2023-2024学年人教版物理必修第一册考试 第3章 相互作用——力 训练题 (测试2）（含解析）

第3章相互作用——力(测试2）
一、选择题(每题6分)
1．如图所示系有细绳的小球静止于光滑半球面上的A点，细绳OA与球面相切于A点，现保持小球位置不动，让悬挂点O沿竖直墙壁缓慢上移过程中，设半球面对小球的支持力为N，细绳对小球的拉力为T，则(　　)
A．N保持不变，T逐渐增大
B．N逐渐减小，T逐渐增大
C．N先减小后增大，T先减小后增大
D．N先增大后减小，T先减小后增大
2．如图，光滑的四分之一圆弧轨道AB固定在竖直平面内，A端与水平面相切。穿在轨道上的小球在拉力F的作用下，缓慢地由A向B运动，F始终沿轨道的切线方向，轨道对球的弹力为FN。在运动过程中(　　)
A．F增大，FN增大　 B．F减小，FN减小
C．F增大，FN减小 D．F减小，FN增大
3．如图所示，三根长度均为L的轻绳分别连接于C、D两点，A、B两端被悬挂在水平天花板上，相距2L，现在C点上悬挂一个质量为m的重物，为使CD绳保持水平，在D点上可施加力的最小值为(　　)
A．mg　 B．mg
C．mg　 D．mg
4．半圆柱体P放在粗糙的水平地面上，其右端有一固定放置的竖直挡板MN。在半圆柱体P和MN之间放有一个光滑的均匀小圆柱体Q，整个装置处于平衡状态，这个装置的纵截面图如图所示。现使MN保持竖直并且缓慢地向右平移，在Q滑落到地面之前，发现P始终保持静止。则在此过程中，下列说法中正确的是(　　)
A．MN对Q的弹力逐渐减小 B．地面对P的摩擦力逐渐增大
C．P、Q间的弹力先减小后增大 D．Q所受的合力逐渐增大
5．(多选)如图所示，一水平外力F作用在物块B上，A、B两物块在地面(可视为地球表面)一起向右做匀速直线运动。下列说法正确的是(　　)
A．A物块受到2个力作用
B．B物块受4个力作用
C．A、B、地球三者之间一共有5对作用力和反作用力
D．B对地面的压力就是A、B所受的重力的合力
6．(多选)救援机器人的手臂前端装有铁夹。在某次救援活动中，救援机器人用铁夹抓着两个重力都为G的水泥制品，使之保持静止状态，铁夹与水泥制品及水泥制品间的接触面竖直，如图所示。若水泥制品受铁夹的最小压力为N时，才能使水泥制品不滑出铁夹，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则(　　)
A．两水泥制品间动摩擦因数 B．两水泥制品间动摩擦因数无法求出
C．铁夹与水泥制品间动摩擦因数 D．铁夹与水泥制品间动摩擦因数
7．如图，斜面体A静置于粗糙水平面上，被一轻绳拴住的小球B置于光滑的斜面上，轻绳左端固定在竖直墙面上P处，此时小球静止且轻绳与斜面平行。现将轻绳左端从P处缓慢沿墙面上移到P′处，斜面体始终处于静止状态，则在轻绳移动过程中(　　)
A．轻绳的拉力先变小后变大 B．轻绳的拉力先变大后变小
C．斜面体对小球的支持力逐渐增大 D．斜面体对小球的支持力逐渐减小
8．如图所示，质量为m的木块A放在质量为M的三角形斜劈上，现用大小均为F、方向相反的水平力分别推A和B，它们均静止不动，则(重力加速度取g)(　　)
A．A与B之间一定存在摩擦力 B．B与地面之间可能存在摩擦力
C．B对A的支持力可能小于mg D．地面对B的支持力为Mg
9．(多选)如图，用与竖直方向成θ角(θ＜45°)的倾斜轻绳a和水平轻绳b共同固定一个小球，这时绳b的拉力大小为F1，现保持小球在原位置不动，使绳b在原竖直平面内逆时针转过θ角，绳b的拉力大小为F2，再逆时针转过θ角固定，绳b的拉力大小为F3，则(　　)
