2026人教版高中物理必修第一册练习--第三章 相互作用——力（含解析）

中小学教育资源及组卷应用平台
2026人教版高中物理必修第一册
第三章　相互作用——力
一、单项选择题(本大题共7小题,每小题4分,共28分。在每小题给出的四个选项中只有一个符合题目要求)
1.一个篮球被球员从罚球线投出后到落入篮筐的过程中,下列叙述正确的是(　　)
A.篮球受到的重力方向指向地心
B.篮球受到的重力比静止在地面时的大
C.篮球的重心位置相对于地面发生了变化
D.篮球受到了重力、空气阻力和球员的推力
2.如图所示为四种与足球有关的情境。下列说法正确的是(　　)
　　　
A.甲图中,静止在草地上的足球受到的弹力就是它的重力
B.乙图中,静止在光滑水平地面上的两个足球由于接触而受到相互作用的弹力
C.丙图中,踩在脚下且静止在水平草地上的足球可能受到3个力的作用
D.丁图中,落在球网中的足球只受到重力作用
3.如图所示,某同学用右手握着一个竖直玻璃瓶向右匀速走去,下列说法正确的是(　　)
A.玻璃瓶是运动的,所以不会受到静摩擦力
B.玻璃瓶受到的摩擦力的方向一定向左
C.该同学的右手一定受到向下的摩擦力
D.握力增大时,玻璃瓶受到的摩擦力增大
4.如图所示,水平地面上放着一个由圆形链圈套住的静止隔离墩,三根轻绳一端通过圆环套在链圈上,另一端分别施加200 N、300 N、400 N的拉力(因圆环可自由滑动,拉力方向可在水平面及上方自由变化)。已知隔离墩和链圈、圆环的总质量为120 kg,隔离墩与地面之间的动摩擦因数为0.6,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,下列说法错误的是(　　)
A.隔离墩受到的摩擦力最小可为100 N
B.隔离墩受到的摩擦力最大可为720 N
C.隔离墩对地面的压力可为400 N
D.隔离墩对地面的压力可为300 N
5.如图所示,电线AB下有一盏电灯,用绳子BC将其拉离墙壁。在保证电线AB与竖直墙壁间的夹角θ不变的情况下,使绳子BC逆时针转动,则(　　)
　　　　　　　 　　　　　　　 　　　　　　　
A.FBC先减小后增大 B.FBC逐渐减小
C.FAB先增大后减小 D.FAB逐渐增大
6.野炊时,三根对称分布的轻质细杆构成烹煮支架静置于水平地面上,如图甲所示。炊具与食物的总质量为m,各杆与竖直方向的夹角均为30°。出于安全考虑,盛取食物时用光滑铁钩缓慢拉动吊绳使炊具偏离火堆,如图乙所示。已知重力加速度大小为g,下列说法正确的是(　　)
A.烹煮食物时,各杆对地面的作用力大小均为mg
B.烹煮食物时,各杆受到地面的摩擦力大小均为mg
C.拉动吊绳过程中,吊绳上的张力不断增大
D.拉动吊绳过程中,铁钩对吊绳的作用力方向不变
7.如图所示,倾角为θ、质量为M、上表面光滑的斜面体C置于水平面上,在它上面放有质量为m的物块B,用一根平行于斜面的细线连接一个轻环A,并将轻环套在一根两端固定、粗糙的水平直杆上,整个系统处于静止状态,重力加速度大小为g,则(　　)
A.水平面对斜面体C的支持力大小为mg+Mg
B.水平面对斜面体C的摩擦力大小为mg sin θ cos θ
C.物块B对斜面体C的压力大小为mg sin θ
D.水平直杆对轻环A的支持力大小为mg sin θ
二、多项选择题(本大题共3小题,每小题6分,共18分。在每小题给出的四个选项中,有多个选项符合题目要求,全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错或不答的得0分)
