2025-2026学年高中物理鲁科版必修第一册单元测试 第3章 相互作用（含解析）

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2025-2026学年高中物理鲁科版必修第一册单元测试 第3章 相互作用
一、单选题
1．下列关于物体重心的说法正确的是( )
A.重心位置不随质量分布的变化而变化
B.物体的重心可能在物体上也可能在物体外
C.形状规则的物体重心一定在几何中心
D.挖去均匀圆盘的中心，圆盘就没有重心了
2．图中的和D球均为光滑球，E球是一足球，一学生将足球踢向斜台，下列说法正确的是( )
A.A球和斜面之间可能有弹力作用
B.B球和C球间没有弹力作用
C.倾斜的细线对D球没有拉力作用
D.E球（足球）与斜台作用时，斜台对足球的弹力方向先沿的方向后沿的方向
3．下列关于重心和重力的说法中正确的是( )
A.重心就是物体内最重的一点
B.只有静止在地面上的物体才会受到重力
C.在落向地面时，物体受的重力大于它静止时受的重力
D.重力是由于地球的吸引而产生的，它的方向竖直向下
4．《黑神话：悟空》是2024年全球大卖的中国3A大作，如果悟空的金箍棒可以长到地球直径的高度，把金箍棒立在地面上，若变长的金箍棒质量分布均匀，金箍棒的中点为O，已知离地面越高重力加速度越小，那么金箍棒的重心位置( )
A.在O点处
B.在O点上方，比O点更远离地球
C.在O点下方，比O点更靠近地球
D.无法确定在O点上方还是下方
5．一位演员头顶着一盏油灯做出各种滑稽表演，引人入胜。如图所示，现在演员用一只脚站在一条板凳上，保持不动。下列说法正确的是( )
A.盛放油的碗所受重力一定垂直演员的头顶向下
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.油灯和演员整体的重心所在的竖直线一定过演员的支撑脚
D.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
6．英国科学家胡克通过实验研究，提出了描述材料弹性的基本定律——胡克定律。如图所示为一轻质弹簧的弹力和长度的关系图像，由图像可知( )
A.该弹簧的原长为4 cm
B.该弹簧的弹力与弹簧的长度成正比
C.该弹簧的劲度系数为200 N/m
D.当该弹簧的弹力大小为8 N时，其长度一定为4 cm
7．小蔡同学在水平篮球场上拍篮球，如图所示，试分析篮球与地面作用时，篮球给地面的弹力的方向为( )
A.斜左下 B.斜右上 C.竖直向上 D.竖直向下
8．关于这四个光滑球的受力情况，下列说法中正确的是( )
A.甲球受到两个弹力的作用 B.乙球受到两个弹力的作用
C.丙球受到两个弹力的作用 D.丁球受到两个弹力的作用
9．下列情况中，接触面均光滑，小球都处于静止状态，绳子全处于拉伸状态，则球受到两个弹力的是( )
A. B.
C. D.
10．如图所示，游乐场里有一仿制我国古代欹器的U形水桶，水管口持续有水流出，过一段时间桶会绕水平轴翻转一次。决定桶能否翻转的主要因素是( )
A.水桶与水整体的重心位置 B.水管每秒出水量的大小
C.水平轴对桶的作用力大小 D.水桶自身重力的大小
11．某同学利用图甲所示装置来探究摩擦力的变化规律。固定在试验台上的力传感器上系有细绳，细绳的另一端与物块相连，物块放置在粗糙的长木板上。用水平力缓慢拉木板，传感器的图像如图乙所示。下列说法正确的是( )
A.物块所受最大静摩擦力约为7N
B.物块所受滑动摩擦力大小约7N，方向向左
C.图乙就是物体受到摩擦力随时间的变化关系
D.当木板加速运动时，物块所受滑动摩擦力变大
12．如图所示为一自制重力感应八音盒。该装置可通过液态水银控制开关，当八音盒竖直放置时，开关正常接通。当八音盒倾斜或翻倒时，水银流动内部电路会断开。下列说法中正确的是( )
A.当八音盒竖直放置或倾斜时，其重心位置不变
B.八音盒的重力是由于地球吸引而产生的
C.八音盒的重力在同一经线上大小不变
D.将液态水银更换成油依然能实现倾斜时电路断开
二、多选题
13．如图所示为机械手抓取篮球的照片。为便于研究，将机械手简化为只有三根“手指”有力的作用。抓取点对称分布在同一水平面内，抓取点与球心的连线与该水平面夹角为α，“手指”与篮球的动摩擦因数为μ，篮球的重力大小为G，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。下列说法正确的是( )
A.只要“手指”对篮球的压力足够大，α不论取何值都能将篮球抓起
B.若μ与α的关系满足，则一定能将篮球抓起
C.若能抓起篮球，则每根“手指”对篮球压力的最小值为
D.若抓起篮球竖直向上做匀加速运动，则每根“手指”对篮球的压力可能不变
14．某同学用力传感器探究物块受的摩擦力，如图甲所示。固定的力传感器通过不可伸长的水平细线与物块相连，传感器能记录细线拉力大小F。物块放在水平长木板上，现用水平向左的力抽动长木板，得到图像如图乙所示。结合图示相关信息，以下说法正确的是( )
A.物块所受摩擦力方向与长木板运动方向相反
B.物块和木板之间静摩擦力的大小存在一个最大值
C.由题中信息可以测出物块与木板间的动摩擦因数
D.细线对物块拉力与物体所受摩擦力大小时刻相等
15．下列选项中对物体P受到的所有弹力的示意图，画法全部正确的是( )
