人教版高一物理必修一第3章 相互作用 单元测试(含解析)

第三章
相互作用
单元测试
一、单选题（本大题共7小题，共28.0分）
如图，在斜面上木块A与B的接触面是水平的，绳子呈水平状态，两木块均保持静止．则关于木块A和木块B受力个数不可能的（　　）
A.
2个和4个
B.
3个和4个
C.
4个和4个
D.
4个和5个
在水平地面上,质量的小球用轻绳跨过光滑的半圆形碗连接质量分别为和的物体,平衡时小球恰好与碗之间没有弹力作用,则、和的比值为(????)
A.
1：2：3
B.
2：1：1
C.
2：：1
D.
2：1：
如图所示，质量为m的木块在水平面上的木板上向左滑行，滑行时木板静止，木板质量M=3m，已知木块与木板间、木板与水平面间的动摩擦因数均为μ，则在木块滑行过程中，水平面对木板的摩擦力大小为（?
）
A.
B.
C.
D.
在日常生活及各项体育运动中，有弹力出现的情况比较普遍，如图所示的跳水运动就是一个实例．请判断下列说法正确的是(
)
A.
跳板发生形变,运动员的脚没有发生形变。
B.
运动员受到的支持力,是跳板发生形变而产生的。
C.
运动员受到的支持力,是运动员的脚发生形变而产生的。
D.
跳板受到的压力,是跳板发生形变而产生的。
关于力，以下说法中正确的是()
A.
力能离开物体而独立存在
B.
只有接触物体之间才可能有相互作用力
C.
把地球上的物体移动到月球上,物体的质量和所受重力变小
D.
相互接触的物体之间也不一定有弹力产生
如图，一物块在水平拉力F的作用下沿水平桌面做匀速直线运动。若保持F的大小不变，而方向与水平面成60°角，物块也恰好做匀速直线运动。物块与桌面间的动摩擦因数为
B.
D.
两个共点力F1与F2的合力大小为6N，则F1与F2的大小可能是（　　）
A.
?N,?N
B.
?N,?N
C.
?N,?N
D.
?N,?N
二、多选题（本大题共5小题，共20.0分）
如图所示，两辆车在以相同的速度做匀速运动．根据图中所给信息和所学知识你可以得出的结论是（）
A.
物体各部分都受重力作用,但可以认为物体各部分所受重力集中于一点。
B.
重力的方向总是竖直向下的。
C.
物体重心的位置与物体形状或质量分布有关。
D.
两辆车的重心在车上的不同位置。
如图所示，用与竖直方向成θ角（θ＜45°）的倾斜轻绳a和水平轻绳b共同固定一个小球，这时绳b的拉力为F1，现保持小球在原位置不动，使绳b在原竖直平面内逆时针转过θ角，绳b的拉力为F2，再逆时针转过θ角固定，绳b的拉力为F3，则：（?
?）
C.
绳a的拉力先减小后增大
D.
绳a的拉力一直减小
关于摩擦力的说法，正确的是（）
A.
静摩擦力的大小可以用公式直接计算
B.
滑动摩擦力的方向总是与物体的运动方向相反
C.
静摩擦力的方向和相对运动趋势的方向相反
D.
压力越大,滑动摩擦力就越大
如图所示，当人拉动绳向右缓慢移动一小段，下述说法中正确的是:
A.
地面对人的摩擦力逐渐减小
B.
地面对人的摩擦力逐渐增大
C.
人对地面的压力逐渐增大
D.
人对地面的压力逐渐减小
如图所示，将一个表面光滑的铁球放在两块斜面板AB和CD之间，两板与水平面的夹角都是60°．已知重力加速度大小为g，不计空气阻力，则（　　）
A.
如果突然撤去CD板,则撤去后铁球对AB板的压力减小
B.
如果突然撤去CD板,则撤去后铁球对AB板的压力增大
C.
如果保持AB板不动,使CD板与水平面的夹角缓慢减小,则球对AB板的压力先减小后增大
D.
