高中物理人教版必修1课后练习 第三章相互作用 Word版含解析

第三章　《相互作用》

一、选择题(1～6为单选每小题4分，7～10为多选每小题5分，共44分)
1．关于力的概念，下列说法正确的是(　A　)
A．力既有大小，又有方向，是一个矢量
B．力可以从一个物体传递给另一个物体
C．只有相互接触的物体之间才可能存在力的作用
D．一个受力物体可以不对其他物体施力
解析：力是矢量，A正确；力是物体间的相互作用，受力物体同时也是施力物体，B、D错误；两物体不接触也可能产生相互作用力，如电荷之间的相互作用，C错误．
2．下列说法正确的是(　D　)
A．形状规则的物体的重心必与其几何中心重合
B．物体受滑动摩擦力一定运动
C．只要物体发生形变一定产生弹力
D．静摩擦力的方向一定与物体相对运动趋势方向相反
解析：形状规则的、质量分布均匀的物体的重心必与其几何中心重合，选项A错误；物体受滑动摩擦力，则物体一定有相对运动，选项B错误；只要物体发生弹性形变，则一定产生弹力，选项C错误；静摩擦力的方向一定与物体相对运动趋势方向相反，选项D正确．
3．如图所示，A、B两物体均处于静止状态，则关于B物体的受力情况，下列叙述中不正确的是(　A　)
A．B物体可能受三个力，也可能受四个力
B．B物体一定受四个力
C．B物体必受到地面的静摩擦力作用
D．B物体必受到地面的支持力作用
解析：由于B受绳的拉力，大小等于A的重力，其水平分量必然使物体B产生沿地面向左运动的趋势，因此B必受地面向右的静摩擦力，据摩擦力的产生条件，B与地面间必有相互作用的弹力，所以B共受四个力作用，选项A错误，B、C、D正确．
4．如图所示，在水平放置的传送带上放有一物体，当皮带不动时，要使物体向右匀速运动，作用在物体上的水平拉力为F1；当皮带向左运动时，要使物体仍向右匀速运动，作用在物体上的水平拉力为F2，则(　A　)
A．F1＝F2
B．F1＞F2
C．F1＜F2
D．以上三种情况都有可能
解析：两种情况下，物体相对于传送带均向右匀速运动，物体均受传送带向左的滑动摩擦力，滑动摩擦力大小均为Ff＝μmg，根据二力平衡条件得F1＝F2＝Ff＝μmg，故正确选项为A.
5.如图所示，表面光滑、质量不计的尖劈插在缝A、B之间，尖劈的顶角为α，在尖劈背上加一压力F，则尖劈对A侧压力和对B侧压力分别为(　C　)
A．Fsinα，Ftanα　　　　　　 B.，Ftanα
C.， D．Fsinα，
解析：对尖劈进行受力分析如图，对压力F进行分解F2＝，等于对A侧压力；
F1＝，等于对B侧压力．
6.运动员在进行吊环比赛时，先双手撑住吊环，然后身体下移，双臂缓慢张开到如图所示位置，则在两手之间的距离增大过程中，吊环的两根绳的拉力FT(两根绳拉力大小相等)及它们的合力F的大小变化情况为(　A　)
A．FT增大，F不变
B．FT增大，F增大
C．FT增大，F减小
D．FT减小，F不变
解析：由平衡条件，合力F的大小等于人的重力，F恒定不变，当两手间的距离变大时，两绳的拉力间的夹角由零变大，由平行四边形定则知，FT变大，A正确．
7．如图所示，A、B两物体的重力分别是GA＝3 N，GB＝4 N．A用细线悬挂在顶板上，B放在水平面上，A、B间轻弹簧的弹力F＝2 N，则细线中的张力FT及B对地面的压力FN的可能值分别是(　BC　)
A．5 N和6 N B．5 N和2 N
C．1 N和6 N D．1 N和2 N
解析：如果弹簧处于被拉伸的状态，它将有收缩到原状的趋势，会向下拉A，向上提B，则对物体A、B，有FT＝GA＋F＝5 N，FN＝GB－F＝2 N，选项B正确；如果弹簧处于被压缩的状态，它将有向两端伸长恢复原状的趋势，会向上推A，向下压B，则F′T＝GA－F＝1 N，F′N＝GB＋F＝6 N，选项C正确．
