人教版高中物理必修1第三章 相互作用 单元测试(含解析)

第三章《相互作用》
一、单选题(共10小题)
1.如图所示，A、B两球完全相同，质量均为m，用两根等长的细线悬挂在O点，两球之间连着一根轻质弹簧，静止不动时，两根细线之间的夹角为θ，则弹簧的弹力为(　　)

/

A． 2mgtanθ
B．mgtanθ
C． 2mgtan
D．mgtan

2.如下图所示，A、B、C三个物体的质量相等，有F＝1 N的两个水平力作于A、B两个物体上，A、B、C都静止，则地面对A物体、A物体对B物体、B物体对C物体的摩擦力分别为(　　)


A． 1 N、2 N、1 N
B． 1 N、0、1 N
C． 0、1 N、0
D． 1 N、1 N、0

3.在“探究弹力与弹簧伸长量的关系”实验中，弹簧弹力的大小为F，弹簧的形变量(伸长量或压缩量)为x，下列说法正确的是(　　)
A． 实验中k的具体数值只能用逐个计算的方法求出来，而没有其他的方法
B． 如果没有测出弹簧原长，用弹簧长度L代替x，F－L图线也是过原点的一条直线
C． 利用F－x直线可求出k值
D． 实验时要把所有点连到线上，才能探索得到真实规律
4.有三个力作用在同一个物体上，它们的大小分别为F1＝30 N，F2＝40 N，F3＝50 N，且F1的方向与F2的方向垂直，F3的方向可以任意改变，则这三个力的合力最大值和最小值分别为

A． 120 N,0
B． 120 N,20 N
C． 100 N,0
D． 100 N,20 N

5.如图所示，木块A放在水平桌面上，木块左端用轻绳与轻质弹簧相连，弹簧的左端固定，用一轻绳跨过光滑定滑轮，一端连接木块右端，另一端连接一砝码盘(装有砝码)，轻绳和弹簧都与水平桌面平行，当砝码和砝码盘的总质量为0.5 kg时，整个装置静止，弹簧处于伸长状态，弹力大小为3 N，若轻轻取走盘中的部分砝码，使砝码和砝码盘的总质量减小到0.1 kg，取g＝10 m/s2，此时装置将会出现的情况是(　　)


A． 弹簧伸长的长度减小
B． 桌面对木块的摩擦力大小不变
C． 木块向右移动
D． 木块所受合力将变大

6.下列说法正确的是(　　)
A． 马拉车前进，马先对车施力，车后对马施力，否则车就不能前进
B． 因为力是物体对物体的作用，所以相互作用的物体一定接触
C． 作用在物体上的力，不论作用点在什么位置产生的效果均相同
D． 力的大小、方向、作用点是影响力的作用效果的三个要素
7.某同学设计了一个验证平行四边形定则的实验，装置如下图所示．系着小物体m1、m2的细线绕过光滑小滑轮与系着小物体m3的细线连接在O点，当系统达到平衡时绕过滑轮的两细线与竖直方向夹角分别为37°和53°，则三个小物体的质量之比m1∶m2∶m3为(sin 37°＝0.6，sin 53°＝0.8)(　　)


A． 3∶4∶5
B． 4∶3∶5
C． 4∶5∶3
D． 3∶5∶4

8.装修工人在搬运材料时施加一个水平拉力将其从水平台面上拖出，如下图所示，则在匀速拖出的过程中(　　)

A． 材料与平台之间的接触面积逐渐减小，摩擦力逐渐减小
B． 材料与平台之间的接触面积逐渐减小，拉力逐渐减小
C． 平台对材料的支持力逐渐减小，摩擦力逐渐减小
D． 材料与平台之间的动摩擦因数不变，支持力也不变，因而工人拉力也不变
9.如图所示，不计重力的轻杆OP能以O为轴在竖直平面内自由转动，P端挂一重物，另用一根轻绳通过滑轮系住P端，当OP和竖直方向的夹角α缓慢增大时(0＜α＜π)，OP杆所受作用力的大小(　　)


