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12小题)
1.如下图所示，木箱A中放一个光滑的铁球B，它们一起静止于斜面上，如果对铁球B(不包括木箱A)进行受力分析，则铁球B受力个数为(　　)
A．
3个
B．
4个
C．
2个
D．
1个
2.重为4
N的木块放在水平桌面上，桌面受到4
N的压力，以下说法正确的是(　　)
A．
这个压力就是重力，施力物体是地球
B．
这个压力就是重力，施力物体是木块
C．
这个压力的施力物体是木块，是由于木块发生形变引起的
D．
这个压力的施力物体是地面，是由于地面发生形变引起的
3.如图所示，在水平力F作用下，木块A、B保持静止．若木块A与B的接触面是水平的，且F≠0.则关于木块B的受力个数可能是(　　)
A．
4个或5个
B．
4个或6个
C．
3个或5个
D．
3个或4个
4.一根细绳能承受的最大拉力是G，现把一重为G的物体系在绳的中点，分别握住绳的两端，先并拢，然后缓慢地左右对称地分开，若要求绳不断，则两绳间的夹角不能超过(　　)
A．
45°
B．
60°
C．
120°
D．
135°
5.如下图所示为皮带传送装置，甲为主动轮，乙为从动轮，传运过程中皮带不打滑，P、Q分别为两轮边缘上的两点，下列说法正确的是(　　)
A．P、Q两点的摩擦力方向均与轮转动的方向相反
B．P点的摩擦力方向与甲轮的转动方向相反，Q点的摩擦力方向与乙轮的转动方向相同
C．P点的摩擦力方向与甲轮的转动方向相同，Q点的摩擦力方向与乙轮的转动方向相反
D．P、Q两点的摩擦力方向均与轮转动的方向相同
6.如图所示，重物的质量为m，轻细绳的A与B端是固定的，
平衡时AO水平，BO与竖直方向的夹角为θ，绳AO的拉力大小是(　　)
A．F＝mgcosθ
B．F＝mgtanθ
C．F＝mgsinθ
D．F＝
7.如下图所示，一只半球形碗倒扣在水平桌面上处于静止状态，球的半径为R，质量为m的蚂蚁只有在离桌面的高度大于或等于R时，才能停在碗上，若最大静摩擦力等于滑动摩擦力，那么蚂蚁和碗面间的动摩擦因数为(　　)
A．
B．
C．
D．
8.如下图所示为某新型夹砖机，它能用两支巨大的“手臂”将几吨砖夹起，大大提高了工作效率．已知该新型某夹砖机能夹起质量为m的砖，两支“手臂”对砖产生的最大压力为Fmax(设最大静擦力等于滑动摩擦力)，则“手臂”与砖之间的动摩擦因数至少为(　　)
A．μ＝
B．μ＝
C．μ＝
D．μ＝
9.如图所示，小圆环A吊着一个质量为m2的物块并套在另一个竖直放置的大圆环上，有一细线，一端拴在小圆环A上，另一端跨过固定在大圆环最高点B的一个小滑轮后吊着一个质量为m1的物块．如果小圆环、滑轮、细线的大小和质量以及相互之间的摩擦都可以忽略不计，细线又不可伸长，若平衡时弦AB所对应的圆心角为α，则两物块的质量之比应为
A．
cos
B．
sin
C．
2sin
D．
2sinα
10.如下图所示，将一个钢球分别放在量杯、口大底小的普通茶杯和三角烧杯中，钢球与各容器的底部和侧壁相接触，处于静止状态．若钢球和各容器的接触面都是光滑的，各容器的底面均水平，则以下说法中正确的是(　　)
A．
各容器的侧壁对钢球均无弹力作用
B．
各容器的侧壁对钢球均有弹力作用
C．
量杯的侧壁对钢球无弹力作用，其余两种容器的侧壁对钢球均有弹力作用
D．
口大底小的普通茶杯的侧壁对钢球有弹力作用，其余两种容器的侧壁对钢球均无弹力作用
11.如图所示，运动员将重为G的篮球投向空中，若考虑空气阻力Ff，则篮球向斜上方运动的某一时刻，下列受力示意图正确的是(　　)
A．
B．
C．
D．
12.体育课上一学生将足球踢向斜台，如图所示．下列关于足球与斜台作用时斜台给足球的弹力方向的说法正确的是(　　)
A．
沿v1的方向
B．
沿v2的方向
C．
