鲁科版（2019）物理必修一 第3章 相互作用 单元练习（含解析）

单元素养评价(三)
(第3章)
(90分钟　100分)
【合格性考试】(60分钟　60分)
一、选择题(本题共9小题，每小题4分，共36分)
1.关于重力，下列说法正确的是 (　　)
A.重力的方向一定垂直物体所在处的地面
B.重力的方向总是指向地心
C.重力就是地球对物体的吸引力
D.重力就是由于地球的吸引而使物体受到的力
【补偿训练】
　　关于重心，下列说法正确的是 (　　)
A.重心就是物体上最重的点
B.重心的位置不一定在物体上，但形状规则质量分布均匀的物体的重心一定在物体上
C.用一根细线悬挂的物体静止时，细线方向不一定通过重心
D.重心位置与物体的质量分布情况及形状有关
2.如图所示各种情况下，光滑的小球均处于静止状态，a、b两者之间一定有弹力的是 (　　)
3.下列说法正确的是 (　　)
A.摩擦力的大小一定与该处压力的大小成正比
B.压力发生变化时，该处摩擦力可能不变
C.摩擦力的方向与该处压力的方向可能不垂直
D.摩擦力的方向不是与物体运动方向相同，就是与物体运动方向相反
4.(2019·福州高一检测)如图所示，四个完全相同的弹簧都处于水平位置，它们的右端受到大小皆为F的拉力作用，而左端的情况各不相同：①中弹簧的左端固定在左墙上；②中弹簧的左端受大小也为F的拉力作用；③中弹簧的左端拴一小物块，物块在光滑的桌面上滑动；④中弹簧的左端拴一小物块，物块在粗糙的桌面上滑动。若认为弹簧的质量都为零，以l1、l2、l3、l4依次表示四个弹簧的伸长量，则有 (　　)
A.l2>l1　 B.l4>l3 C.l1>l3 D.l2=l4
5.如图所示，两个相同的木块，在外力的拉动下，分别以5 m/s、8 m/s的速度向右滑动。所受到的滑动摩擦力下列说法正确的是 (　　)
A.f甲>f乙，因为甲与地面的接触面积大
B.f甲C.f甲D.f甲=f乙，因为滑动摩擦力与接触面积及运动速度均无关系
6.如图所示，在粗糙的水平面上，物体向着弹簧运动，且使弹簧发生压缩，则物体A的受力情况是(　　)
A.重力、支持力、动力、摩擦力和弹簧的弹力
B.重力、支持力、摩擦力
C.弹簧的弹力是动力，而摩擦力是阻力
D.弹簧的弹力和摩擦力均与物体运动方向相反
7.(2019·厦门高一检测)如图所示，两个物体A、B的质量均为1 kg，各接触面间的动摩擦因数均为0.3，同时用F=1 N的两个水平力分别作用在A、B上，则地面对物体B，B对物体A的摩擦力分别为 (　　)
A.6 N　3 N B.1 N　1 N
C.0　1 N D.0　2 N
8.将原长10 cm的轻质弹簧竖直悬挂，当下端挂200 g的钩码时，弹簧的长度为12 cm，则此弹簧的劲度系数为 (　　)
A.1 N/m B.10 N/m
C.100 N/m D.1 000 N/m
9.如图所示为一轻质弹簧的长度和弹力大小的关系。根据图像判断，正确的结论是 (　　)
A.弹簧的劲度系数为1 N/m
B.弹簧的劲度系数为100 N/m
C.弹簧的原长为10 cm
D.弹簧伸长0.2 m时，弹力的大小为4 N
二、实验题(共5分)
10.某同学在做“探究弹力和弹簧伸长的关系”的实验时，弹簧的弹力用F表示，弹簧未挂钩码时的长度用l0表示，弹簧挂上钩码后的长度用l表示，弹簧的伸长量用x表示，则x=l-l0。该同学记录的数据如表：
1
2
3
4
5
6
F/N
0
0.98
1.96
2.94
3.92
4.90
l/cm
25.0
26.0
27.1
28.0
28.9
30.0
x/cm
0
1.0
2.1
3.0
3.9
5.0
请根据所记录的数据探索结论_____________________________。?