A．F1C．绳b的拉力先减小后增大 D．绳a的拉先增大后减小
10．(多选)如图所示，晾晒衣服的绳子两端分别固定在两根竖直杆上A、B两点，绳子质量及绳与衣架挂钩间的摩擦均忽略不计，衣服处于静止状态；如果保持绳子A端、B端在杆上位置不变，将右侧杆平移到虚线位置，稳定后衣服仍处于静止状态。则(　　)
A．B端移到B1位置时，且杆位置不变，绳子张力变大
B．B端移到B2位置时，且杆位置不变，绳子张力大小不变
C．B端在杆上位置不动，将杆移动到虚线位置时，绳子张力变大
D．B端在杆上位置不动，将杆移动到虚线位置时，绳子张力变小
11．如图所示为汽车的机械式手刹(驻车器)系统的结构示意图，结构对称。当向上拉动手刹拉杆时，手刹拉索(不可伸缩)就会拉紧，拉索OD、OC分别作用于两边轮子的制动器，从而实现驻车的目的。则以下说法正确的是(　　)
A．OA上的拉力总是会大于OD、OC上的拉力
B．只有在OD和OC之间的夹角大于60°时，OA上的拉力才大于OD、OC上的拉力手刹拉索
C．OA上的拉力一定时，OD和OC之间的夹角越小，OD和OC上的拉力越大
D．OA上的拉力一定时，OD和OC之间的夹角越大，OD和OC上的拉力越大
二、非选择题(共34分)
12．（12分）如题图所示，质量M＝5 kg且倾角θ＝37°的楔形物体甲始终静置于水平面上，一质量m＝1 kg的物块乙置于斜面上，物块乙在沿斜面向上的拉力F作用下，沿斜面向上做匀速直线运动。已知甲、乙间动摩擦因数μ＝0.5，不计空气阻力，重力加速度g取10 m/s2, sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8。求：
(1)物块乙所受拉力F的大小；
(2)楔形物体甲所受水平面的弹力大小和摩擦力大小。
13．（10分）如图，固定在水平地面上的粗糙斜面倾角为30°，物块A、B用一条绕过斜面顶端光滑滑轮的轻绳连接在一起，两物体质量分别为mA＝20 kg、mB＝5 kg，物体A恰好静止在斜面上，物块B竖直悬挂与斜面不接触，取g＝10 m/s2，求斜面的动摩擦因数μ。
14．（12分）如图所示，一质量m＝10 kg的物体通过一根轻绳与水平轻弹簧相连，物体静止在水平地面上，轻弹簧另一端固定在竖直墙面上。弹簧劲度系数k＝500 N/m，测得其伸长量Δx＝4 cm，轻绳与水平方向夹角θ＝37°(已知 sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8)。取重力加速度g＝10 m/s2，求：
(1)弹簧弹力F的大小；
(2)地面对物体支持力FN的大小；
(3)地面对物体摩擦力Ff的大小。
第3章相互作用——力(测试2）
一、选择题(每题6分)
1．如图所示系有细绳的小球静止于光滑半球面上的A点，细绳OA与球面相切于A点，现保持小球位置不动，让悬挂点O沿竖直墙壁缓慢上移过程中，设半球面对小球的支持力为N，细绳对小球的拉力为T，则(　B　)
A．N保持不变，T逐渐增大
B．N逐渐减小，T逐渐增大
C．N先减小后增大，T先减小后增大
D．N先增大后减小，T先减小后增大
解析：受力分析如图
现保持小球位置不动，半球面对小球的支持力方向不变，让悬挂点O沿竖直墙壁缓慢上移过程中，绳子拉力逐渐增大，支持力逐渐减小。故选B。
2．如图，光滑的四分之一圆弧轨道AB固定在竖直平面内，A端与水平面相切。穿在轨道上的小球在拉力F的作用下，缓慢地由A向B运动，F始终沿轨道的切线方向，轨道对球的弹力为FN。在运动过程中(　C　)