如果保持AB板不动,使CD板与水平面的夹角缓慢减小,则球对CD板的压力先减小后增大
三、填空题（本大题共2小题，共8.0分）
在验证“互成角度的两个力的合成”的实验中，某小组得出如图所示的图（F与AO共线），图中___________是F1与F2合成的理论值；_______________是F1与F2合成的实际值。从科学方法角度说，本实验所采用的是___________（填序号）
A.理想实验法????B.控制变量法?????C.等效替换法
要使200N的木块在水平地面上移动，至少需要100N?的水平推力．木块移动后只要用80N的水平推力，就可使它继续匀速运动．则木块受到地面的最大静摩擦力为______
?N，木块与地面间的动摩擦因数μ=
______
．
四、实验题（本大题共1小题，共9.0分）
在“探究弹力与弹簧伸长量的关系”实验中，由实验测得某弹簧所受弹力F和弹簧的长度L的关系图象如图所示，则：
（1）该弹簧的原长L0=______cm
（2）该弹簧的劲度系数为K=______N/m．
五、计算题（本大题共3小题，共30.0分）
如图所示，物块A悬挂在绳PO和PC的结点上，PO偏离竖直方向37°角，PC水平，且经光滑定滑轮与木块B相连，连接B的绳与水平方向的夹角为53°．已知A质量MA=0.8kg，B质量MB=2kg，木块B静止在水平面上．试求：?
（1）绳PO的拉力大小；
（2）木块B与水平面间的摩擦力大小和地面对木块B的支持力大小．
水平桌面上有两个玩具车A和B，两者用一轻质细橡皮筋相连，在橡皮筋上有一红色标记R。在初始时橡皮筋处于拉直状态，A、B和R分别位于直角坐标系中的(0,2l)、(0，－1)和(0,0)点。已知A从静止开始沿y轴正向做加速度大小为a的匀加速运动；B平行于x轴朝x轴正向匀速运动。在两车此后运动的过程中，标记R在某时刻通过点(1，1)。假定橡皮筋的伸长是均匀的，求B运动速度的大小。
如图所示，质量为m=4kg的物体在水平恒力F=26N的作用下静止于斜面上，斜面的倾角θ=37°，（sin37°=0.6，cos37°=0.8，g=10m/s2）
（1）物体受到斜面的支持力大小；
（2）物体受到的摩擦力。
单元测试答案和解析
1.【答案】B
【解析】解：B至少受到重力、A对B的压力和静摩擦力、斜面的支持力四个力．斜面对物体B可能有静摩擦力，也有可能没有静摩擦力，因此B受到4个力或5个力；
而A受到力支持力与重力外，可能受到拉力与B对A的摩擦力．因此A可能受到2个力或4个力．故ACD正确，B错误；
题目要求选不可能的，故选：B．
先对A分析，可能受到2个力，重力与支持力；也可能受到4个力，增加拉力与B对A有向右的静摩擦力；再分析B受力，除受到重力、支持力、A对B的静摩擦力，A对B的压力，可能受到斜面的静摩擦力，也可能不受斜面的静摩擦力，B受力情况有两种可能．
本题关键先对A分析，根据平衡条件得到B对A有向左的静摩擦力，然后根据牛顿第三定律得到A对B有向右的静摩擦力；再按照重力、弹力、摩擦力的顺序找力．
2.【答案】C
【解析】【分析】
对碗内的小球m1受力分析，根据共点力平衡条件，运用合成法求解即可。
?本题关键是对碗内小球受力分析，根据三力平衡条件可知，三个力中任意两个力的合力与第三个力等值、反向、共线，然后运用合成法作图，根据几何关系得到三个物体的重力之比。
【解答】
对碗内的小球m1受力分析，受重力、两个细线的两个拉力，由于碗边缘光滑，相当于动滑轮，故细线对物体m2的拉力等于m2g，细线对物体m3的拉力等于m3g，
如图
根据共点力平衡条件，两个拉力的合力与重力等值、反向、共线，有
?G2=G1cos30°=m2g
?G3=G1sin30°=m3g
故解得m1：m2：m3=2：：1，故C正确，ABD错误。
故选C。
3.【答案】D
【解析】【分析】
对木板受力分析，抓住木板在水平方向上平衡求出水平面对木板的摩擦力大小．