三、计算题(本题共3小题，共19分。要有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要注明单位)
11.(6分)如图所示，静止在水平面上的物体，所受重力为200 N，物体和水平面之间的动摩擦因数μ=0.1，最大静摩擦力与滑动摩擦力大小视为相等。求下列情况中物体受到的摩擦力：
(1)当给物体施加一个水平向左、大小为F1=10 N的拉力时；
(2)当给物体施加一个水平向左、大小为F2=30 N的拉力时。
12.(6分)如图所示，不计滑轮的摩擦。将弹簧C的右端由a点沿水平方向拉到b点时，弹簧B刚好没有形变。求a、b两点间的距离。(已知弹簧B、C的劲度系数分别为k1、k2，钩码的质量为m，弹簧C的右端在a点时刚好没有形变。)
13.(7分)(2019·厦门高一检测)如图，水平面上有一重为40 N的物体，受到F1=12 N和F2=6 N的水平力作用而保持静止。已知物体与水平地面间的动摩擦因数为μ=0.2(g取10 m/s2)。求：
(1)此时物体所受到的摩擦力多大？
(2)若将F1撤出后，物体受的摩擦力多大？
(3)若将F2撤出后，物体受的摩擦力多大？
【等级性考试】(30分钟　40分)
14.(5分)(多选)为保障市民安全出行，有关部门规定：对乘坐轨道交通的乘客所携带的物品实施安全检查。如图所示为乘客在进入地铁站乘车前，将携带的物品放到以恒定速率运动的水平传送带上，使物品随传送带一起运动并通过检测仪接受检查时的情景。当乘客将携带的物品轻放在传送带上之后，关于物品受到的摩擦力，下列说法正确的是 (　　)
A.当物品与传送带相对静止时，物品受到静摩擦力
B.由于物品相对于地面是运动的，物品一定受到滑动摩擦力
C.当物品受到摩擦力作用时，物品一定受到弹力作用
D.当物品受到摩擦力作用时，摩擦力方向与物品运动方向相同
15.(5分)(多选)如图所示，质量为m的木块被水平推力压着，静止在竖直墙壁上，当推力F的大小增加到2F时，则 (　　)
A.木块所受墙面的弹力增加到原来的2倍
B.木块所受墙面的摩擦力增加到原来的2倍
C.木块所受墙面的摩擦力方向向下
D.木块所受墙面的摩擦力不变
16.(5分)(多选)物体b在力F作用下将物体a向光滑的竖起墙壁挤压。如图所示，a处于静止状态。则 (　　)
A.a受到的摩擦力有两个
B.a受到的摩擦力大小不随F变化
C.a受到的摩擦力大小随F的增大而增大
D.a受到的摩擦力方向始终竖直向上
17.(10分)某同学利用弹簧测力计、小车、砝码、钩码、木块和带有定滑轮的长木板等器材探究滑动摩擦力Ff与正压力FN之间的关系，实验装置如图所示。该同学主要的实验步骤如下：
a.将一端带有定滑轮的长木板放在水平桌面上，在细绳一端挂适量的钩码，使其能够带动小车向右运动
b.多次改变木块上砝码的个数，并记录多组数据
c.进行数据处理，得出实验结论
请回答下列问题：
(1)实验中应测量木块和木块上砝码的总重力，并记录________　。?
(2)若用图像法处理实验数据，以滑动摩擦力Ff为横轴，正压力FN为纵轴，建立直角坐标系，通过描点，得到一条倾斜的直线，该直线的斜率所表示的物理意义(可用文字描述)为?________________________　。?
(3)通过实验得出的结论是?________________________　。?
