人教版（2019） 必修 第一册第三章 相互作用-力 同步检测（含解析）

必修一第三章 相互作用-力 同步检测
一、单选题
1.火箭是世界上最先进的运载工具之一，它是利用喷射燃烧的气体获得动力的．若不计空气阻力，在火箭竖直加速升空时，下列叙述正确的是(　　)
A. 喷出的气体对火箭的推力与火箭对喷出气体的推力是一对作用力和反作用力
B. 喷出的气体对火箭的推力与火箭的重力是一对作用力与反作用力
C. 喷出的气体对火箭的推力大于火箭对喷出气体的推力
D. 喷出的气体对火箭的推力与火箭对喷出气体的推力都作用在火箭上
2.如图所示，歼-20战机是中国最近研制出的第五代隐身重型歼击机．它以具有隐身性、高机动性以及先进的航电系统让世界震惊．关于飞行中的歼-20战机的受力，下列说法正确的是(　　)
A. 战机受到的重力垂直向下 B. 战机受重力的同时，它也对地球产生引力
C. 战机向前运动的推力无施力物体 D. 战机匀速飞行，它不受重力作用
3.下列各实例中力的方向的描述正确的是(　　)
A. 甲图中，由于书的形变，对桌面产生向上的弹力F2
B. 乙图中，篮球与水平地面作用时，地面对篮球的弹力如图中1所示
C. 丙图中，碗对筷子下端的弹力沿筷子斜向上，如图所示
D. 丁图中，绳的拉力沿着绳而指向绳拉伸的方向
4.如图所示，粗细均匀的直棒OAB由两种不同材料组成，长为L，OA＝AB，OA段的密度是AB段的两倍，则直棒的重心距O点距离可能是(　　)
A. B. C. D.
5.如图所示，物体M放在水平面上受到两个水平力的作用，F1＝4 N，F2＝8 N，物体处于静止状态。如果将水平力F1增大到10 N，则（　　）
A. 物体M仍处于静止 B. 物体M受到的合力方向向左
C. 物体M受到的合力方向向右 D. 物体M受到的摩擦力方向向右
6.如图所示，建筑工人用恒力F推着运料车在水平地面上匀速前进，恒力F与水平方向夹角为θ＝30°，运料车和材料的总重为G，下列说法正确的是(　　)
A. 建筑工人受到的摩擦力方向水平向左 B. 运料车受到的摩擦力方向水平向右
C. 运料车受到的摩擦力大小为F D. 运料车与地面间的动摩擦因数为
7.如图所示，物体A置于水平地面上，力F水平作用于物体B上，A、B保持静止，则关于A、B受力个数的说法正确的是(　　)
A. A物体一定受4个力 B. A物体可能受3个力
C. B物体可能受3个力 D. B物体一定受4个力
8.现有质量分别为和的物体和，用两根劲度系数均为的轻弹簧按如图所示的方式悬挂起来。已知重力加速度为，现要求两根轻弹簧的总伸长量最大，下列说法正确的是(　　)
A. 在上，两弹簧总伸长量为 B. 在上，两弹簧总伸长量为
C. 在上，两弹簧总伸长量为 D. 在上，两弹簧总伸长量为
9.将一铁块A放在水平放置的磁板B上，A被B吸住并处于静止状态(如图所示)，关于铁块A的受力情况，下列叙述正确的是(　　)
A. 铁块共受三个力的作用，其中有两个力的施力物体是磁板
B. 铁块所受的重力与铁块所受磁板的支持力是一对平衡力
C. 磁板所受铁块的压力等于铁块的重力
D. 磁板对铁块的吸引力与铁块对磁板的吸引力大小相等，方向相反，是一对平衡力
10.已知两个大小相等的共点力作用在同一物体上，当它们之间的夹角为120°时，其合力大小为12 N。若其他条件不变，只改变这两个力之间的夹角，那么当这两个力之间的夹角为90°时，其合力大小应为(　　)
A. 6 N B. 12 N C. 12 N D. 6 N