A. B.
C. D.
16．下列各情景中，接触面均光滑且物体保持静止，画出的物体所受弹力，正确的是( )
A.放置在半球形容器中的杆
B.在定杆顶端固定放置的小球
C.静止在墙角的小球
D.静止在斜面上的小球
三、填空题
17．对摩擦力的理解及方向的判断
（1）对摩擦力的理解
①静摩擦力：受静摩擦力的物体_________静止，只是两物体接触面保持_________静止。
例如：在倾斜传送带上匀速传送的物体，虽然运动，但受静摩擦力。(如图)
②滑动摩擦力：受滑动摩擦力的物体_________运动，而是两物体发生_________滑动。
例如：把A物体抽出来，B物体受到了滑动摩擦力却没有运动。(如图)
（2）摩擦力的方向
①静摩擦力的方向与物体的_________方向相反。可利用假设法判断，即假设接触面光滑，物体相对于与它接触的物体运动的方向，就是相对运动趋势方向；例如静止在斜面上的物体受到的静摩擦力的方向沿斜面向上。(如图)
静摩擦力的方向有可能与物体运动方向成任意角度。如图所示，用手握住一根竖直棒，若使手与棒一起沿不同方向匀速运动，棒所受的静摩擦力竖直向上，而手与棒的运动方向可以是任意的，所以f的方向与匀速运动中速度的方向可成任意夹角。
②滑动摩擦力的方向与物体相对运动方向相反，与物体运动方向_________。
例如：如图所示，快速把B向右拉离的过程中，A相对B向左运动，B对A的摩擦力向右，A却相对地面向右运动，摩擦力的方向与物体运动方向反而相同。
（3）摩擦力作用效果是阻碍物体的_________，但摩擦力却不一定是阻力，有时会是动力。
18．滑动摩擦力
（1）定义：两个物体相互接触并挤压，当它们沿接触面发生相对滑动时，每个物体的接触面都会受到对方施加的_________的力，这种力叫做滑动摩擦力。
（2）方向：总是沿着接触面，并且跟物体的_________方向相反。
四、实验题
19．在“探究弹力和弹簧伸长的关系，并测定弹簧的劲度系数”的实验中，实验装置如图甲所示。实验时先测出不挂钩码时弹簧的自然长度，再将5个钩码逐个挂在绳子的下端，每次测出相应的弹簧总长度。
(1)有一个同学通过以上实验测量后把6组数据描点在图乙坐标中，请作出图线。
(2)由此图线可得，该弹簧的原长为___，劲度系数___（结果保留两位有效数字）。
(3)有一位同学做实验时，把弹簧放置在水平桌面上，测出弹簧的自然长度作为弹簧的原长，另一位同学就将弹簧竖直悬挂起来，测出不挂钩码时的长度作为弹簧的原长，则有___（填或）。
(4)他利用本实验原理把图甲中的弹簧做成一把弹簧秤，示数如图丙所示，该弹簧秤的读数是___N，此时该弹簧的伸长量___。
五、计算题
20．如图所示，一质量不计的弹簧原长为，一端固定于质量的物体上，另一端一水平拉力F。物体与水平面间的动摩擦因数为0.45，当弹簧拉长至时，物体恰好向右匀速运动（设最大静摩擦力与滑动摩擦力相等，弹簧始终在弹性限度内，）；
（1）若物体处于静止状态时，现将与之相连的弹簧压缩至，求物体受到的摩擦力大小及方向。
（2）若物体处于静止状态时，现将与之相连的弹簧拉长至，求物体受到的摩擦力大小及方向。
21．用劲度系数的弹簧竖直吊起一质量的木块，木块静止后弹簧长，用该弹簧在水平桌面上水平拉动该木块，当木块在水平方向做匀速运动时，弹簧长，取。求：
(1)弹簧的原长；
(2)木块与桌面间的动摩擦因数。
参考答案
1．答案：B
解析：AC.重心位置与质量分布、形状均有关系，质量分布均匀、形状规则的物体重心在其几何中心，所以重心位置随质量分布的变化而变化，故AC错误；
B.物体的重心可能在物体上也可能在物体外，故B正确；
D.挖去均匀圆盘的中心，圆盘仍然有重心，故D错误。
故选B。
2．答案：C
