人教版（2019） 必修 第一册 第三章 相互作用——力 本章复习与测试（含解析）

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第三章 相互作用--力 章末检测试卷
一、单选题
1.关于重力、弹力和摩擦力,下列说法中正确的是(　　)
A. 自由下落的石块速度越来越大,说明石块所受的重力越来越大
B. 能把线织成布,把布缝成衣服,靠的是纱线之间静摩擦力的作用
C. 轻绳弹力方向一定沿绳的收缩方向,轻杆的弹力方向也一定沿杆方向
D. 劲度系数越大的弹簧,产生的弹力越大
2.电动滑板车是继传统滑板之后的又一滑板运动的新型产品形式,深受年轻人的喜爱。如图所示,电动滑板车置于水平地面上,人站在电动滑板车上,下列说法正确的是(　　)
A. 人站在滑板车上保持静止时,人所受的重力和地面对滑板车的支持力是一对平衡力
B. 人站在滑板车上保持静止时,滑板车对人的支持力与滑板车对地面的压力是一对作用力和反作用力
C. 人向上起跳时,滑板车对人的支持力等于人对滑板车的压力
D. 人向上起跳时,人所受的支持力大于人对滑板车的压力
3.解放军战士往往通过拖拉废旧轮胎锻炼全身肌肉。如图所示,某战士拉动一质量为m的轮胎沿水平地面做匀速直线运动,轮胎与地面间的动摩擦因数为,绳与水平方向的夹角为30°,重力加速度大小为g,则绳的拉力大小为(　　)
A. B. C. D.
4.如图,质量为100 g带有磁性的黑板擦吸附在竖直磁性黑板上。黑板擦与黑板间的动摩擦因数为0.5,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,g=10 N/kg,下列说法正确的是(　　)
A. 黑板擦受到的力中,有三个力的施力物体是黑板
B. 磁性越强,黑板擦受到的摩擦力越大
C. 磁性足够强,即使黑板光滑,黑板擦也会吸附在黑板上
D. 要使黑板擦不滑落,黑板擦和黑板间的吸引力至少为0.5 N
5.已知两个共点力大小分别为20 N、24 N,夹角任意。下列说法正确的是(　　)
A. 两个力的合力大小可能为0 B. 两个力的合力大小不可能为20.23 N
C. 两个力的合力可能比这两个力都小 D. 夹角越大,两个力的合力越大
6.如图所示,蜘蛛用蛛丝将其自身悬挂在水管上,并处于静止状态。蛛丝OM、ON与竖直方向夹角分别为α、β(α>β)。用F1、F2分别表示OM、ON的拉力,则(　　)
A. F1的竖直分力大于F2的竖直分力 B. F1的竖直分力等于F2的竖直分力
C. F1的水平分力大于F2的水平分力 D. F1的水平分力等于F2的水平分力
7.为使舰载机在几秒内迅速停在航母上,需要利用阻拦索将舰载机拦停(如图甲),此过程可简化为如图乙所示模型,设航母甲板为一平面,阻拦索两端固定,并始终与航母甲板平行。舰载机从正中央钩住阻拦索,实现减速。阻拦索为弹性装置,刚刚接触阻拦索就处于绷紧状态,下列说法正确的是(　　)
A. 舰载机落在航母上钩住阻拦索时,仅受重力、阻拦索的拉力和航母甲板的摩擦力的作用
B. 舰载机钩住阻拦索继续向前运动的过程中,阻拦索的拉力在变大
C. 当阻拦索被拉至夹角为60°时,阻拦索的拉力与阻拦索对舰载机的作用力大小相等
D. 舰载机钩住阻拦索继续向前运动的过程中,舰载机所受摩擦力一直在变大
8.胡克定律是英国科学家胡克于1678年发现的。实际上早于他1500年前，我国东汉时期的经学家和教育家郑玄就提出了与胡克定律类似的观点，他在为“量其力，有三钧”作注解时写到：“假令弓力胜三石，引之中三尺，驰其弦，以绳缓擐之，每加物一石，则张一尺。”郑玄的观点表明，在弹性限度内(　　)