11.在没有起重机的情况下，工人常借助可认为是光滑的斜面将货物推上汽车，如图所示。已知货物重力大小为G，斜面的倾角为θ，当工人对货物施加方向不同的推力F时，都使货物缓慢地沿斜面向上运动。下列关于货物受力的分析，正确的是(　　)
A. 若力F的方向沿斜面向上，则F的大小为Gcosθ
B. 若力F的方向沿斜面向上，则斜面对货物的支持力大小为Gsinθ
C. 若F的方向由水平逐渐变为竖直向上，则斜面对货物的支持力逐渐减小
D. 若F的方向由水平逐渐变为竖直向上，则推力F一直增大
12.测反应时间的示意图如图所示，一位同学用两个手指捏住直尺的顶端，另一位同学用一只手在直尺下方做捏住直尺的准备，但手不能碰到直尺。忽略空气阻力，直尺由静止释放，测出直尺被捏住时其降落的高度﹐根据自由落体运动知识，可以算出另一位同学做出反应的时间，下列说法正确的是(　　)
A. 直尺静止时，直尺对手指有5个力的作用 B. 直尺静止时，直尺对手指有4个力的作用
C. 静止时，直尺受到的摩擦力与手指对其的正压力成正比 D. 直尺受到的压力，是直尺发生弹性形变产生的
13.通过图示装置能实现人站在远处来提升重物。设人和重物的质量分别为M、m，绳与水平方向的夹角为θ＝30°，重力加速度为g，滑轮处摩擦不计，则人站在原地将重物匀速拉起过程中，以下结论正确的是(　　)
A. 绳上拉力大小为mg B. 地面对人的支持力大小为(M－m)g
C. 地面对人的摩擦力大小为mg D. 绳对滑轮的作用力大小为mg
14.如图所示，一物块放置在粗糙水平面上，其上固定一“L”型轻杆，轻绳的一端固定在杆上，中间某点拴一小球，用手拉住绳的另一端。初始时，竖直且被拉直，与之间的夹角为（），现将小球向右上方缓慢拉起，并保持夹角不变，在由竖直被拉到水平的过程，物块始终保持静止，则（　　）
A. 上的弹力一直增大 B. 上的弹力先减小后增大
C. 水平面对物块的支持力一直减小 D. 水平面对物块的摩擦力先增大后减小
二、多选题
15.如图所示，人重为500N，木板重为300N，木板与地面间的动摩擦因数．现在人用水平力拉绳，使他与木板一起向右匀速运动，且人与木板之间无相对滑动，则(　　)
A. 人拉绳子的力的大小为200N B. 人拉绳子的力的大小为100N
C. 人对木板的摩擦力方向向右 D. 人对木板的摩擦力方向向左
16.一物体静止于水平桌面上，两者之间的最大静摩擦力为5 N，现将水平面内三个力同时作用于物体的同一点，三个力的大小分别为2 N、2 N、3 N。下列关于物体的受力情况和运动情况判断正确的是(　　)
A. 物体所受静摩擦力可能为2 N B. 物体所受静摩擦力可能为4 N
C. 物体可能仍保持静止 D. 物体一定被拉动
17.关于F1、F2及它们的合力F，下列说法中正确的是(　　)
A. 合力F一定与F1、F2共同作用产生的效果相同 B. 两力F1、F2一定是同种性质的力
C. 两力F1、F2一定是同一个物体受到的力 D. 两力F1、F2与F是物体同时受到的三个力
18.如图所示，水平固定倾角为30°的光滑斜面上有两质量均为m的小球A、B，它们用细线连接，现对B施加一水平向左的推力F，使A、B均静止在斜面上，重力加速度大小为g，下列说法正确的是(　　)
A. 细线对小球B的作用力大小为mg B. 推力F大小为2mg
C. 斜面对小球A的作用力大小为mg D. 斜面对小球B的作用力大小为
19.如图所示，甲为放在散热底座斜面乙上的手提电脑，散热底座放在固定的水平桌面上，当斜面乙与水平方向夹角为时，甲静止在斜面乙上。当把散热底座斜面的倾角增大到一定角度后，甲恰好沿斜面乙匀速下滑，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。若甲下滑过程中散热底座始终静止，则(　　)