先沿v1的方向后沿v2的方向
D．
沿垂直于斜台斜向左上方的方向
二、实验题(共3小题)
13.在“探究弹力与弹簧伸长量的关系”的实验中，如图甲所示，弹簧竖直悬挂，并在下端逐个增加钩码，同时用毫米刻度尺分别测出加挂不同钩码时弹簧的长度L，测出的弹簧的弹力F(F的大小等于所挂钩码受到的重力)与弹簧的长度L的各组数据，逐点标注在下图乙中的坐标纸上，设弹簧原长为L0，则弹簧劲度系数k的表达式为k＝________________，由图象可以得到该弹簧的劲度系数为________N/m(保留三位有效数字)．
14.在“探究弹力与弹簧伸长量的关系”的实验中，某实验小组将不同数量的钩码分别挂在竖直弹簧下端，进行测量，根据实验所测数据，利用描点法作出了所挂钩码的重力G与弹簧总长L的关系图象，如下图所示，根据图象回答以下问题：
(1)弹簧的原长为________．
(2)弹簧的劲度系数为________．
(3)分析图象，总结出弹簧弹力F与弹簧总长L之间的关系式为__________________________．
15.某同学做“探究弹力与弹簧伸长量的关系”的实验．
(1)图甲是不挂钩码时弹簧下端指针所指的标尺刻度，其示数为7.73
cm；图乙是在弹簧下端悬挂钩码后指针所指的标尺刻度，此时弹簧的伸长量Δl为________cm；
(2)本实验通过在弹簧下端悬挂钩码的方法来改变弹簧的弹力，关于此操作，下列选项中规范的做法是________；(填选项前的字母)
A．逐一增挂钩码，记下每增加一只钩码后指针所指的标尺刻度和对应的钩码总重
B．随意增减钩码，记下增减钩码后指针所指的标尺刻度和对应的钩码总重
(3)图丙是该同学描绘的弹簧的伸长量Δl与弹力F的关系图线，图线的AB段明显偏离直线OA，造成这种现象的主要原因是________________________________________________
_____________________________________________________________________________
___________________.
三、计算题(共3小题)
16.质量为m＝0.8
kg的砝码悬挂在轻绳PA和PB的结点上并处于静止状态，PA与竖直方向的夹角37°，PB沿水平方向，质量为M＝10
kg的木块与PB相连，静止于倾角为37°的斜面上，如图所示．(取g＝10
m/s2，sin
37°＝0.6)求：
(1)轻绳PB拉力的大小；
(2)木块所受斜面的摩擦力和弹力大小．
17.如图所示，三个力作用于同一点O点，大小分别为F1＝10
N，F2＝20
N，F3＝30
N，且F1与F3夹角为120°，F2与F3夹角为150°，求三个力的合力．
18.如图所示为一攀岩运动员正沿竖直岩壁缓慢攀登，由于身背较重的行囊，重心上移至肩部的O点，总质量为60
kg.此时手臂与身体垂直，手臂与岩壁夹角为53°.则手受到的拉力和脚受到的作用力分别为(设手、脚受到的作用力均通过重心O，g取10
N/kg，sin
53°＝0.8，cos
53°＝0.6)(　　)
A．360
N,480
N
B．480
N,360
N
C．450
N,800
N
D．800
N,450
N
四、填空题(共3小题)
19.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)
20.已知木箱重200
N，木箱与水平桌面间的动摩擦因数为0.2，当木箱在水平桌面上以10
m/s的速度运动时，木箱所受桌面的摩擦力大小为________
N；当木箱以15
m/s的速度运动时，木箱所受摩擦力大小为________
N；当在该木箱上放一相同的木箱，两箱一起以10
m/s的速度运动时，下面木箱所受桌面的摩擦力大小为________
N.