A．F增大，FN增大　 B．F减小，FN减小
C．F增大，FN减小 D．F减小，FN增大
解析：对小球的受力分析如图所示。F与FN方向垂直。小球缓慢地由A向B运动，可知小球处于平衡状态，所受合力为零。F与FN的合力与小球所受重力等大、反向。由几何知识得F＝mgsin θ，FN＝mgcos θ。在小球运动过程中，θ角增大，可得F增大，FN减小，选项C正确。
3．如图所示，三根长度均为L的轻绳分别连接于C、D两点，A、B两端被悬挂在水平天花板上，相距2L，现在C点上悬挂一个质量为m的重物，为使CD绳保持水平，在D点上可施加力的最小值为(　C　)
A．mg　 B．mg
C．mg　 D．mg
解析：由题图可知，要想CD水平，各绳均应绷紧，则由几何知识知AC与水平方向的夹角为60°；结点C点受力平衡，受力分析如图所示，则CD绳的拉力FT＝mgtan 30°＝mg；D点受CD绳子的拉力大小等于FT，方向向左；要使CD水平，D点两绳的拉力与外界的力的合力为零，则绳子对D点的拉力可分解为沿BD绳的分力F1及另一分力F2，由几何关系可知，当力F2与BD垂直时，F2最小，而F2的大小即为施加在D点的力的大小，故最小力F＝FTsin 60°＝mg，故C正确。
4．半圆柱体P放在粗糙的水平地面上，其右端有一固定放置的竖直挡板MN。在半圆柱体P和MN之间放有一个光滑的均匀小圆柱体Q，整个装置处于平衡状态，这个装置的纵截面图如图所示。现使MN保持竖直并且缓慢地向右平移，在Q滑落到地面之前，发现P始终保持静止。则在此过程中，下列说法中正确的是(　B　)
A．MN对Q的弹力逐渐减小 B．地面对P的摩擦力逐渐增大
C．P、Q间的弹力先减小后增大 D．Q所受的合力逐渐增大
解析：Q的受力情况如图所示，F1表示P对Q的弹力，F2表示MN对Q的弹力，F2的方向水平向左保持不变，F1的方向顺时针旋转，由平行四边形的边长变化可知，F1与F2都逐渐增大，A、C错误；由于挡板MN缓慢移动，Q处于平衡状态，所受合力为零，D错误；对P、Q整体受力分析，由平衡条件水平方向得Ff＝F2，由于F2不断增大，故Ff不断增大，B正确。
5．(多选)如图所示，一水平外力F作用在物块B上，A、B两物块在地面(可视为地球表面)一起向右做匀速直线运动。下列说法正确的是(　AC　)
A．A物块受到2个力作用
B．B物块受4个力作用
C．A、B、地球三者之间一共有5对作用力和反作用力
D．B对地面的压力就是A、B所受的重力的合力
解析：由题意可知A和B均处于平衡状态，所以A受重力和支持力这两个力作用，B受重力、支持力、摩擦力、压力和水平外力F共五个力作用，故A正确，B错误；A、B、地球三者之间一共有5对作用力和反作用力，分别是：①地球对A的吸引力(即A的重力)和A对地球的吸引力、②A对B的压力和B对A的支持力、③地球对B的吸引力(即B的重力)和B对地球的吸引力、④B对地球的压力和地球对A的支持力、⑤地球对B的摩擦力和B对地球的摩擦力，故C正确；虽然B对地面的压力在数值上等于A、B所受的重力的合力，但二者力的性质不同，对应施力和受力物体也不同，不是同一个力，故D错误。
6．(多选)救援机器人的手臂前端装有铁夹。在某次救援活动中，救援机器人用铁夹抓着两个重力都为G的水泥制品，使之保持静止状态，铁夹与水泥制品及水泥制品间的接触面竖直，如图所示。若水泥制品受铁夹的最小压力为N时，才能使水泥制品不滑出铁夹，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则(　BD　)