　
A. 甲相对斜面乙静止时，甲对斜面乙的压力随角增大而减小
B. 甲相对斜面乙静止时，甲受到的摩擦力随角增大而减小
C. 甲匀速下滑时，桌面对散热底座有向左的摩擦力
D. 甲匀速下滑时，散热底座受到桌面的支持力等于甲与散热底座的总重力
三、实验题
20.某同学用如图所示的装置测量木块与木板间的动摩擦因数。该同学首先将木板倾斜固定，木板的倾角(木板与水平面间的夹角)为，在木板底端固定一打点计时器，然后将纸带一端固定在木块上，另一端穿过打点计时器；用一跨过定滑轮的细绳将木块与重物连接。改变重物的质量，直至竖直向下推动重物后打点计时器在纸带上打出一系列均匀分布的点。取。
(1)本实验需要测量的物理量有　　　　。
A．重物下落前距水平面的高度h
B．木块的质量M
C．重物的质量m
(2)木块与木板间的动摩擦因数　　(用需要测量的物理量表示)。
(3)改变木板的倾角和重物的质量m，直至竖直向下推动重物后打点计时器在纸带上打出一系列均匀分布的点，获得多组和m的数据，以为纵坐标、为横坐标，作出图像。若图线的斜率为k，图线在纵轴上的截距为b，则木块与木板间的动摩擦因数　　(用k、b表示)。
21.某兴趣小组在做“验证平行四边形定则”实验时，先将木板平放在水平桌面上，在木板上铺上白纸并用图钉固定，用以记录力的大小和方向，又进行了以下主要步骤：
①如图1所示，将橡皮条一端固定在木板上的A点，另一端与一轻质小圆环连接，在小圆环上拴两根绳套；
②用两个弹簧测力计分别钩住绳套，使之互成一定角度地向外拉小圆环，使小圆环到达某一位置，标记为O，同时记录细绳的方向和两个弹簧测力计的示数、；
③撤掉其中一个弹簧测力计，用另一个弹簧测力计拉小圆环，使小圆环再次到达O点，记录此时细绳的方向和弹簧测力计的示数F＇。
请回答：
(1)下列实验操作中有必要并且正确的是　　　　(填选项序号)。
A．实验前必须测量橡皮条的长度
B．两弹簧测力计必须垂直且示数要相等
C．使用弹簧测力计时，弹簧测力计要与木板平行
(2)步骤③中用一个弹簧测力计拉小圆环，使之再次到达O点，目的是　　　　。
(3)步骤②中，某次测量其中一个弹簧测力计的指针如图2所示，则其示数为　　　　N。
(4)某次实验中两弹簧测力计的示数分别为和，请在图3方框中利用平行四边形定则作出、和二者合力F的力的图示(所需标度已给定)　　，并由所作图示可以得到合力F的大小为　　　　N(结果保留2位有效数字)。
(5)某次实验操作如图1所示，此时、的夹角为90°，现保持该角度不变，顺时针缓慢转动两弹簧测力计一定角度，为保持O点位置不变，则此过程中两弹簧测力计的示数如何变化　　　　(填选项序号)。
A．变大，变小　　　　B．变大，变大
C．变小，变小　　　　D．变小，变大
四、计算题
22.市场上常见的台秤如图所示，该台秤称量物体质量的原理是利用内部的弹簧测出物体的重力大小，再经过换算得到物体的质量。测量质量m1＝1 kg的物体时，弹簧的长度L1＝5 cm；测量质量m2＝1.5 kg的物体时，弹簧的长度L2＝4.8 cm。取重力加速度大小g＝10 N/kg。
(1)求该台秤弹簧的劲度系数k；
(2)若该台秤的弹簧长度L3＝4.5 cm，求此时被测物体的质量M。
23.如图甲所示，某同学用垂直竖直黑板平面且与黑板平面成斜向上的恒力F推质量的黑板擦，侧视图如图乙所示。当恒力大小为时，黑板擦未被推动。恒力大小变为后，能使黑板擦沿黑板表面竖直向上做匀速直线运动。已知黑板擦与竖直黑板间的动摩擦因数，，，黑板擦可视为质点，求：