解决本题的关键能够正确地受力分析，运用共点力平衡进行求解．
【解答】
木块对木板的摩擦力大小f=μmg，方向水平向左，木板在水平方向受木块的摩擦力和地面的摩擦力平衡，则水平面对木板的摩擦力f′=f=μmg．故D正确，ABC错误。
故选：D。
4.【答案】B
【解析】【分析】
本题考查的是弹力产生的条件，属于基础问题。产生弹力的条件是物体间相互接触和发生弹性形变；运动员受到两个力，重力和弹力，运动员从接触跳板到达最低点，弹力在增大，合力先减小后增大；作用力和反作用力大小相等，方向相反。
本题重点是对于运动员运动的分析和受力的分析，知道作用力和反作用力的关系，掌握产生弹力的条件和本质。
【解答】
A.物体间的力的作用是相互的，跳板和脚既是施力物体，同时也是受力物体，都会发生性变，故A错误；
BC.跳板对运动员的支持力是跳板发生形变而产生的，故B正确，C错误；
D.跳板受到的压力，是运动员的脚发生形变产生的，故D错误。
故选B。
5.【答案】D
【解析】解：
A、力是一个物体对另一个物体的作用，所以力不能离开物体而独立存在．故A错误．
B、不接触物体之间也可能有相互作用力，比如两个电荷之间、磁铁之间不接触也有力的作用．故B错误．
C、把地球上的物体移动到月球上，物体的质量不变，重力减小．故C错误．
D、相互接触的物体之间发生弹性形变时才有弹力产生，所以相互接触的物体之间不一定有弹力产生．故D正确．
故选D
6.【答案】C
【解析】解：当拉力水平时，物体匀速运动，则拉力等于摩擦力，即：F=μmg；
当拉力倾斜时，物体受力分析如图
由f=μFN，FN=mg-Fsinθ可知摩擦力为：f=μ（mg-Fsinθ）
f=F
代入数据为：
μmg=μ（mg-F）
联立可得：μ=
故选：C．
拉力水平时，二力平衡；拉力倾斜时，物体匀速运动，依然是平衡状态，根据共点力的平衡条件解题．
本题考查了共点力的平衡，解决本题的关键是把拉力进行分解，然后列平衡方程．
7.【答案】B
【解析】解：两个共点力的合力范围合力大小的取值范围为：F1+F2≥F≥|F1-F2|
A、F1=2N，F2=9N，合力大小的取值范围为：11N≥F≥7N，故A错误。
B、F1=4N，F2=8N，合力大小的取值范围为：12N≥F≥4N，故B正确。
C、F1=1N，F2=8N，合力大小的取值范围为：9N≥F≥7N，故C错误。
D、F1=2N，F2=1N，合力大小的取值范围为：3N≥F≥1N，故D错误。
故选：B。
两力合成时，合力随夹角的增大而减小，当夹角为零时合力最大，夹角180°时合力最小，并且|F1-F2|≤F≤F1+F2
本题关键根据平行四边形定则得出合力的范围：|F1-F2|≤F≤F1+F2．
8.【答案】ABCD
【解析】【分析】?
物体受到的重力竖直向下，物体各部分都受重力，可以认为物体各部分受的重力集中于一点，这一点称为重心；重心的分布除了与物体形状有关，还与质量分布有关。
本题考查了关于重力和重心的基础知识，属于简单基础题目，只要记住概念就可以很轻松解答。
【解答】
A.物体各部分都受重力，可以认为物体各部分受的重力集中于一点，这一点称为重心，故A正确；
B.重力的方向总是竖直向下的，故B正确；
C.物体重心的位置与物体形状和质量分布有关，故C正确；
D.两辆车的质量不一样，所以重心位置不同，故D正确。
?故选ABCD。
9.【答案】BD
【解析】【分析】
对小球受力分析，受到重力和两个拉力，三力平衡，合力为零；其中重力大小和方向都恒定，第二个力方向不变、大小变，第三个力大小和方向都可以变，运用合成法，通过作图分析。
本题是三力平衡的动态分析问题，关键是运用合成法作图，结合几何关系得到各个力的关系。
?【解答】
对小球受力分析，受到重力和两个拉力，三力平衡，如图：
通过几何关系可知，力F2垂直与细线，故F1=F3＞F2
；由图可知，绳a的拉力逐渐减小，故BD正确，AC错误．
