高中物理鲁科版必修一相互作用 测试卷Word版含解析

相互作用 测试卷
一、单项选择题(本题共10小题，每小题3分，共30分．在每小题给出的四个选项中，只有一个选项正确)
1. (2019·石家庄一中模拟) 假期里，一位同学在厨房里帮助妈妈做菜，对菜刀产生了兴趣．他发现菜刀的刀刃前部和后部的厚薄不一样，刀刃前部的顶角小，后部的顶角大，如图所示，他先后做出过几个猜想，其中合理的是(　　)

A．刀刃前部和后部厚薄不匀，仅是为了打造方便，外形美观，跟使用功能无关
B．在刀背上加上同样的压力时，分开其他物体的力跟刀刃厚薄无关
C．在刀背上加上同样的压力时，顶角越大，分开其他物体的力越大
D．在刀背上加上同样的压力时，顶角越小，分开其他物体的力越大
【答案】D
【解析】 把刀刃部分抽象后，可简化成一个等腰三角形劈，设顶角为2θ，背宽为d，侧面长为l，如图所示．当在刀背施加压力F后，产生垂直侧面的两个分力F1、F2，使用中依靠着这两个分力分开被加工的其他物体．由对称性知，这两个分力大小相等(F1＝F2)，因此画出力分解的平行四边形，实为菱形，如图所示，在这个力的平行四边形中，取其四分之一考虑(图中阴影部分)．根据它跟半个劈的直角三角形的相似关系，有关系式＝＝，得F1＝F2＝.由此可见，刀背上加上一定的压力F时，侧面分开其他物体的力跟顶角的大小有关，顶角越小，sin θ 的值越小，F1和F2的值越大，故D正确．

2.(2019·蚌埠质量检查)如图所示，物体甲放置在水平地面上，通过跨过定滑轮的轻绳与小球乙相连，整个系统处于静止状态．现对小球乙施加一个水平力F，使小球乙缓慢上升一小段距离，整个过程中物体甲保持静止，甲受到地面的摩擦力为f，则该过程中(　　)

A．f变小，F变大　　　　　B．f变小，F变小
C．f变大，F变小 D．f变大，F变大
【答案】D
【解析】对小球受力分析，受拉力F，绳的拉力T，重力mg，绳与竖直方向的夹角为α，由平衡条件得F＝mgtan α，向右拉动时，α增大，tan α增大，F增大；绳的拉力T＝，对物体甲受力分析，水平方向受力平衡，得f＝Tcos θ＝，α增大，cos α减小，增大，故f增大，D正确．
3．(2019·海南海口一中模拟)如图所示的容器内盛有水，器壁AB部分是一个平面且呈倾斜状，有一个小物块P处于图示位置并保持静止状态，则该物体(　　)

A．可能受三个力作用 B．可能受四个力作用
C．一定受三个力作用 D．一定受四个力作用
【答案】B
【解析】物体一定受到地球的吸引而产生的重力，同时因为排开一定质量的液体，故一定受浮力，若浮力大小等于重力，则二者可以平衡，物体与AB间没有相互作用，故可能受两个力作用；若浮力大于重力，则物体一定会受AB对P的弹力，由于弹力垂直于接触面向下，物体只有受到向下的摩擦力才能受力平衡，故物体可能受四个力；故只有B项正确，A、C、D错误．
4. (2019·郑州一中模拟)如图所示，直角三角形框架ABC(角C为直角)固定在水平地面上，已知AC与水平方向的夹角为α＝30°.小环P、Q分别套在光滑臂AC、BC上，用一根不可伸长的细绳连接两小环，静止时细绳恰好处于水平方向，小环P、Q的质量分别为m1、m2，则小环P、Q的质量的比值为(　　)

A．＝ B．＝3 C．＝ D．＝
【答案】B
【解析】对小环P进行受力分析如图，设绳子拉力大小为T，由几何关系有T1＝m1gtan α，对小环Q进行受力分析，由几何关系有T2＝m2gcot α，T1＝T2，联立解得＝cot2α＝3，选项B正确．