8.如图所示，质量为m的物体在恒力F的作用下沿天花板匀速滑动，F与水平方向的夹角为θ，物体与天花板之间的动摩擦因数为μ，则物体受到的摩擦力大小是(　AC　)
A．Fcosθ B．Fsinθ
C．μ(Fsinθ－mg) D．μ(mg－Fsinθ)
解析：物体受力如图所示：将F沿水平方向和竖直方向分解，分力分别为F1＝Fcosθ，F2＝Fsinθ.由于物体做匀速运动，则Ff＝F1＝Fcosθ，FN＝F2－mg＝Fsinθ－mg，Ff＝μFN＝μ(Fsinθ－mg)，故选项A、C正确．
9．用弹簧测力计悬挂小球静止时，下列说法正确的是(　BD　)
A．弹簧测力计对小球的拉力就是小球所受的重力
B．弹簧测力计对小球的拉力大小等于小球所受重力的大小
C．小球所受重力的施力物体是弹簧测力计
D．小球所受重力的施力物体是地球
解析：“拉力”不是“重力”，选项A错误；静止时弹簧测力计对小球的拉力大小等于小球所受重力的大小，选项B正确；重力的施力物体是地球，选项C错误，D正确．
10．如图所示，用轻绳吊一个重为G的小球，欲施一力F使小球在图示位置平衡(θ<30°)，下列说法正确的是(　ABD　)
A．力F最小值为Gsinθ
B．若力F与绳拉力大小相等，力F方向与竖直方向必成θ角
C．若力F与G大小相等，力F方向与竖直方向必成θ角
D．若力F与G大小相等，力F方向与竖直方向可成2θ角
解析：小球受三个力G、F、FT而静止，三力可以组成闭合的矢量三角形，当F⊥FT时，F最小，如图甲所示，故最小值F＝Gsinθ，A对．
若F与绳子拉力FT相等，如图乙所示，则矢量三角形为等腰三角形，即F、FT与竖直方向的夹角均为θ，B对；若F与G相等，矢量三角形如图丙所示，则F与竖直方向的夹角α＝2θ，C错，D对．
二、填空题(共2小题，每小题8分，共16分)
11．将橡皮条的一端固定在A点，另一端拴上两根细绳，每根细绳分别连着一个量程为0～5 N、最小刻度为0.1 N的弹簧测力计．沿着两个不同的方向拉弹簧测力计．当橡皮条的活动端拉到O点时，两根细绳相互垂直，如图所示．这时弹簧测力计的读数可从图中读出．
(1)由图可读得水平和竖直拉力的大小分别为3.5 N和2.5 N．(只需读到0.1 N)
(2)在本题的虚线方格纸上按作图法的要求画出这两个力及它们的合力．
答案：如图所示．
解析：本题主要考查学生对基本仪器的读数以及数据的处理．读弹簧测力计示数时，应注意首先找零刻度，尤其是竖直放置的弹簧测力计是倒置，它的读数是2.5 N(而不是3.5 N)，水平放置的弹簧测力计读数是3.5 N.
12．某同学和你一起探究弹力和弹簧伸长的关系，并测弹簧的劲度系数k.做法是先将待测弹簧的一端固定在铁架台上，然后将最小刻度是毫米的刻度尺竖直放在弹簧一侧，并使弹簧另一端的指针恰好落在刻度尺上．当弹簧自然下垂时，指针指示的刻度数值记作L0；弹簧下端挂一个50 g的砝码时，指针指示的刻度数值记作L1；弹簧下端挂两个50 g的砝码时，指针指示的刻度数值记作L2……；挂七个50 g的砝码时，指针指示的刻度数值记作L7.
(1)下表记录的是该同学已测出的6个值，其中有两个数值在记录时有误，它们的代表符号分别是L5和L6.
测量记录表：
(2)实验中，L3和L7两个值还没有测定，请你根据下图将这两个测量值填入记录表中．
(3)为充分利用测量数据，该同学将所测得的数值按如下方法逐一求差，分别计算出了三个差值：d1＝L4－L0＝6.90 cm，d2＝L5－L1＝6.90 cm，d3＝L6－L2＝7.00 cm.