A． 恒定不变
B． 逐渐增大
C． 逐渐减小
D． 先增大后减小

10.足球运动是目前全球体育界最具影响力的项目之一，深受青少年喜爱．如图所示为三种与足球有关的情景．下列说法正确的是(　　)

A． 甲图中，静止在草地上的足球受到的弹力就是它的重力
B． 乙图中，静止在光滑水平地面上的两个足球由于接触而受到相互作用的弹力
C． 丙图中，落在球网中的足球受到弹力是由于足球发生了形变
D． 丙图中，落在球网中的足球受到弹力是由于球网发生了形变
二、实验题(共3小题)
11.某同学探究弹力与弹簧伸长量的关系．
(1)将弹簧悬挂在铁架台上，将刻度尺固定在弹簧一侧．弹簧轴线和刻度尺都应在________方向(填“水平”或“竖直”)．
(2)弹簧自然悬挂，待弹簧________时，长度记为L0；弹簧下端挂上砝码盘时，长度记为Lx；在砝码盘中每次增加10 g砝码，弹簧长度依次记为L1至L6.数据如下表．

表中有一个数值记录不规范，代表符号为________．由表可知所用刻度尺的最小分度为________．
(3)下图是该同学根据表中数据作的图，纵轴是砝码的质量，横轴是弹簧长度与________的差值(填“L0”或“Lx”)．

(4)由图可知弹簧的劲度系数为________N/m；通过图和表可知砝码盘的质量为________g (结果保留两位有效数字，重力加速度g取9.8 N/kg)．
12.下表是某同学为探究弹力与弹簧伸长量的关系所测得的几组数据：


(1)请在图中的坐标纸上作出F－x图象．
(2)写出曲线所代表的函数．(x用cm作单位)
(3)解释函数表达式中常数的物理意义．
13.一位同学在做“探究弹力与弹簧伸长量的关系”的实验．
(1)下列的实验步骤是这位同学准备完成的，请你帮这位同学按操作的先后顺序，将这些步骤用字母排列出来是____．
A．以弹簧伸长量为横坐标，以弹力为纵坐标，描出各组数据(x，F)对应的点，并用平滑的曲线连接起来
B．记下弹簧不挂钩码时，其下端在刻度尺上的刻度l0
C．将铁架台固定于桌子上，并将弹簧的一端系于横梁上，在弹簧附近竖直固定一刻度尺
D．依次在弹簧下端挂上1个、2个、3个、4个……钩码，并分别记下钩码静止时，弹簧下端所对应的刻度并记录在表格内，然后取下钩码
E．以弹簧伸长量为自变量，写出弹力与弹簧伸长量的关系式
F．解释函数表达式中常数的物理意义
(2)下表是这位同学所测的几组数据

①根据上表的数据在如图所示的坐标系中作出F－x图线．

②写出曲线的函数表达式________(x用cm作单位)．
③函数表达式中常数的物理意义：_________________________________________________.
三、计算题(共3小题)
14.有位同学要重新布置自己的房间．他用200 N的水平拉力匀速拉动质量为50 kg的书桌，书桌与地面间的动摩擦因数是多少？如果要在同样情况下匀速移动质量为150 kg的书柜，他用200 N的力能拉动书柜吗？这时摩擦力多大？(g取10 m/s2)
15.如下图所示，质量为mB＝14 kg的木板B放在水平地面上，质量为mA＝10 kg的木箱A放在木板B上．一根轻绳一端拴在木箱上，另一端拴在地面的木桩上，绳绷紧时与水平面的夹角为θ＝37°.已知木箱A与木板B之间的动摩擦因数μ1＝0.5，木板B与地面之间的动摩擦因数μ2＝0.4.重力加速度g取10 m/s2.现用水平力F将木板B从木箱A下面匀速抽出，试求：(sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8)
(1)绳上张力FT的大小；
(2)拉力F的大小．