解析：假设A球和斜面之间有弹力作用，斜面对A球的弹力方向垂直于斜面斜向右上方，则A球会向右运动，与实际不符，故假设错误，A球和斜面之间没有弹力作用，A错误；假设没有B球或没有C球，另一个球会向圆弧底端运动，故B球与C球之间有弹力作用，B错误；倾斜的细线对D球没有拉力作用，否则D球会向左摆动，C正确；弹力的方向与接触面垂直并指向受力物体，E球（足球）与斜台作用时，斜台对足球的弹力方向垂直于斜台斜面向左上方，D错误。
3．答案：D
解析: A.重心是物体各部分所受重力的等效作用点，并非物体内最重的一点，故A错误；
B.重力作用于所有地球附近的物体，无论其静止或运动，故B错误；
C.重力大小由决定，与物体的运动状态无关，下落时重力不变，故C错误；
D.重力由地球对物体的吸引产生，方向竖直向下，故D正确。
故选D。
4．答案：C
解析:因为金 棒的质量分布均匀，但越靠近地面重力加速度越大，所以重心与质心不重合，在O点下方，比质心O更靠近地球。故选C。
5．答案：C
解析：A.重力方向总是竖直向下，不一定垂直于演员的头顶，故A错误；
B.重心与质量分布、形状有关，当碗中的油量改变时，碗和油所组成的整体的重心也会发生变化， 故B错误；
C.将演员和油灯看成整体进行受力分析，只受重力和板凳的支持力，是一对平衡力，重力和支持力共线，所以整体的重心所在的竖直线一定过演员的支撑脚，故C正确；
D.演员将手臂和腿伸出，不仅仅是为了姿势好看，更重要的是为了保持平衡，即让演员和油灯组成的整体的重心在支撑脚的正上方，故D错误。
故选C。
6．答案：C
解析：由图可知，当弹簧长度为8 cm时，弹簧弹力等于零，则弹簧原长为，A错误；由胡克定律可知，在弹性限度内，弹簧的弹力与弹簧的形变量成正比，题中的弹簧弹力与弹簧的长度成线性关系，不成正比，B错误；根据胡克定律，解得该弹簧的劲度系数，C正确；由图可知，当该弹簧的弹力大小为8 N时，其长度可能为4 cm或12 cm，D错误。
7．答案：D
解析:弹力方向总垂直于接触面指向受力物体，所以篮球给地面的弹力的方向为竖直向下。
故选D。
8．答案：C
解析:A.甲球受重力和竖直向上的地面给它的弹力两个力，斜面没有给其弹力，如果有的话球不会静止，A错误；
B.乙球受重力和竖直向上的地面给它的弹力两个力，与乙接触的球不会给乙弹力，如果有的话乙球不会静止，B错误；
C.丙球受重力，圆面给它的指向圆心的弹力和与它接触的小球给它的沿他们圆心连线向左的弹力，如果它接触的小球不给它沿他们圆心连线向左的弹力的话它不能保持静止状态，故丙球受两个弹力的作用，C正确；
D.丁球受重力和绳子给它的竖直向上的拉力，倾斜的绳子不会给它拉力的作用，如果有的话小球不能保持平衡状态，故丁球只受一个向上的弹力，D错误。
故选C。
9．答案：C
解析:A.假设将绳子剪断，小球一定不能静止，所以小球受绳子对它向上的弹力，假设将斜面去掉，小球仍然静止，所以小球与斜面间无弹力作用，小球只受绳子的弹力，A错误；
B.假设将上方的斜面去掉，小球受地面向上的弹力仍能静止，所以小球只受地面向上的弹力作用，B错误；
C.假设分别将斜面或绳子去掉，小球都不能静止，所以小球受到斜面和绳子两个弹力的作用，C正确；
D.假设将右侧的台阶去掉，小球仍能静止，所以小球与台阶间无弹力作用，与地面之间一定有弹力作用，D错误。
故选C。
10．答案：A
解析:当水桶和水整体的重心在横杆的下方时，整体不会翻转；当水桶和水整体的重心在横杆上方时，稍加扰动，整体就会翻转；则决定桶能否翻转的主要因素是水桶与水整体的重心位置。
故选A。
11．答案：B
解析:A.根据题意，由图乙可知，物块所受最大静摩擦力约为，故A错误；
B.根据题意，由平衡条件结合图乙可知，物块所受滑动摩擦力大小约7N，方向向左，故B正确；
C.图乙是力传感器的拉力随时间的变化曲线，当物块与木板相对滑动后，拉力大小等于滑动摩擦力大小； 但在相对滑动前，拉力大小等于静摩擦力大小，因此图乙不是直接的摩擦力随时间的变化曲线，而是物体受到的棉线的拉力的变化曲线，故C错误；
D. 当木板加速运动时，物块所受滑动摩擦力不变，故D错误。