A. 弓的弹力与弓的形变量成正比 B. 弓的弹力与弓的形变量成反比
C. 弓的弹力与弓的长度成正比 D. 弓的弹力与弓的长度成反比
9.用如图所示装置研究摩擦力的变化规律，把木块放在水平长木板上，在弹簧测力计的指针下轻放一个小纸团，它只能被指针向左推动。用弹簧测力计沿水平方向拉木块，使拉力由零缓慢增大。下列说法正确的是(　　)
A. 木块开始运动前，摩擦力可以用公式Ff＝μFN计算
B. 该实验装置可以记录最大静摩擦力的大小
C. 木块开始运动前，拉力小于摩擦力
D. 当拉力达到某一数值时木块开始移动，运动过程中木块受到的摩擦力会越来越大
10.如图所示，水平桌面上静止叠放了三个苹果，则下列说法正确的是(　　)
A. 1号苹果由于放在最上面，所以1号苹果没有发生弹性形变
B. 1号苹果受到的支持力是由2号苹果的弹性形变产生的
C. 1号苹果对2号苹果的压力和3号苹果对2号苹果的支持力是一对作用力和反作用力
D. 2号苹果对3号苹果的压力与3号苹果对2号苹果的支持力是一对平衡力
11.为了行车的方便与安全，很高的桥要造很长的引桥，以减小桥面的坡度，如图所示。从车辆的受力角度分析是为了(　　)
A. 减小过桥车辆的重力
B. 增大过桥车辆的重力
C. 减小过桥车辆的重力在平行于引桥桥面方向的分力
D. 减小过桥车辆的重力在垂直于引桥桥面方向的分力
12.当直升机倾斜飞行时，螺旋桨产生的升力F垂直于机身，升力F与竖直方向的夹角为θ。现沿水平和竖直两个方向分解力F，如图所示。下列说法中正确的是(　　)
A. 水平分力大小为Fx＝Fcos θ B. 水平分力大小为Fx＝Ftan θ
C. 竖直分力大小为Fy＝Fcos θ D. 竖直分力大小为Fy＝Ftan θ
13.如图儿童在滑滑梯游戏时在滑板上匀速滑下，关于儿童在滑板上受力问题求解时，可以将滑梯抽象为一个斜面的模型，以正在匀速滑下的小孩为研究对象。小孩受到三个力的作用：重力G、斜面的支持力FN和滑动摩擦力Ff，利用平衡知识求解三个力的关系，你认为下列受力分析及力的分解或合成示意图中符合规范的有(　　)
A. B.
C. D.
二、多选题
14.在力学理论的建立过程中，有许多伟大的科学家做出了贡献。关于科学家和他们的贡献，下列说法正确的是(　　)
A. 伽利略认为力不是维持物体运动的原因 B. 亚里士多德认为物体的运动不需要力来维持
C. 牛顿最早指出力不是维持物体运动的原因 D. 笛卡儿对牛顿第一定律的建立做出了贡献
15.如图甲所示,倾角为θ的固定斜面上放置一滑块P,在滑块P上放置一个物块Q,P和Q相对静止,一起沿斜面匀速下滑。图乙为在粗糙水平面上放一斜面体,斜面体上放置一木块,木块和斜面体均静止。下列说法正确的有(　　)
A. 图甲中Q受到向左的摩擦力 B. 图甲中Q不受摩擦力
C. 图乙中水平面对斜面体有向左的摩擦力 D. 图乙中木块受到三个力的作用
16.在一次学校的升旗仪式中，小明观察到拴在国旗上端和下端各有一根绳子，随着国旗的徐徐升起，上端的绳子与旗杆的夹角在变大，下端的绳子几乎是松弛的，如图所示。设风力水平，两绳重力忽略不计，由此可判断在国旗升起的过程中(　　)
A. 上端的绳子的拉力先减小后增大 B. 上端的绳子的拉力在逐渐增大
C. 风力在逐渐增大 D. 风力先减小后增大
17.一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
18.如图所示,小球a、b质量均为m,用细线相连并悬挂于O点。现用一轻质弹簧给小球a施加一个拉力F,使整个装置处于静止状态,且Oa与竖直方向的夹角为θ=45°,已知弹簧的劲度系数为k,重力加速度为g,则弹簧形变量可能为(　　)
