2026教科版高中物理必修第一册练习--第三章　相互作用同步练习（含解析）

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2026教科版高中物理必修第一册
第三章　相互作用
注意事项
1.本试卷满分100分,考试用时75分钟。
2.无特殊说明,本试卷中g取10 m/s2。
一、单项选择题(本题共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项是符合题目要求的)
1.路过公园时,小天同学被一阵掌声吸引。原来是一位杂技演员在表演杂技绝活——顶灯。只见杂技演员头顶着陶瓷碗,碗中盛放着油,单脚站立,纹丝不动。那精湛的技艺和稳健的身姿,让小天同学不禁驻足观赏,为杂技演员喝彩。下列说法正确的是 (　　)
A.油灯和杂技演员整体的重心所在的竖直线一定过演员的支撑脚
B.盛放油的碗及碗中油所组成的整体的重心与油的多少无关
C.盛放油的碗所受重力一定指向地心
D.杂技演员伸出手臂和腿只是单纯为了姿势好看,不会影响他的重心位置
2.如图所示,光滑水平面上放置一轻质弹簧。当在弹簧两端施加大小均为20 N的拉力时,弹簧的长度为30 cm;当在弹簧两端施加大小均为10 N的压力时,弹簧的长度为15 cm。弹簧均处于弹性限度内,则该弹簧的劲度系数为 (　　)
A.66.7 N/m　　　　B.200 N/m　　　　C.300 N/m　　　　D.400 N/m
3.如图所示,一只猫在桌边猛地将桌布从鱼缸下水平向右拉出,鱼缸在桌面上继续向右滑行了一段距离后停下来,则下列叙述正确的是 (　　)
A.鱼缸在桌布上滑动的过程中,桌布对鱼缸底的滑动摩擦力水平向左
B.鱼缸在桌布上滑动的过程中,鱼缸底对桌布的滑动摩擦力水平向右
C.鱼缸在桌面上滑动的过程中,鱼缸底对桌面的滑动摩擦力水平向左
D.鱼缸在桌面上滑动的过程中,桌面受到的压力是由于鱼缸发生弹性形变产生的
4.在机场和海港,常用传送带运送旅客的行李和货物,如图所示,甲为水平传送带,乙为倾斜传送带,当行李箱m随传送带一起匀速运动时,不计空气阻力,下列几种判断中正确的是(　　)
A.甲情形中的行李箱受到向右的摩擦力
B.乙情形中的行李箱受到沿传送带向下的摩擦力
C.乙情形中的行李箱受到沿传送带向上的摩擦力
D.甲情形中的行李箱受到向左的摩擦力
5.如图所示是扩张机的原理示意图,A、B为活动铰链,C为固定铰链,在A处作用一水平力F,滑块就以比F大得多的压力向上顶物体D。已知图中2l=1.0 m,b=0.05 m,F=400 N,滑块与左壁接触,接触面光滑,则D受到向上顶的力为(滑块和杆的重力不计) (　　)
A.3 000 N　　　　B.2 000 N　　　　
C.1 000 N　　　　D.500 N
6.
戽斗[hù dǒu]是古代一种小型的人力提水灌田农具,是我国古代劳动人民智慧的结晶。如图所示,两人双手执绳牵斗取水,在绳子长度一定时 (　　)
A.两人站得越近越省力
B.两人站得越远越省力
C.两边绳子与竖直方向夹角为60°时最省力
D.绳子拉力大小与两人距离远近无关
7.如图所示,水平面上的长方体物块被沿对角线分成相同的A、B两块。对角线与A下边的夹角为θ,物块在垂直于B的左边的水平力F作用下,保持原来形状沿力F的方向匀速运动,则B与A之间的弹力大小为 (　　)