16.把一个80 N的力F分解成两个分力F1、F2，其中力F1与F的夹角为30°，求：
(1)当F2最小时，另一个分力F1的大小．
(2)F2＝50 N时F1的大小．
四、填空题(共3小题)
17.用扳手拧螺帽，要想将螺帽拧紧，我们可以在扳手的手柄上不同的地方用同一方向不同大小的力；用力作用在弹簧上可使弹簧伸长或压缩；用力作用在静止的小车上，可以使小车运动起来．上述情景说明：
(1)力可以改变物体的________，也可以改变物体的________．
(2)要准确表示出力对物体的作用效果，必须明确力的________、________、________这三个要素．
18.某物理兴趣学习小组在探究轻杆的弹力特点时，涉及到如下图所示的装置，装置中水平横梁的一端A插在墙壁内，另一端装有一个小滑轮B，轻绳的一端C固定于墙壁上，另一端跨过滑轮后悬挂一个质量m＝20 kg的重物．经过测量已知∠CBA＝30°，则BC绳上的拉力为________．B处的滑轮受到绳子的作用力应该为________．(g取10 m/s2)

19.某物体所受重力G＝500 N，放置在水平地面上，它与地面间的动摩擦因数μ＝0.56，它与地面间的最大静摩擦力Ffmax＝300 N
(1)至少要用________N的水平力，才能把物体推动；
(2)用200 N的沿水平方向的力推物体，地面对物体的摩擦力是________N；
(3)物体运动起来以后，若使其保持匀速直线运动，应在水平方向施加________N的推力；
(4)物体在运动过程中，若把水平推力增大到300 N，地面对物体的摩擦力为________N；
(5)此后，若把推力减小到200 N，直到静止前，地面对物体的摩擦力为________N；
(6)若撤去外力，直到静止前，地面对物体的摩擦力为________N.


答案解析
1.【答案】D
【解析】A球受力如图所示，则
FTcos＝mg，F＝FTsin
故弹簧弹力F＝mgtan，D正确．

2.【答案】C
【解析】以整体为研究对象，则整体在水平方向受向左和向右的大小相等的拉力，则二力的合力为零；若地面对A有摩擦力的话，则整体不可能静止，故地面对A的摩擦力为零；
以BC为整体进地分析，BC水平方向受向右的拉力，要使静止，则A对B一定有向左的摩擦力，大小等于F＝1 N；对C分析，C水平方向不受外力，相对B没有相对运动的趋势，故C不受B的摩擦力．
3.【答案】C
【解析】该实验中进行数据处理，可以采用图象法，并非只能用逐个计算的方法来求k，故A错误；用弹簧长度L代替x，F－L图线不过原点，故B错误；在F－x图象中图象的斜率表示劲度系数的大小，故利用F－x直线可以求出k值，故C正确；实验时并非把所有点连到线上，而是让直线尽量多的穿过各点，不能穿过的尽量分布在图象的两侧，这样可以剔除误差比较大的点，故D错误．故选C.
4.【答案】C
【解析】F1与F2的合力大小是确定的，为N＝50 N．它与F3的合力情况，最大值为100 N，最小值为0.
5.【答案】B
【解析】开始时，木块A受到向左的弹力3 N，绳的拉力等于砝码和砝码盘的重力5 N；故木块A还受到向左的2 N的静摩擦力，说明最大静摩擦力大于2 N，当砝码和砝码盘的总质量减小到0.1 kg，木块受到向右的2 N的静摩擦力，仍然静止．
6.【答案】D
【解析】力是物体对物体的作用，这种相互作用是同时发生的，不存在先后．马拉车前进，虽然马是主动施力的，车是被动施力的，但是马对车的作用力和车对马的作用力是一对相互作用力，同时出现，同时消失，各以对方的存在而存在，选项A错误．力是物体相互作用而产生的，但相互作用的物体不一定接触，如两异名磁极隔着一段距离也发生相互作用就是例证，选项B错误．力的大小、方向、作用点称为力的三要素，共同决定力产生的效果．若作用点在物体上的位置不同，作用效果也可能变化．如将一精装厚书置于水平桌面上，沿其几何中心水平施力，书可沿水平桌面移动；沿其一角水平施力，书还可能会转动，选项C错误D正确．
7.【答案】B
【解析】对结点O受力分析，O点受到三根绳子的拉力如下图所示．

