2020-2021学年人教版必修一第三章相互作用章练习含答案

第三章相互作用章练习
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题
关于重力和弹力的下列说法中，不正确的是
A.
挂在电线下的电灯受到向上的拉力，是因为电线发生微小形变产生的
B.
由胡克定律可得：，可知弹簧的劲度系数与弹力成正比，与形变量成反比。
C.
质量均匀分布、几何形状规则的物体的重心必与其几何中心重合
D.
轻杆的弹力方向不一定沿杆方向，但可以沿杆向外
某同学将课本放在桌面上，如图所示，则有关下列说法中正确的是
A.
桌子对课本的支持力是因为桌子的形变产生的
B.
桌面对课本的支持力与课本的重力是一对作用力与反作用力
C.
桌面对课本的支持力与课本对桌面的压力是一对平衡力
D.
课本对桌面的压力就是课本的重力
三个重均为的相同木块、、和两个劲度系数均为的相同轻弹簧、用细线连接如图，其中放在无摩擦的水平桌面上。开始时，弹簧处于原长，木块都处于静止状态。现用水平力缓慢地向左拉弹簧的左端，直到木块刚好离开水平地面为止。该过程弹簧的左端向左移动的距离是（轻弹簧和细线的重量都忽略不计）（）
A.
4cm
B.
6cm
C.
8cm
D.
10cm
如图所示，两个小球a、b的质量均为m，用细线相连并悬挂于O点．现用一轻质弹簧给小球a施加一个拉力F，使整个装置处于静止状态，且Oa与竖直方向夹角为30°，已知弹簧的劲度系数为k，重力加速度为g，则弹簧的最短伸长量为(
)
?
A.
B.
C.
D.
如图所示，A、B、C三个物体质量相等，它们与传送带间的动摩擦因数也相同．三个物体随传送带一起匀速运动，运动方向如图中箭头所示．则下列说法正确的是(
)
A.
A物体受到的摩擦力方向向右
B.
三个物体中只有A物体受到的摩擦力是零
C.
B受到的摩擦力沿斜面向下
D.
B、C受到的摩擦力方向相反
如图所示，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（???
）
A.
B.
C.
D.
如图，水平面上一质量为m的物体在与水平面成θ角的力F的作用下由静止开始运动，物体与水平面间的动摩擦因数为μ,则物体所受摩擦力
Ff?（?????
）
A.
Ff＜μmg
B.
?Ff=μmg
C.
Ff＞μmg
D.
不能确定
如图所示，物体B叠放在物体A上，A，B的质量均为m，且上、下表面均与斜面平行，它们以共同速度沿倾角为θ的固定斜面C匀速下滑，则(
)
A.
A，B间没有静摩擦力
B.
A受到B的静摩擦力方向沿斜面向上
C.
A受到斜面的滑动摩擦力大小为2mgsin
θ
D.
A与B间的动摩擦因数μ＝tan
θ
四块质量均为m、形状相同的坚固石块两个侧面间所夹的圆心角均为30°，其中3与1、1与2、2与4之间摩擦力可以忽略，而3、4与地基A、B间接触面粗糙，现将四块石块与地基垒成如图形状，图中第1、2块间的接触面是竖直的，则下列判断正确的是（?
?）
A.
地基A对石块3的摩擦力为
B.
石块1、2间无相互作用力
C.
石块2、4间的作用力为
D.
地基B对石块4的摩擦力为零
如图，半球B放置在粗糙水平地面上，光滑球A放在竖直墙面与球B之间，A、B均保持静止。A、B两球半径之比为2:3，半球B的球心O2到竖直墙面的距离等于两球半径之和，A、B质量均为m。重力加速度为g。下列说法正确的是（???
）
A.
B对A的支持力大小为
B.
墙面对A的支持力大小为
C.
地面对B的摩擦力大小为零
D.
地面对B的支持力大小为mg
二、实验题
将两根自然长度相同、劲度系数不同、粗细也不同的弹簧套在一起，看做一根新弹簧，设原粗弹簧（记为A）的劲度系数为k1，原细弹簧（记为B）的劲度系数为k2，套成的新弹簧（记为C）的劲度系数为k3．关于k1、k2、k3的大小关系，同学们做出了如下猜想：
甲同学：可能是=+；
乙同学：可能是k3=k1+k2；
丙同学：可能是k3=；
为了验证猜想，同学们设计了相应的实验（装置甲图甲）。
?
