2025教科版高中物理必修第一册同步练习题（有解析）--第三章　相互作用拔高练

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2025教科版高中物理必修第一册
综合拔高练
五年高考练
考点1　力的合成与分解
1.(2023重庆,1)矫正牙齿时,可用牵引线对牙施加力的作用。若某颗牙齿受到牵引线的两个作用力大小均为F,夹角为α(如图),则该牙所受两牵引力的合力大小为 (　　)
A.2F sin 　　　B.2F cos
C.F sin α　　　D.F cos α
考点2　受力分析　共点力的平衡
2.(2021广东,3)唐代《耒耜经》记载了曲辕犁相对直辕犁的优势之一是起土省力。设牛用大小相等的拉力F通过耕索分别拉两种犁,F与竖直方向的夹角分别为α和β,α<β,如图所示,忽略耕索质量,耕地过程中,下列说法正确的是 (　　)
A.耕索对曲辕犁拉力的水平分力比对直辕犁的大
B.耕索对曲辕犁拉力的竖直分力比对直辕犁的大
C.曲辕犁匀速前进时,耕索对犁的拉力小于犁对耕索的拉力
D.直辕犁加速前进时,耕索对犁的拉力大于犁对耕索的拉力
3.(2023山东,2)餐厅暖盘车的储盘装置示意图如图所示,三根完全相同的弹簧等间距竖直悬挂在水平固定圆环上,下端连接托盘。托盘上叠放若干相同的盘子,取走一个盘子,稳定后余下的正好升高补平。已知单个盘子的质量为300 g,相邻两盘间距1.0 cm,重力加速度大小取10 m/s2。弹簧始终在弹性限度内,每根弹簧的劲度系数为 (　　)
A.10 N/m　　　B.100 N/m
C.200 N/m　　　D.300 N/m
4.(2023广东,2)如图所示,可视为质点的机器人通过磁铁吸附在船舷外壁面检测船体。壁面可视为斜面,与竖直方向夹角为θ。船和机器人保持静止时,机器人仅受重力G、支持力FN、摩擦力Ff和磁力F的作用,磁力垂直壁面。下列关系式正确的是 (　　)
A.Ff=G　　　B.F=FN
C.Ff=G cos θ　　　D.F=G sin θ
5.(2023浙江6月选考,6)如图所示,水平面上固定两排平行的半圆柱体,重为G的光滑圆柱体静置其上,a、b为相切点,∠aOb=90°,半径Ob与重力的夹角为37°。已知sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,则圆柱体受到的支持力Fa、Fb大小为　 (　　)
A.Fa=0.6G,Fb=0.4G
B.Fa=0.4G,Fb=0.6G
C.Fa=0.8G,Fb=0.6G
D.Fa=0.6G,Fb=0.8G
考点3　动态平衡问题
6.(2023海南,3)如图所示,工人利用滑轮组将重物缓慢提起,下列说法正确的是 (　　)
A.工人受到的重力和支持力是一对平衡力
B.工人对绳的拉力和绳对工人的拉力是一对作用力与反作用力
C.重物缓慢拉起过程,绳子拉力变小
D.重物缓慢拉起过程,绳子拉力不变
7.(2021湖南,5)质量为M的凹槽静止在水平地面上,内壁为半圆柱面,截面如图所示,A为半圆的最低点,B为半圆水平直径的端点。凹槽恰好与竖直墙面接触,内有一质量为m的小滑块。用推力F推动小滑块由A点向B点缓慢移动,力F的方向始终沿圆弧的切线方向,在此过程中所有摩擦均可忽略,下列说法正确的是 (　　)
A.推力F先增大后减小
B.凹槽对滑块的支持力先减小后增大
C.墙面对凹槽的压力先增大后减小
D.水平地面对凹槽的支持力先减小后增大
考点4　创新实验