A. B. C. D.
三、填空题
19.在“探究弹簧弹力与弹簧伸长量的关系”实验中,实验装置如图甲所示,将水平弹簧的左端固定在刻度尺的“0”刻度线处,实验时先测出不挂钩码时弹簧的自然长度,再将不同个数钩码挂在轻质绳子的下端,测量相应的数据。
(1)不挂钩码时,用刻度尺测量弹簧的长度,刻度尺的读数如图乙所示,弹簧的原长L0=　　　　cm。
(2)当绳子下端挂着两个重力均为0.5 N的钩码时,弹簧的长度L1=2.40 cm,弹簧处于弹性限度内,则弹簧的劲度系数k=　　　　N/m(计算结果保留3位有效数字)。
(3)某同学用该弹簧来测量物块与木板间的动摩擦因数,实验装置如图丙所示,木板(重力G1=5 N)放置在水平桌面上,物块(重力G2=10 N)放置在木板上并通过绳子、弹簧连接在竖直墙壁上,弹簧始终与水平桌面平行且处于弹性限度内。实验时　　　　(选填“需要”或“不需要”)匀速拉动木板。拉动木板,物块相对于桌面静止时,弹簧长度L3=2.60 cm,则物块与木板间的动摩擦因数μ=　　　　(计算结果保留2位有效数字)。
20.在“探究求合力的方法”实验中,现有木板、白纸、图钉、橡皮条、细绳套和弹簧测力计。
甲
(1)实验时,橡皮条的一端固定在木板上,用两个弹簧测力计把橡皮条的另一端拉到某一确定的O点,以下操作正确的是　　　　。
A.同次实验过程中,O点位置允许变动
B.实验中,弹簧测力计必须保持与木板平行,读数时视线要正对弹簧测力计的刻度
C.实验中,先将其中一个弹簧测力计沿某方向拉到最大量程,然后只需调节另一个弹簧测力计拉力的大小和方向,把橡皮条另一端拉到O点
D.实验中,把橡皮条的另一端拉到O点时,两个弹簧测力计之间夹角必须取90°,以便于算出合力的大小
(2)某次实验中,弹簧测力计C的指针位置如图甲所示,其示数为　　　　N。
(3)在另一次实验中,两弹簧测力计拉力的图示已作出(如图乙所示),方格每边的长度表示1.0 N,O是橡皮条的一个端点。则合力F的大小为　　　　N(结果保留2位有效数字)。
乙
四、计算题
21.如图所示,是一款放在水平桌面上的手机支架,其与手机的接触面采用了纳米微吸材料,用手触碰无粘感,接触到平整的硬性物体时,会牢牢地吸附住物体。已知手机支架斜面与水平面的夹角θ=53°,手机重力为G,手机与接触面之间的动摩擦因数为μ=0.8。若让手机静止于支架上,则手机与支架接触面之间的吸引力至少为多大(最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等。sin 53°=0.8,cos 53°=0.6)
22.在水平面上用绳子拉一只重220 N的箱子,绳子与水平方向的夹角为37°,如图所示。当绳子的拉力为100 N时,箱子恰能向右做匀速运动,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,求:
(1)箱子受到的支持力FN;
(2)箱子受到的摩擦力Ff;
(3)箱子与水平地面间的动摩擦因数μ。
23.在竖直墙壁的左侧水平地面上,放置一个棱长为a、质量为M的正方体,在墙壁和正方体之间放置一半径为R、质量为m的光滑球,正方体和球均保持静止,如图所示。球的球心为O,OB与竖直方向的夹角为θ,正方体的棱长a>R,正方体与水平地面间的动摩擦因数为μ=。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度大小为g。
(1)正方体和墙壁对球的支持力F1、F2分别是多大
(2)若θ=45°,保持球的半径不变,只增大球的质量,为了不让正方体出现滑动,则球质量的最大值为多少