18.(15分)原长l0=12 cm的弹簧，上端固定，下端挂质量为m=4 kg的物块，静止时弹簧长度l1=20 cm。当将该物块放在水平桌面上，并用上述弹簧沿水平方向拉物块。当弹簧长度为l2=15 cm时，物块恰好被拉动。此后为保持物块做匀速直线运动，弹簧长度维持在l3=14 cm。(g=10 m/s2)求：
(1)弹簧的劲度系数k；
(2)物块与水平桌面之间的最大静摩擦力fm；
(3)物块与水平桌面之间的动摩擦因数μ。
【补偿训练】
　 　如图所示，重20 N的物块放在水平桌面上，用F=8 N的水平拉力拉物块，可使其做匀速直线运动。求：
(1)物块所受的滑动摩擦力为多大？
(2)物块和桌面间的动摩擦因数为多大？
(3)当水平拉力增大到16 N时，物块受到的滑动摩擦力为多大？
(4)物块运动过程中突然撤去拉力F，在物块停止运动前它受到的摩擦力为多大？
单元素养评价(三)
(第3章)
(90分钟　100分)
【合格性考试】(60分钟　60分)
一、选择题(本题共9小题，每小题4分，共36分)
1.关于重力，下列说法正确的是 (　　)
A.重力的方向一定垂直物体所在处的地面
B.重力的方向总是指向地心
C.重力就是地球对物体的吸引力
D.重力就是由于地球的吸引而使物体受到的力
【解析】选D。重力的方向竖直向下，但不一定与地面垂直，如在斜坡上，重力方向与斜坡不垂直，A错；只有在两极和赤道上的物体，重力方向才指向地心，地面上其他位置的物体的重力方向均不指向地心，B错；重力是由于地球吸引而产生的力，但它不一定等于地球对物体的吸引力，C错、D对。
【补偿训练】
　　关于重心，下列说法正确的是 (　　)
A.重心就是物体上最重的点
B.重心的位置不一定在物体上，但形状规则质量分布均匀的物体的重心一定在物体上
C.用一根细线悬挂的物体静止时，细线方向不一定通过重心
D.重心位置与物体的质量分布情况及形状有关
【解析】选D。重心是物体重力的等效作用点，并非物体上最重的点，A错。形状规则、质量分布均匀物体的重心也可能不在物体上，如均匀圆环的重心在其圆心处，B错。据二力平衡知识，一根细线悬挂的物体静止时，拉力与重力共线，必过重心，C错。重心的位置只与物体的质量分布及形状有关，与物体所处位置及运动状态无关，D正确。
2.如图所示各种情况下，光滑的小球均处于静止状态，a、b两者之间一定有弹力的是 (　　)
【解析】选B。假设A、C、D中小球除拉力外还受到接触面上的弹力，则小球不可能处于静止状态，故物体只是接触，而无形变，故没有弹力作用；B中由于绳子的拉力不竖直，故两球间存在弹力，则B正确，A、C、D错误。
3.下列说法正确的是 (　　)
A.摩擦力的大小一定与该处压力的大小成正比
B.压力发生变化时，该处摩擦力可能不变
C.摩擦力的方向与该处压力的方向可能不垂直
D.摩擦力的方向不是与物体运动方向相同，就是与物体运动方向相反
【解析】选B。静摩擦力的大小与该处的正压力没有直接关系，A错误，B正确；摩擦力的方向与接触面相切，弹力方向与接触面垂直，故摩擦力的方向一定与弹力方向垂直，C错误；摩擦力方向与相对运动或相对运动趋势方向有关，与运动方向无直接关系，如水平匀速旋转的转盘上的物体受到的摩擦力与运动方向垂直，所以D错误。
4.(2019·福州高一检测)如图所示，四个完全相同的弹簧都处于水平位置，它们的右端受到大小皆为F的拉力作用，而左端的情况各不相同：①中弹簧的左端固定在左墙上；②中弹簧的左端受大小也为F的拉力作用；③中弹簧的左端拴一小物块，物块在光滑的桌面上滑动；④中弹簧的左端拴一小物块，物块在粗糙的桌面上滑动。若认为弹簧的质量都为零，以l1、l2、l3、l4依次表示四个弹簧的伸长量，则有 (　　)
A.l2>l1　 B.l4>l3 C.l1>l3 D.l2=l4
【解析】选D。四种形式拉弹簧的过程中，由于弹力大小都为F，由胡克定律x=，得l1=l2=l3=l4。则D正确，A、B、C错误。
5.如图所示，两个相同的木块，在外力的拉动下，分别以5 m/s、8 m/s的速度向右滑动。所受到的滑动摩擦力下列说法正确的是 (　　)
A.f甲>f乙，因为甲与地面的接触面积大
B.f甲C.f甲D.f甲=f乙，因为滑动摩擦力与接触面积及运动速度均无关系
