《相互作用》检测试题
(时间:90分钟 满分:100分)
【二维选题表】
物理观念
科学思维
科学探究
科学态度与责任
力的概念及其特点
1(易)
重力、重心的理解
2(易)
弹力的理解、判断及计算
3(易),
7(易)
6(易),7(易),
16(中),17(中)
16(中)
摩擦力的理解、分析与计算
4(易),
8(易)
9(中),10(中),
11(中),15(易),
18(难)
10(中),15
(易),18(难)
物体的受力分析
5(易)
12(难)
实验
13(中),14(中)
一、选择题(第1～6题为单项选择题,第7～12题为多项选择题,每小题4分,共48分)
1.下列说法正确的是( D )
A.有力作用在物体上,其运动状态一定改变
B.单个孤立物体有时也能产生力的作用
C.作用在同一物体上的力,只要大小相同,作用的效果就相同
D.找不到施力物体的力是不存在的
解析:只有物体所受力的合力不为零,其运动状态才会改变,故A错误;力是物体对物体的作用,孤立的一个物体不能产生力的作用,故B错误;力的大小相同,如果力的作用点和力的方向不同,力的作用效果也不同,故C错误;只要有力,一定能够找到施力物体和受力物体,D 正确.
2.下列说法正确的是( D )
A.重力就是地球对物体的吸引力
B.形状规则物体的重心在其几何中心
C.重力的方向总是垂直向下的
D.物体的重心可能在物体上,也可能在物体外
解析:重力是地球对物体的吸引而产生的力,不是地球对物体的吸引力,选项A错误;形状规则、质量分布均匀的物体的重心在其几何中心,选项B错误;重力的方向总是竖直向下的,选项C错误;物体的重心可能在物体上,也可能在物体外,选项D正确.
3.关于弹力,下列说法中正确的是( C )
A.形变微小时,弹力很小
B.形变量越大,弹力就越大,弹力大小总是与形变量成正比
C.放在水平桌面上的书对桌面的压力是由于书的微小形变而产生的
D.通常所说的压力、支持力和绳的拉力是不同性质的力
解析:弹力的大小由劲度系数和形变量共同决定,形变量小,但劲度系数大,弹力可能很大,选项A错误;在弹性限度范围内,弹簧的弹力与形变量成正比,但其他弹力则不一定,选项B错误;弹力是由于施力物体发生形变产生的,对于书对桌面的压力,书是施力物体,所以选项C正确;压力、支持力和绳的拉力都是弹力,选项D错误.
4.关于摩擦力,下列说法正确的是( B )
A.人走路前进时,地面给人的摩擦力阻碍人前进
B.擦黑板时,静止的黑板受到的摩擦力为滑动摩擦力
C.人握竖直杆向上爬,杆给人的摩擦力向下
D.物体受到的最大静摩擦力不会超过其所受的重力的大小
解析:摩擦力既可作为阻力,也可作为动力,人走路前进时,地面给人的摩擦力促使人前进,故A错误;静止的物体也可受到滑动摩擦力,在擦黑板时,静止的黑板受到的摩擦力为滑动摩擦力,故B正确;人握竖直杆向上爬,根据摩擦力产生的条件可知,杆给人的摩擦力向上,故C错误;物体受到的最大静摩擦力等于静摩擦因数与正压力的乘积,可能会超过其所受的重力的大小,选项D错误.
5. 某学生用如图所示的装置开展探究实验,弹簧测力计一端固定在墙壁上,另一端与小木块A相连,当用力加速抽出长木板B的过程中,观察到弹簧测力计的示数为3.0 N,若匀速抽出木板B,弹簧测力计的示数( C )
A.一定大于3.0 N B.一定小于3.0 N
C.一定等于3.0 N D.一定为零
解析:当用力加速抽出木板B时,A物体保持静止,故可知A受B的摩擦力f=F=3.0 N;因A对B物体的压力不变,故A,B间的摩擦力不会发生变化,故匀速拉动时摩擦力也为3.0 N;物体A在弹簧测力计的作用下仍保持静止,故弹簧测力计对A的拉力仍为3.0 N,即弹簧测力计的示数大小仍等于3.0 N,C正确.
6.如图所示,球A在斜面上,被竖直挡板挡住而处于静止状态,关于球A的受力,以下说法正确的是( C )
A.A球仅受一个弹力作用,弹力的方向垂直斜面向上
B.A球受两个弹力作用,一个水平向左,一个垂直斜面向下
C.A球受两个弹力作用,一个水平向右,一个垂直斜面向上
D.A球受三个弹力作用,一个水平向右,一个垂直斜面向上,一个竖直向下
解析:球A受重力竖直向下,与竖直挡板和斜面都有挤压.斜面给它一个支持力,垂直斜面向上;挡板给它一个弹力,水平向右,故选项C 正确.
