第三章 力与相互作用 单元综合测试卷（Word版含答案）

第3章 力与相互作用 单元综合测试卷
一、单选题。本大题共8小题，每小题只有一个选项符合题意。
1．运动员在立定跳远时，脚蹬地起跳瞬间的受力示意图是（ ）
A． B． C． D．
2．把一重力为G的物体，用一个水平的推力F=kt（k为恒量，t为时间）压在竖直的足够高的平整墙面上（如图），从t=0开始，物体所受的摩擦力Ff随t的变化关系是下列图中的哪一个（　　）
A． B． C． D．
3．一光滑小球静止放置在固定光滑半球面的底端，用竖直放置的光滑挡板水平向右缓慢地推动小球，则在小球运动的过程中（该过程小球未脱离球面），木板对小球的推力F1、半球面对小球的支持力F2的变化情况正确的是（　　）
A．F1逐渐增大，F2逐渐减小 B．F1逐渐减小，F2逐渐减小
C．F1逐渐增大，F2逐渐增大 D．F1逐渐减小，F2逐渐增大
4．如图所示，在两块相同的竖直木板之间，有质量均为m的4块相同的砖，用两个大小均为F的水平力压木板，使砖块静止不动，则第2块砖对第3块砖的摩擦力大小是（　　）
A．0 B．Mg C． D．2mg
5．如图所示，固定在竖直平面内的光滑圆环的最高点有一个光滑的小孔。质量为m的小球套在圆环上，一根细线的下端系着小球，上端穿过小孔用手拉住。现拉动细线，使小球沿圆环缓慢上移，在移动过程中手对线的拉力F和环对小球的弹力N的大小变化情况是（　 　）
A．F减小，N不变 B．F不变，N减小
C．F不变，N增大 D．F增大，N减小
6．如图所示，弹簧秤、绳和滑轮的重力不计，摩擦力不计，物体重量都是G。在甲、乙、丙三种情况下，弹簧的读数分别是F1、F2、F3，则（ ）
A．F3>F1=F2 B．F1>F2=F3 C．F1=F2=F3 D．F3=F1>F2
7．表演的安全网如图甲所示，网绳的结构为正方形格子，O、a、b、c、d等为网绳的结点，安全网水平张紧后，质量为m的运动员从高处落下，恰好落在O点上。该处下凹至最低点时，网绳、均为如图乙所示，此时O点受到向下的冲击力大小为，则这时O点周围每根网绳承受的张力大小为（　　）
A． B． C． D．
8．木块甲、乙分别重50 N和60 N，它们与水平地面之间的动摩擦因数均为0.25。夹在甲、乙之间的轻弹簧被压缩了2cm，弹簧的劲度系数为400N/m。系统置于水平地面上静止不动。现用F=1N的水平拉力作用在木块乙上，如图所示。力F作用后木块所受摩擦力情况是（　　）
A．木块甲所受摩擦力大小是12.5 N
B．木块甲所受摩擦力大小是11.5 N
C．木块乙所受摩擦力大小是9 N
D．木块乙所受摩擦力大小是7 N
二、多选题。本大题共4小题，每小题有两项或以上符合题意。
9．物体b在水平推力F作用下，将物体a挤压在竖直墙壁上，如图 所示，a、b 处于静止状态，关于a、b两物体的受力情况，下列说法正确的是（ ）
A．a受到两个摩擦力的作用
B．a共受到四个力的作用
C．b共受到三个力的作用
D．a受到墙壁摩擦力的大小不随F的增大而增大
10．．A、B、C三个相同的圆柱体，如图所示，放在水平面上，它们均处于静止状态，则(　　)
A．A、B、C所受的合力一定相等
B．如果圆柱体光滑，它们不可能平衡
C．B、C所受合外力大于A所受的合外力
D．B、C对A的作用力的合力一定竖直向上
11．有一些质量分布与厚度都均匀的铝板，其中有圆形，半圆形，还有一个是如图所示的月牙的形状，紫珠根据圆形和半圆形铝板的重心位置，就能正确的判断图示月牙状铝板的重心位置，那么紫珠判断的重心可能在（ ）
A．A点 B．B点
C．C点 D．D点
12．有一堆砂子在水平面上堆成圆锥形，稳定时底角为α，如图所示．如果视每粒砂子完全相同，砂子与砂子之间，砂子与地面之间的动摩擦因数均为μ，砂子之间的最大静摩擦力可近似认为与滑动摩擦力相等，以下说法正确的是（　　）
A．砂堆稳定时，砂堆底面受到地面的摩擦力一定为零
B．砂堆稳定时，只有形成严格规则的圆锥，底面受到地面的摩擦力才为零
C．砂堆稳定时形成的圆锥的底角最大值满足tan αmax＝ μ
D．砂堆稳定时形成的圆锥的底角最大值满足cos αmax＝ μ
三、解答题。本大题共4小题，解答过程必修有必要的文字说明，公式和解题过程。
13．“探究求合力的方法”的实验情况如图甲所示，其中A为固定橡皮筋的图钉，O为橡皮筋与细绳的结点，OB和OC为细绳，图乙是在白纸上根据实验结果画出的图示。
(1)某次实验中，拉OC细绳的弹簧秤指针位置如甲图所示，其读数为________N；乙图中的F与F′两力中，方向一定沿AO方向的是____________；