21.如下图所示，一质量m＝2
kg的物块置于水平地面上．当用与水平方向成53°角的力F拉物块时，物块做匀速直线运动；当改用与水平方向成37°角相同大小的力F推物块时，物块仍做匀速直线运动．力F＝________N；物块与地面之间的动摩擦因数μ＝________.
答案解析
1.【答案】A
【解析】对B球受力分析，受重力、斜面对球垂直斜面向上的支持力和箱子对球平行斜面向上的支持力，三力平衡：共3个力．
2.【答案】C
【解析】压力和重力大小相等，但不能说压力就是重力，压力和重力的施力物体不同，受力物体也不同，故选项A、B错误；压力的施力物体是木块，受力物体是桌子，压力是由于施力物体发生形变产生的，故选项C正确，选项D错误．
3.【答案】A
【解析】由题意知B对A有向右的静摩擦力，再分析B受力，B可能受到斜面的静摩擦力，也可能不受斜面的静摩擦力，B的受力情况有两种可能．
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，若斜面对物体B有摩擦力，则受到5个力．故选A.
4.【答案】C
【解析】由于细绳是对称分开的，因而两绳的拉力相等，为保证物体静止不动，两绳拉力的合力大小等于G，随着两绳夹角的增大，两绳中的拉力增大，当两绳的夹角为120°时，绳中拉力刚好等于G.故C正确，A、B、D错误．
5.【答案】B
【解析】由题意可知甲轮与皮带间、乙轮与皮带间均相对静止，皮带与轮间的摩擦力为静摩擦力，假设甲轮与皮带间无摩擦力，则甲轮转动时皮带不动，P点相对于皮带向前运动，可知P点相对于皮带有向前运动的趋势，则甲轮上的P点受到的静摩擦力方向向后，即与甲轮的转动方向相反；再假设皮带与乙轮间没有摩擦力，则当皮带转动时，乙轮将会静止不动，这时，乙轮边缘上的Q点相对于皮带向后运动，可知Q点有相对于皮带向后运动的趋势，故乙轮上Q点所受摩擦力向前，即与乙轮转动方向相同．
6.【答案】B
【解析】对物体进行受力分析可知，FBcosθ＝mg，FBsinθ＝FA，可知AO的拉力FA＝mgtanθ，B正确，A、C、D错误．
7.【答案】C
【解析】蚂蚁在离桌面高度等于R时，
蚂蚁受重力、支持力和摩擦力处于平衡状态，根据平衡条件有：
Ff＝mgsinθ，FN＝mgcosθ，
而cosθ＝＝.
所以μ＝＝tanθ＝，故C正确，A、B、D错误．
8.【答案】B
【解析】对砖进行受力分析，根据平衡条件得：2Ff＝mg,2μFmax＝mg，解得：μ＝，故B正确，A、C、D错误．
9.【答案】C
【解析】因小圆环A受拉力m2g，细线BA的拉力FT及大圆环的弹力FN作用而处于平衡状态，则此三个力一定可以组成一封闭的矢量三角形，此力的三角形一定与几何三角形OAB相似，即有＝，而FT＝m1g，AB＝2Rsin，所以＝＝2sin.
10.【答案】A
【解析】钢球与容器的侧壁接触，它们之间是否有弹力作用就看接触处是否发生弹性形变，但微小形变难以察觉，只能借助假设法判断．
假设容器侧壁对钢球无弹力作用，则钢球受重力和容器底面对它的支持力作用，钢球将处于静止状态，故钢球与容器侧壁虽然接触但没有发生弹性形变，容器侧壁对钢球无弹力作用的假设成立．
我们也可以假设容器侧壁对钢球有弹力作用，作出各容器中钢球的受力示意图分别如图a、b、c所示，可见三种情况均与钢球静止的题设条件相矛盾，所以原假设不成立，即各容器的侧壁对钢球均无弹力作用．因此，本题正确选项为A.