故选BD。
10.【答案】CD
【解析】【分析】
摩擦力分静摩擦力与滑动摩擦力，摩擦力的方向与相对运动（相对运动趋势）方向相反，滑动摩擦力的大小与物体间的正压力成正比；而静摩擦力却与引起有相对运动趋势的力相等；相对地面静止的物体，可能受到静摩擦力；运动的物体也可能产生静摩擦力；静摩擦力可以作为阻力，也可以作为动力。
本题主要考查了静摩擦力与滑动摩擦力的基本概念；静摩擦力的方向总是与物体的相对运动趋势方向相反；相对地面静止的物体，可能受到静摩擦力，运动的物体也可能产生静摩擦力；静摩擦力可以作为阻力，也可以作为动力。
【解答】
A.静摩擦力通常根据物体的运动状态由物体平衡来计算，故A错误；
B.滑动摩擦力的方向总是与物体的运动趋势方向相反，故B错误；
C.静摩擦力的方向是与物体相对运动趋势的方向相反，故C正确；
D.正压力越大，滑动摩擦力等于F=μN，故滑动摩擦力越大，故D正确。
故选CD。
11.【答案】BC
【解析】【分析】
对人受力重力、绳子的拉力、支持力与地面给的静摩擦力，四力处于平衡状态．当人向右重新处于平衡，则绳子与竖直方向夹角变大，由力的分解结合平衡条件可确定摩擦力、支持力的变化情况。
本题的关键是寻找力与夹角的变化函数。
【解答】
对人受力分析，重力G
、绳子的拉力T
、支持力F
与地面给的静摩擦力f
，四力处于平衡状态。当绳子与竖直方向夹角
θ
变大时，则对绳子的拉力T
进行力的分解得：
Tsin
θ=f
Tcos
θ+F=G
由题意可知，绳子的拉力大小T
等于物体的重力，则不变；随着夹角
θ
变大，静摩擦力增大，支持力变大，导致人对地的压力增大，故AD
错误，BC
正确。
故选BC。
12.【答案】AD
【解析】解：AB、原来球静止，受力如图1所示，由几何关系和平衡条件可得：AB板对铁球的支持力F2=G，则铁球对AB板的压力F2′=F2=G
突然撤去CD板，则撤去后铁球对AB板的压力为Gcos
60°，因此撤去后铁球对AB板的压力减小。故A正确，B错误。
CD、如果保持AB板不动，使CD板与水平面的夹角缓慢减小的过程中，两挡板弹力的合力等于重力，大小和方向都不变，AB挡板对铁球弹力F2的方向不变，改变CD挡板的弹力F1方向，根据三角形定则，（如图2所示）知AB挡板的弹力F2逐渐减小，CD挡板的弹力先减小后增大。根据牛顿第三定律可知，球对AB板的压力逐渐减小，球对CD板的压力先减小后增大，故C错误，D正确。
故选：AD。
如果突然撤去CD板，则小球受到重力和AB板的支持力，由平衡条件分析板对球的支持力变化，从而分析球对板的压力变化．
球受重力、两个挡板的弹力处于平衡，当AB板固定，知AB板弹力的方向不变，两弹力的合力竖直向上，大小为mg，改变CD板弹力的方向，根据三角形定则，判断AB板、CD板对球弹力的变化．
处理力学的动态分析，抓住不变量，两弹力的合力大小和方向保持不变，AB板得弹力方向保持不变，根据三角形定则，可判断出力的大小变化．
13.【答案】F′
?F
?C
【解析】【分析】
该实验采用了“等效法”，由于实验误差的存在，导致F1与F2合成的实际值（通过平行四边形定则得出的值），与理论值（实际实验的数值）存在差别，只要O点的作用效果相同。
在“验证力的平行四边形定则”实验中，我们要知道分力和合力的效果是等同的，这要求同学们对于基础知识要熟练掌握并能正确应用，理解“等效替换”的含义，加强对基础实验理解。
【解答】
F1、F2合力的理论值是指通过平行四边形定则求出的合力值，而其实验值是指一个弹簧拉橡皮条时所测得的数值，一定沿AO方向，由此可知F′是F1、F2合力的理论值，F是合力的实际值，该实验采用的方法是等效替代法，故C正确，AB错误。
故填：F′；F；C。
14.【答案】100；0.4
【解析】解：由题意可知，推力为100N时，物体刚好运动，则说明最大静摩擦力为100N；当推力为80N时，物体做匀速运动，根据平衡条件可知，滑动摩擦力为80N，则可知动摩擦因数μ===0.4．
