高中物理人教（新课标）必修1：第三章 相互作用 单元检测卷（word版 含解析）

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高中物理人教（新课标）必修1
第三章 相互作用 单元检测卷
一、单选题
1.幼儿园小朋友搭积木时，将重为G的玩具汽车静置在薄板上，薄板发生了明显弯曲，如图所示。关于玩具汽车受到的作用力，不考虑摩擦力的影响，下列说法正确的是（ ）

A. 玩具汽车每个车轮受到薄板的弹力大小均为
B. 玩具汽车每个车轮受到薄板的弹力方向均为竖直向上
C. 薄板弯曲程度越大，每个车轮受到的弹力越大
D. 玩具汽车受到的合力大小为G
2.2018年10月24日，号称世界最长的跨海大桥一港珠澳大桥正式开始运营通车，该大桥起于香港国际机场，终于珠海拱北口岸，全长55千米，初步实现一桥连三地的目的，为香港、澳门、珠海三地经济社会一体化创造了条件。大桥部分路段采用斜拉桥，如图1所示。其结构简化为如图2所示，其中A为主梁，B为索塔，C为斜拉索，B处于竖直方向，C与B之间的夹角为θ．下列说法不正确的是（ ）

A. 大桥的桥面受到斜拉索拉力的合力竖直向上
B. θ越大，斜拉索所受拉力越小
C. 索塔所受斜拉索的拉力的合力的大小等于主梁的重力
D. 桥面上有车通行时与无车通行时相比较，斜拉索所受拉力更大
3.如图，水平轻杆OB可绕过O点的水平光滑轴转动，B端挂一重物，用长度可变的细线挂于墙上的A点。若保持轻杆OB处于水平状态，改变细线AB的长度将A点沿墙上移的过程中，细线AB所受的力（ ）

A. 逐渐减小 B. 逐渐增大 C. 大小不变 D. 先减小后增大
4.如图，在水平桌面上放置一张白纸，用杯子压住白纸。现向右 轻轻拉白纸，白纸未被拉动。下列说法正确的是（ ）

A. 杯子受到向右的摩擦力 B. 杯子受到向左的摩擦力
C. 桌面受到向右的摩擦力 D. 桌面受到向左的摩擦力
5.如图所示，一木块在垂直于倾斜天花板平面方向的推力F作用下处于静止状态，则物块的受力个数（ ）

A. 一定为2个 B. 一定为3个 C. 一定为4个 D. 可能2个也可能4个
6.如图所示，物块A静止在粗糙水平面上，其上表面为四分之一光滑圆弧。一小滑块B在水平外力F的作用下从圆弧底端缓慢向上移动一小段距离，在此过程中，A始终静止。设A对B的支持力为FN ， 地面对A的摩擦力为Ff ， 则两力的变化情况是（ ）

A. FN减小，Ff增大 B. FN增大，Ff增大 C. FN减小，Ff不变 D. FN增大，Ff不变
7.如图所示，水平面上放置质量为M的三角形斜劈，斜劈顶端安装光滑的定滑轮，细绳跨过定滑轮分别连接质量为m1和m2的物块．m1在斜面上运动，三角形斜劈保持静止状态．下列说法中正确的是（ ）

A. 若m2向下运动，则斜劈受到水平面向左摩擦力
B. 若m1沿斜面向下加速运动，则斜劈受到水平面向右的摩擦力
C. 若m1沿斜面向下运动，则斜劈受到水平面的支持力大于（m1+m2+M）g
D. 若m2向上运动，则轻绳的拉力一定大于m2g
8.如图所示，通过轻绳和滑轮从矿井中提升重物，光滑动滑轮下吊重物，轻绳a左端固定在井壁的M点，另一端固定在光滑的滑环N上，轻绳b的下端系在滑环N上并绕过定滑轮，滑环N套在竖直杆上。在右侧地面上拉动轻绳b使重物缓慢上升的过程中，下列说法正确的是（ ）

A. 绳a的拉力变大 B. 绳b的拉力变大
C. 杆对滑环的弹力变大 D. 绳b的拉力始终比绳a的小
二、多选题
9.内半径为R，内壁光滑的绝缘球壳固定在桌面上。将三个完全相同的带电小球放置在球壳内，平衡后小球均紧靠球壳静止。小球的电荷量均为Q，可视为质点且不计重力。则小球静止时，以下判断正确的是（ ）
A. 三个小球之间的距离均等于
B. 三个小球可以位于球壳内任一水平面内
C. 三个小球所在平面可以是任一通过球壳球心的平面
D. 每个小球对球壳内壁的作用力大小均为 ，k为静电力常量
10.如图所示，B和C两个小球均重为G，用轻绳悬挂而分别静止于图示位置上，则以下说法中正确的是（ ）