请你给出第四个差值：d4＝L7－L3＝7.20(7.18～7.22) cm.
(4)根据以上差值，可以求出每增加50 g砝码的弹簧平均伸长量ΔL.ΔL用d1、d2、d3、d4表示的式子为ΔL＝，代入数据解得ΔL＝1.75 cm.
(5)计算弹簧的劲度系数k＝28 N/m.(g取9.8 N/kg)
解析：(1)读数时应估读一位，所以表格中L5、L6数值在记录时有误．
(2)根据图示进行测量结果读数时，要确保有效位数正确，估读在误差允许的范围内．
(3)第四个差值d4＝L7－L3＝7.20 cm.
(4)平均伸长量ΔL＝＝1.75 cm.
(5)k＝＝ N/m＝28 N/m.
三、计算题(共4小题，每小题10分，共40分)
13.如图所示，一根轻弹簧的原长为20 cm，竖直悬挂着，当用15 N的力向下拉弹簧时，量得弹簧长24 cm.若把它竖立在水平桌面上，用30 N的力竖直向下压时，弹簧长多少？
答案：12 cm
解析：当弹簧受向下的15 N的拉力作用时，
由胡克定律知F1＝k(L2－L1)，即15＝k(0.24－0.2)．
解得劲度系数为k＝ N/m＝375 N/m，
当用30 N的力向下压时，设弹簧长为L3，
由胡克定律知F2＝k(L1－L3)
整理得L3＝L1－＝0.20 m－ m＝0.12 m＝12 cm.
14．如图所示，用一个轻质三角支架悬挂重物，已知AB杆的左端用铰链固定，且它所能承受的最大压力为2 000 N，AC绳所能承受的最大拉力为1 000 N，α＝30°.为不使支架断裂，求悬挂的重物应满足的条件．
答案：重物的重力不大于500 N
解析：悬绳受到竖直向下的拉力F＝G.在这个拉力作用下，它将压紧水平杆AB并拉紧绳AC，所以应把拉力F沿AB、CA两个方向分解，设两分力为F1、F2，画出力的平行四边形如图所示．
＝cos30°＝.
因为AB、AC所能承受的最大拉力之比
为＝＝2>，
当悬挂重物的重力增加时，对AC绳的拉力将先达到最大值，所以为不使三角支架断裂，计算中应以AC绳中拉力达到最大值为依据，即取F2＝F2max＝1 000 N，于是得悬挂物的重力应满足的条件为Gmax≤F2sin30°＝500 N.
15.如图所示，在水平粗糙横杆上，有一质量为m的小圆环A，用一细线悬吊一个质量为m的球B.现用一水平拉力缓慢地拉起球B，使细线与竖直方向成37°角，此时环A仍保持静止．求：
(1)此时水平拉力F的大小；
(2)横杆对环的支持力；
(3)横杆对环的摩擦力．
答案：(1)mg　(2)2mg　方向竖直向上
(3)mg　方向水平向左
解析：(1)取小球为研究对象进行受力分析，由平衡条件得
FTsin37°＝F，FTcos37°＝mg，
联立解得F＝mg.
(2)取A、B组成的系统为研究对象，环受到杆的支持力FN＝2mg，方向竖直向上．
(3)取A、B组成的系统为研究对象，环受到的摩擦力Ff＝F＝mg，方向水平向左．
16.如图所示，两滑块放在光滑的水平面上，中间用一细线相连，轻杆OA、OB搁在滑块上，且可绕铰链O自由转动，两杆长度相等，夹角为θ.当竖直向下的力F作用在铰链上时，求：
(1)沿OA、OB方向杆受的压力是多大．
(2)滑块间细线的张力有多大．
答案：(1)均为　(2)tan
解析：根据力F作用在O点产生的效果，可把力F分解为沿OA、OB的力F1、F2，如图甲所示．由对称性可知F1＝F2＝.
对左边滑块受力分析如图乙所示．
由平衡条件得FT＝F1·sin＝tan.