【解析】选D。两木块和地面间的摩擦力均为滑动摩擦力，其大小f=μN=μmg，与接触面积及运动速度均无关系，即两木块受到的摩擦力大小相等，则D正确，A、B、C错误。
6.如图所示，在粗糙的水平面上，物体向着弹簧运动，且使弹簧发生压缩，则物体A的受力情况是(　　)
A.重力、支持力、动力、摩擦力和弹簧的弹力
B.重力、支持力、摩擦力
C.弹簧的弹力是动力，而摩擦力是阻力
D.弹簧的弹力和摩擦力均与物体运动方向相反
【解析】选D。物体A受重力，地面的支持力，弹簧的弹力，地面的摩擦力，后两力与运动方向相反为阻力，则D正确，A、B、C错误。
7.(2019·厦门高一检测)如图所示，两个物体A、B的质量均为1 kg，各接触面间的动摩擦因数均为0.3，同时用F=1 N的两个水平力分别作用在A、B上，则地面对物体B，B对物体A的摩擦力分别为 (　　)
A.6 N　3 N B.1 N　1 N
C.0　1 N D.0　2 N
【解析】选C。以A、B整体为研究对象进行受力分析，可知地面对B的摩擦力为零；再以A为研究对象进行受力分析，可知B对A的摩擦力与力F大小相等、方向相反，大小为1 N，则C正确，A、B、D错误。
8.将原长10 cm的轻质弹簧竖直悬挂，当下端挂200 g的钩码时，弹簧的长度为12 cm，则此弹簧的劲度系数为 (　　)
A.1 N/m B.10 N/m
C.100 N/m D.1 000 N/m
【解析】选C。伸长量为2 cm=0.02 m，弹簧弹力大小等于物体重力的大小，
F=2 N，由胡克定律F=kx可知，k=100 N/m，C正确。
9.如图所示为一轻质弹簧的长度和弹力大小的关系。根据图像判断，正确的结论是 (　　)
A.弹簧的劲度系数为1 N/m
B.弹簧的劲度系数为100 N/m
C.弹簧的原长为10 cm
D.弹簧伸长0.2 m时，弹力的大小为4 N
【解析】选B。弹簧处于原长时，弹簧的弹力应为0，由此可知弹簧原长为6 cm。由图像可知：当拉长2 cm时，弹力为2 N，可得劲度系数为100 N/m。则B正确，A、C、D错误。
二、实验题(共5分)
10.某同学在做“探究弹力和弹簧伸长的关系”的实验时，弹簧的弹力用F表示，弹簧未挂钩码时的长度用l0表示，弹簧挂上钩码后的长度用l表示，弹簧的伸长量用x表示，则x=l-l0。该同学记录的数据如表：
1
2
3
4
5
6
F/N
0
0.98
1.96
2.94
3.92
4.90
l/cm
25.0
26.0
27.1
28.0
28.9
30.0
x/cm
0
1.0
2.1
3.0
3.9
5.0
请根据所记录的数据探索结论_____________________________。?
【解析】根据测量数据作出F-x图像，在实验误差范围内，可以认为这些点在一条过坐标原点的直线上。得出结论：弹力的大小跟弹簧的伸长量成正比，即F=kx。
答案：弹力的大小跟弹簧的伸长量成正比
三、计算题(本题共3小题，共19分。要有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要注明单位)
11.(6分)如图所示，静止在水平面上的物体，所受重力为200 N，物体和水平面之间的动摩擦因数μ=0.1，最大静摩擦力与滑动摩擦力大小视为相等。求下列情况中物体受到的摩擦力：
(1)当给物体施加一个水平向左、大小为F1=10 N的拉力时；
(2)当给物体施加一个水平向左、大小为F2=30 N的拉力时。
【解析】若物体滑动，则物体和地面间的滑动摩擦力为f=μN=μmg=0.1×
200 N=20 N。 (1分)
(1)F1=10 N<20 N，物体保持静止，物体受到静摩擦力的作用，其大小
f静=10 N。 (2分)
(2)F2=30 N>20 N，物体滑动，物体受到滑动摩擦力作用，其大小f=20 N。
(3分)
答案：(1)10 N　(2)20 N
12.(6分)如图所示，不计滑轮的摩擦。将弹簧C的右端由a点沿水平方向拉到b点时，弹簧B刚好没有形变。求a、b两点间的距离。(已知弹簧B、C的劲度系数分别为k1、k2，钩码的质量为m，弹簧C的右端在a点时刚好没有形变。)
【解析】由题知，开始时C无形变，设B的压缩量为x1，由胡克定律得k1x1=mg (1分)
