高中物理人教版 (2019)必修 第一册第三章 相互作用——力综合与测试课时训练

这是一份高中物理人教版 (2019)必修 第一册第三章 相互作用——力综合与测试课时训练，共19页。试卷主要包含了选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。
《相互作用——力》检测试题(时间:90分钟　满分:100分)一、选择题(共12题,每题4分,共48分。第1～6题只有一项符合题目要求,第7～12题有多项符合题目要求。全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分)1.关于重力及重心的位置,下列说法正确的是(　D　)A.物体放在斜面时受到的重力小于放在水平面时受到的重力B.静止在水平面上的物体对水平面的压力就是其所受的重力C.重力只作用在物体的重心上,重心的位置总在物体的几何中心D.重力是由于地球对物体吸引而产生的,重力的施力物体是地球解析:由G=mg知,同一物体在同一地点,其重力是恒定的,与物体放在水平面或斜面无关,故A错误;静止在水平面上的物体所受的重力和对水平面的压力大小相等,但性质、施力物体、受力物体等均不同,不能说就是同一个力,故B错误;重心是物体所受重力的等效作用点,只有形状规则、质量分布均匀时,重心的位置才在物体的几何中心,故C错误;重力是由于地球对物体吸引而产生的,施力物体是地球,故D正确。2.如图所示,两手指用力挤压铅笔的两端使它保持静止,下列说法中正确的是(　A　)A.铅笔静止时,两手指对铅笔的压力是一对平衡力B.铅笔静止时,两手指对铅笔的压力是相互作用力C.左边手指受到的压力大于右边手指受到的压力D.用力挤压铅笔时,铅笔不发生形变解析:铅笔处于静止状态,两手指对铅笔的压力是一对平衡力,则左边手指受到的压力等于右边手指受到的压力,故A正确,B、C错误;用力挤压铅笔时,铅笔会发生肉眼看不出的微小形变,故D错误。3.利用弹簧可以测量物体受到的重力。将劲度系数为k的弹簧上端固定在铁架台的横梁上。弹簧下端不挂物体时,测得弹簧的长度为 x0。将待测物体挂在弹簧下端,如图所示。待物体静止时测得弹簧的长度为 x1,测量中弹簧始终在弹性限度内,则待测物体的重力大小为(　D　)A.kx0          B.kx1C.k(x1+x0) D.k(x1-x0)解析:当待测物体静止时,受到弹力和重力,根据二力平衡可知,弹簧弹力和重力大小相等,根据胡克定律得k(x1-x0)=mg,所以D正确,A、B、C错误。4.如图所示,光滑半球形容器固定在水平面上,O为球心,一质量为m的小滑块,在水平力F的作用下静止于P点。设滑块所受支持力为FN,OP与水平方向的夹角为θ,下列关系正确的是(　A　)A.F= B.F=mgtan θC.FN= D.FN=mgtan θ解析:对小滑块受力分析,受水平推力F、重力mg、支持力FN,根据三力平衡条件,将受水平推力F和重力G合成,如图所示,由几何关系可得F=,FN=,A正确。5.如图所示,吊车用两根等长的绳子OA和OB将质量分布均匀的铁板匀速吊离地面,下列说法中正确的是(　D　)A.绳越长,每根绳对铁板拉力越大B.绳越长,两根绳对铁板拉力的合力越小C.两根绳子对铁板拉力的合力竖直向下D.两根绳子对铁板的拉力和铁板的重力是共点力解析:对绳OA和OB的拉力应用平行四边形定则求合力,如图。根据平衡条件两绳子拉力的合力始终与铁板受到的重力等大反向,即不变;如图中所示,当绳子变长后,两绳夹角变小,则绳子拉力变小,但其合力不变,方向竖直向上,故A、B、C错误;两根绳子对铁板的拉力和铁板的重力是共点力,故D正确。6.木块甲、乙质量分别为5 kg和6 kg,它们与水平地面之间的动摩擦因数均为0.2。夹在甲、乙之间的轻弹簧被压缩了2 cm,弹簧的劲度系数为400 N/m。系统置于水平地面上静止不动。现用F=1 N的水平拉力作用在木块乙上,如图所示。力F作用后木块所受摩擦力情况是(g取10 m/s2)(　C　)A.木块甲所受摩擦力大小是10 NB.木块甲所受摩擦力大小是0C.木块乙所受摩擦力大小是9 ND.木块乙所受摩擦力大小是7 N解析:根据题意可知,木块甲和水平面之间的最大静摩擦力的大小为Ff1=μm甲g=10 N,木块乙和水平面之间的最大静摩擦力的大小为Ff2=μm乙g=12 N,根据胡克定律可知,弹簧的弹力大小为F1=kx=8 N;当F作用于木块乙时,F和F1同向且F+F1<Ff2,所以木块乙静止不动,根据平衡条件可知,木块乙受到的静摩擦力为Ff乙=F+F1=9 N;对木块甲,因为F1<Ff1,所以木块甲也静止不动,木块甲受到静摩擦力大小为Ff甲=F1=8 N,故A、B、D错误,C正确。