24.如图所示，放在粗糙水平桌面上的物体P用一水平轻质细线与竖直放置的轻质弹簧上端相连于O，另一轻质细线一端与O点相连，另一端固定在竖直墙壁上的Q点，绳左侧与竖直方向夹角为α＝37°，物体P处于静止状态，弹簧的劲度系数k＝200 N/m，伸长量x＝2 cm，取sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8。
(1)求弹簧弹力F的大小；
(2)求物体P受到的摩擦力Ff的大小。
25.在倾角α＝37°的斜面上，一条质量不计的皮带一端固定在斜面上端，另一端绕过一质量m＝3 kg、中间有一圈凹槽的圆柱体，并用与斜面夹角β＝37°的力F拉住，使整个装置处于静止状态，如图所示。不计一切摩擦，求拉力F和斜面对圆柱体的弹力FN的大小。(g＝10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8)
某同学分析过程如下：
将拉力F沿斜面和垂直于斜面方向进行分解。
沿斜面方向：Fcos β＝mgsin α
垂直于斜面方向：Fsin β＋FN＝mgcos α
问：你认为上述分析过程正确吗？若正确，按照这种分析方法求出F及FN的大小；
若不正确，指明错误之处并求出正确的结果。
第三章 相互作用--力 章末检测试卷
答案解析
1.【答案】B
【解析】自由落体运动是只受重力的匀加速直线运动,速度随时间增大,所受重力不变,故A错误;纱线之间存在静摩擦力作用,保持相对静止,所以可以把线织成布,把布缝成衣服,故B正确;轻绳弹力方向一定沿绳的收缩方向,轻杆的弹力方向不一定沿杆方向,故C错误;根据胡克定律F= kx知,在弹性限度内,弹力不仅跟劲度系数有关,还跟弹簧的形变量有关,故D错误。
2.【答案】C
【解析】人站在滑板车上保持静止时,人所受的重力与滑板车对人的支持力是一对平衡力,故A错误;滑板车对人的支持力与人对滑板车的压力是一对作用力和反作用力,大小相等,方向相反,故C正确,B、D错误。
3.【答案】D
【解析】设绳的拉力为F,对轮胎根据平衡条件有Fcos 30°=μ(mg-Fsin 30°),解得F=,故D正确。
4.【答案】A
【解析】黑板擦受重力、静摩擦力、支持力和磁体的吸引力,共四个力作用,其中静摩擦力、支持力和磁体的吸引力的施力物体都是黑板,故A正确;黑板擦受到的是静摩擦力,与重力平衡,重力越大,静摩擦力越大,与磁性强弱无关,故B错误;若黑板是光滑的,黑板擦与黑板间摩擦力为零,在竖直方向没有力与重力平衡,所以无论黑板擦磁性多强,它都不能吸附在黑板上,故C错误;要使黑板擦恰好不滑落,则此时静摩擦力达到最大,并与重力平衡,则有Ffm=mg,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,有Ffm=μFN,解得FN=2 N,在水平方向,黑板擦和黑板间的吸引力与支持力平衡,则有F吸=FN=2 N,即要使黑板擦不滑落,黑板擦和黑板间的吸引力至少为2 N,故D错误。
5.【答案】C
【解析】这两个力的合力范围为4 N≤F合≤44 N,所以合力大小不可能为0,可能为20.23 N,A、B错误;两个力的合力最小为4 N,比这两个力都小,C正确;两个分力的大小一定,方向的夹角为零时合力最大为两力之和,随着夹角变大,合力减小,当夹角为π时,合力最小为两力之差,D错误。
6.【答案】D
【解析】对结点O受力分析,根据平衡条件,水平方向有F1sin α=F2sin β=Fx,即F1的水平分力等于F2的水平分力,选项C错误,D正确;竖直方向,有F1的竖直分量F1y=F1cos α= ,F2的竖直分量F2y=F2cos β=,由tan α>tan β可知,F1y7.【答案】B