得x1= (2分)
弹簧C的右端拉到b点时，B无形变，设C的伸长量为x2，
则k2x2=mg (1分)
得x2=
所以a、b两点间的距离为x=x1+x2=mg (2分)
答案：mg
13.(7分)(2019·厦门高一检测)如图，水平面上有一重为40 N的物体，受到F1=12 N和F2=6 N的水平力作用而保持静止。已知物体与水平地面间的动摩擦因数为μ=0.2(g取10 m/s2)。求：
(1)此时物体所受到的摩擦力多大？
(2)若将F1撤出后，物体受的摩擦力多大？
(3)若将F2撤出后，物体受的摩擦力多大？
【解析】物体所受最大静摩擦力为：fm=μG=8 N (1分)
(1)由于F1-F2=6 N所以物体处于静止状态，所受摩擦力为静摩擦力：
故有：f1=F1-F2=6 N，方向水平向右。 (1分)
(2)因为F2=6 N(3)因为F1=12 N>fm，所以物体相对水平面向左滑动，故物体受到的滑动摩擦力：f3=μG=8 N，方向水平向右。 (2分)
答案：(1)6 N　(2)6 N　(3)8 N
【等级性考试】(30分钟　40分)
14.(5分)(多选)为保障市民安全出行，有关部门规定：对乘坐轨道交通的乘客所携带的物品实施安全检查。如图所示为乘客在进入地铁站乘车前，将携带的物品放到以恒定速率运动的水平传送带上，使物品随传送带一起运动并通过检测仪接受检查时的情景。当乘客将携带的物品轻放在传送带上之后，关于物品受到的摩擦力，下列说法正确的是 (　　)
A.当物品与传送带相对静止时，物品受到静摩擦力
B.由于物品相对于地面是运动的，物品一定受到滑动摩擦力
C.当物品受到摩擦力作用时，物品一定受到弹力作用
D.当物品受到摩擦力作用时，摩擦力方向与物品运动方向相同
【解析】选C、D。当物品与传送带相对静止时物品与传送带做匀速直线运动，两者之间没有要发生相对运动的趋势，故物品不受静摩擦力，A错误；判断物品是否受滑动摩擦力，是看与接触面有没有发生相对运动，与物品相对地面的运动情况无关，这里物品相对与之接触的传送带是静止的，故不受滑动摩擦力，B错误；摩擦力存在的条件：①接触面粗糙，②有弹力，③有相对运动或者相对运动趋势，即有弹力不一定有摩擦力，有摩擦力一定有弹力，C正确；物品是在摩擦力作用下运动的，该摩擦力对物品来说是动力，故方向与物品运动的方向相同，D正确。
15.(5分)(多选)如图所示，质量为m的木块被水平推力压着，静止在竖直墙壁上，当推力F的大小增加到2F时，则 (　　)
A.木块所受墙面的弹力增加到原来的2倍
B.木块所受墙面的摩擦力增加到原来的2倍
C.木块所受墙面的摩擦力方向向下
D.木块所受墙面的摩擦力不变
【解析】选A、D。由于木块是静止的，因此木块与墙之间的摩擦力为静摩擦力。木块在水平方向受到推力F和墙对它的弹力，它们是一对平衡力，即FN=F，则当F增加到2F时，FN也增加到2F，A正确；在竖直方向上，木块的重力与墙面对木块的静摩擦力是一对平衡力，即木块受到墙面的静摩擦力大小恒等于木块的重力大小，方向与重力的方向相反，沿墙壁向上，B、C错误，D正确。
16.(5分)(多选)物体b在力F作用下将物体a向光滑的竖起墙壁挤压。如图所示，a处于静止状态。则 (　　)
A.a受到的摩擦力有两个
B.a受到的摩擦力大小不随F变化
C.a受到的摩擦力大小随F的增大而增大
D.a受到的摩擦力方向始终竖直向上
【解析】选B、D。对于a，由于墙壁光滑，只受到b对a的摩擦力，最终受重力、b对a的压力、墙壁的弹力、b对a的静摩擦力处于平衡，则b对a的摩擦力等于a的重力，方向竖直向上，F增大，摩擦力大小不变，始终等于a的重力，故B、D正确，A、C错误。
17.(10分)某同学利用弹簧测力计、小车、砝码、钩码、木块和带有定滑轮的长木板等器材探究滑动摩擦力Ff与正压力FN之间的关系，实验装置如图所示。该同学主要的实验步骤如下：
a.将一端带有定滑轮的长木板放在水平桌面上，在细绳一端挂适量的钩码，使其能够带动小车向右运动
b.多次改变木块上砝码的个数，并记录多组数据
c.进行数据处理，得出实验结论
请回答下列问题：
(1)实验中应测量木块和木块上砝码的总重力，并记录________　。?