A. AB细绳的拉力为G B. CD细绳的拉力为G
C. 绳BC与竖直方向的夹角θ＝60° D. 绳BC与竖直方向的夹角θ＝45°
11.如图所示，带孔的小球A套在粗糙的倾斜直杆上，与正下方的小球B通过轻绳连接，处于静止状态。对B施加水平力F使其缓慢上升，直到A刚要滑动。在此过程中（ ）

A. 水平力F先变大后变小 B. 杆对小球A的支持力逐渐变大
C. 轻绳对小球B的拉力先变大后变小 D. 杆对小球A的摩擦力先变小后变大
12.如图所示，物体A和B的质量分别为4kg和1kg，用跨过定滑轮的细线相连，叠放在倾角为θ＝30°的光滑斜面上，A 与 B间的动摩擦因数为0.2，现有一平行于斜面向下的力F作用在物体B上，物体A、B保持静止，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力（g＝10m/m2）。则拉力F的值可能为（ ）

A. 10N B. 20N C. 30N D. 40N
三、实验探究题
13.在“探究求合力的方法”实验中，某同学用两把弹簧秤将橡皮筋的端点拉到点O，作出这两个拉力F1、F2的图示（图甲），然后用一把弹簧秤将橡皮筋的端点仍然拉到O，弹簧秤示数F如图乙所示．


（1）弹簧秤的示数F=________N；
（2）请帮他在图甲中画出力F的图示（图中a为记录F方向时所记录的一点）；
（3）该同学用虚线把F的箭头末端分别与F1、F2的箭头末端连起来．他观察图形后受到了启发．你认为他紧接着应进行的两个实验步骤是________．
（A） 整理实验器材
（B） 提出求合力方法的猜想
（C） 改变F1、F2的大小和方向，重复上述实验
（D） 与同学交流讨论实验结果，得出结论．
14.当物体从高空下落时，所受阻力会随物体的速度增大而增大，因此下落一段距离后将匀速下落，这个速度称为此物体下落的收尾速度．研究发现，在相同环境条件下，球形物体的收尾速度仅与球的半径和质量有关．下表是某次研究的实验数据，g取10m/s2 ．
小球编号 A B C D E
小球的半径r（×10﹣2m） 0.5 0.5 1.5 2 2.5
小球的质量m（×10﹣3kg） 2 5 45 40 100
小球的收尾速度v（m/s） 16 40 40 20 32
（1）据表中的数据可以求出B球与C球在达到收尾速度时所受阻力之比为f1：f2=________．
（2）根据表中的数据，可归纳出球型物体所受阻力f与球的速度大小及球的半径的关系为（写出有关字母表达式，比例系数用k表示）________，并可求出式中比例系数的k数值和单位为________．
（3）现将C号和D号小球用轻质细线连接，若它们在下落时所受阻力与单独下落时的规律相同，让它们同时从足够高的高度下落，则它们的收尾速度大小为v=________m/s．
四、解答题
15.如图所示， 是重力为 的匀质细直杆，其中 端通过光滑铰链固定于竖直墙壁上， 端受一与细直杆夹角恒为 的拉力作用，使杆子由水平位置缓慢沿逆时针方向转到竖直位置。求：

（1）当杆与墙壁的夹角为 时，杆 、 端受到的作用力的大小；
（2）当杆与墙壁的夹角为 时，杆 、 端分别受到的作用力的大小。
16.如图，绳CO与竖直方向成 ，O为一轻质滑轮，物体A与B用跨过定滑轮的细绳相连且保持静止，已知B所受的重力为100N，地面对B的支持力为80N，求

（1）物体B与地面间的摩擦力大小
（2）物体A的重力大小
（3）绳CO的拉力大小
17.如图所示，两个半圆柱A、B紧靠着，其上有一光滑圆柱C，三者半径均为R，质量均为m，与地面的动摩擦因数均为μ，最初A、B静止在水平地面上，现用水平向右的力拉A，使A缓慢移动，直至C恰好降到地面，整个过程中B保持静止，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g，求：

（1）未拉动A时，B对C的作用力大小为多少？
（2）动摩擦因数的最小值为多少？
18.如图所示,质量为m1的物体甲通过三段轻绳悬挂,三段轻绳的结点为 ,轻绳 水平且 端与放在水平面上的质量为m2的人相连,轻绳 与竖直方向的夹角 ,物体甲、人均处于静止状态。已知 。 取10 。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。则:

（1）轻绳 、 受到的拉力分别是多大?
（2）人受到的摩擦力是多大?方向如何?
（3）若人的质量 ,人与水平面之间的动摩擦因数 ,欲使人在水平面上不滑动,则物体甲的质量m1最大不能超过多少?
答案及解析
1. C
解：汽车静置在薄板上，所受合力为零，因为薄板发生了明显弯曲，设每个轮子所受弹力大小相等都为F，方向垂直薄板向上，与水平方向的夹角为θ，由平衡条件可知：4Fsinθ＝G，得F＝ ，当薄板弯曲程度越大，θ越小，sinθ越小，F越大，C符合题意、ABD不符合题意。
故答案为：C。
【分析】对汽车进行受力分析，在两个支持力和重力力的作用下，汽车处于平衡状态，合力为零，结合支持力方向的变化分析其他力的变化。
2. B
解：以主梁A为研究对象，受到重力、一对斜拉索拉力处于平衡状态，这三个力为共点力，如图所示；

A、根据对称性，一对斜拉索C（与索塔夹角相同）拉力大小相等，二力合成后，作用在主梁A的合力竖直向上，A正确，不符合题意；
B、主梁重力与斜拉索的拉力的合力等大反向，斜拉索与索塔夹角为θ时，根据平衡条件可得2Tcosθ＝mg，解得T＝ ，所以θ越大，斜拉索所受拉力越大，B错误，符合题意；
C、主梁A所受重力与斜拉索C的拉力的合力等大反向，索塔B所受斜拉索的拉力的合力与斜拉索对主梁A的拉力的合力等大反向，它们的大小相等，C正确，不符合题意；
D、有车辆通过时，车与主梁重力之和大于主梁的重力，斜拉索与索塔夹角不变，斜拉索的拉力变大，D正确，不符合题意。
故答案为：B
【分析】利用主梁A进行受力分析，结合平衡可以判别拉力的合力方向竖直向上；利用平衡方程可以求出拉力的大小；利用平衡条件可以判别拉力的合力等于重力的大小；利用重力的变化可以判别拉力的变化。
3. A
解：B点受重物的拉力、细线的拉力、杆的支持力，三力平衡，根据平衡条件，可以将三个力平移到一个矢量三角形中，如图所示

将A点沿墙上移的过程中，细线拉力与水平方向的夹角逐渐增加，故细线的拉力T与杆的支持力N均是逐渐减小，细线AB所受的力逐渐减小，A符合题意，BCD不符合题意。
故答案为：A。
【分析】对节点B进行受力分析，在重力、支持力、拉力的作用下，物体处于平衡状态，合力为零，结合支持力方向的变化分析其他力的变化。
4. C
解：AB．对杯子分析可知，杯子处于静止状态，杯子相对与白纸没有运动趋势，故不受摩擦力，如果杯子受到摩擦力，则杯子水平方向受力不平衡，AB不符合题意；
CD．由于白纸相对于桌面有向右的运动趋势，故白纸下表面受到桌面向左的摩擦力，根据牛顿第三定律可得桌面受到向右的摩擦力，C符合题意、D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】分别对桌子和杯子进行受力分析，在重力、支持力、摩擦力的作用下，物体处于平衡状态，合力为零，根据该条件列方程分析求解即可。
5. C
解：根据平衡状态，对物块受力分析如图

物体受力个数一定为4个，ABD不符合题意，C符合题意。
故答案为：C。
【分析】利用平衡条件可以判别木块的受力情况。
6. B
解：对B滑块受力分析，并合成矢量三角形如图