【解析】舰载机落在航母上钩住阻拦索时,舰载机受重力、阻拦索的拉力、航母甲板的摩擦力和支持力四个力作用,故A错误;舰载机钩住阻拦索继续向前运动的过程中,阻拦索的长度变长,拉力变大,故B正确;当阻拦索被拉至夹角为60°时,设阻拦索的拉力为F,则阻拦索对舰载机的作用力大小为F拉=2Fcos 30°=F,故C错误;由于滑动摩擦力Ff=μF压=μmg,可知舰载机所受摩擦力不变,故D错误。
8.【答案】A
【解析】“每加物一石，则张一尺”说明每增加一石物体的重力，则再张开一尺，揭示了弓的弹力和形变量成正比关系，故A正确，B错误；“每加物一石，则张一尺”指的是弓的形变量而非弓的长度，故C、D错误。
9.【答案】B
【解析】由题意可知，开始时木块保持不动，木块受静摩擦力，不可以用公式Ff＝μFN计算，根据平衡条件可知摩擦力大小始终等于拉力，故摩擦力大小随拉力的增大而增大；而当增大拉力达到某一大小时，木块开始滑动，此时说明木块恰好达到最大静摩擦力；而由于滑动摩擦力要小于最大静摩擦力，所以木块移动后拉力将减小，运动过程中木块受到的摩擦力保持不变，根据纸团的位置即可记录下最大静摩擦力，故B正确，A、C、D错误。
10.【答案】B
【解析】1号苹果由于放在最上面，1号与2号间存在相互挤压，所以存在弹性形变，故A错误；根据弹力的产生可知，1号苹果受到的支持力是由2号苹果的弹性形变产生的，故B正确；1号苹果对2号苹果的压力和3号苹果对2号苹果的支持力都作用在2号苹果上，不能是作用力与反作用力，故C错误；2号苹果对3号苹果的压力与3号苹果对2号苹果的支持力是一对作用力和反作用力，不是平衡力，故D错误。
11.【答案】C
【解析】车辆的重力不随坡度的变化而变化，故A、B错误；设桥面倾角为θ，将重力按照作用效果分解如图。
由几何关系可得G1＝mgsin θ
G2＝mgcos θ
因为引桥越长倾角θ越小，sin θ越小，cos θ越大，重力在平行于引桥桥面方向的分力越小；重力在垂直于引桥桥面方向的分力越大，故C正确，D错误。
12.【答案】C
【解析】将力F分解为两个相互垂直的分力，其中沿水平方向的分力大小为Fx＝Fsin θ，竖直分力大小为Fy＝Fcos θ，故C正确，A、B、D错误。
13.【答案】BC
【解析】图中重力G在x方向上的分力所表示的箭头应当恰好指在表示G的有向线段末端做x轴的垂线与x轴的交点处，故A错误，B正确；由于小孩正在匀速下滑，因此合外力为0。由于向下的力只有G，因此FN和Ff的合力应当与G位于同一直线上即竖直向上，故C正确，D错误。
14.【答案】AD
【解析】伽利略认为力不是维持物体运动的原因，所以A正确；亚里士多德认为物体的运动需要力来维持，故B错误；伽利略最早指出力不是维持物体运动的原因，故C错误；笛卡儿对牛顿第一定律的建立做出了贡献，所以D正确。
15.【答案】BD
【解析】题图甲中,Q和P均做匀速直线运动,Q与P之间没有相对滑动趋势,所以Q不受摩擦力,故A错误,B正确;题图乙中,以斜面体和木块整体为研究对象,斜面体相对水平面没有相对滑动的趋势,水平面对斜面体一定没有摩擦力作用,故C错误;题图乙中木块受到重力、支持力、摩擦力三个力作用,故D正确。
16.【答案】BC
【解析】下端的绳子几乎是松弛的，说明下端的绳子对国旗没有拉力。对国旗受力分析如图。
则由平衡条件
Tcos θ＝mg
Tsin θ＝F
解得T＝
F＝mgtan θ
由上端的绳子与旗杆的夹角在变大，可知θ变大，则上端的绳子的拉力T在逐渐增大，风力F在逐渐增大，故A、D错误，B、C正确。
17.【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。
18.【答案】AC