由于物体m1、m2的细线绕过光滑小滑轮与系着小物体m3的细线连接，因此有：F1＝m1g，F2＝m2g，由于O点处于静止状态，因此有：F′3＝F3＝m3g；故：m3gcos 37°＝m1g；m3gcos 53°＝m2g；m1∶m2∶m3＝4∶3∶5，故A、C、D错误，B正确．
8.【答案】D
【解析】匀速拉动的过程只能持续到重心离开台面的瞬间，材料的重心在台面上，故材料对台面的压力不变，故材料受到的支持力不变，故C错误；而在拉动过程中动摩擦因数不变，由F＝μFN可知摩擦力是不变的，故A、B错误；因为材料做匀速直线运动，摩擦力不变，所以工人的拉力是不变的，故D正确．
9.【答案】A
【解析】
在OP杆和竖直方向夹角α缓慢增大时(0＜α＜π)，结点P在一系列不同位置处于静态平衡，以结点P为研究对象，如图甲所示，结点P受向下的拉力G，QP绳的拉力FT,OP杆的支持力FN，三力中，向下的拉力恒定(大小、方向均不变)，绳、杆作用力大小均变，绳PQ的拉力FT总沿绳PQ收缩的方向，杆OP支持力方向总是沿杆而指向杆恢复形变的方向(方向变化有依据)，做出处于某一可能位置时对应的力三角形图，如图乙所示，则表示这两个力的有向线段组成的三角形与几何线段组成的三角形相似，根据相似三角形知识即可求得，＝＝，即FN不变．
10.【答案】D
【解析】静止在草地上的足球受到的弹力，与重力相平衡，但不是它的重力，故A错误；静止在光滑水平地面上的两个足球由于接触，但由于没有弹性形变，所以没有受到相互作用的弹力，B错误；足球撞到网上，球网被撑开，由于球网的形变，而使球受到了弹力，故C错误，D正确．
11.【答案】(1)竖直　(2)稳定　L3　1 mm　(3)Lx　(4)4.9　10
【解析】(1)为保证弹簧的形变只由砝码和砝码盘的重力产生，所以弹簧轴线和刻度尺均应在竖直方向．
(2)弹簧静止稳定时，记录原长L0；表中的数据L3与其他数据有效位数不同，所以数据L3不规范，标准数据应读至cm位的后两位，最后一位应为估读值，精确至0.1 mm，所以刻度尺的最小分度为1 mm.
(3)由题图知所挂砝码质量为0时，x为0，所以x＝L－Lx(L为弹簧长度)．
(4)由胡克定律F＝kΔx知，mg＝k(L－Lx)，即mg＝kx，所以图线斜率即为弹簧的劲度系数
k＝＝N/m＝4.9 N/m
同理，砝码盘质量
m＝＝kg＝0.01 kg＝10 g
12.【答案】(1)

(2)F＝0.2xN
(3)表示使弹簧伸长(或压缩)1 cm所需的拉力为0.2 N
【解析】(1)将x轴每一小格取为1 cm，y轴每一小格取为0.25 N，将各点描到坐标纸上，并连成直线，如下图所示．

(2)由图象得：F＝0.2xN；
(3)函数表达式中的常数表示使弹簧伸长(或压缩)1 cm所需的拉力为0.2 N.
13.【答案】　(1)CBDAEF　(2)①如图所示