7.如图所示,一同学在水平桌面上成功将三个形状不规则的石块叠放在一起,保持平衡,下列说法正确的是(　AD　)A.石块b对a的作用力一定与a受到的重力等大反向B.石块b对a的支持力与a受到的重力是一对相互作用力C.石块c受到水平桌面的摩擦力水平向左D.石块c对b的作用力一定竖直向上解析:石块b对a的支持力与其对a的静摩擦力的合力,跟a受到的重力是平衡力,故A正确,B错误;以三个石块作为整体研究,由于整体水平方向不受外力,故石块c不会受到水平桌面的摩擦力,故C错误;选取a、b作为整体研究,根据平衡条件知石块c对b的作用力与a、b重力平衡,则石块c对b的作用力一定竖直向上,故D正确。8.如图所示,高空作业的工人被一根绳索悬在空中,已知工人及其身上装备的总质量为m,悬绳与竖直墙壁的夹角为α,并且悬绳上的张力大小为F1,墙壁与工人之间的弹力大小为F2,重力加速度为g,不计人与墙壁之间的摩擦,则(　AC　)A.F1=B.F2=C.若缓慢增大悬绳的长度,F1与F2都变小D.若缓慢增大悬绳的长度,F1减小,F2增大解析:对工人受力分析,如图所示。根据共点力平衡条件有F1=,F2=mgtan α;若缓慢增大悬绳的长度,工人下移时,α变小,故F1变小,F2变小,故A、C正确,B、D错误。9.如图,一根绳绕过两个定滑轮和一个动滑轮后两端挂着相同的重物(滑轮质量忽略不计),与动滑轮相连的绳圈被手指拉着,整个装置在同一竖直平面内。如果要增大手指所受的拉力,可采取的方法是(　ABC　)A.只减小两滑轮间的距离 B.只增加重物的质量C.只将手指向下移动     D.只将手指向上移动解析:对动滑轮处受力分析,受手指的拉力、两段绳子对称的拉力,每段绳子的拉力等于悬挂物体的重力,如图所示。三个力的合力为零,所以手指所受的拉力与两个拉力的合力大小相等,方向相反。两个拉力大小不变,夹角变小时合力变大,故A、C正确,D错误;增加重物质量,两个拉力变大,滑轮位置不变,夹角不变,故而合力变大,故B正确。10.如图所示,有一刚性方形容器被水平力F压在竖直的墙面上处于静止状态;现缓慢地向容器内注水,直到注满为止,在此过程中容器始终保持静止,下列说法中正确的是(　AC　)A.容器受到的摩擦力逐渐增大B.容器受到的摩擦力不变C.水平力F可能不变D.水平力F必须逐渐增大解析:由题知容器始终保持静止状态,受力平衡,所受的摩擦力等于容器和水的总重力,因总重力不断增大,所以容器受到的摩擦力逐渐增大,故A正确,B错误;若最大静摩擦力大于总重力时,力F可能不变,若最大静摩擦力小于总重力时F要增大,故C正确,D错误。11.如图所示,质量为m的小球与三根相同的轻弹簧相连。静止时,弹簧c沿竖直方向,相邻两弹簧间的夹角均为120°。已知弹簧a、b对小球的作用力大小均为F(mg<F),则弹簧c对小球的作用力大小可能为(　CD　)A.F     B.F+2mgC.F-mg D.F+mg解析:设a、b两个弹簧对小球作用力的合力为F′,由几何关系知F′=F,若弹簧c对小球的作用力Fc=F,由于mg<F,无论Fc与F′方向如何,小球都无法平衡,同理,Fc=F+2mg时小球也无法平衡,故A、B错误;假设a、b、c三根弹簧都处于伸长状态,对小球受力分析如图,由平衡条件得F=mg+Fc,所以弹簧c的拉力大小为Fc=F-mg,故C正确;若a、b弹簧处于压缩状态,故其合力为F且向下,则此时弹簧c的弹力竖直向上,根据平衡条件有F+mg=Fc,故D正确。12.如图,一粗糙斜面固定在地面上,斜面顶端装有一光滑定滑轮。一细绳跨过滑轮,其一端悬挂物块N。另一端与斜面上的物块M相连,系统处于静止状态。现用水平向左的拉力缓慢拉动N,直至悬挂N的细绳与竖直方向成45°。已知M始终保持静止,则在此过程中(　BD　)A.水平拉力的大小可能保持不变B.M所受细绳的拉力大小一定一直增大C.M所受斜面的摩擦力大小一定一直增大D.M所受斜面的摩擦力大小可能先减小后增大解析:如图所示,以物块N为研究对象,它在水平向左拉力F作用下,缓慢向左移动直至细绳与竖直方向夹角为45°的过程中,水平拉力F逐渐增大,绳子拉力FT逐渐增大;对M受力分析可知,若起初M受到的摩擦力Ff沿斜面向下,则随着绳子拉力FT的增加,则摩擦力Ff 也逐渐增大;若起初M受到的摩擦力Ff 沿斜面向上,则随着绳子拉力FT的增加,摩擦力Ff可能先减小后反向增大,故B、D正确。