【解析】根据题意,以小球a、b整体为研究对象,受力分析如图所示。根据平衡条件可知,F与FT的合力与整体重力2mg总是大小相等、方向相反,由力的合成图可知,当F与绳子Oa垂直时,F有最小值,即图中2位置,F的最小值为Fmin=2mgsin θ=mg,根据胡克定律有Fmin=kxmin,解得xmin=,即弹簧的形变量的取值范围为x≥,故A、C正确。
19.【答案】(1)1.90　(2)200　(3)不需要　0.14
【解析】(1)刻度尺的分度值为0.1 cm,因此弹簧的原长L0=1.90 cm
(2)弹簧的劲度系数
k== N/m=200 N/m。
(3)实验时只需确保物块始终相对于地面静止即可,因此不需要匀速拉动木板。物块与木板间的动摩擦因数μ===0.14。
20.【答案】(1)B　(2)2.10　(3)7.0
【解析】(1)本实验探究合力与分力的关系,合力与分力是等效的,同一次实验过程中,O点位置不能变动,以保证橡皮条伸长的长度相同,效果相同,故A错误;本实验是通过在白纸上作力的图示来验证平行四边形定则,为了减小实验误差,弹簧测力计、细绳、橡皮条都应与木板平行,否则,作出的是拉力在纸面上的分力,误差较大。读数时视线要正对弹簧测力计的刻度,防止视觉误差,故B正确;本实验只要达到效果相同,对弹簧测力计拉力的大小没有要求,不需要将其中一个弹簧测力计沿某一方向拉到最大量程,故C错误;本实验只要使两次效果相同就行,两个弹簧测力计拉力的方向没有限制,故D错误。
(2)根据弹簧测力计的读数原则,弹簧测力计上的示数为2.10 N。
(3)作力的平行四边形,从图中知合力大小为F=7.0 N。
21.【答案】0.4G
【解析】对手机受力分析如图所示,
由平衡条件得
沿斜面方向Gsin θ=Ff静
垂直斜面方向
FN=Gcos θ+F
又Ff静≤Ffmax=μFN
联立得F≥0.4G
所以手机与支架接触面间的吸引力至少为0.4G。
22.【答案】(1)160 N,方向竖直向上　(2)80 N,方向水平向左　(3)0.5
【解析】(1)箱子受到的支持力大小
FN=G-Fsin 37°=(220-100×0.6) N=160 N
方向竖直向上。
(2)箱子在水平方向受力平衡,则受到的摩擦力
Ff=Fcos 37°=100×0.8 N=80 N
方向水平向左。
(3)箱子与水平地面间的动摩擦因数
μ===0.5。
23.【答案】(1)　mgtan θ　(2)M
【解析】(1)球受力情况如图甲所示,根据平衡条件知
F1cos θ=mg①
F1sin θ=F2②
解得F1=③
F2=mgtan θ。④
(2)对正方体和球整体进行受力分析如图乙所示,根据平衡条件知
F3=(M+m)g⑤
F2=Ff⑥
且有Ff≤μF3⑦
联立⑤⑥⑦解得m≤M⑧
即球质量的最大值为M。
24.【答案】(1)4 N　(2)3 N
【解析】(1)由胡克定律可知
F＝kΔx＝200×2×10－2 N＝4 N。
(2)对结点O受力分析可知，轻质细线的拉力为
FOP＝Ftan α
联立解得
FOP＝3 N
对物体P受力分析，物体P受到的摩擦力Ff与细绳拉力是一对平衡力，则
Ff＝FOP＝3 N。
25.【答案】不正确　漏掉了平行于斜面的皮带对圆柱体的力的作用　10 N　18 N
【解析】不正确；漏掉了平行于斜面的皮带对圆柱体的力的作用；应该是
沿斜面方向：Fcos β＋F＝mgsin α
垂直斜面方向：Fsin β＋FN＝mgcos α
可得F＝ mg＝×30 N＝10 N
FN＝mgcos α－Fsin β＝30×0.8 N－10×0.6 N＝18 N
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