A. tan θ　　　　B. sin θ　　　　C. cos θ　　　　D.
二、多项选择题(本题共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,有选错的得0分)
8.如图所示,质量为m的木块在推力F的作用下,在水平地面上做匀速直线运动,已知木块与地面间的动摩擦因数为μ,F的方向与地面成θ角斜向下,重力加速度为g,则地面对木块的滑动摩擦力大小为 (　　)
A.μmg　　　　B.F cos θ
C.F sin θ　　　　D.μ(mg+F sin θ)
9.图甲是工人把货物运送到房屋顶端的场景,简化图如图乙所示,绳子跨过定滑轮拉动货物A,沿倾角为θ的玻璃棚缓慢向上移动,忽略货物所受摩擦阻力,则下列说法正确的是 (　　)
　　
A.货物A对玻璃棚的压力越来越小
B.货物A对玻璃棚的压力越来越大
C.绳子的拉力越来越大
D.绳子的拉力先减小后增大
10.如图所示,半圆柱B固定在水平地面上,质量为m的光滑圆柱A紧靠着半圆柱B静置于水平地面上,二者截面半径均为r。现对圆柱A施加一拉力F,使A缓慢沿B向上移动,运动过程中拉力F与圆心连线O1O2的夹角始终为60°保持不变。重力加速度为g,则从圆柱A刚好离开地面至移动到半圆柱B的最高点过程中 (　　)
A.拉力F有最大值,为mg　　　　
B.拉力F有最小值,为mg
C.A、B之间的弹力FN先增大后减小　　　　
D.A、B之间的弹力FN先减小后增大
三、非选择题(本题共5题,共54分)
11.(8分)一个实验小组做“探究弹簧弹力与弹簧伸长量关系”的实验。
　　
(1)甲同学采用如图a所示装置,质量不计的弹簧下端挂一个小盘,在小盘中增添砝码,改变弹簧的弹力,作出了能表示小盘中砝码重力与弹簧伸长量x之间的变化关系的图像如图b所示。
①利用图b中图像,可求得该弹簧的劲度系数为　　　　N/m。
②利用图b中图像,可求得小盘的质量为　　　　kg,小盘的质量会导致弹簧劲度系数的测量结果与真实值相比　　　　(选填“偏大”“偏小”或“无影响”)。
(2)为了制作一个弹簧测力计,乙同学选了A、B两根规格不同的弹簧进行测试,根据测得的数据绘出如图c所示的图像,为了制作一个精确度较高的弹簧测力计,应选弹簧　　　　(选填“A”或“B”)。
12.(10分)用如下的器材和方法可以验证“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.在三根轻绳下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,若一根绳挂的钩码质量为2m,另一根绳挂的钩码质量为3m(两力不在同一直线上),则第三根绳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.(10分)很多人开车时喜欢用智能手机的导航功能,于是一种“车载磁吸手机支架”受到人们的喜爱。如图甲所示,支架的吸盘具有磁性,会牢牢地吸附手机,使其固定。图乙是手机吸附在支架上的侧视示意图(支架相当于倾角为θ的斜面)。若手机质量m=200 g,支架倾角θ=53°,手机与支架接触面间的动摩擦因数μ=0.3,手机和支架均处于静止状态,支架和手机间的最大静摩擦力与滑动摩擦力近似相等。(sin 53°=0.8,cos 53°=0.6)
(1)若没有磁吸力,通过计算说明,手机会不会滑下来;
(2)若手机与吸盘间的磁吸力F=6 N,求支架对手机的弹力和摩擦力的大小。
14.(12分)如图所示,光滑斜面倾角为θ=30°,一个重20 N的物体在斜面上静止不动。轻质弹簧原长为10 cm,现在的长度为6 cm。
(1)求弹簧的劲度系数;