(1)恒力大小为时，黑板擦所受的弹力和摩擦力大小；
(2)恒力的大小。
24.把一个放在水平地面、长为l的匀质链条竖直向上刚好拉直时，它的重心位置升高多少？将一个棱长为a的均匀正方体放在水平地面上，绕其一条棱翻转时，其重心位置升高的最大高度是多少？
25.如图所示，质量为M的半球体放在粗糙的水平地面上，细绳一端固定在天花板上，另一端系住质量为m的可视为质点的光滑小球，小球置于半球体上的A点，细绳与半球体恰好相切，半径OA与水平面的夹角θ＝60°，半球体和小球都处于静止状态，当地重力加速度大小为g.求：
(1)小球对半球体的压力大小；
(2)半球体受到的地面的摩擦力．
必修一第三章 相互作用 同步检测
答案与解析
一、单选题
1.【答案】A
【解析】由牛顿第三定律可知，喷出的气体对火箭的推力与火箭对喷出气体的推力是一对作用力和反作用力，所以喷出的气体对火箭的推力与火箭对喷出气体的推力大小相等，方向相反，作用在不同的物体上，故A正确，B、C、D错误．
2.【答案】B
【解析】重力的方向竖直向下，不一定垂直向下，A错误；由于地球对战机的引力作用而产生重力，同时战机对地球也产生向上的引力，B正确；任何力都有施力物体，战机向前的推力来自于发动机喷出的气流，C错误；地球附近的任何物体都受重力作用，D错误．
3.【答案】B
【解析】甲图中，由于书的形变，对桌面产生向下的弹力F1，A错误；乙图中，篮球与地面作用时，地面对篮球的弹力竖直向上，如图中1所示，B正确；丙图中，碗对筷子的弹力应该垂直于接触点的切线指向碗所在圆的圆心，选项C错误；丁图中，绳的拉力沿着绳而指向绳收缩的方向，选项D错误。
4.【答案】C
【解析】OA段的重心位于OA段的中点，AB段的重心位于AB段的中点，则OA段的重心与AB段的重心之间的距离为，由于OA段的密度是AB段的两倍，且OA＝AB，则OA段的质量是AB段的质量的两倍，则直棒的重心与之间的距离是与之间的距离的两倍，设与之间的距离为，则有，解得，则直棒的重心距O点距离为，故选C。
5.【答案】A
【解析】物体在两个力作用下处于静止状态，说明它还受一个向右的摩擦力，大小为4N，也说明最大静摩擦力大于等于4N，果将水平力F1增大到10 N，F1、F2的的合力为2N，小于最大静摩擦力，物体M仍处于静止状态，物体M受到的合力为零，摩擦力水平向左。
6.【答案】C
【解析】以人为研究对象，分析人的受力情况，受力分析图如图甲，
由平衡条件得，人受到的摩擦力方向水平向右，故A错误；分析运料车和材料的受力情况，作出受力图，如图乙，由平衡条件得，运料车受到地面的摩擦力水平向左，大小为Ff车＝Fcos 30°＝F，竖直方向：FN车＝G＋Fsin 30°＝G＋0.5F，则运料车与地面间的动摩擦因数为μ＝＝，选项C正确，选项B、D错误．
7.【答案】C
【解析】整体进行受力分析：整体受重力、地面对A的弹力、推力F、地面的摩擦力四力平衡，所以A与地面之间有摩擦，再对B受力分析B受重力，A对B的支持力，推力。如果三力合力能为0，即AB之间没摩擦力。所以B可能受3个或4个力。同理A受重力，地面的支持力，B对A的压力，地面对A的摩擦力。所以A可能受4个力或5个力。综上所述，ABD错误，C正确。
8.【答案】B
【解析】当在上，在下时，由平衡条件和胡克定律可得：，两弹簧总伸长量，联立可得，当在下，在上时，由平衡条件和胡克定律可得，两弹簧总伸长量，联立可得，对比可知：在上在下时两弹簧总伸长量最大。故选B。
9.【答案】A