5. (2019·长沙一直模拟)如图所示，固定在竖直平面内的光滑圆环的最高点有一个光滑的小孔．质量为m的小球套在圆环上，一根细线的下端系着小球，上端穿过小孔用手拉住．现拉动细线，使小球沿圆环缓慢上移，在移动过程中手对线的拉力F和环对小球的弹力FN的大小变化情况是(　　)
A．F减小，FN不变 B．F不变，FN减小 C．F不变，FN增大 D．F增大，FN减小
【答案】A
【解析】 对小球受力分析，其所受的三个力组成一个闭合三角形，如图所示，力三角形与圆内的三角形相似，由几何关系可知＝＝，小球缓慢上移时mg不变，R不变，L减小，F大小减小，FN大小不变，A正确．

6．(2019·山东菏泽一中模拟)匀速前进的车厢顶部用细线竖直悬挂一小球，如图所示，小球下方与一光滑斜面接触．关于小球的受力，说法正确的是(　　)

A．重力和细线对它的拉力 B．重力、细线对它的拉力和斜面对它的弹力
C．重力和斜面对它的支持力 D．细线对它的拉力和斜面对它的支持力
【答案】 A　
【解析】小球必定受到重力和细线的拉力．小球和光滑斜面接触，但斜面对小球没有弹力，假设有弹力，小球将受到三个力作用，重力和细线的拉力在竖直方向上，弹力垂直于斜面向上，三个力的合力不可能为零，与题设条件矛盾，故A正确．
7．(2019·四川绵阳一中模拟)有三个力：F1＝2 N，F2＝5 N，F3＝8 N，则(　　)
A．F2和F3可能是F1的两个分力 B．F1和F3可能是F2的两个分力
C．F1和F2可能是F3的两个分力 D．上述结果都不对
【答案】D　
【解析】F2和F3合力范围为：|F2－F3|≤F合≤F2＋F3，即3≤F合≤13 N，而F1＝2 N，不在此范围内，故A错误；F1和F3合力范围为：|F1－F3|≤F合≤F1＋F3，即6 N≤F合≤10 N，而F2＝5 N不在此范围内，故B错误；F1和F2合力范围为：|F1－F2|≤F合≤F1＋F2，即3 N≤F合≤7 N，而F3＝8 N不在此范围内，故C错误；由以上可知D说法正确，ABC错误．
8．(2019·河南重点中学联考)如图所示，小球用细绳系住，绳的另一端固定于O点．现用水平力F缓慢推动斜面体，小球在斜面体上无摩擦地滑动，细绳始终处于直线状态，当小球升到接近斜面顶端时细绳接近水平，此过程中斜面对小球的支持力FN以及绳对小球的拉力FT的变化情况是(　　)

A．FN保持不变，FT不断增大 B．FN不断增大，FT不断减小
C．FN保持不变，FT先增大后减小 D．FN不断增大，FT先减小后增大
【答案】D　
【解析】对小球受力分析如图所示(重力mg、斜面对小球的支持力FN、绳对小球的拉力FT)．画出一簇平行四边形如图所示，当FT方向与斜面平行时，FT最小，所以FT先减小后增大，FN一直增大，只有选项D正确．

9．(2019·辽宁沈阳重点中学联考)如图所示，质量为m的小球用水平轻质弹簧系住，并用倾角θ＝37° 的木板托住，小球处于静止状态，弹簧处于压缩状态，则(　　)

A．小球受木板的摩擦力一定沿斜面向上
B．弹簧弹力不可能为mg
C．小球可能受三个力作用
D．木板对小球的作用力有可能小于小球的重力mg
【答案】C　
【解析】小球的受力分析如图，当mgsin 37° >Fcos 37°，小球受到沿斜面向上的摩擦力，当mgsin 37° 
10．(2019·山东济南一中模拟)如图所示，半圆形线框竖直放置在粗糙的水平地面上，质量为m的光滑小球P在水平外力F的作用下处于静止状态，P与圆心O的连线与水平面的夹角为θ，将力F在竖直面内沿顺时针方向缓慢转过90°，框架与小球始终保持静止状态，在此过程中下列说法正确的是(　　)