11.【答案】C
【解析】由题意可知，球受到重力外，还受到空气的阻力，则过球心做竖直向下的力，与运动反方向的阻力，故C正确，ABD错误；
故选：C.
12.【答案】D
【解析】足球与斜台的作用是球面与平面的相互作用，足球所受弹力方向垂直于斜台指向足球，即斜向左上方的方向，故D正确．
13.【答案】　113
【解析】由胡克定律可知F＝kx，其中x为弹簧的形变量而不是长度，所以表达式为k＝，图象的斜率表示劲度系数的大小，根据图线可知劲度系数为113
N/m.
14.【答案】(1)10
cm　
(2)1
000
N/m　(3)F＝1
000(L－0.10)
N
【解析】钩码的重力即等于其对弹簧的拉力，又根据胡克定律F＝kx＝k(L－L0)，所以图线在横轴上的截距表示弹簧原长，斜率表示劲度系数，故
L0＝10
cm，k＝N/m＝1
000
N/m，
即F＝1
000(L－0.10)
N.
15.【答案】(1)6.93　(2)A　(3)弹簧受到的拉力超过了其弹性限度
【解析】(1)弹簧伸长后的总长度为14.66
cm，则伸长量Δl＝14.66
cm－7.73
cm＝6.93
cm.
(2)逐一增挂钩码，便于有规律地描点作图，也可避免因随意增加钩码过多超过弹簧的弹性限度而损坏弹簧．
(3)AB段明显偏离直线OA，伸长量Δl不再与弹力F成正比，是超出弹簧的弹性限度造成的．
16.【答案】(1)6
N　(2)64.8
N　76.4
N
【解析】(1)对点P受力分析如图所示
根据共点力作用下物体的平衡条件得：
FB－FAsin
37°＝0
FAcos
37°－mg＝0
联立解得：FB＝＝N＝6
N
故轻绳PB拉力的大小为6
N
(2)对木块受力分析如图所示
由共点力作用下物体的平衡条件得：
Mgsin
37°＋FBcos
37°－Ff＝0
FN＋FBsin
37°－Mgcos
37°＝0
联立解得：Ff＝Mgsin
37°＋FBcos
37°＝(10×10×0.6＋6×0.8)N＝64.8
N
FN＝Mgcos
37°－FBsin
37°＝(10×10×0.8－6×0.6)N＝76.4
N
故木块所受斜面的摩擦力和弹力大小分别为64.8
N和76.4
N
17.【答案】7.8
N　方向偏左与F3成12°角
【解析】以O点为原点，F3为y轴负方向建立直角坐标系，如图甲所示，则F1与x轴夹角为30°，F2与x轴的夹角为60°.
分别把各个力分解到两个坐标轴上．
F1x＝F1cos
30°，F1y＝F1sin
30°；
F2x＝F2cos
60°，F2y＝F2sin
60°；
F3x＝0，F3y＝－F3.
分别求出x轴和y轴上的合力．
Fx＝F1x＋F2x＋F3x＝5N－10
N≈－1.34
N.
Fy＝F1y＋F2y＋F3y＝10N－25
N≈－7.68
N.
计算x轴和y轴上的合力Fx、Fy的合力的大小和方向、即三个力的合力的大小和方向，如图乙所示．
合力的大小为F合＝≈7.8
N.
合力与F3的夹角θ满足tanθ＝≈0.174.查表得合力方向为F3向左偏12°.
18.【答案】A
【解析】如图所示，对人受重力沿手臂和腿方向分解得：F1＝Gcos
53°＝600×0.6
N＝360
N，F2＝Gsin
53°＝480
N.
19.【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.
20.【答案】　40　40　80
【解析】
21.【答案】4
N　0.143
【解析】力F与水平方向成53°角时：Fcos
53°＝μ(mg－Fsin
53°)
力F与水平方向成37°角时：Fcos
37°＝μ(mg＋Fsin
37°)
联立解得，F＝4
N，μ≈0.143.
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