故答案为：100；
0.4．
当木箱刚要滑动时受到的静摩擦力达到最大值，恰好等于此时的水平推力．当物体被推动后，受到滑动摩擦力，匀速运动时，由平衡条件求出滑动摩擦力，根据摩擦力公式求出动摩擦因数．
研究摩擦力时，首先要根据物体的状态确定是滑动摩擦还是静摩擦，静摩擦根据平衡条件求解，滑动摩擦可以根据平衡条件，也可以根据摩擦力公式求解．
15.【答案】（1）15；（2）
500
【解析】【分析】
本题考查探究弹力与弹簧伸长量的关系实验，解题的关键是掌握胡克定律，提高读图能力从图中找到有用的信息，再结合胡克定律计算。
【解答】
（1）弹簧处于原长时，弹簧所受弹力为0，则从图中可知，F=0时，L0=15cm；
（2）由胡克定律有F=k△x，从图中可知弹簧长度L=25cm时，弹簧伸长量△x=L-L0=10cm=0.1m，弹力F为50N，
则该弹簧的劲度系数；
故答案为：（1）15；（2）
500
。
16.【答案】解：（1）对P点受力分析，如图甲所示，
由平衡条件得：
解得：
（2）对B受力分析，如图乙所示，
根据共点力的平衡条件得，水平方向：
竖直方向：
解得：
答：（1）绳PO的拉力大小为10N；
（2）木块B与水平面间的摩擦力大小为3.6N，地面对木块B的支持力大小为15.2N。
【解析】（1）对结点P受力分析，由共点力的平衡条件即可得出PO拉力的大小；
（2）对木块受力分析，并将BC绳的拉力分解，由共点力的平衡条件可得出木块受到的摩擦力和支持力大小。
本题主要是考查了共点力的平衡问题，解答此类问题的一般步骤是：确定研究对象、进行受力分析、利用平行四边形法则进行力的合成或者是正交分解法进行力的分解，然后在坐标轴上建立平衡方程进行解答。
17.【答案】解：设B车的速度大小为v．如图，标记R的时刻t通过点K（l，l），此时A、B的位置分别为H、G．
由运动学公式，H的纵坐标yA，G的横坐标xB分别为??
??????????????????
①
xB=vt?????????????????????????②
在开始运动时，R到A和B的距离之比为2：1，即
OE：OF=2：1
由于橡皮筋的伸长是均匀的，在以后任一时刻R到A和B的距离之比都为2：1．
因此，在时刻t有?HK：KG=2：1??????????
③
由于△FGH∽△IGK，有?
HG：KG=xB：（xB-l）???
④
HG：KG=（yA+l）：（2l）=3：1????????????
⑤
联立各式解得??
答：B运动速度的大小为．
【解析】解决本题的关键抓住橡皮筋的伸长是均匀的，在以后任一时刻R到A和B的距离之比都为2：1，结合运动学公式和数学几何进行求解。
根据运动学公式求出t时刻A的纵坐标，B的横坐标，抓住橡皮筋的伸长是均匀的，在以后任一时刻R到A和B的距离之比都为2：1，根据相似三角形，结合运动学公式求出B的运动速度。
18.【答案】解：如图受力分析，正交分解
G1=mgsinθ=4×10×sin37°N=24N；
G2=mgcosθ=4×10×cos37°N=32N
F1=Fcosθ=26×cos37°N=20.8N；
F2=Fsinθ=26×sin37°N=15.6N
（1）斜面对物体的支持力：FN=G2+F2=47.6N
（2）因为G1＞F1，故物体受到的摩擦力方向沿斜面向上，
摩擦力大小为：Ff=G1-F1=3.2N
答：（1）物体受到斜面的支持力大小47.6N；
（2）物体受到的摩擦力3.2N，方向沿斜面向上。
【解析】以物体为研究对象受力分析，正交分解，然后根据平衡条件列方程求解即可。
本题考查平衡条件的应用，当物体受三个力处于平衡时通常用合成法，受三个以上力时通常用正交分解法。
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