(2)若斜面粗糙,将这个物体沿斜面上移6 cm,弹簧与物体相连,下端固定,物体仍静止于斜面上,求物体受到的摩擦力的大小和方向。
15.(14分)如图所示,质量m1=1 kg的物块A,悬挂在绳OP和OQ的结点O上,OP绳水平,OQ绳与竖直方向的夹角为60°,并跨过光滑定滑轮(定滑轮不计质量)与斜面上质量为m2=3 kg的物块B相连,斜面C质量m3=10 kg、倾角为30°,斜面C及物块A、B均保持静止。求:
(1)绳OP、OQ的拉力大小;
(2)斜面C对地面的压力与摩擦力(结果都可带根号表示)。
答案与解析
第三章　相互作用
1.A 2.B 3.D 4.C 5.B
6.A 7.B 8.BD 9.AC 10.AC
1.A　油灯和杂技演员整体受到的重力与地面的弹力平衡,二者一定在同一直线上,故油灯和杂技演员整体的重心所在的竖直线一定过演员的支撑脚,A正确;物体的重心与物体的形状、质量分布有关,B错误;物体受到的重力是万有引力的一个分力,不一定指向地心,C错误;杂技演员伸出手臂和腿是为了调整重心,从而维持身体的平衡,D错误。
2.B　设弹簧原长为L0,当在弹簧两端施加大小均为20 N的拉力时,根据胡克定律有F1=k,当在弹簧两端施加大小均为10 N的压力时,根据胡克定律有F2=k,结合题中数据解得k=200 N/m,故选B。
3.D　滑动摩擦力与接触面相切,由于接触面水平,所以鱼缸在桌布上滑动的过程中,桌布对鱼缸底的滑动摩擦力水平向右,桌布受到鱼缸底所给向左的滑动摩擦力,A、B错误;鱼缸在桌面上向右滑动的过程中,鱼缸受桌面向左的滑动摩擦力,则鱼缸底对桌面的滑动摩擦力水平向右,C错误;鱼缸在桌面上滑动的过程中,桌面受到的压力是由于鱼缸发生弹性形变产生的,D正确。故选D。
4.C　因为图甲中行李箱m随传送带一起匀速运动,行李箱处于平衡状态,则行李箱在水平方向不受摩擦力,A、D错误;图乙中行李箱m随传送带一起匀速运动,行李箱处于平衡状态,所以行李箱受到沿传送带向上的摩擦力,B错误,C正确。
5.B　将力F按作用效果沿AB和AC两个方向进行分解,作出力的分解图如图甲所示
有2F1 cos α=F,解得F1=F2=;再将F1按作用效果分解为FN和FN',作出力的分解图如图乙所示,有FN=F1 sin α,解得FN=;根据几何知识有tan α==10,解得FN=5F=2 000 N,选项B正确。
6.A　设绳长为l,
两人间距为d,选O点为研究对象,受力分析如图所示,因aOb为同一根绳子,故aO、bO对O点的拉力大小相等,因此平衡时aO、bO与水平方向的夹角相等,设为θ,根据平衡条件得2T sin θ=mg,由几何关系可得sin θ=,联立可得T=·,从上式可知,当d减小时,T减小。故选项A正确。
7.B　A、B受到水平面的摩擦力大小相等,设为f,对A、B整体进行分析,由平衡条件有F=2f,得物块A受到水平面的摩擦力为f=,对A进行受力分析,如图所示
结合几何关系得 sin θ=,联立解得B与A之间的弹力大小NBA= sin θ,故选B。
8.BD　质量为m的木块在推力F的作用下,在水平地面上做匀速直线运动,受力如图所示,水平方向:f=F cos θ
竖直方向:N=F sin θ+mg
滑动摩擦力:f=μN=μ(mg+F sin θ),故A、C错误,B、D正确。
9.AC　对A受力分析,其动态图如下
货物缓慢向上移动,则拉力方向与竖直方向的夹角减小,由图可知,绳子的拉力越来越大;同时,玻璃棚对货物的支持力变小,则货物A对玻璃棚的压力越来越小。故选A、C。
10.AC　以A为研究对象,A受到重力mg、拉力F、B对A的弹力FN,由平衡条件可知,三个力的合力始终为零,矢量三角形如图所示。