故选B。
12．答案：B
解析:A.当八音盒倾斜时，水银流动，质量分布发生变化，重心位置改变，故A错误；
B.八音盒的重力是由于地球吸引而产生的，故B正确；
C.同一经线上重力加速度大小不同，则八音盒的重力在同一经线上大小变化，故C错误；
D.由于油和水银的密度等性质不同，则将液态水银更换成油不一定能实现倾斜时电路断开，故D错误。
故选B。
13．答案：CD
解析：对篮球受力分析，竖直方向满足，因为静摩擦力，解得，所以想要抓起篮球，则每根“手指”对篮球压力的最小值为，且可得夹角α满足时，才能将篮球抓起，故AB错误，C正确；若抓起篮球竖直向上做匀加速运动，则，可得，只要保证f小于等于最大静摩擦力，便不变，则每根“手指”对篮球的压力保持不变，故D正确。故选CD。
14．答案：BD
解析：A.物块所受摩擦力方向向左，与长木板运动方向相同，选项A错误；B.物块和木板之间静摩擦力的大小存在一个最大值，选项B正确；C.由题中信息可以测出物块与木板间的滑动摩擦力，但是由于物块的质量未知，则不能求解动摩擦因数，选项C错误；D.物块处于静止状态，则细线对物块拉力与物体所受摩擦力大小时刻相等，选项D正确。故选BD。
15．答案：AB
解析：A项图中绳子的弹力沿着绳子指向绳子收缩的方向，A正确；B项图中物体受到接触面的弹力，方向垂直于接触面指向物体P，同时绳子的弹力沿着绳子指向绳子收缩的方向，B正确；C项图中物体P受到地面的弹力垂直于地面向上，同时还受到上面物体向下的弹力，垂直于接触面向下，C错误；D项图中物体P受到斜面的弹力垂直于斜面斜向上，D错误.
16．答案：AD
解析:A.根据弹力的特点可知，放置在半球形容器中的杆受到的弹力垂直于杆，通过半球的球心，故A正确；
B.根据平衡条件可知，杆的弹力方向应竖直向上，故B错误；
C.静止在墙角的小球，绳子和竖直墙壁都不会给小球力的作用，故C错误；
D.静止在斜面上的小球受到细线的拉力和斜面对小球的弹力，故D正确。
故选AD。
17．答案：（1）①不一定；相对②不一定；相对
（2）①相对运动趋势②无关
（3）相对运动或相对运动趋势
解析：（1）①受静摩擦力的物体不一定静止，
只是两物体接触面保持相对静止。
②受滑动摩擦力的物体不一定运动，
而是两物体发生相对滑动。
（2）①静摩擦力的方向与物体的相对运动趋势方向相反。
②滑动摩擦力的方向与物体相对运动方向相反，与物体运动方向无关。
（3）摩擦力作用效果是阻碍物体的相对运动或相对运动趋势。
18．答案：（1）阻碍相对滑动
（2）相对滑动
解析：略
19．答案：(1)
(2) 10；25
(3)
(4) 3.0；12
解析:（1）用一直线拟合各点，图线如图所示
（2）当弹力为零时，弹簧的长度为弹簧的原长，即图线与横轴的交点坐标，弹簧的原长为
根据胡克定律可知，图线的斜率表示劲度系数，则有
（3）把弹簧放置在水平桌面上，测出弹簧的自然长度L1，而将弹簧竖直悬挂起来，在自重的作用下弹簧会有所拉伸，故此时不挂钩码时的长度L2比放在桌面上时长，即
（4）如图丙所示，该弹簧的读数是3.0N；
根据胡克定律可知，
20．答案：（1）16N，方向向右；（2）18N，方向向左
解析：（1）匀速运动时，对物体进行受力分析，根据平衡条件得
解得
最大静摩擦力为
若将弹簧压缩至，弹簧的弹力为
物体静止，物体所受的摩擦力为静摩擦力，大小为16N，弹力方向向左，摩擦力方向向右；
（2）若将弹簧拉长至，弹簧的弹力为
物体向右运动，所受摩擦力为滑动摩擦力，大小为18N，方向向左。
21．答案:(1)15cm
(2)0.5
解析:（1）设弹簧原长为，竖直吊起木块时，木块处于平衡状态，则有
解得
（2）水平拉动木块时，由胡克定律得，弹簧弹力大小
由于木块在水平桌面上匀速前进，故木块所受的滑动摩擦力大小为
而
解得
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