②F＝0.43x
③表示弹簧的劲度系数，即表示使弹簧伸长或者压缩1 cm所需的外力大小为0.43 N
【解析】　(1)在做实验的时候一般步骤为先组装器材，然后进行实验，最后数据处理，故顺序为CBDAEF.
(2)①根据描点法，图象如图所示

②、③根据图象，该直线为过原点的一条直线，即弹力与伸长量成正比，即F＝kx＝0.43x.式中的常数表示弹簧的劲度系数，即表示使弹簧伸长或者压缩1 cm所需的外力大小为0.43 N.
14.【答案】0.4　不能　200
【解析】当匀速移动书桌时，书桌的受力分析如图所示，由于书桌处于平衡状态，则由二力平衡的条件可知，书桌与地面间的滑动摩擦力与水平拉力大小相等，即Ff＝F＝200 N.
书桌对地面的压力为FN＝mg＝50×10 N＝500 N
由Ff＝μFN得μ＝0.4
即书桌与地面间的动摩擦因数为0.4
在同样的情况下移动质量为150 kg的书柜时，动摩擦因数也是0.4，此时书柜对地面的压力为
FN′＝Mg＝150×10 N＝1 500 N
移动书柜所需的水平拉力为F2＝μFN′＝0.4×1 500 N＝600 N，用200 N的水平拉力不能拉动书柜，此时书柜所受的摩擦力为静摩擦力，由二力平衡的条件可知，其大小为200 N.

15.【答案】(1)100 N　　(2)200 N
【解析】(1)设绳上的拉力大小为FT，A、B间摩擦力大小为Ff1，B对A的弹力大小为FN1
FTcos 37°＝Ff1；　　FN1＝mAg＋FTsin 37°；　　Ff1＝μ1FN1；
解得FT＝100 N；
(2)设B与地面间摩擦力大小为Ff2，弹力大小为FN2
F＝Ff1＋Ff2；　　　　Ff2＝μ2FN2；　　　　　FN2＝FN1＋mBg；
解得F＝200 N.
16.【答案】(1)40N　(2)(40－30) N或(40＋30) N
【解析】(1)当F2最小时，如图甲所示，F1和F2垂直，此时F1＝Fcos 30°＝80×N＝40N.

(2)根据图乙所示，Fsin 30°＝80×N＝40 N＜F2，则F1有两个值．
F1′＝Fcos 30°－＝(40－30) N，F1″＝(40＋30) N.
17.【答案】(1)形状　运动状态
(2)大小　方向　作用点
【解析】(1)用力作用在弹簧上可使弹簧伸长或压缩，说明力能改变物体的形状；用力作用在静止的小车上，可以使小车运动起来，说明力能改变物体的运动状态．
(2)弹簧的弹力越大，弹簧伸长或压缩的长度越大，说明力的作用效果与力的大小有关；给弹簧施加拉力，弹簧伸长，施加压力，弹簧收缩，说明力的效果与力的方向有关；在扳手的手柄上不同的地方用同一方向不同大小的力，说明力的效果与力的作用点有关．
故答案为：
18.【答案】200 N　200 N
【解析】以滑轮与绳的接触点B为研究对象：因为滑轮光滑，所以BC绳上的拉力和物体的重力相等，FT＝200 N；两个等大的拉力夹角为120°，合力为二力的角平分线方向，大小为200 N.
19.【答案】(1)300　(2)200　(3)280　(4)280　(5)280　(6)280
【解析】要使静止在水平地面上物体开始运动，水平外力应满足F≥Ffmax，只要物体相对于地面滑动，无论物体在做匀速运动、加速运动还是减速运动，只要压力和接触面的情况未发生变化，物体所受的滑动摩擦力大小就保持不变，所以，应判断物体是处于静止还是处于滑动中，根据静摩擦力和滑动摩擦力的决定因素求解．最大静摩擦力Ffmax＝300 N，滑动摩擦力Ff＝μFN＝μG＝280 N.