结合题意,在FN转至竖直的过程中,FN先增大后减小,拉力F逐渐减小,C正确,D错误;由矢量三角形结合几何关系,知初始状态拉力最大,最大值为mg,当A移动到半圆柱B的最高点时,拉力F有最小值,最小值为0,故A正确,B错误。故选A、C。
方法技巧　外接圆法求解动态平衡问题
　　若物体受到三个力且三个力在动态平衡过程中一个是恒力,另两个力的夹角不变,则可画一个圆,根据初位置力的方向关系,用圆的一根弦长表示恒力,画出初位置力的矢量三角形示意图,沿圆弧移动两个变力的交点判断力的变化情况。
11.答案　(1)①200(2分)　②0.1(2分)　无影响(2分)　(2)A(2分)
解析　(1)①由题图b中图像,可得该弹簧的劲度系数为k== N/m=200 N/m。
②由题图b中图像可知,当F=0时,弹簧的伸长量为x0=0.5 cm,则有m0g=kx0,解得小盘的质量为m0== kg=0.1 kg。应用图像法处理实验数据,F-x图像的斜率仍表示弹簧的劲度系数,小盘的质量只会让图线平移,不会改变图线的斜率。
(2)由x-F图像的斜率倒数表示弹簧的劲度系数,可知弹簧A的劲度系数小于弹簧B的劲度系数,在拉力变化量大小相同时,弹簧A的伸长量的变化量较大,弹簧A较灵敏,为了制作一个精确度较高的弹簧测力计,应选弹簧A。
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,需要在白纸上描下结点O的位置。
(2)若一根绳挂的钩码质量为2m,另一根绳挂的钩码质量为3m,则两绳子的拉力大小分别为2mg、3mg,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)手机会滑下来　(2)7.2 N　1.6 N
解析　(1)以手机为研究对象,受力分析如图所示
将重力沿斜面和垂直斜面分解后可得N=mg cos θ (1分)
最大静摩擦力fmax=μN (1分)
代入数据可得fmax=0.36 N(1分)
而重力沿斜面方向的分力mg sin θ=1.6 N(1分)
mg sin θ>fmax,所以手机会滑下来。 (1分)
(2)以手机为研究对象,受力分析如图所示
将重力沿平行斜面和垂直斜面分解后可得N'=mg cos θ+F (1分)
f'=mg sin θ (1分)
解得N'=7.2 N,f'=1.6 N(1分)
根据f'max=μN'可得f'max=2.16 N(1分)
f'故手机受到的摩擦力大小为1.6 N。
14.答案　(1)250 N/m　(2)15 N,沿斜面向上
解析　(1)对物体受力分析,有mg sin θ=F (2分)
此时F=k (2分)
得k=250 N/m(1分)
(2)物体上移6 cm,则弹簧形变量为Δx=2x1-x0=2 cm(1分)
弹簧被拉伸,对物体有沿斜面向下的弹力,对物体受力分析可知,物体受到的摩擦力沿斜面向上,有f=mg sin θ+F' (2分)
此时F'=kΔx=5 N(2分)
得f=15 N(1分)
方向沿斜面向上。 (1分)
15.答案　(1)10 N,20 N　(2)140 N,竖直向下　10 N,水平向左
解析　(1)结点O的受力如图所示
由平衡条件,在竖直方向有TQ cos 60°=TA=m1g (2分)
在水平方向有TP=TQ sin 60° (2分)
解得绳OP的拉力为TP=10 N(2分)
绳OQ的拉力为TQ=20 N(2分)
(2)选B、C和固定在C上的定滑轮为研究对象,由平衡条件,
在水平方向有fC=TQ sin 60°=10 N(2分)
在竖直方向有FN=g+TQ cos 60°=140 N(2分)
所以C对地面的压力大小为140 N,竖直向下; (1分)
C对地面的摩擦力大小为10 N,水平向左。 (1分)
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