A．两水泥制品间动摩擦因数 B．两水泥制品间动摩擦因数无法求出
C．铁夹与水泥制品间动摩擦因数 D．铁夹与水泥制品间动摩擦因数
解析：对水泥制品整体分析可知2f＝2G，则f＝G，对单个的水泥制品分析可知，两水泥制品之间的摩擦力f′＝0，则两水泥制品间动摩擦因数无法求出，选项A错误，B正确；铁夹与水泥制品间动摩擦因数μ＝＝，选项C错误，D正确。
7．如图，斜面体A静置于粗糙水平面上，被一轻绳拴住的小球B置于光滑的斜面上，轻绳左端固定在竖直墙面上P处，此时小球静止且轻绳与斜面平行。现将轻绳左端从P处缓慢沿墙面上移到P′处，斜面体始终处于静止状态，则在轻绳移动过程中(　D　)
A．轻绳的拉力先变小后变大 B．轻绳的拉力先变大后变小
C．斜面体对小球的支持力逐渐增大 D．斜面体对小球的支持力逐渐减小
解析：小球受力如图所示：
小球受到斜面体的支持力FN1及轻绳拉力F的合力始终与小球重力G1等大反向，当轻绳左端上升时，F增大，FN1减小，故选D。
8．如图所示，质量为m的木块A放在质量为M的三角形斜劈上，现用大小均为F、方向相反的水平力分别推A和B，它们均静止不动，则(重力加速度取g)(　C　)
A．A与B之间一定存在摩擦力 B．B与地面之间可能存在摩擦力
C．B对A的支持力可能小于mg D．地面对B的支持力为Mg
解析：对A、B整体受力分析，如图所示，受到重力(M＋m)g、支持力FN和已知的两个推力F，对于整体，由于两个推力刚好平衡，故整体与地面间没有摩擦力，且有FN＝(M＋m)g，故B、D错误；对A受力分析，A至少受重力mg、推力F、B对A的支持力FN′，当推力F沿斜面的分力大于重力沿斜面的分力时，摩擦力的方向沿斜面向下，当推力F沿斜面的分力小于重力沿斜面的分力时，摩擦力的方向沿斜面向上，当推力F沿斜面的分力等于重力沿斜面的分力时，摩擦力为零，A错误；在垂直斜面方向上，有FN′＝mgcos θ＋Fsin θ(θ为斜劈倾角)，故FN′可能小于mg，C正确。
9．(多选)如图，用与竖直方向成θ角(θ＜45°)的倾斜轻绳a和水平轻绳b共同固定一个小球，这时绳b的拉力大小为F1，现保持小球在原位置不动，使绳b在原竖直平面内逆时针转过θ角，绳b的拉力大小为F2，再逆时针转过θ角固定，绳b的拉力大小为F3，则(　BC　)
A．F1C．绳b的拉力先减小后增大 D．绳a的拉先增大后减小
解析：对小球进行受力分析，可得出如图所示力矢量三角形
由几何关系，可知F2与轻绳a垂直时，此时b绳拉力最小，故有F1＝F3>F2
由矢量三角形可看出，在轻绳b逐渐向上转动过程中，轻绳b中的拉力先减小后增大，a绳中的拉力一直在减小。
10．(多选)如图所示，晾晒衣服的绳子两端分别固定在两根竖直杆上A、B两点，绳子质量及绳与衣架挂钩间的摩擦均忽略不计，衣服处于静止状态；如果保持绳子A端、B端在杆上位置不变，将右侧杆平移到虚线位置，稳定后衣服仍处于静止状态。则(　BD　)
A．B端移到B1位置时，且杆位置不变，绳子张力变大
B．B端移到B2位置时，且杆位置不变，绳子张力大小不变
C．B端在杆上位置不动，将杆移动到虚线位置时，绳子张力变大
D．B端在杆上位置不动，将杆移动到虚线位置时，绳子张力变小