【解析】铁块受重力、支持力、吸引力，其中支持力、吸引力的施力物体均是磁板，故A正确；铁块受重力、支持力、吸引力，重力与支持力不平衡，故B错误；根据牛顿第三定律，铁块对磁板的压力大小等于磁板对铁块的支持力大小，故磁板所受铁块的压力不等于铁块的重力，故C错误；磁板对铁块的吸引力与铁块对磁板的吸引力是一对作用力和反作用力，故D错误．
10.【答案】B
【解析】由题意，设两个相等的共点力大小为F，当它们之间的夹角为120°时，合力如图：
由等边三角形的知识可知F＝12 N，当这两个力之间的夹角为90°时，由勾股定理得合力大小为12N，故选B。
11.【答案】C
【解析】若力F的方向沿斜面向上，则，，AB错误；F的方向由水平逐渐变为竖直向上的过程中，受力如图所示。由图可知，斜面对货物的支持力逐渐减小，推力F先减小后增大，C正确，D错误；
12.【答案】B
【解析】直尺静止时，有两个接触面，每个面都有一个弹力和摩擦力，则直尺对手指有4个力的作用，所以A错误；B正确；静止时，直尺受到的摩擦力为静摩擦力，与手指对其的正压力无关，大小总是等于重力，所以C错误；直尺受到的压力，是手发生弹性形变产生的，所以D错误；故选B。
13.【答案】D
【解析】对于重物，根据平衡条件，则有绳子的拉力F＝mg，A错误；对于人，受力分析如图所示，
竖直方向有FN＋Fsin 30°＝Mg，解得FN＝(M－m)g，水平方向f＝Fcos 30°＝mg，B、C错误；如图所示，绳对滑轮的作用F′＝2Fcos 30°，解得F′＝mg，D正确。
14.【答案】D
【解析】以重物为研究对象，进行受力分析，如图所示
在由竖直被拉到水平的过程，小球受自身重力、上的张力、上的张力，合力始终为0，由几何关系可知，与之间的夹角为且保持不变，三力的矢量三角形在同一外接圆上，由图可知，上的张力逐渐增大，上的张力先增大后减小，故AB错误；把物块、“L”型轻杆、小球(含轻绳)作为一个整体，对其受力分析，整体受到重力，地面支持力，水平向左的静摩擦力及绳的拉力，由前面选项分析知逐渐增大，由上图可看出其在竖直方向上的分力向下先增大后减小，再向上增大，所以水平面对物块的支持力先增大后减小，其在水平方向上的分量先增大后减小，则水平面对物块的摩擦力先增大后减小，故C错误，D正确。故选D。
二、多选题
15.【答案】BC
【解析】AB.以整体为研究对象，整体在水平方向受拉力和摩擦力，由共点力的平衡可知2F=μ(m+M)g，解得F=100N，由牛顿第三定律知人拉绳子的力的大小为100N，A错误，B正确；以人为研究对象，人受拉力及摩擦力而处于平衡，拉力向右，木板给人的摩擦力向左，则人对木板的摩擦力方向水平向右，C正确，D错误。
16.【答案】ABC
【解析】2 N、2 N、3 N三个力的合力范围为0～7 N；2 N在三个力的合力范围内，当三个力的合力为2 N时，物体所受静摩擦力为2 N，故A正确；4 N在三个力的合力范围内，当三个力的合力为4 N时，物体所受静摩擦力为4 N，故B正确；当三个力的合力小于最大静摩擦力5 N时，物体仍保持静止状态，故C正确，D错误。
17.【答案】AC
【解析】只有同一个物体受到的力才能合成，分别作用在不同物体上的力不能合成．合力是对原来几个分力的等效替代，两力可以是不同性质的力，分析物体的受力时，合力与分力不能同时存在．所以选项A、C正确．
18.【答案】AD