8.如图甲、乙所示,倾角为θ的斜面上放置一滑块M,在滑块上放置一物块m,它们相对静止,一起沿斜面匀速下滑;图丙中,水平力F作用于A,使A、B、C一起向左匀速运动;图丁中,粗糙水平面上放一斜面体,斜面体上放置着一木块,木块和斜面体均静止。下列说法正确的有(　　)
A.甲、乙两图中的物块m均受到摩擦力
B.图乙中,物块m不受摩擦力
C.图丙中,A对C有向左的摩擦力
D.图丁中,水平面对斜面体一定没有摩擦力作用
9.砖夹是一种重要的劳动工具,工人用砖夹将四块并排在一起的砖缓慢提起后静止。将四块砖依次编号为1、2、3、4,如图所示。已知砖的质量均为3 kg,砖夹与砖之间的动摩擦因数为0.6,砖与砖之间的动摩擦因数为0.2,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,则(　　)
A.当砖夹对砖的压力逐渐减小时(砖块未滑动),砖块整体受到的摩擦力也逐渐减小
B.1号砖受到2号砖给的摩擦力大小为30 N
C.相邻两块砖之间的最小压力为150 N
D.相邻两块砖之间的最小压力为100 N
10.如图所示,倾角为θ的斜面体c置于水平地面上,物块b置于斜面上,通过跨过光滑定滑轮的细绳与小盒a连接,滑轮与b间的细绳始终与斜面平行,与a间的细绳竖直,a与竖直固定于地面的弹簧连接。现向a内缓慢加入适量砂粒,a、b、c始终处于静止状态。下列判断正确的是(　　)
A.c对b的支持力一定不变
B.c对地面的压力一定减小
C.地面对c的摩擦力可能不变
D.c对b的摩擦力可能减小
三、非选择题(本大题共5小题,共54分)
11.(8分)某物理兴趣小组用如图甲所示的装置来探究弹簧弹力F和弹簧长度l的关系,把弹簧上端固定在铁架台的横杆上,记录弹簧自然下垂时下端所到达的刻度位置。在弹簧下端悬挂不同质量的钩码,记录每一次悬挂钩码的质量和弹簧下端的刻度位置,实验中始终未超过弹簧的弹性限度。通过分析数据得出实验结论。
(1)某次弹簧上的指针在刻度尺上对应的位置如图乙所示,该处的读数为　　　　cm。
(2)以弹簧弹力F为横轴、弹簧长度l为纵轴建立直角坐标系,作出l-F图像,如图丙所示,则弹簧自然下垂时的长度为　　　　cm;弹簧的劲度系数为　　　　N/m。(结果保留2位有效数字)
(3)实验中未考虑弹簧在自身重力下的形变,这会导致弹簧劲度系数的测量结果　　　　(填“偏大”“偏小”或“不变”)。
12.(10分)用图示器材可以验证“力的平行四边形定则”,在圆形桌子上平铺一张白纸,在桌子边缘安装三个光滑的定滑轮,其中滑轮P1固定在桌子边缘,滑轮P2、P3可沿桌边移动。
(1)第一次实验的步骤如下:
A.在三根轻绳上挂上一定数量的钩码,并使结点O静止;
B.在白纸上描下　　　　　　和三根绳子的方向,记录钩码的个数,以O点为起点,作出三个拉力的图示;
C.以绕过P2、P3绳的两个力为邻边作平行四边形,作出以O点为起点的平行四边形的对角线,量出对角线的长度;
D.检验对角线的长度和绕过P1绳的拉力的图示的长度是否一样,方向是否在一条直线上。
(2)这次实验中,若一根绳上挂的钩码质量为2m,另一根绳上挂的钩码质量为3m(两绳不在同一直线上),则第三根绳上挂的钩码质量一定大于　　　　且小于　　　　。
(3)第二次实验时,改变滑轮P2、P3的位置和相应绳上钩码的数量,使结点平衡,绳的结点　　　　(填“必须”或“不必”)与第一次实验中白纸上描下的O点重合。实验中,若桌面不水平　　　　(填“会”或“不会”)影响实验的结论。
13.(8分)如图所示,将水平轻弹簧测力计的一端固定在竖直墙上,另一端拉住质量为m1的木块,在木块上放置一质量为m2的砝码,木块放置在质量为m3的木板上,木板放置在水平桌面上,木板足够长,然后用手水平向右拉动木板,拉力从0开始缓慢增大。当木块与木板刚要相对运动时,弹簧测力计的示数为F1;当木板运动,木块不动时,弹簧测力计的示数为F2。已知拉木板前,弹簧测力计的示数恰好为0,重力加速度大小为g。
