针方向缓慢地绕O点转到竖直位置时，不变，斜面支持力变为和挡板的弹力变为，画出力矢量三角形如图所示
可知在挡板转动的过程中，由力矢量三角形可判断：斜面支持力和挡板的弹力均变大，由牛顿第三定律知，球对斜面的压力和球对挡板的压力也均変大。故AC正确，BD错误。
故选AC。
10．ABC
【详解】
A．测量力的实验要求尽量准确，操作中要求弹簧秤、细绳、橡皮条都应与木板平行，读数时视线要正对弹簧秤刻度，故A正确；
B．为了便于确定拉力的方向，拉橡皮条的细绳要稍长一些，故B正确；
C．实验前，先把所用的两个弹簧秤的钩子相互钩住，平放在桌子上，向相反方向拉动，检查读数是否相同，检验弹簧秤是否准确，故C正确；
D．实验中，弹簧的读数大小适当，便于做平行四边形即可，并非要求一定达到最大量程，故D错误；
故选ABC。
11．F′
C
E
【详解】
(1)[1]实验中F是由平行四边形得出的，而F′是通过实验方法得出的，其方向一定与橡皮筋的方向相同，即方向一定沿AO方向的是F'；
(2)[2][3]根据“验证力的平行四边形定则”实验的操作规程可知，有重要遗漏的步骤的序号是C、E。在C中未记下两条细绳的方向；E中未说明是否把橡皮条的结点拉到同一位置O。
12．2.00
O点的位置
A的示数
B的示数
AB
【详解】
（1）[1]读数为2.00
N。
（2）[2][3][4]实验时要在贴于竖直木板的白纸上，记录O点的位置，A、B的示数和L1、L2、L3的方向及M的重力。
（3）[5]弹簧测力计需要在实验前进行校零，选项A正确；细线套方向应与木板平面平行，以减小实验的误差，选项B正确；需要用弹簧测力计测量重物M的质量，选项C错误；弹簧测力计B不一定要始终保持水平，选项D错误。故选AB。
13．见解析
【详解】
(1)重力的施力物体是地球；
(2)重力的方向总是竖直向下；
(3)放在水平桌面上的两个球，靠在一起但并不互相挤压，没有发生形变，两球之间不存在弹力；
(4)两物体间要存在摩擦力，除了有相互作用的弹力外，接触面要粗糙，还要有相对运动或相对运动趋势；
(5)动摩擦因数由接触面的材料和粗糙程度决定，与滑动摩擦力Ff，及跟压力FN无关。
14．见解析
【详解】
(1)当两个力的夹角为60°时
作图法：选择适当标度，做出力的图示，如图所示
用刻度尺量出合力为标度的3.46倍，故
用量角器量出F合与F1的夹角为30°。
计算法：如图所示为菱形，两对角线垂直平分，故，合力为
(2)当两个力的夹角为90°时
作图法：选择适当标度，做出力的图示，如图所示
用刻度尺量出合力为标度的2.82倍，故
用量角器量出F合与F1的夹角为45°。
计算法：如图所示为正方形，故，合力为
(3)当两个力的夹角为120°时
作图法：选择适当标度，做出力的图示，如图所示
用刻度尺量出合力为标度的2倍，故
用量角器量出F合与F1的夹角为60°。
计算法：如图所示，平行四边形的一半为等边三角形，故，合力为
15．(1)44N；(2)32N；(3)0.73
【详解】
(1)物体受到支持力的大小
(2)物体受到滑动摩擦力的大小
(3)物体与地面间的动摩擦因数的大小
16．见解析
【详解】
木箱处于静止状态，由平衡条件可得
代入数据可得静摩擦力，方向水平向左，若撤去F1，木箱仍处于静止状态，由平衡条件可得静摩擦力
方向水平向右。