7.足球运动是最具影响力的体育项目,深受青少年喜爱.足球静止在草地上时,则足球( BC )
A.对草地的压力就是足球受到的重力
B.受到的支持力和草地受到的压力都是弹力
C.受到的支持力是草地发生形变产生的
D.受到的支持力是足球发生形变产生的
解析:压力不是重力,它们的施力物体、受力物体、作用点都不相同,故A错误.足球受到的支持力和草地受到的压力都是弹力,故B正确;草地发生了形变,从而对足球产生了支持力,故C正确,D错误.
8.关于摩擦力,下列说法正确的是( AC )
A.运动的物体可能受到静摩擦力作用,静止的物体也可能受到滑动摩擦力作用
B.摩擦力的存在依赖于弹力,所以有弹力必定有摩擦力
C.一个物体可以同时受到滑动摩擦力和静摩擦力的作用
D.摩擦力的方向可能与运动方向相同,也可能相反,但一定与运动方向在同一直线上
解析:发生静摩擦力的两个物体间是相对静止的,这两个物体可相对地面一起运动.存在滑动摩擦力的两个物体间有相对滑动,相对地面可有一个物体静止,故A对.弹力的产生条件为:接触、发生弹性形变.而摩擦力产生的条件除以上两点外,还要有相对运动或相对运动趋势.故摩擦力的存在依赖于弹力,但有弹力不一定有摩擦力,故B错.一个物体可能同时与多个物体接触,故一个物体可以同时受到滑动摩擦力和静摩擦力的作用,故C对.摩擦力的方向与相对运动或相对运动趋势方向相反,故与物体运动方向可能相同,也可能相反,还可能成任意夹角,故D错.
9.如图所示,在水平地面上叠放着两个长方形物体A,B,有一水平拉力F作用于物体B上,使两物体以相同的速度一起做匀速直线运动.由此可知,A,B间的动摩擦因数μ1和B与地面间的动摩擦因数μ2有可能是( BD )
A.μ1=0,μ2=0 B.μ1=0,μ2≠0
C.μ1≠0,μ2=0 D.μ1≠0,μ2≠0
解析:对整体分析,整体在水平方向上受拉力和滑动摩擦力平衡,可知B和地面间的摩擦力不等于0,则B和地面间的动摩擦因数μ2一定不等于0.对A分析,因为A做匀速直线运动,知B对A的摩擦力为零,则A,B间的动摩擦因数可能为零,也可能不为零,故B,D正确,A,C错误.
10.如图所示,一木箱重为200 N,静止放在水平地面上,一小孩用80 N的水平力推该木箱,木箱不动;当小孩用100 N的水平力推木箱,木箱恰好能被推动;当木箱被推动之后,小孩只要用90 N的水平推力就可以使木箱沿地面匀速前进,下列说法正确的是( AD )
A.木箱与地面间的动摩擦因数μ=0.45
B.木箱与地面间的最大静摩擦力大小为90 N
C.木箱与地面间的摩擦力大小始终为80 N
D.木箱与地面间的滑动摩擦力大小为90 N
解析:由题设条件可知:
木箱受到的最大静摩擦力fmax=100 N,
滑动摩擦力f=90 N,f=μN=μmg,
所以μ===0.45,
所以选项A,D正确,B,C错误.
11.如图(甲)所示,重为G的物体在水平向右的压力F作用下静止在竖直墙上,F随时间t均匀减小,如图(乙)所示,物体与墙的最大静摩擦因数为μ,物体始终静止.设墙对物体的弹力为N,物体与墙的最大静摩擦力为fm,物体受到的摩擦力为f,下列图象能正确表示各力随时间变化的是( AB )
解析:对水平方向上分析可知,物体受到的墙面的支持力一直与压力大小相等,方向相反,故变化规律与F的规律相同,故A正确;最大静摩擦力fm=μF,故说明最大静摩擦力也随着压力的减小而减小,故变化规律与F规律相同,故B正确;物体保持静止,则说明物体处于平衡状态,摩擦力一直等于重力,故C错误;静摩擦力与压力无关,大小一直等于重力,故D错误.