A．拉力F一直增大 B．拉力F的最小值为mgsinθ
C．地面对框架的摩擦力先增大后减小 D．框架对地面的压力始终在减小
【答案】D　
【解析】对球受力分析，如图所示，从图看出，将力F在竖直面内沿顺时针方向缓慢转过90°，拉力先减小后增加，当拉力与支持力垂直时最小，为mgcosθ，故A、B错误；再分析球和框整体，受重力、拉力、支持力和摩擦力，如果将图中的拉力F沿着水平和竖直方向正交分解，将力F在竖直面内沿顺时针方向缓慢转过90°过程中，其水平分力减小、而竖直分力增加，根据平衡条件可知，支持力减小、摩擦力也减小，根据牛顿第三定律，对地面的压力减小，故C错误，D正确．

二、多项选择题(本题共8小题，每小题4分，共32分．在每小题给出的四个选项中，有多个选项符合题目要求，全选对的得6分，选对但不全的得3分，有错选或不答的得0分)
11．(2019·哈尔滨三中模拟)将力传感器A固定在光滑水平桌面上，测力端通过轻质水平细绳与滑块相连，滑块放在较长的小车上．如图甲所示，力传感器A与计算机相连接，可获得力随时间变化的规律曲线．一水平轻质细绳跨过光滑的定滑轮，一端连接小车，另一端系砂桶，整个装置开始处于静止状态．在滑块与小车分离前缓慢向砂桶里倒入细砂，力传感器采集的F－t 图象如图乙所示．则下列分析正确的是(　　)

A．2.5 s前小车做变加速运动 B．2.5 s后小车做变加速运动
C．2.5 s前小车所受摩擦力不变 D．2.5 s后小车所受摩擦力不变
【答案】BD
【解析】由题图乙可知，在F变化的阶段，砂桶质量由小变大，滑块与小车之间没有相对滑动，属于静摩擦力，所以2.5 s 前，小车、滑块均处于静止状态，A错误；2.5 s后小车受恒定摩擦力，但是外力增加，因此小车做变加速直线运动，B正确；根据上述分析，2.5 s前滑块受静摩擦力，且静摩擦力在变化，2.5 s后受滑动摩擦力，且大小不变，C错误，D正确．
12. (2019·北京101中学模拟)光滑水平地面上放有截面为圆周的柱状物体A，A与墙面之间放一光滑的圆柱形物体B.对A施加一水平向左的力F，整个装置保持静止．若将A的位置向右移动少许，整个装置仍保持平衡，则(　　)

A．水平外力F增大 B．墙对B的作用力减小
C．地面对A的支持力减小 D．B对A的作用力增大
【答案】AD
【解析】 A、B之间的弹力方向沿A、B圆心连线方向．以B为研究对象，如图所示，B受重力GB、墙壁对B的弹力F1、A对B的弹力F2，根据共点力平衡条件有，F2cos α＝GB，F2sin α＝F1，解得F1＝GBtan α，F2＝.若将A向右移动少许，α变大，可见F1、F2都变大，B错误，D正确；以A和B整体为研究对象，有F＝F1＝GBtan α，则F随α的增大而变大，地面对A的支持力始终等于A、B的总重力，保持不变，A正确，C错误．

13. (2019·上海格致中学模拟)如图所示，一条细线一端与地板上的物体B相连，另一端绕过质量不计的定滑轮与小球A相连，定滑轮用另一条细线悬挂在天花板上的O′点，细线与竖直方向所成角度为α，则(　　)