(1)比较F1与F2的大小,并求木板对桌面的压力大小;
(2)求木块与木板间的动摩擦因数。
14.(13分)模型飞机在运动的过程中,模型飞机受到的空气阻力的方向与其速度的方向相反,大小与其速度的平方成正比(即f=kv2,其中k为空气的阻力系数)。当给模型飞机提供不同方向、大小的动力时,就可让其做需要的匀速直线运动。现让同一架质量为m的模型飞机做三次不同的匀速直线运动实验。如图1所示,模型飞机不受动力,从静止开始做落体运动,稳定后做匀速直线运动的速度为v0;如图2所示,模型飞机在竖直向上的动力F1(未知量)作用下,以速度2v0竖直向上做匀速直线运动;如图3所示,模型飞机受到斜向右上方的动力F2=2mg,使其水平向右以某一速度做匀速直线运动。三次实验中空气的阻力系数不变,重力加速度为g,求:
(1)空气的阻力系数;
(2)F1的大小;
(3)图3中F2与水平方向的夹角以及模型飞机的速度大小。
　　
15.(15分)如图所示,固定的足够长粗糙细钢丝与水平方向间的夹角θ=30°,钢丝上穿有一质量为m的小球,小球恰好静止在钢丝上。P点到钢丝的距离为L,弹性轻绳一端固定在P点,绳上的弹力F满足关系F=x,其中x表示绳另一端至P的距离;将绳另一端连接小球后,小球可以静止在P点正下方的A点。已知重力加速度为g,最大静摩擦力与滑动摩擦力相等。求:
(1)小球与钢丝间的动摩擦因数μ;
(2)小球在A点时受到的摩擦力f;
(3)将绳连接小球后,小球在钢丝上可静止范围的长度s。
答案与分层梯度式解析
1.C　篮球受到的重力方向竖直向下,不一定指向地心,A错误;篮球受到的重力与静止在地面时的重力一样大,B错误;因篮球相对于地面的位置发生了变化,所以其重心位置相对于地面也发生了变化,C正确;篮球投出后不受球员的推力,D错误。
2.C　甲图中,静止在草地上的足球受到的重力与弹力是一对平衡力,这两个力不是同一个力,A错误;乙图中,静止在光滑水平地面上的两个足球接触,由于没有相互挤压,没有发生弹性形变,所以没有受到相互作用的弹力,B错误;丙图中,踩在脚下且静止在水平草地上的足球可能受到重力、支持力及人脚的压力的作用,所以足球可能受到3个力的作用,C正确;丁图中,落在球网中的足球受到重力,网对足球的弹力、摩擦力的作用,D错误。
3.C　玻璃瓶匀速运动,处于平衡状态,竖直方向玻璃瓶受到的重力与手对它的静摩擦力大小相等,方向相反,摩擦力方向竖直向上,A、B错误;右手对玻璃瓶的摩擦力向上,所以右手受到玻璃瓶向下的摩擦力,C正确;握力增大时,由于玻璃瓶的重力没变,它受到的静摩擦力不变,D错误。故选C。
4.A　若F1、F2、F3的方向均竖直向上,此时隔离墩与地面之间的弹力最小,弹力最小值为FNmin=mg-(F1+F2+F3)=300 N,此时摩擦力最小,最小值为0,A错误。若F1、F2、F3在水平面内,则隔离墩受到地面的支持力最大,为FNmax=mg=1 200 N,则隔离墩受到地面的支持力范围为300 N≤FN≤1 200 N,根据牛顿第三定律可得隔离墩对地面的压力最大为1 200 N,最小为300 N,C、D正确。若F1、F2、F3在水平面内,三力的合力范围为0≤F合≤900 N,隔离墩受到的摩擦力最大为fm=μFNmax=0.6×1200 N=720 N,B正确。故选A。
5.A　由平衡条件可得,电线AB、绳子BC上的拉力FAB和FBC的合力与电灯的重力G大小相等、方向相反,作出绳子BC在三个不同位置时力的合成图,如图所示,在绳子BC从1→2→3的过程中,可以看出当FBC与FAB垂直时,FBC最小,可见FAB逐渐减小,FBC先减小后增大。故选A。