8.(2021广东,11)某兴趣小组测量一缓冲装置中弹簧的劲度系数。缓冲装置如图所示,固定在斜面上的透明有机玻璃管与水平面夹角为30°,弹簧固定在有机玻璃管底端。实验过程如下:先沿管轴线方向固定一毫米刻度尺,再将单个质量为200 g的钢球(直径略小于玻璃管内径)逐个从管口滑进,每滑进一个钢球,待弹簧静止,记录管内钢球的个数n和弹簧上端对应的刻度尺示数Ln,数据如表所示。实验过程中弹簧始终处于弹性限度内。采用逐差法计算弹簧压缩量,进而计算其劲度系数。
n 1 2 3 4 5 6
Ln/cm 8.04 10.03 12.05 14.07 16.11 18.09
(1)利用ΔLi=Li+3-Li(i=1,2,3)计算弹簧的压缩量:ΔL1=6.03 cm,ΔL2=6.08 cm,ΔL3=　　　　cm,压缩量的平均值=　　　cm;
(2)上述是管中增加　　　个钢球时产生的弹簧平均压缩量;
(3)忽略摩擦,重力加速度g取9.80 m/s2,该弹簧的劲度系数为　　　N/m(结果保留3位有效数字)。
三年模拟练
应用实践
1.(2024湖北武汉武昌期末)“儿童散学归来早,忙趁东风放纸鸢。”纸鸢即风筝,如图所示,一张四边形平面风筝悬停在空中,风筝平面与水平面夹角为α。空气对风筝的作用力F始终垂直于风筝平面,风筝线的拉力FT与水平面夹角为β。某时刻风力增大导致F增大,通过拉线调整,风筝再次恢复平衡状态时,风筝平面与水平面夹角仍为α。则再次平衡后较之初态悬停时,下列说法正确的是 (　　)
A.风筝所受合力增大
B.风筝线与水平面夹角β变小
C.风筝线对风筝的拉力FT减小
D.若风筝线长度不变,风筝距离地面的高度增大
2.(2023四川仁寿一中期末)气象研究小组用如图所示的简易装置测定水平风速。在水平地面上竖直固定一直杆,半径为R、质量为m的薄空心塑料球用细线悬于杆顶端O,当水平风吹来时,球在风力的作用下飘起来。已知风力大小正比于风速,当风速v0=3 m/s时,测得球平衡时细线与竖直方向的夹角θ=30°,则下列说法正确的是(已知重力加速度为g) (　　)
A.细线拉力的大小为
B.细线的拉力与风力的合力大小大于mg
C.风速变为6 m/s,则θ变为60°
D.风速增大到某一值时,θ可以等于90°
3.(2023江苏常州西夏墅中学月考)
如图所示,两轻质细线系着A、B两个大小相同的气球,气球质量不计,整个装置由于受到水平向右的风力影响达到平衡状态,OA、AB和竖直方向均成α角,现在A气球下方挂一小物件(不受风力影响),两气球在稳定后的位置可能正确的是 (　　)
迁移创新
4.(2024江西宜春上高二中月考)
如图,A、B为竖直墙面上等高的两点,AO、BO为长度相等的两根轻绳,CO为一根轻杆(杆在O端所受的力沿杆OC方向)。转轴C在AB中点D的正下方,AOB在同一水平面内,∠AOB=90°,∠COD=60°。若在O点处悬挂一个质量为m的物体,则平衡后绳AO所受的拉力为 (　　)
A.mg　　　B.mg　　　C.mg　　　D.mg
答案与分层梯度式解析
综合拔高练
五年高考练
1.B 2.B 3.B 4.C 5.D 6.B
7.C
1.B　根据平行四边形定则可知,该牙所受两牵引力的合力大小为F合=2F cos ,B正确。
2.B　以曲辕犁为例,把耕索的拉力F分解到水平和竖直两个方向:Fx=F sin α,Fy=F cos α。因α<β,故F曲xF直y,选项A错误,B正确;耕索对犁的拉力与犁对耕索的拉力是一对作用力与反作用力,由力的相互性知两力大小相等,则选项C、D错误。故选B。