A．如果将物体B在地板上向右移动一点，α角将增大
B．无论物体B在地板上左移还是右移，只要距离足够小，α角将不变
C．增大小球A的质量，α角一定减小
D．悬挂定滑轮的细线的弹力不可能等于小球A的重力
【答案】AD
【解析】 O、A之间的细线一定沿竖直方向，如果物体B在地板上向右移动一点，O、B间的细线将向右偏转，OA与OB间的夹角将增大．OA与OB两段细线上的弹力都等于小球A的重力，其合力与悬挂定滑轮的细线的弹力大小相等、方向相反，悬挂定滑轮的细线的弹力方向(即的方向)与∠AOB的角平分线在一条直线上，显然物体B在地板上向右移动时α角将增大，A正确，B错误；增大小球A的质量，只要物体B的位置不变，α角也不变，C错误；因物体B无论在地板上移动多远，∠AOB也不可能达到120°，故悬挂定滑轮的细线的弹力不可能等于小球A的重力，D正确．
14．(2019·福建双十中学模拟)如图所示，倾角为θ的斜面体c置于水平地面上，小物块b置于斜面上，通过细绳跨过光滑的定滑轮与沙漏a连接，连接b的一段细绳与斜面平行．在a中的沙子缓慢流出的过程中，a、b、c都处于静止状态，则(　　)

A．b对c的摩擦力一定减小 B．b对c的摩擦力方向可能平行斜面向上
C．地面对c的摩擦力方向一定向右 D．地面对c的摩擦力一定减小
【答案】BD　
【解析】设a、b的重力分别为Ga、Gb，若Ga＝Gbsinθ，b受到c的摩擦力为零；若Ga≠Gbsinθ，b受到c的摩擦力不为零；若Ga15．(2019·安徽合肥一中三模)一直角V形槽固定在水平面上，其横截面如图所示，BC面与水平面间夹角为60°，有一质量为m的正方体木块放在槽内，木块与AB面间的动摩擦因数为μ，与BC面间无摩擦．现用平行于槽的水平力F推木块，使之沿槽向里匀速运动，重力加速度为g.下列说法正确的是(　　)

A．木块受到5个力的作用 B．木块对V形槽的作用力大小为mg
C．推力F大小为μmg D．木块对BC面的压力大小为mg
【答案】AC　
【解析】木块受重力、斜面AB的支持力、斜面BC的支持力、斜面AB的摩擦力以及推力F的作用，选项A正确；水平推力F＝f＝μmgcos 30°＝μmg，选项C正确；木块对V形槽的作用力大小等于力F与重力mg的合力，其大小大于mg，选项B错误；木块对BC面的压力大小为mgcos 60°＝0.5mg，选项D错误．
16．(2019·湖北仙桃、天门、潜江三市联考)如图所示，倾斜的木板上有一静止的物块，水平向右的恒力F作用在该物块上．在保证物块不相对木板滑动和情况下，现以过木板下端点O的水平轴为转轴，使木板在竖直面内顺时针缓慢旋转一个小角度．在此过程中下面说法正确的是(　　)
A．物块所受支持力一定变大 B．物块所受支持力和摩擦力的合力一定不变
C．物块所受摩擦力可能变小 D．物块所受摩擦力一定变大
【答案】BD　
【解析】设木板与水平面的夹角为θ，对物块进行受力分析可知物块受竖直向下的重力mg、恒力F和垂直木板向上的支持力N以及沿木板向上的静摩擦力Ff，由于物块始终处于静止状态，故垂直木板方向合力为零，则物块所受支持力与摩擦力的合力与重力和F的合力相平衡，故物块所受支持力与摩擦力的合力不变．根据平衡条件有，在垂直木板方向有N＋Fsin θ＝mgcos θ，在沿木板方向有Ff＝mgsin θ＋Fcos θ，由题意可知θ逐渐增大，故N逐渐减小，结合题意可知摩擦力一定变大．故A、C错误，B、D正确．
17. (2019·河南新乡一中模拟)如图所示，一条细线一端与地板上的物体B相连，另一端绕过质量不计的定滑轮与小球A相连，定滑轮用另一条细线悬挂在天花板上的O′点，细线与竖直方向所成角度为α，则 (　　)