12. 物体b在水平推力F作用下将物体a挤压在竖直墙壁上,如图所示,a,b处于静止状态.关于a,b两物体的受力情况,下列说法正确的是( AB )
A.a受到两个摩擦力的作用
B.a共受到五个力的作用
C.b共受到三个力的作用
D.墙壁对a的摩擦力的大小随F的增大而增大
解析:以整体为研究对象,如图(甲)所示,物体受到重力、水平推力F、墙对物体水平向右的弹力N1、墙壁对物体的摩擦力f1,由于物体处于静止状态,所以摩擦力f1=Gab,不随F的增大而增大,选项D错误;隔离b为研究对象,如图(乙)所示,b受到重力Gb、水平推力F、a对b水平向右的弹力N2和a对b向上的摩擦力f2四个力的作用,选项C错误;再隔离a,如图(丙)所示,a受到重力Ga、水平方向上的两个弹力N1和N2′、b对a向下的摩擦力f2′和墙壁对a向上的摩擦力f1五个力的作用,故选项A,B正确.
二、非选择题(共52分)
13.(6分)
(1)一个实验小组在“探究弹力和弹簧伸长量的关系”的实验中,使用两根不同的轻质弹簧a和b,得到弹力与弹簧长度的图象如图所示,下列表述正确的是 .?
A.a的原长比b的长
B.a的劲度系数比b的大
C.a的劲度系数比b的小
D.测得的弹力与弹簧的长度成正比
(2)如图所示,是探究某根弹簧的伸长量x与所受拉力F之间的关系图
①弹簧的劲度系数是 N/m;?
②当弹簧受F=600 N的拉力作用时(在弹性限度内),弹簧伸长量为 x= cm.?
解析:(1)由图象可知,直线与横轴交点的坐标为弹簧的原长,可知a的原长比b的短,选项A错误;根据F=kx可知,直线的斜率等于弹簧的劲度系数,可知a的劲度系数比b的大,选项B正确,C错误;由图象可知弹力与弹簧的伸长量成正比,但是与长度不成正比,选项D错误.
(2)弹簧的劲度系数为k== N/m=2 000 N/m;由图象可知,当弹簧受F=600 N的拉力作用时(在弹性限度内),弹簧伸长量为x=30 cm.
答案:(1)B(2分) (2)①2 000(2分) ②30(2分)
14.(6分)如图所示,(甲)、(乙)两图是用同一套器材测量铁块P与长金属板间的动摩擦因数的两种方法.(甲)图把金属板固定在水平桌面上,用手通过弹簧测力计向右用力F拉P,使P向右运动;(乙)图把弹簧测力计的一端固定在墙上,用力F水平向左拉金属板,使金属板向左运动.
(1)这两种方法 [填“(甲)”或“(乙)”]更合理一些.?
(2)(乙)图为合理操作中弹簧测力计指针的位置,则铁块P与金属板间的滑动摩擦力的大小是 N;若铁块P质量为1 kg,金属板质量为2 kg,则铁块P与金属板间的动摩擦因数为 .?
解析:(1)(甲)图中,只有当弹簧拉着铁块匀速前进时,弹簧的读数才等于铁块所受滑动摩擦力大小,(乙)图中无论铁块加速、减速还是匀速运动,铁块均处于平衡状态,铁块所受滑动摩擦力大小等于弹簧示数,故相比较而言,(乙)图中物体更容易控制平衡状态,便于读数,因此方法好.
(2)弹簧测力计的最小分度为0.1 N,可知(乙)图的读数为2.40 N
根据摩擦力大小和支持力大小关系f=μFN=μG,若实验测得滑动摩擦力为f,则动摩擦因数μ===0.240.
答案:(1)(乙)(2分)
(2)2.40(2分) 0.240(2分)
15.(8分)一木块静止在水平地面上,已知木块重力为10 N,木块与地面间的动摩擦因数为0.2,最大静摩擦力为2.2 N;
(1)用1.5 N的水平力向右拉木块时,木块受摩擦力大小和方向;
(2)要使木块由静止开始运动,至少要用多大的水平拉力?
(3)用5 N的水平力向右拉木块,一段时间后,突然拉力大小变为1.5 N,方向与原来方向相反,求此时木块受到的摩擦力大小和方向.
解析:(1)用1.5 N的水平力拉木块时,木块静止,木块受静摩擦力为1.5 N,方向向左;(3分)
(2)要使木块由静止开始运动,至少要用2.2 N的水平拉力.(2分)
(3)用5 N的水平力向右拉木块,木块向右运动,滑动摩擦力为f=μN=μG=0.2×10 N=2 N,方向向左;一段时间后,突然拉力大小变为1.5 N,方向与原来方向相反,故此时木块受到的摩擦力仍为2 N,方向向左.(3分)
答案:(1)1.5 N 方向向左 (2)2.2 N
(3)2 N 方向向左
16.(10分)原长为16 cm的轻质弹簧,当甲、乙两人同时用100 N的力由两端反向拉时,弹簧的长度变为18 cm,则:
(1)此弹簧的劲度系数为多少?