二、非选择题(共52分)13.(6分)如图甲所示,用铁架台、弹簧和多个已知质量且质量相等的钩码,探究在弹性限度内弹簧弹力与弹簧伸长量的关系。(1)图乙是弹簧弹力F与弹簧伸长量x的Fx图线,由此可求出弹簧的劲度系数为　　　　 N/m。 (2)图线不过原点的原因是由于　                      。(3)一个实验小组在“探究弹力和弹簧伸长量的关系”实验中,使用两根不同的弹簧a和b,得到弹力与弹簧伸长量的图像如图丙所示。下列表述正确的是　　　　。A.b的原长比a的长B.a的劲度系数比b的小C.a的重力比b的小D.测得的弹力与弹簧的长度成正比解析:(1)根据胡克定律可得F=kx,Fx图像的斜率表示劲度系数,则有k==200 N/m。(2)由于弹簧自身重力的影响,使得没有悬挂钩码时就有一定的弹力,所以图线不过原点。(3)横坐标为弹簧的伸长量,不能得到弹簧的原长,故A错误;Fx图像的斜率表示劲度系数,所以a的劲度系数比b的小,故B正确;图线的延长线与F轴交点的绝对值表示弹簧受到的重力,由此可知a受到的重力比b的小,故C正确;根据胡克定律可知测得的弹力与弹簧的伸长量成正比,不是与弹簧的长度成正比,故D错误。答案:(1)200　(2)弹簧自身有重力　(3)BC评分标准:每空2分。14.(10分)某实验小组做“探究两个互成角度的力的合成规律”实验,如图所示,实验步骤如下:①用两个相同的弹簧测力计互成角度的拉细绳套,使橡皮条伸长,结点达到纸面上某一位置,记为O1;②记录两个弹簧测力计的拉力F1和F2的大小和方向;③只用一个弹簧测力计,将结点仍拉到位置O1,记录弹簧测力计的拉力F′的大小和方向;④按照力的图示要求,作出拉力F1、F2、F′;⑤根据力的平行四边形定则作出F1和F2的合力F;⑥比较F′和F的一致程度。(1)本次实验需要用到带细绳套的橡皮条,图甲中最合适的是　　。(2)某次用弹簧测力计拉橡皮条时的指针位置如图乙所示,弹簧测力计示数为　　　　 N。 (3)改变F1和F2,重复步骤①至⑥进行第二次实验,记下结点位置O2,位置O2　　　　(选填“必须”或“不必”)与位置O1相同。 (4)实验中,用两个弹簧测力计同时拉,两绳夹角小于90°,一个弹簧测力计示数接近量程,另一个超过量程的一半,请说明这样的操作　　　　(选填“合理”或“不合理”),理由是　           。(5)某同学在坐标纸上画出了如图所示的两个已知力F1和F2,图中小正方形的边长表示2 N,两合力用F表示,F1、F2与F的夹角分别为θ1和θ2,下列关系正确的有　　　　。 A.F1=4 N    B.F=12 NC.θ1=45° D.θ1<θ2解析:(1)细绳套长度越长,对于力的方向测量越准确,所以最合适的是C。(2)此弹簧测力计分度值为0.1 N,需要估读到下一位,因此示数为2.63 N。(3)改变F1和F2,重复步骤①至⑥进行第二次实验,记下结点位置O2,因为是两次不同的实验,则位置O2不必与第一次位置O1相同。(4)实验中,用两个弹簧测力计同时拉,两绳夹角小于90°,一个弹簧测力计示数接近量程,另一个超过量程的一半,这样合力会超出量程,所以不合理。(5)根据平行四边形定则,作出两个力的合力如图所示,由图可以知道F1=4 N,合力F=12 N,根据几何关系知F1与F的夹角为θ1=45°,从图上可以知道θ1>θ2,故B、C正确,A、D错误。答案:(1)C　(2)2.63　(3)不必  (4)不合理　合力会超出弹簧测力计量程  (5)BC评分标准:第(1)、(2)问每空1分,第(3)、(4)、(5)问每空2分。15.(6分)一物体放到水平地板上,用一轻弹簧水平拉该物体,当拉着物体匀速前进时,弹簧伸长了2 cm,用弹簧测量此物体受到的重力时,弹簧伸长了10 cm,已知弹簧的劲度系数为k=200 N/m,g取10 N/kg,求:(1)物体受到的质量;(2)物体和地板间的动摩擦因数。解析:(1)物体的重力G=kx2=20 N，                       (1分)所以物体的质量m==2 kg。                              (1分)(2)物体匀速前进时,摩擦力为滑动摩擦力,有Ff=F=kx1=4 N，                                     (2分)且G=FN  ，                                                                                    (1分)则动摩擦因数μ==0.2。                                (1分)答案:(1)2 kg　(2)0.216.(8分)如图所示,细绳OA与竖直方向成45°角,细绳OB水平;细绳OA、OB所能承受的最大拉力均为100 N,细绳OC能够承受足够大的拉力,重力加速度g取10 m/s2。求:(1)当所悬挂重物受到的重力为50 N时,细线OA、OB的拉力分别是多大?(2)为使细绳OA、OB均不被拉断,则细绳OC下端所悬挂重物受到的最大重力应为多大?解析:(1)以结点O为研究对象,受力分析如图所示。当重物为50 N时,细绳OA的拉力大小F1==50 N，                   (2分)细绳OB的拉力大小 F2=G=50 N。                        (2分)(2)当OC下端所悬挂重物的重力不断增大时,细绳OA、OB所受的拉力同时增大,由于F1>F2,所以细线OA先被拉断。              (1分)再假设OA上的拉力刚好达到最大值,即F1max=100 N,处于将被拉断的临界状态,                                           (1分)根据平衡条件有F1maxcos 45°=Gmax   ,                                     (1分)解得Gmax=100 N。                                        (1分)答案:(1)50 N　50 N　(2)100 N17.(10分)如图所示,质量为M的斜面体A放在粗糙水平面上,用轻绳拴住质量为m的小球B置于斜面上,整个系统处于静止状态,已知斜面倾角及轻绳与竖直方向夹角均为θ=30°。不计小球与斜面间的摩擦,求:(1)画出小球的受力分析示意图;(2)轻绳对小球的作用力大小;(3)水平面对斜面体的支持力大小。解析:(1)以B为研究对象,受力分析示意图如图所示。     (2分)(2)由几何关系知θ=β=30° ，                          (1分)根据平衡条件可得FTsin θ=FNsin β  ，                  (1分)FTcos θ+FNcos β=mg，                                  (1分)解得 FT=mg。                                        (1分)(3)以斜面体为研究对象,其受力分析示意图如图所示。由(2)可得 FN=mg，                                     (1分)由牛顿第三定律有FN′= FN=mg，                         (1分)由平衡条件得,水平面对斜面体的支持力为FN1=Mg+FN′cos θ=Mg+mg。                             (2分)答案:(1)图见解析　(2)mg　(3)Mg+mg18.(12分)如图所示,两个质量均为m的小环套在一水平放置的粗糙长杆上,两根长度均为l的轻绳一端系在小环上,另一端系在质量为M的木块上,两个小环之间的距离也为l,小环保持静止。最大静摩擦力等于滑动摩擦力,试求:(1)小环对杆的压力大小;(2)小环与杆之间的动摩擦因数μ至少为多大?解析:(1)两小环和木块整体受力为重力(M+2m)g,两支持力FN,由平衡条件得2FN-(M+2m)g=0 ，                 (2分)解得FN=Mg+mg，                    (1分)由牛顿第三定律得小环对杆的压力大小为FN′=Mg+mg。     (1分)(2)对木块,其受力为重力Mg和两轻绳的拉力(设每根绳的拉力为FT),由平衡条件得2FTcos 30°-Mg=0，                     (2分)小环刚好不滑动时小环受到最大静摩擦力,此时动摩擦因数最小,则有FTsin 30°-Ff=0 ，                            (2分)Ff=μFN′ ，                                (2分)解得μ=。                                       (2分)答案:(1)Mg+mg　(2)