【解析】对小球A受力分析，由平衡条件可知，沿斜面方向细线对小球A的拉力大小等于小球A的重力沿斜面向下的分力，FT'=mg sin 30°=mg；由于同一细线上的张力相等，可知细线对小球B的作用力大小为FT=mg，A正确；对小球B受力分析，由平衡条件有F cos 30°=mg sin 30°+FT，FNB=mg cos 30°+F sin 30°，解得F=mg，FNB=，B错误，D正确(或对小球A、B整体分析，在沿斜面方向受力平衡，有F·cos 30°=2mg sin 30°，解得F=mg，B错误)；斜面对小球A的作用力大小为FNA=mg cos 30°=mg，C错误。
19.【答案】AD
【解析】甲相对乙静止时处于平衡状态，对甲则有，，当增大时，增大，减小，可知甲对斜面乙的压力随角增大而减小，A正确，B错误；甲匀速下滑过程中，以整体为研究对象，水平方向和竖直方向均受力平衡，因此桌面对散热底座没有摩擦力，桌面对散热底座的支持力大小等于甲与散热底座的总重力，C错误，D正确。
三、实验题
20.【答案】(1)BC　　(2)　　(3)
【解析】(1)根据物体的平衡条件有，，可得，故需测量木块的质量和重物的质量。故选BC。
(2)将代入解得
(3)由变形可得，则有，，解得
21.【答案】(1)C　　(2)保证两次拉动小圆环时产生相同的作用效果　　(3)2.40　　(4)　　6.0　　(5)D
【解析】本题以“验证平行四边形定则”实验为背景，考查本实验中注意事项、数据处理及动态分析，考查考生的科学探究素养。
(1)实验中需要用到拉力的大小与方向，其中方向为细线的方向，大小由弹簧测力计直接读出，因此不需要测量橡皮条原长，A错误；实验中对两拉力的大小和方向均没有要求，故两弹簧测力计既不需要一定垂直也不需要示数一定相等，B错误；为了减少弹簧测力计的测量误差，使用弹簧测力计时，应使弹簧测力计与木板平面平行，C正确。
(2)步骤③中“改用一个测力计单独拉住小圆环，使之再次到达O点”，这样做的目的是保证两次拉动小圆环时产生的作用效果相同。
(3)弹簧测力计的分度值为0.1N，结合图2可知示数为2.40。
(4)用线段的长短表示出、的大小，以这两条边为邻边，作出平行四边形
对角线即表示F的大小，通过测量、计算得F＝6.0N
(5)保持O点位置不变，则、的合力不变，且两力之间夹角始终为90°不变，如图所示，在圆中，直径表示合力F，直径所对圆周角为90°，顺时针转动。可以看出变小，变大。
四、计算题
22.【答案】(1)2 500 N/m　(2)2.25 kg
【解析】(1)设弹簧的原长为L0，由胡克定律可知
k(L0－L1)＝m1g，k(L0－L2)＝m2g
解得k＝2 500 N/m，L0＝5.4 cm。
(2)由胡克定律可知Mg＝k(L0－L3)
解得M＝2.25 kg。
23.【答案】(1)0.6N，0.2N；(2)2N
【解析】(1)恒力大小为时，水平方向平衡，则黑板擦所受的弹力
竖直方向平衡
可得，方向向上；
(2)由平衡可知
解得
24.【答案】　a
【解析】链条放在地面上时，其重心位置高度可以认为等于零，当刚好向上拉直时，它的重心在其中心位置上，距地面，所以链条的重心升高了；正方体的重心与其几何中心重合，如图甲所示，原来重心距地面高度为h1＝，绕其一条棱翻转时，重心最高时如图乙所示，重心高度为h2＝a，所以重心升高了Δh＝h2－h1＝a。
25.【答案】(1)mg　(2)mg，方向水平向左
【解析】(1)对小球受力分析如图甲所示
根据平衡条件可得
FT＝mgcos θ
FN＝mgsin θ
解得FT＝mg，FN＝mg
根据牛顿第三定律知，小球对半球体的压力大小FN′＝FN＝mg
　　
(2)对小球和半球体组成的整体受力分析，如图乙所示
根据平衡条件可得Ff＝FTsin θ＝mg
则地面对半球体的摩擦力为mg，方向水平向左