(2)若将弹簧的一端固定在墙上,另一端由甲一人用200 N的力拉,这时弹簧的长度变为多少?(注:以上都是在弹性限度内操作)
解析:(1)由F1=k(l1-l0)
得k== N/m=5×103 N/m.(5分)
(2)由F2=k(l2-l0)得
l2=+l0=(+16×10-2) m=0.20 m=20 cm.(5分)
答案:(1)5×103 N/m (2)20 cm
17.(10分)一轻质弹簧弹力F和弹簧长度l大小的关系如图所示.求:
(1)弹簧的劲度系数;
(2)弹簧长为12 cm时弹力的大小.
解析:(1)当F=0时,弹簧处于原长状态,由图读出F=0时,l=10 cm,
即弹簧的原长为l0=10 cm.(2分)
由图知F=10 N,l=5 cm或15 cm.
则弹簧被压缩的长度
x=l0-l=10 cm-5 cm=5 cm=0.05 m或x=l-l0=0.05 m.
根据胡克定律F=kx
得k== N/m=200 N/m;(4分)
(2)当弹簧长度是12 cm时,伸长了x′=12 cm-10 cm=0.02 m,
弹力的大小为F′=kx′=200×0.02 N=4 N.(4分)
答案:(1)200 N/m (2)4 N
18.(12分)一物体放在水平地板上,用一轻弹簧水平拉该物体,当物体刚开始运动时,弹簧伸长了3 cm;当拉着物体匀速前进时,弹簧伸长了2 cm;当用弹簧测量此物体的重力时,弹簧伸长了10 cm,已知该弹簧始终处于弹性限度内,劲度系数k=200 N/m.求:
(1)物体所受的最大静摩擦力;
(2)物体和地板间的动摩擦因数.
解析:(1)物体刚开始运动时的摩擦力即为最大静摩擦力fmax,则有
fmax=kx1(2分)
解得fmax=6 N.(2分)
(2)物体匀速运动时,摩擦力f=kx2(2分)
测重力时,mg=kx3(2分)
又根据f=μN(1分)
N=mg(1分)
联立解得μ=0.2.(2分)
答案:(1)6 N (2)0.2
章末总结
一、对弹力有无的判断方法
1．对于形变比较明显的情况，我们采用直接法进行判断，即根据弹力产生的条件判断：(1)物体间相互接触；(2)发生弹性形变。
2．对于形变不明显的情况，可利用假设法进行判断：
(1)假设无弹力：在接触处将与研究对象接触的另一物体去掉，看物体还能否在原位置保持原来的状态，若能保持原来的状态则说明物体间无弹力作用；否则，有弹力作用。
(2)假设有弹力：假设与研究对象接触的物体对研究对象施加了弹力，画出假设状态下的受力分析图，判断受力情况与所处状态是否矛盾，若矛盾，则不存在弹力；若不矛盾，则存在弹力。
[例1] (多选)如图所示，各接触面均是光滑的，且各物体均处于静止状态，则A、B间可能有弹力作用的是( )
解析 利用假设法，撤去B物体之后，A、C选项中的A球均能保持原来的状态，所以A、C选项中两物体间无弹力作用；B、D选项中，撤去B物体之后，A球均不能保持原来的静止状态，所以B、D选项中，两物体间存在弹力。
答案 BD
[针对训练1] 下列图中小球均处于静止状态，a、b板都和小球接触。A图中b板在竖直位置，B、C图中b板均在水平位置。则小球同时受到a、b板对它的弹力作用的是( )
答案 A
二、摩擦力有无及方向的判断方法
滑动摩擦力
静摩擦力
有无判断
条件判断：即接触面之间有压力、粗糙且有相对运动
(1)条件判断：即接触面之间有压力、粗糙且有相对运动趋势
(2)假设法：假设接触面光滑，不存在摩擦力，若物体改变原来的运动状态，则存在摩擦力
方向判断
(1)选取受力物体
(2)确定施力物体
(3)判断受力物体相对施力物体的运动方向
(4)滑动摩擦力方向与相对运动方向相反
(1)选取受力物体
(2)确定施力物体
(3)利用假设法判断受力物体相对施力物体的运动趋势方向
(4)静摩擦力方向与相对运动趋势方向相反
[例2] 如图1所示，在平直公路上有一辆汽车，车厢中装有一木箱。试判断下列情况中，木箱所受摩擦力的方向。