6.B　烹煮食物时,以支架顶端结点为研究对象,根据共点力平衡条件有3F cos 30°=mg,可得杆上的作用力为F=mg,即各杆对地面的作用力大小均为mg,A错误;由于杆静止,可得各杆受到地面的摩擦力大小均为f=F sin 30°=mg,B正确;拉动吊绳过程中,炊具与食物受力平衡,吊绳的拉力等于炊具与食物的重力,大小不变,C错误;拉动吊绳过程中,铁钩与吊绳的交点受竖直向下的绳子拉力、斜向上的绳子拉力以及铁钩对交点的作用力,三力合力为0,由于斜向上的绳子拉力的方向改变,因此铁钩对吊绳的作用力方向改变,D错误。
7.B　物块B静止在斜面上,B受力平衡,沿与斜面垂直的方向,斜面体C对物块B的支持力大小FN=mg cos θ,根据牛顿第三定律可知物块B对斜面体C的压力大小也为mg cos θ,C错误;沿与斜面平行的方向,细线对物块B的拉力大小T=mg sin θ,对B、C整体进行受力分析,沿竖直方向,有T sin θ+F=(M+m)g,得水平面对斜面体C的支持力大小F=mg+Mg-mg sin2 θ,沿水平方向,水平面对斜面体C的摩擦力大小f=T cos θ,解得f=mg sin θ cos θ,B正确,A错误;对轻环A受力分析,沿竖直方向,直杆对轻环A的支持力大小FN'=T sin θ,解得FN'=mg sin2 θ,D错误。
8.CD　图甲中,物块和滑块一起做匀速直线运动,它们之间没有相对运动趋势,所以物块不受摩擦力;图乙中,物块有相对滑块向下滑动的趋势,所以物块受沿接触面向上的摩擦力,故A、B错误。图丙中,C有相对A向右滑动的趋势,所以A对C有向左的摩擦力,故C正确。图丁中,斜面体相对水平面静止且没有运动趋势,水平面对斜面体一定没有摩擦力作用,故D正确。
9.BC　砖处于静止状态,对四块砖整体受力分析,竖直方向受到重力与砖夹对其向上的静摩擦力,根据平衡条件可知,2f=4mg,当砖夹对砖的压力逐渐减小时(砖块未滑动),砖块受到的摩擦力不变,A错误;砖夹一侧的摩擦力大小为f=2mg=60 N,对1号砖受力分析,有f=mg+f12,解得1号砖与2号砖之间的摩擦力大小f12=30 N,B正确;设相邻两块砖之间的压力大小为F,由于砖夹与砖之间的动摩擦因数为μ1=0.6,则有f=60 N≤μ1F1,解得F1≥100 N,由于砖与砖之间的动摩擦因数为μ2=0.2,则有f12=30 N≤μ2F2,解得F2≥150 N,可知为了确保砖不发生相对滑动,相邻两块砖之间的最小压力为150 N,C正确,D错误。
10.ABD　由平衡条件知c对b的支持力N=mg cos θ,向盒内缓慢加入砂粒,c对b的支持力不变,A正确;向盒内缓慢加入适量砂粒,a、b、c始终处于静止状态,所以弹簧形变量不变,细绳拉力增大,即细绳对b、c整体拉力增大,c对地面的压力减小,B正确;对b、c整体分析,地面对c的摩擦力大小等于细绳拉力的水平分力,所以地面对c的摩擦力变大,C错误;c对b的摩擦力方向不能确定,若最初c对b的摩擦力沿斜面向上,细绳拉力增大,则c对b的摩擦力减小,若最初c对b的摩擦力沿斜面向下,细绳拉力增大,则c对b的摩擦力增大,D正确。
11.答案　(1)18.00(2分)　(2)8.0(2分)　53(2分)　(3)不变(2分)
解析　(1)刻度尺的分度值为0.1 cm,需要估读到0.01 cm,读数为18.00 cm。
(2)设弹簧原长为l0,由胡克定律,有F=k(l-l0),变形得l=+l0,对比题图丙的纵截距和斜率,可得l0=8.0 cm,= m/N,故k≈53 N/m。