解析：设绳子间的夹角为2α，绳子总长为L，两杆间距离为s，根据几何知识s＝L1sin α＋L2sin α，L1＋L2＝L解得sin α＝，当B端移动到B1或B2位置时，s、L都不变，则α也不变；根据平衡条件2Fcos α＝mg解得F＝，因为α不变，所以绳子的张力也不变，A错误，B正确；根据sin α＝，F＝，B端在杆上位置不动，将杆移动到虚线位置时，L不变，s减小，α减小，cosα增大，F减小，C错误，D正确。
11．如图所示为汽车的机械式手刹(驻车器)系统的结构示意图，结构对称。当向上拉动手刹拉杆时，手刹拉索(不可伸缩)就会拉紧，拉索OD、OC分别作用于两边轮子的制动器，从而实现驻车的目的。则以下说法正确的是(　D　)
A．OA上的拉力总是会大于OD、OC上的拉力
B．只有在OD和OC之间的夹角大于60°时，OA上的拉力才大于OD、OC上的拉力手刹拉索
C．OA上的拉力一定时，OD和OC之间的夹角越小，OD和OC上的拉力越大
D．OA上的拉力一定时，OD和OC之间的夹角越大，OD和OC上的拉力越大
解析：拉动手刹拉杆时，设OD、OC两拉索夹角为θ时，OD、OC的拉力为T，根据共点力的平衡条件可得OA的拉力大小为F＝2Tcos，当θ>120°时，拉索AO上拉力比拉索OD和OC中任何一个拉力都小，故AB错误；若在AO上施加一恒力，即F一定，根据F＝2Tcos，可知T＝，OC两拉索夹角越大，拉索OD、OC拉力越大，故C错误D正确。
二、非选择题(共34分)
12．（12分）如题图所示，质量M＝5 kg且倾角θ＝37°的楔形物体甲始终静置于水平面上，一质量m＝1 kg的物块乙置于斜面上，物块乙在沿斜面向上的拉力F作用下，沿斜面向上做匀速直线运动。已知甲、乙间动摩擦因数μ＝0.5，不计空气阻力，重力加速度g取10 m/s2, sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8。求：
(1)物块乙所受拉力F的大小；
(2)楔形物体甲所受水平面的弹力大小和摩擦力大小。
答案：(1)10 N　(2)54 N　8 N
解析：(1)对物块乙受力分析可知F＝mgsin 37°＋μmgcos 37°
解得F＝10 N。
(2)对甲乙的整体分析可知，竖直方向F sin 37°＋FN＝(M＋m)g
水平方向Ff＝Fcos 37°
解得FN＝54 N　Ff＝8 N。
13．（10分）如图，固定在水平地面上的粗糙斜面倾角为30°，物块A、B用一条绕过斜面顶端光滑滑轮的轻绳连接在一起，两物体质量分别为mA＝20 kg、mB＝5 kg，物体A恰好静止在斜面上，物块B竖直悬挂与斜面不接触，取g＝10 m/s2，求斜面的动摩擦因数μ。
答案：μ＝
解析：对物体B有F＝mBg
对物体A有mAg sin 30°＝F＋f，FN＝mAgcos 30°，f＝μFN
解得μ＝。
14．（12分）如图所示，一质量m＝10 kg的物体通过一根轻绳与水平轻弹簧相连，物体静止在水平地面上，轻弹簧另一端固定在竖直墙面上。弹簧劲度系数k＝500 N/m，测得其伸长量Δx＝4 cm，轻绳与水平方向夹角θ＝37°(已知 sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8)。取重力加速度g＝10 m/s2，求：
(1)弹簧弹力F的大小；
(2)地面对物体支持力FN的大小；
(3)地面对物体摩擦力Ff的大小。
答案：(1)20 N　(2)88 N　(3)16 N
解析：(1)由胡克定律可得F＝kΔx＝20 N
(2)以物体为研究对象，如图所示，在竖直方向上根据平衡条件有Fsin θ＋FN＝mg
解得FN＝88 N。
(3)对物体，在水平方向上根据平衡条件有Ff＝Fcos θ＝16 N。