（1）简要实验步骤如下，请完成相应的填空。
a．将弹簧A悬挂在铁架台上，用刻度尺测量弹簧A的自然长度L0；
b．在弹簧A的下端挂上钩码，记下钩码的个数n、每个钩码的质量m和当地的重力加速度大小g，并用刻度尺测量弹簧的长度L1；
c．由F=______计算弹簧的弹力，由x=L1-L0计算弹簧的伸长量，由k=计算弹簧的劲度系数；
d．改变钩码个数，重复实验步骤b、c，并求出弹簧A的劲度系数的平均值k1；
e．仅将弹簧分别换为B、C，重复上述操作步骤，求出弹簧B、C的劲度系数的平均值k2、k3．比较k1、k2、k3并得出结论。
（2）图乙是实验得到的图线，由此可以判断______同学的猜想正确。
如图所示，某实验小组同学利用DIS实验装置研究支架上力的分解。A、B为两个相同的双向力传感器，该类型传感器在受到拉力时读数为正，受到压力时读数为负。B固定不动并通过光滑铰链连接一直杆，A可沿固定的圆弧形轨道(圆心在O点)移动，A连接一不可伸长的轻绳，轻绳另一端系在杆右端O点构成支架，实验时始终保持杆在水平方向，取重力加速度大小g＝10
m/s2，计算结果保留一位有效数字。操作步骤如下：
①测量轻绳与水平杆的夹角θ；
②对两个传感器进行调零；
③用另一根轻绳在O点悬挂一钩码，记录两个传感器的读数；
④取下钩码，移动A，改变θ角；
⑤重复上述实验步骤，得到的数据记录在表格中。
???????(1)根据表格数据可得，A对应的是表中力________(选填“F1”或“F2”)，钩码质量为________kg。挂上钩码后，A沿固定轨道移动过程中轻绳AO上的力的最小值为________N。
(2)每次改变θ角后都要对传感器进行调零，此操作目的是________。
A.事先忘记调零，
B.可以完全消除实验的误差，
C.消除直杆自身重力对结果的影响。
三、计算题
如图所示，在风筝比赛现场，某段时间内小赛手和风筝均保持静止状态，此时风筝平面与水平面夹角为30°，风筝的质量为m＝1kg，轻质细线中的张力为FT＝10
N，该同学的质量为M＝29
kg
（风对风筝的作用力认为与风筝垂直，g取10
m/s2）求：
（1）风对风筝的作用力的大小；
（2）人对地面的压力大小；
（3）人对地面的摩擦力大小和方向。
如图所示，质量M＝2kg的木块A套在水平杆上，并用轻绳将木块A与质量m＝kg的小球B相连。今用跟水平方向成α＝30°角的力F＝10N，拉着球带动木块一起向右匀速运动，运动中A、B相对位置保持不变，取g＝10
m/s2。求：
(1)运动过程中轻绳与水平方向夹角θ；
(2)木块与水平杆间的动摩擦因数μ。
质量为M的木楔倾角为θ，在水平面上保持静止，当将一质量为m的木块放在木楔斜面上时，它正好匀速下滑，如果与用木楔斜面成α角的力F拉着木块沿斜面匀速上滑，如图所示，则
（1）当α为多少时，拉力F有最小值，求此最小值；
（2）当α=θ时，木楔对水平面的摩擦力是多大？
答案和解析
1.B
弹力是由于“施力物体”发生形变后想要恢复原状而对和它接触的物体产生的力。
A.挂在电线下面的电灯受到向上的拉力，电线是施力物体，所以是由于电线发生微小形变而产生的，故A正确；
B.由胡克定律可得：，弹簧的劲度系数与弹力与形变量无关，由弹簧自身决定，故B错误；
C.质量均匀分布、几何形状规则的物体的重心必与其几何中心重合，故C正确；
D.轻杆对物体的弹力方向，与轻杆与物体的接触点、接触面有关，不一定沿杆的方向，也可以沿杆向外，故D正确。
本题选不正确，故选B。
2.A
A.桌子课本的支持力是因为桌子的形变产生的，故A正确；
B.桌面对课本的支持力与课本的重力属于一对平衡力，故B错误；
C.桌面对课本的支持力与课本对桌面的压力是一对作用力与反作用力，故C错误；
D.?课本对桌面的压力等于课本的重力，但压力属于弹力，重力属于引力范畴，故
D错误。
3.C
?解：刚开始弹簧p处于原长，而弹簧q被压缩，设压缩量为x1，根据胡克定律，有mg=kx1
解得
用水平力缓慢地向左拉p弹簧的左端，直到c木块刚好离开水平地面为止，此时，对物体C受力分析，受重力和拉力，设弹簧伸长量为x2，
根据胡克定律，有mg=kx2
解得
对物体b受力分析，受重力mg、弹簧拉力F和细线拉力T，根据平衡条件，有T=F+mg=20N
对物体a受力分析，受重力、支持力、细线拉力T和弹簧弹力F′，根据平衡条件，有F′=T=20N
设弹簧p伸长量为x3，根据胡克定律，有F′=kx3
解得
根据几何关系，p弹簧的左端向左移动的距离是：x=x1+x2+x3=0.08m
故p弹簧的左端向左移动的距离是0.08m，即8cm。
4.B
解：以两个小球组成的整体为研究对象，分析受力，如图。根据平衡条件得知：F与T的合力与重力mg总是大小相等、方向相反，
由力的合成图可知，当F与绳子oa垂直时，F有最小值，即图中2位置，F的最小值为：Fmin=2mgsinθ=mg；
则弹簧的最短伸长量为x==，故B正确，ACD错误。
5.B
A.A物体在水平方向上做匀速直线运动，水平方向上不受摩擦力，A错误；
BCD.B、C物体相对传送带均有向下滑动的趋势，故均受到沿斜面向上的静摩擦力，B正确，C、D错误．
6.B
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，可知摩擦力为：
代入数据为：
联立可得：，故B正确，ACD错误。
7.A
?对物体进行受力分析：
把拉力在水平方向和竖直方向分解，
根据竖直方向平衡得出：
mg=Fsinθ+FN，
FN=mg-Fsinθ，
根据滑动摩擦力公式得出：
Ff=μFN=μ（mg-Fsinθ），?