A.如果将物体B在地板上向右移动一点，α角将增大
B.无论物体B在地板上左移还是右移，只要距离足够小，α角将不变
C.增大小球A的质量，α角一定减小
D.悬挂定滑轮的细线的弹力不可能等于小球A的重力
【答案】AD
【解析】O、A之间的细线一定沿竖直方向，如果物体B在地板上向右移动一点，O、B间的细线将向右上偏转，OA与OB间的夹角将增大。OA与OB两段细线上的弹力都等于小球A的重力，其合力与悬挂定滑轮的细线的弹力大小相等、方向相反，悬挂定滑轮的细线的弹力方向(即OO′的方向)与∠AOB的角平分线在一条直线上，显然物体B在地板上向右移动时α角将增大，A正确，B错误；增大小球A的质量，只要物体B的位置不变，α角也不变，C错误；因物体B无论在地板上移动多远，∠AOB也不可能达到120°，故悬挂定滑轮的细线的弹力不可能等于小球A的重力，D正确。
18. (2019·湖南长郡中学模拟)如图所示，顶端附有光滑定滑轮的斜面体静止在粗糙水平地面上，三条细绳结于O点。一条绳跨过定滑轮平行于斜面连接物块P，一条绳连接小球Q，P、Q两物体处于静止状态，另一条绳OA在外力F的作用下使夹角θ<90°。现缓慢改变绳OA的方向至θ>90°，且保持结点O位置不变，整个装置始终处于静止状态。下列说法正确的是 (　　)

A.绳OA的拉力先减小后增大 B.斜面对物块P的摩擦力的大小可能先减小后增大
C.地面对斜面体有向右的摩擦力 D.地面对斜面体的支持力大于物块P和斜面体的重力之和
【答案】ABD
【解析】缓慢改变绳OA的方向至θ>90°的过程，OA拉力的方向变化如图，从1位置到2位置到3位置所示，可见OA的拉力先减小后增大，OP的拉力一直增大，故A正确；若开始时P受绳子的拉力比较小，则斜面对P的摩擦力沿斜面向上，OP拉力一直增大，则摩擦力先变小后反向增大，故B正确；以斜面和PQ整体为研究对象受力分析，根据平衡条件：斜面受地面的摩擦力与OA绳子水平方向的拉力等大反向，故摩擦力方向向左，C错误；以斜面体和P为研究对象，在竖直方向上有：M斜g+MPg=N-Tcos α(α为O与滑轮间绳子与竖直方向的夹角)，故N>M斜g+MPg，故D正确。

三、非选择题(本题共4小题，共38分．按题目要求作答，计算题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)
19．(8分) (2019·甘肃兰州一中模拟)在“探究弹力和弹簧伸长的关系”时，某同学把两根弹簧按如图甲连接起来进行探究．

(1)某次测量如图乙所示，指针示数为________cm.
(2)在弹性限度内，将50 g的钩码逐个挂在弹簧下端，得到指针A、B的示数LA和LB如下表所示．用表中数据计算弹簧Ⅰ的劲度系数为________ N/m(重力加速度g＝10 m/s2)．由表中数据________(填“能”或“不能”)计算出弹簧Ⅱ的劲度系数．
钩码数
1
2
3
4
LA/cm
15.71
19.71
23.66
27.76
LB/cm
29.96
35.76
41.51
47.36
【解析】(1)刻度尺读数需要估读到精确度的下一位，从题图乙可知指针示数为16.00 cm，考虑到误差范围，15.95～16.05 cm均算对．
(2)由胡克定律F＝kΔx，结合表格数据可知弹簧Ⅰ的劲度系数k1＝ N/m＝12.5 N/m，考虑误差范围情况下12.2～12.8 N/m均算正确；对于计算弹簧Ⅱ的劲度系数，只需要测出弹簧Ⅱ的形变量，结合两个指针的读数，可知指针B的示数变化量减去指针A的示数变化量，就是弹簧Ⅱ的形变量，所以能求出弹簧Ⅱ的劲度系数．
【答案】(1)16.00(有效数字位数正确，15.95～16.05均可)
(2)12.5(12.2～12.8均可)　能
20.(10分) (2019·东三省联考)如图所示，细绳OA的O端与质量m=1 kg 的重物相连，A端与轻质圆环(重力不计)相连，圆环套在水平棒上可以滑动；定滑轮固定在B处，跨过定滑轮的细绳两端分别与重物m、重物G相连，若两条细绳间的夹角φ=90°，OA与水平棒的夹角θ=53°，圆环恰好没有滑动，不计滑轮大小，整个系统处于静止状态，滑动摩擦力等于最大静摩擦力。(已知sin 53°=0.8，cos 53°=0.6)求：