(3)弹簧劲度系数的测量结果由l-F图线的斜率确定,无论是否考虑弹簧在自身重力下的形变,l-F图线的斜率不变,则测量结果不变。
12.答案　(1)结点O的位置(2分)　(2)m(2分)　5m(2分)　(3)不必(2分)　不会(2分)
解析　(1)实验中,还需要在白纸上描下结点O的位置。
(2)若一根绳上挂的钩码质量为2m,另一根绳上挂的钩码质量为3m,则两绳子的拉力大小分别为2mg、3mg,且两绳子不在同一条直线上,两绳子拉力的合力F的范围是mg(3)本实验不是先用一根绳拉结点,然后用两根绳去拉结点,使一根绳拉的作用效果与两根绳拉的作用效果相同,而是三根绳同时拉O点,使O点平衡,所以O点的位置可以改变,绳的结点不必与第一次实验中白纸上描下的O点重合。由本实验的原理可知,若桌面不水平,也不会影响实验结论。
13.答案　(1)F1>F2　(m1+m2+m3)g　(2)
解析　(1)由题意可知,木块与木板之间的最大静摩擦力等于F1,滑动摩擦力等于F2;最大静摩擦力大于滑动摩擦力,则有F1>F2(1分)
竖直方向,由平衡条件可知,桌面对木板的支持力与砝码、木块、木板的总重力大小相等,则有
FN1=(m1+m2+m3)g(2分)
由牛顿第三定律可得木板对桌面的压力大小为
F压=FN1=(m1+m2+m3)g(1分)
(2)木块与木板间的弹力大小为FN2=(m1+m2)g(1分)
木块与木板间的滑动摩擦力大小为F2=μFN2(2分)
解得μ==(1分)
14.答案　(1)　(2)5mg　(3)30°　v0
解析　(1)根据图1可知,模型飞机做落体运动,稳定后做匀速直线运动,速度为v0,则稳定后有mg=f1=k(2分)
解得k=(1分)
(2)模型飞机在竖直向上的动力F1(未知量)作用下,以速度2v0竖直向上做匀速直线运动,则有
F1=mg+f2=mg+k(2v0)2(2分)
解得F1=5mg(1分)
(3)对图3中模型飞机受力分析如图所示:
模型飞机受力平衡,设F2与水平方向的夹角为θ,
竖直方向,有mg=F2 sin θ(2分)
解得θ=30°(1分)
水平方向,有f=F2 cos θ=mg(2分)
又f=kv2(1分)
所以v=v0(1分)
15.答案　(1)　(2),方向沿钢丝向上　(3)2L
解析　(1)小球恰好静止在钢丝上时,受力如图甲所示
此时摩擦力等于最大静摩擦力,由平衡条件可得
FN=mg cos θ,Ff=mg sin θ(2分)
其中Ff=μFN(1分)
解得μ=(1分)
(2)小球静止在A处时,由几何关系得xPA=2L,(1分)
F=xPA=小球受力情况如图乙所示:
由平衡条件有f=(mg-F) sin θ(2分)
解得f=,(1分)
方向沿钢丝向上。
(3)将绳另一端连接小球,小球恰好静止在最高处时,小球所受摩擦力沿钢丝向上,设弹性绳与钢丝之间的夹角为α,受力情况如图丙所示
由平衡条件有FN″+F1 sin α=mg cos θ,mg sin θ=f″+F1 cos α(1分)
其中F1=x1,f″=μFN″(1分)
由几何关系有x1=(1分)
解得tan α=(1分)
小球恰好静止在最低处时,小球所受摩擦力沿钢丝向下,设弹性绳与钢丝之间的夹角为α',由平衡条件有FN +F2 sin α'=mg cos θ,mg sin θ+f =F2 cos α'
其中F2=x2,f =μFN ,x2=
解得tan α'=(1分)
则小球在钢丝上可静止范围的长度s=-=2L(2分)
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
21世纪教育网(www.21cnjy.com)