(2)关于此实验下列说法正确的是__________
A.与橡皮筋连接的细绳必须等长
B．用两只弹簧秤拉橡皮筋时，应使两弹簧秤的拉力相等，以便算出合力的大小
C．用两只弹簧秤拉橡皮筋时，结点位置必须与用一只弹簧秤拉时结点的位置重合
D．拉橡皮条的细绳要长些，标记同一细绳方向的两点要短一些
14．两物体M、m用跨过光滑定滑轮的轻绳相连。如图放置，OA、OB与水平面的夹角分别为30°、60°，M重20N，M、N均处于静止状态。求：
(1)OM、OB绳的拉力大小；
(2)物体m受到的摩擦力大小和方向。
15．如图所示，质量M＝5.5kg的木块套在水平固定杆上，并用轻绳与质量m＝1kg的小球相连。今用跟水平方向成60°角的力F＝10N拉着球并带动木块一起向右匀速运动，运动中M、m相对位置保持不变，g取10m/s2。求：
(1)轻绳与水平方向夹角θ；
(2)木块M与水平杆间的动摩擦因数μ。
16．如图所示，三根不可伸长的相同的轻绳，一端系在半径为R0的环1上，彼此间距相等．绳穿过半径为R0的第3个圆环，另一端用同样方式系在半径为2R0的圆环2上．环1固定在水平面上，整个系统处于平衡．试求第2个环中心与第3个环中心的距离．（三个环都是用同种金属线制作的，摩擦不计）
参考答案
1．A
【解析】运动员在立定跳远时，脚蹬地起跳瞬间的受力有竖直向下的重力，地面对人有竖直向上的支持力，及地面对人的摩擦力水平向右，所以A正确；BCD错误；
故选A。
2．B
【解析】推力
开始物体竖直滑动
为正比例函数，当Ff增加到大于G时，物体开始减速，Ff继续增大，当速度减为零时，物体静止，此时摩擦力为静摩擦力，大小等于物体的重力且不再变化。
故选B。
3．C
【解析】对小球受力分析，受重力、挡板向右的支持力和半球面的支持力，如图
根据平衡条件解得
由于θ不断增加，故F1增大、F2增大。
故选C。
4．A
【解析】将4块砖看成一个整体，对整体进行受力分析，在竖直方向，共受到三个力的作用：竖直向下的重力4mg，两个相等的竖直向上的摩擦力f，由平衡条件可得
所以
由此可见：第1块砖和第4块砖受到木板的摩擦力均为2mg。将第1块砖和第2块砖当作一个整体隔离后进行受力分析，受竖直向下的重力2mg，木板对第1块砖向上的摩擦力
由平衡条件可得二力已达到平衡，第2块砖和第3块砖之间的摩擦力必为零。故A正确，BCD错误。
故选A。
5．A
【解析】受力分析如图所示
由几何关系得
小球沿圆环缓慢上移，AB逐渐减小，OA、OB不变，所以N不变，F减小。
故选A。
6．D
【解析】对甲图，物体静止，弹簧的拉力为
F1=mg
对乙图，对物体为研究对象
由平衡条件得
对丙图，以动滑轮为研究对象
由几何知识得
F3=mg
故F3=F1>F2。
故选D。
7．A
【解析】因为网绳完全相同，并且构成的是正方形，网绳dOe，bOg张角均为120°。设每根网绳承受的张力大小为T，则有
解得。
故选A。
8．C
【解析】AB．由于弹簧被压缩了，故弹簧的弹力
对于甲来说弹簧对它的力是向左的，大小为8N，而甲静止，则甲最大的静摩擦力为：
f甲=50N×0.25=12.5N>F
则甲静止，则甲受到的摩擦力与F等大方向
f甲=F=8N
故甲受到的摩擦力为8N，方向水平向右，选项AB均错误；
CD．对乙，其最大静摩擦力
f乙=60N×0.25=15N
它受向右的8N的弹力，还有向右的1N的拉力，故两力的合力大小为9N，方向水平向右，也小于其最大静摩擦力，乙也处于静止状态，受力平衡，故它受到的摩擦力等于弹簧对它的弹力和拉力的合力9N，方向水平向左，选项C正确，D错误。
故选C。
9．AD
【解析】解：
A、a受到五个力：重力、墙对a向右的弹力和向上的静摩擦力，b对a向左的压力和向下的静摩擦力．故A正确，B错误．
C、b共受到四个力的作用：重力、F、a对b向右的弹力和向上的静摩擦力．故C错误．
D、由上得知，墙壁对a的摩擦力大小等于a和b的总重力，不随随F的增大而增大．故D正确．
故选AD
10．ABD
【解析】AC．物体A、B、C均处于静止状态，所受的合力均为零，A正确，C错误；
D．B、C对A的作用力的合力一定与A球的重力等大反向，D正确；
B．如圆柱体光滑，A对B的压力在水平方向的分力将使B圆柱体水平向左移动，同理C向右移动，从而使A落下，所以它们均不可能平衡，选项B正确。
故选ABD。
11．CD
【解析】质量分布与厚度都均匀的圆形铝板，其重心在B点，现挖去一个圆心在A的圆，形成月牙状，其重心必在B点下方．根据挖去圆的半径大小与位置，月牙状铝板的重心可能在C也可能在D．故选CD.