?
所以Ff＜μmg，故A正确，BCD错误。
8.C
解：A、对B受力分析可知，B受重力、支持力；将重力分解可知重力有沿斜面向下的分力，要使B能匀速下滑，受力一定平衡，故A对B应有沿斜面向上的摩擦力，故A错误；
B、由牛顿第三定律可知，A受到B的摩擦力应沿斜面向下，故B错误；
C、对AB整体分析，并将整体重力分解，可知沿斜面方向上，重力的分力与摩擦力等大反向，故A受的滑动摩擦力沿斜面向上，大小为2mgsinθ，故C正确；
D、A与B间的摩擦力为静摩擦力，无法根据滑动摩擦力的公式求解动摩擦因数，故D错误。
9.A
BC.以第1块石块为研究对象，其受力如图所示：
，
有：，，石块1、2间相互作用力大小为，由对称性特点可知石块2、4间的作用力为2mg，故BC错误。
AD.取1、3整体研究，沿基地方向由平衡条件得：，解得，则地基A对石块3的摩擦力为，由对称性特点可知地基B对石块4的摩擦力为，故A正确，D错误。
10.B
AB.如图所示对A受力分析?由几何关系知：，由共点力的平衡：，，故A错误B正确；
CD.对AB整体受力分析如图示由共点力的平衡，地面对B的摩擦力大小为；，故CD错误。
11.（1）nmg；（2）乙
解：（1）根据共点力平衡可知：F=nmg
（2）有图可知：
x=10cm=0.1m
k1=
x=4cm=0.04m
k2=
x=8cm=0.08m
k3=
故满足k3=k1+k2，故乙正确
12.（1）F1，0.1，1
；
（2）C。
（1）由题中表格数据可知，F1都是正值，传感器受到的都是拉力，因绳子只能提供拉力，故A对应的是F1。当θ＝30°时，对点O受力分析有F1sin
30°＝mg，解得m＝0.1
kg，当AO方向竖直时，拉力最小，则最小值为Fmin＝mg＝1
N。
?（2）本实验中多次对传感器进行调零，是为了消除直杆自身重力对结果的影响，故C正确。故选C。
13.解：(1)对风筝进行受力分析如图所示,
将所有的力沿风筝和垂直于风筝平面进行正交分解,则有：FTcosθ=mgcos60?,FTsinθ+mgsin60?=F,
解得：θ=60°,F=10N；
(2)对风筝和人整体进行受力分析,有：FTcos30?+N=(M+m)g,
解得：N=285N；
根据牛顿第三定律,人对地面的压力大小285N；
(3)对风筝和人整体进行受力分析,有：f=Fcos60?=5N；
根据牛顿第三定律,人对地面的摩擦力大小5N,方向水平向左。
14.解：（1）设细绳对B的拉力为T．以小球为研究对象，分析受力，作出力图如图1，由平衡条件可得：
Fcos30°=Tcosθ
①
Fsin30+Tsinθ=mg
②
代入解得，T=10，tanθ=，即θ=30°
（2）以木块和小球组成的整体为研究对象，分析受力情况，如图2．再由平衡条件得
Fcos30°=f
N+Fsin30°=（M+m）g
又f=μN
得到，μ=
代入解得，μ=
15.解：（1）物体在斜面上匀速向下运动
有：mgsinθ=μmgcosθ
即：μ=tanθ。
当加上外力F时，对木块受力分析如下图：
因向上匀速，则有：Fcosα=mgsinθ+f…①
Fsinα+N=mgcosθ…②
滑动摩擦力：f=μN…③
由①②③解得：F=，
则当α=θ时，F有最小值，即：Fmin=mgsin2θ。
（2）因为m及M均处于平衡状态，整体受到地面摩擦力等于F的水平分力，
即：fM=Fcos（α+θ）??
当F取最小值mgsin2θ时，有：
fM=Fmincos2θ=mgsin2θcos2θ=mgsin?4θ
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