图1
(1)汽车由静止加速运动时(木箱和车厢无相对滑动)。
(2)汽车刹车时(二者无相对滑动)。
(3)汽车匀速运动时(二者无相对滑动)。
(4)汽车刹车时，木箱在车上向前滑动时。
(5)汽车在匀速行驶过程中突然加速，木箱在车上滑动时。
解析 (1)木箱随汽车一起由静止加速运动时，假设二者的接触面是光滑的，木箱将相对汽车向后滑动。实际上两者无相对滑动，说明木箱有相对汽车向后滑动的趋势，所以木箱受到向前的静摩擦力。
(2)汽车刹车时，速度减小，假设木箱与汽车的接触面是光滑的，则木箱将相对于汽车向前滑动。实际木箱没有滑动，说明有相对汽车向前滑动的趋势，所以木箱受到向后的静摩擦力。
(3)木箱随汽车一起匀速运动时，二者无相对滑动，也无相对滑动趋势，木箱与汽车间没有摩擦力。
(4)汽车刹车，木箱相对汽车向前滑动，所以木箱受到向后的滑动摩擦力。
(5)汽车在匀速行驶过程中突然加速，木箱相对汽车向后滑动，所以木箱受到向前的滑动摩擦力。
答案 (1)木箱受到向前的静摩擦力
(2)木箱受到向后的静摩擦力
(3)木箱与汽车间没有摩擦力
(4)木箱受到向后的滑动摩擦力
(5)木箱受到向前的滑动摩擦力
[针对训练2] 如图2所示，A物体受到摩擦力的是( )
图2
A．(a)图中，A沿粗糙的竖直墙面滑下
B．(b)图中，A沿光滑的斜面向上运动
C．(c)图中，A随B一起向右匀速运动
D．(d)图中，A在斜面上静止不动
解析 选项A中，物体与墙面无挤压，物体不受摩擦力作用；选项B中，斜面光滑，所以A不受摩擦力作用；选项C中，A与B一起向右匀速运动，二者无相对运动，也没有相对运动趋势，故A不受摩擦力作用；选项D中，A静止在斜面上，A受摩擦力作用。故选D。
答案 D
二、摩擦力大小的计算
1．滑动摩擦力大小的计算
(1)滑动摩擦力大小与压力成正比，即f＝μN。
(2)滑动摩擦力的计算。
①公式法：根据公式f＝μN计算。压力N是物体与接触面间的压力，不一定等于物体的重力，N的大小根据受力情况确定；动摩擦因数μ与材料和接触面的粗糙程度有关，而与物体间的压力、接触面的大小无关。
②二力平衡法：物体处于平衡状态(匀速运动、静止)时，根据二力平衡条件求解。
2．静摩擦力大小的判断
(1)根据受力情况和二力平衡条件确定，大小总等于使物体发生相对运动趋势的外力。
(2)物体间即将发生相对滑动时的摩擦力为最大静摩擦力，最大静摩擦力fmax略大于滑动摩擦力，没有特别说明时一般认为二者相等。
图3
[例3] 如图3所示，水平面上有一重为40 N的物体，受到F1＝13 N和F2＝6 N的水平力的作用而保持静止。已知物体与水平面间的动摩擦因数μ＝0.2。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，求：
(1)物体所受的摩擦力的大小与方向；
(2)若只将F1撤去，物体受到的摩擦力的大小和方向；
(3)若只将F2撤去，则物体受到的摩擦力的大小和方向。
解析 最大静摩擦力fmax＝f滑＝μG＝0.2×40 N＝8 N。
(1)因为F1－F2(2)因为F2(3)因为F1>fmax，所以物体所受的静摩擦力为滑动摩擦力，且f滑＝μG＝8 N，方向与相对运动方向相反，水平向右。
答案 (1)7 N，水平向右 (2)6 N，水平向左
(3)8 N，水平向右
[针对训练3] 如图4所示，当水平拉力为F＝40 N时，质量为m＝10 kg的木板可以在水平面上匀速前进。若在木板上再放一个质量为M的铁块，为使它们匀速前进，需加的水平拉力为60 N，求铁块的质量为M。(取g＝10 N/kg)
图4
解析 未放铁块时，滑动摩擦力f＝F＝40 N，木板对水平面的压力N＝mg＝100 N，由f＝μN得，动摩擦因数μ＝＝0.4。放上铁块后，木板对水平面的压力N′＝(m＋M)g。摩擦力f＝F′＝60 N，由(m＋M)gμ＝F′代入数据可解得M＝5 kg。
答案 5 kg