物块沿着圆弧移动一小段距离， 增大，水平外力 增大，对A和B整体受力分析可知地面对A物块的静摩擦力 与水平外力等大反向，所以 增大，ACD不符合题意，B符合题意。
故答案为：B。
【分析】利用滑块的动态平衡结合三角形定则可以判别摩擦力和支持力的变化。
7. B
解：A、只说向下运动，没说明是加速向下还是减速向下还是匀速向下。分三种情况讨论：
1）若m2加速向下运动，则m1沿斜面向上加速运动，加速度沿斜面向上，m1和斜面看作一个整体，则整体有沿斜面向上的加速，该加速度可正交分解为水平方向和竖直方向两个分量，则水平方向加速度由斜面受到的向左的摩擦力提供，竖直向上的加速度由地面支持力与重力的合力提供。故斜面受到水平向左的摩擦力。
2）若m2减速下滑，则m1减速沿斜面上滑，加速度沿斜面向下，把m1和斜面看作整体，则整体有沿斜面向下的加速度。该加速度有水平向右的分量。该加速度分量由摩擦力提供。故斜面受到向右的摩擦力。
3）若m2匀速下滑，则m1沿斜面匀速上滑，加速度为零。把m1和斜面看作整体，整体没有加速，处于平衡状态，故地面对斜面摩擦力为零。A不符合题意。
B、由于m1加速下滑，故m1加速度沿斜面下滑，把m1和斜面看作整体，整体有沿斜面向下的加速度，该加速度有水平向右的分量，所以斜面受到向右的摩擦力。B符合题意。
C、同样没有说明是加速减速还是匀速，C不符合题意。
D、同样没有说明向上加速向上减速还是向上匀速，三种情况绳的拉力不同。需要讨论。D不符合题意
故答案为：B。
【分析】分别对两个重物和斜面进行受力分析，在力的作用下，三个物体处于平衡状态，合力为零，根据该条件列方程分析求解即可。
8. D
解：A．重物缓慢上升的过程中，对重物受力分析，如图所示

根据正交分解可得
解得
设轻绳a的总长为l，井口的宽度为d，如图所示

则根据几何关系可得 ，
又 ，
联立可得 ，在缓慢向上的过程中，l和d保持不变，故 不变，所以 不变，根据 ，可知 不变，A不符合题意；
BC．对N点受力分析

根据正交分解可得 ，
联立解得 ，
绳b的拉力保持不变，由A项分析可知，绳a的夹角 不变，则 不变，杆对滑环的弹力不变，BC不符合题意；
D．由于
根据
所以
D符合题意。
故答案为：D。
【分析】利用几何关系结合平衡条件可以判别绳子的拉力变化；结合N的平衡可以判别杆对滑环的弹力大小变化及两段绳子的拉力大小。
9. CD
解：A．由小球受力分析可知，三个小球受到球壳的作用力都应沿半径指向圆心，则三小球对称分布，如图所

三个小球之间的距离均等于
A不符合题意；
BC．由小球的平衡可知，三个小球所在平面可以是任一通过球壳球心的平面，B不符合题意，C符合题意；
D．由库仑定律可知
其合力为
由平衡条件可知，每个小球对球壳内壁的作用力大小均为
D符合题意。
故答案为：CD。
【分析】利用几何关系可以求出三个小球之间的距离；利用平衡条件看判别三个小球的位置；利用库仑定律结合平衡方程可以求出小球对内壁的作用力大小。
10. BC
解：对B、C两球整体受力分析，利用正交分解法，
竖直方向：FABcos30°+FCDcos60°＝2G，
水平方向：FABsin30°＝FCDsin60°
联立解得：FAB＝ G，FCD＝G
对C球受力分析，利用正交分解法，
竖直方向：FBCcosθ+FCDcos60°＝G
水平方向：FBCsinθ＝FCDsin60°，
联立解得：θ＝60°．BC符合题意，AD不符合题意。
故答案为：BC。
【分析】利用整体的平衡条件及C球的平衡条件可以求出对应拉力和夹角的大小。
11. BD
解：AC.小球B受拉力F、重力和轻绳的拉力 ，合力为零如图所示：

由此可知，随着 的增加，拉力F和轻绳张力 均增大，A不符合题意，C不符合题意；
BD.再对A、B球整体分析，受重力、拉力F、支持力FN和静摩擦力 ，如图所示：

设杆与水平方向的夹角为 ，根据平衡条件，在垂直杆方向有 ，
随着F的增大，支持力 增大：
在平行杆方向，有： ，
可得： ，
可知随着F的增大，静摩擦力逐渐减小，当 时，摩擦力为零，此后静摩擦力反向增大，B符合题意，D符合题意。
故答案为：BD。
【分析】利用小球B的动态平衡结合三角形定则可以判别水平F和拉力的变化；利用整体的平衡方程可以判别杆的支持力和摩擦力大小变化。
12. AB
解：拉力最大时，对A
对B
解得
拉力最小时，对A
对B
解得
拉力F取值范围 ；
故答案为：AB。
【分析】利用平衡方程结合静摩擦力的方向可以求出拉力的大小范围。
13.（1）2.8
（2）解：根据图示法作出F的图示，如图所示