(2)若用图像法处理实验数据，以滑动摩擦力Ff为横轴，正压力FN为纵轴，建立直角坐标系，通过描点，得到一条倾斜的直线，该直线的斜率所表示的物理意义(可用文字描述)为?________________________　。?
(3)通过实验得出的结论是?________________________　。?
【解析】(1)实验中应测量木块和木块上砝码的总重力，为小车受到的正压力FN；记录弹簧测力计的示数，该示数等于小车所受的滑动摩擦力Ff。
(2)由Ff=μFN可知，FN-Ff图线的斜率所表示的物理意义为动摩擦因数的倒数。
(3)通过实验得出的结论是：在误差允许的范围内，滑动摩擦力Ff与正压力FN成正比。
答案：(1)弹簧测力计的示数　(2)动摩擦因数的倒数　(3)在误差允许的范围内，滑动摩擦力Ff与正压力FN成正比
18.(15分)原长l0=12 cm的弹簧，上端固定，下端挂质量为m=4 kg的物块，静止时弹簧长度l1=20 cm。当将该物块放在水平桌面上，并用上述弹簧沿水平方向拉物块。当弹簧长度为l2=15 cm时，物块恰好被拉动。此后为保持物块做匀速直线运动，弹簧长度维持在l3=14 cm。(g=10 m/s2)求：
(1)弹簧的劲度系数k；
(2)物块与水平桌面之间的最大静摩擦力fm；
(3)物块与水平桌面之间的动摩擦因数μ。
【解析】(1)当弹簧悬挂物块静止，由二力平衡得F1=mg。 (1分)
对弹簧F1=k(l1-l0) (2分)
解得 k=500 N/m (1分)
(2)当弹簧拉着物块刚好要运动，有fm=F2 (1分)
对弹簧F2=k(l2-l0) (2分)
故fm=15 N (1分)
(3)当弹簧拉着物块向前匀速运动，水平方向有f=F3， (1分)
竖直方向有：FN=mg (1分)
对弹簧F3=k(l3-l0) (2分)
由f=μFN (2分)
得μ=0.25 (1分)
答案：(1)500 N/m　(2)15 N　(3)0.25
【补偿训练】
　 　如图所示，重20 N的物块放在水平桌面上，用F=8 N的水平拉力拉物块，可使其做匀速直线运动。求：
(1)物块所受的滑动摩擦力为多大？
(2)物块和桌面间的动摩擦因数为多大？
(3)当水平拉力增大到16 N时，物块受到的滑动摩擦力为多大？
(4)物块运动过程中突然撤去拉力F，在物块停止运动前它受到的摩擦力为多大？
【解析】(1)物块匀速运动时，在水平方向和竖直方向都受到平衡力的作用，如图所示。水平方向受到水平拉力F和滑动摩擦力f，物块匀速运动时，这两个力大小相等、方向相反，即f=F。所以物块所受的滑动摩擦力f=8 N。
(2)竖直方向由二力平衡得：
桌面对物块的支持力N=G=20 N，
由滑动摩擦力公式f=μN，
得μ===0.4。
(3)当水平拉力增大到16 N时，这时拉力和滑动摩擦力不再相等，应当用滑动摩擦力公式求解。
由于f=μN，且μ和N都没有变，
所以这时的滑动摩擦力f=μN=0.4×20 N=8 N。
(4)当撤去拉力后，在停止运动前，物块始终受到滑动摩擦力的作用。由f=μN，且μ和N均未变，可知f=8 N。
答案：(1)8 N　(2)0.4　(3)8 N　(4)8 N