3.B　设托盘和盘子的总重力为G,每根弹簧的伸长量为x,则由平衡条件可得3kx=G,取走一个盘子稳定后有3k(x-Δx)=G-mg,联立得k= N/m=100 N/m,故选B。
4.C　如图所示,将重力垂直于斜面方向和沿斜面方向分解
沿斜面方向,由平衡条件有Ff=G cos θ,;垂直斜面方向,由平衡条件有F=G sin θ+FN,C正确。
5.D　对光滑圆柱体受力分析如图所示,
由平衡条件有Fa=G sin 37°=0.6G,Fb=G cos 37°=0.8G,D正确。
6.B　对工人受力分析如图甲所示,
　　
则有FN+FT=mg,其中工人对绳的拉力和绳对工人的拉力是一对作用力与反作用力,A错误、B正确;对滑轮做受力分析如图乙所示,有FT=,则随着重物缓慢拉起过程,θ逐渐增大,则FT逐渐增大,C、D错误。
7.C　由图形剖析可知A、B错误。对凹槽与滑块整体分析,墙面对凹槽的压力F墙=F cos θ=mg sin θ cos θ=mg sin 2θ,当θ=45°时F墙有最大值,故F墙先增大后减小,选项C正确。而FN=(M+m)g-F sin θ=(M+m)g-mg sin2 θ,当θ增大时FN减小,选项D错误。
图形剖析　 对滑块受力分析
8.答案　(1)6.04　6.05　(2)3　(3)48.6
解析　(1)观察表格数据可知ΔL3=L6-L3=18.09 cm-12.05 cm=6.04 cm,易求得=6.05 cm。
(2)根据题目条件ΔLi=Li+3-Li可知,是管中增加3个钢球时产生的弹簧平均压缩量。
(3)利用平衡条件,结合胡克定律,可知3mg sin 30°=k·,解得k= N/m≈48.6 N/m。
三年模拟练
1.D 2.A 3.A 4.B
1.D　
风筝仍处于平衡状态,合力为零,A错误;当风力变大时,重力不变,根据三角形定则知矢量三角形如图所示,风筝悬停在空中,可得风筝所受的合力为零,保持不变,F增大,由矢量图知风筝线拉力FT变大,风筝线对风筝的拉力与水平方向的夹角β变大,B、C错误;设风筝线长为L,则风筝距地面高度为h=L sin β,若风筝线长度不变,则风筝距离地面的高度增大,D正确。
2.A　小球受重力、细线拉力和风力的作用处于平衡状态,小球的受力分析如图所示,根据共点力平衡得T=,
细线拉力和风力的合力大小等于mg,故A正确,B错误;当风速v0=3 m/s时,测得球平衡时细线与竖直方向的夹角θ=30°,则风力F=mg tan 30°,当θ=60°时,风力不是原来的2倍,则风速也不是原来的2倍,故C错误;因为风力和重力的合力方向不可能水平向右,可知拉力方向不可能水平向左,则θ不可能等于90°,故D错误。
3.A　没挂小物件时,气球质量不计,则两个气球都受到了水平向右的风力F风、竖直向上的浮力F浮和细线的拉力T作用;两个气球都处于平衡状态,有tan α=。挂小物件时,气球B的受力不变,依然满足tan α=。设小物件的质量为m,对气球A受力分析,竖直向上的合力为F浮-T',T'=mg;设OA段细线与竖直方向的夹角为θ,有tan θ= ,因F浮-mgtan α,即θ>α,选项A正确。
4.B　设绳AO和绳BO拉力的合力为F,以O点为研究对象,O点受到悬挂物体的轻绳的拉力T=mg、杆的支持力F1和绳AO与绳BO的合力F,如图1所示,根据平衡条件得F=mg tan 30°,将F分解,如图2所示
则有绳AO所受拉力的大小为F2=F=mg,B正确。
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