12．AC
【解析】AB、把所有沙子看成一个整体，对整体受力分析，由水平方向合力为零可得，砂子稳定时，砂堆底面受到地面的摩擦力一定为零，与形状无关，故A正确，B错误；
C、取斜面上的一粒质量为m的沙子，若沙子恰好平衡，倾角最大，沙子受力平衡，对沙子受力分析，根据平衡条件得：
mgsinα=μmgcosα
解得：tanα=μ
所以αmax=arctanμ，故C正确，D错误．
故选AC．
13．2.60 F′ C
【解析】(1)[1]由图可知，甲图所示弹簧秤的最小分度为0.1N，则读数为2.60N
[2]F是通过作图的方法得到合力的理论值，而F′是通过一个弹簧称沿AO方向拉橡皮条，使橡皮条伸长到O点，使得一个弹簧称的拉力与两个弹簧称的拉力效果相同，测量出的合力。故方向一定沿AO方向的是F′，由于误差的存在F和F′方向并不在重合
(2)[3]A．与橡皮筋连接的细绳是为了确定细绳拉力的方向，两绳的长度不一定相等，故A错误；
B．用两只弹簧秤拉橡皮筋时，只要使两弹簧秤拉力的合力与一只弹簧秤拉力的效果相同就行，两弹簧秤的拉力不需要相等，故B错误；
C．为了保证效果相同，两次拉橡皮筋时，需将橡皮筋结点拉至同一位置，故C正确；
D．标记同一细绳方向的两点要长一些，这样引起的拉力方向的误差会小些，故D错误。
故选C。
14．（1），；（2），相同水平向左
【解析】（1）OM的拉力等于M的重力
M受到三个力的作用而处于静止状态，分别是重力GM ,绳的拉力TA、T B，如图
因为M处于平衡状态，故M满足平衡条件
联立解得，
（2）如图对M进行受力分析，有
如图所示，M受到绳B的水平拉力F2、绳A的拉力F1 ,地面对其的摩擦力f以及重力G和支持力N的作用，由题意知
，
假设摩擦力向左与F1同向，根据M平衡可知，在水平方向有
即得到
因为f是正值，故f的方向与假设方向相同即水平向左。
15．(1)30°；(2)
【解析】(1)m处于平衡状态，受到重力、拉力F和轻绳拉力FT，如图所示
以m为研究对象，由平衡条件得
水平方向
Fcos60°-FTcosθ=0①
竖直方向
Fsin60°-FTsinθ-mg=0②
①②联立解得
θ=30°
(2)以M、m整体为研究对象，设杆对M的支持力为FN，由平衡条件得
水平方向
Fcos60°-μFN=0③
竖直方向
FN+Fsin60°-Mg-mg=0④
由③④解得
16．
【解析】因为环2的半径为环3的2倍，环2的周长为环3的2倍，三环又是用同种金属丝制成的，所以环2的质量为环3的2倍．设m为环3的质量，那么三根绳承担的力为3mg，于是，环1与环3之间每根绳的张力FT1=mg．没有摩擦，绳的重量不计，故每根绳子沿其整个长度上的张力是相同的．
FT1=FT2=mg
对环2，平衡时有：2mg-3FT2cosα=0，
由此
环2中心与环3中心之距离：
得：