(1)圆环与棒间的动摩擦因数。
(2)重物G的质量M。
【解析】(1)因为圆环将要开始滑动，即所受的静摩擦力刚好达到最大值，有Ff=μFN。
对圆环进行受力分析，则有μFN-FTcos θ=0，
FN-FTsin θ=0，
代入数据解得μ==0.75。
(2)对于重物m有Mg=mgcos θ，
解得M=mcos θ=0.6 kg。
【答案】(1)0.75　(2)0.6 kg
21．(10分) (2019·河北张家口一中模拟)一重为G的圆柱体工件放在V形槽中，槽顶角α＝60°，槽与工件接触处的动摩擦因数处处相同且大小为μ＝0.25，则：(sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8)

(1)要沿圆柱体的轴线方向(如图甲)水平地把工件从槽中拉出来，人要施加多大的拉力？
(2)现把整个装置倾斜，使圆柱体的轴线与水平方向成37°角(如图乙)，且保证圆柱体对V形槽两侧面的压力大小相等，发现圆柱体能自动沿槽下滑，求此时工件和槽之间的摩擦力大小．
【解析】(1)分析圆柱体的受力可知，沿轴线方向受到拉力F、两个侧面对圆柱体的滑动摩擦力，由题给条件知，F＝f.将重力进行分解如图．

因为α＝60°，所以G＝F1＝F2，
由f＝μF1＋μF2，得F＝0.5G.
(2)把整个装置倾斜，则圆柱体重力压紧斜面的分力：F′1＝F′2＝Gcos 37°＝0.8G，此时圆柱体和槽之间的摩擦力大小：f′＝2μF′1＝0.4G.
【答案】见解析
22．(10分)(2019·江西白鹭洲中学模拟)一般教室门上都安装一种暗锁，这种暗锁由外壳A、骨架B、弹簧C(劲度系数为k)、锁舌D(倾斜角θ＝45°)、锁槽E以及连杆、锁头等部件组成，如图甲所示．设锁舌D的侧面与外壳A和锁槽E之间的动摩擦因数均为μ，最大静摩擦力Ffm由Ffm＝μFN(FN为正压力)求得．有一次放学后，当某同学准备关门时，无论用多大的力，也不能将门关上(这种现象称为自锁)，此刻暗锁所处的状态的俯视图如图乙所示，P为锁舌D与锁槽E之间的接触点，弹簧由于被压缩而缩短了x.

(1)求自锁状态时D的下表面所受摩擦力的方向．
(2)求恰好关不上门时(自锁时)锁舌D与锁槽E之间的正压力的大小．
(3)无论用多大的力拉门，暗锁仍然能够保持自锁状态，则μ至少要多大？
【解析】(1)设锁舌D下表面受到的静摩擦力为Ff1，则其方向向右．
(2)设锁舌D受锁槽E的最大静摩擦力为Ff2，正压力为FN，下表面的正压力为F，弹力为kx，如图所示，由力的平衡条件可知：
kx＋Ff1＋Ff2cos 45°－FNsin 45°＝0 ①
F－FNcos 45°－Ff2sin 45°＝0 ②
Ff1＝μF ③
Ff2＝μFN ④
联立①②③④式解得正压力大小FN＝.
(3)令FN趋近于∞，则有1－2μ－μ2＝0
解得μ＝－1≈0.41.

【答案】(1)向右　(2)　(3)0.41