（3）BC
解：（1）弹簧秤的最小刻度为0.2N，可知弹簧秤的示数F=2.8N．（3）用虚线把F的箭头末端分别与F1、F2的箭头末端连起来．观察图形后受到了启发．提出求合力方法的猜想，然后改变F1、F2的大小和方向，重复上述实验，故BC正确．
故选：BC．故答案为：（1）2.8，（2）如图所示，（3）BC．
【分析】（1）根据弹簧秤的最小刻度，读出弹簧秤的示数．（2）根据图示法画出力F的图示．（3）根据实验的原理以及操作中的注意事项得出正确的实验步骤．
14.（1）1：9 （2）kvr2；50N?s/m3 （3）27.2
解：（1）小球在达到终极速度时为平衡状态，
则有：f=mg，
所以f1：f2=mB：mC=1：9．（2）由表中A、B球的有关数据可得，
阻力与速度成正比，即f∝v，
由表中B、C球有关数据可得，
阻力与球的半径的平方成正比，即f∝r2 ，
综上所述：球型物体所受阻力f与球的速度大小成正比，与球的半径的平方成正比，
即：f=kvr2 ，
将E组数据代入解得：k= =50N?s/m3 ． （3）将C号和D号小球用细线连接后，其收尾速度应满足：
mCg+mDg=fC+fD ，
则有：mCg+mDg=kv（rC2+rD2），
代入数据可解得：v= m/s=27.2m/s．
故答案为：（1）1：9；（2）kvr2；50N?s/m3；（3）27.2．
【分析】（1）小球达到收尾速度时，小球做匀速直线运动，阻力与重力二力平衡．由平衡条件得即可求出B球与C球在达到终极速度时所受阻力之比；（2）由小球A、B、C、E的实验数据，归纳出小球收尾速度和小球质量、小球半径的定量关系：v= ；（3）将C号和D号小球用细线连接后，求出它们的收尾速度．
15.
解：（1）当杆与墙壁的夹角为 ，对杆的受力分析如图所示：

据平衡条件可得

（2）当杆与墙壁的夹角为 时，对杆的受力分析如图所示：

由三力组成的矢量三角形与 相似，有
设杆子长为 ，由几何关系知


解得

【分析】（1）利用平衡条件可以求出杆A、B端受到的力大小；
（2）利用矢量三角形定则结合相似三角形的长度关系可以求出作用力的大小。
16.
解：（1）对滑轮受力分析，受CO绳子的拉力F3 ， AO和BO绳子的拉力F1、F2 ， 如图所示：

由于是定滑轮，AO和BO绳子的拉力相等，则根据平行四边形定则可知其合力一定在角平分线上；又根据三力平衡条件，拉力F1、F2的合力一定与CO绳子的拉力等大、反向、共线；所以BO绳子与竖直方向的夹角为60°；
再对物体B受力分析，受重力Mg、BO绳子的拉力、地面的支持力N和向右的静摩擦力f，如图所示：

根据平衡条件并结合正交分解法，有
x方向：F2sin60°＝f
y方向：F2cos60°+N＝Mg
解得F2＝40N
f＝
所以物体B与地面间的摩擦力为
（2）对物体A受力分析，受重力和拉力；由上可得拉力等于40N；根据二力平衡条件，得到重力等于拉力；所以物体A的重力为40N
（3）对滑轮受力分析，如图

根据平衡条件并结合几何关系，有
故绳子CO的拉力为
【分析】分别对两个物体和滑轮进行受力分析，在外力的作用下，两个物体处于平衡状态，合力为零，根据该条件列方程分析求解即可。
17.
解：（1）对C受力分析，如图所示：

根据平衡条件有：
解得：
（2）C恰好降到地面时，B受C压力的水平分力最大，依据受力分析可知

此时，B受地面的摩擦力
根据题意，B保持静止，则有 时 有最小值
解得：
【分析】（1）利用C的受力平衡可以求出B对C的作用力大小；
（2）利用C和B的平衡方程可以求出动摩擦因数的大小。
18.
解：（1）以结点O为研究对象，如图，

沿水平方向和竖直方向建立直角坐标系，将 分解，由平衡条件有：
，
联立得 ，
故轻绳OA、OB受到的拉力分别为 、 ；
（2）人水平方向受到OB绳的拉力和水平面的静摩擦力，受力如图所示，

由平衡条件得： 方向水平向左
（3）当甲的质量增大到人刚要滑动时，质量达到最大，此时人受到的静摩擦力达到最大值．
当人刚要滑动时，静摩擦力达到最大值
由平衡条件得： ，又
联立得：
即物体甲的质量 最大不能超过
【分析】（1）利用平衡可以求出两段绳子拉力的大小；
（2）利用人的受力平衡可以求出地面摩擦力的大小和方向；
（3）利用人恰好滑动求出最大静摩擦力大小，利用支点o的平衡方程求出甲的最大质量。

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