高中人教版 (2019)第三章 相互作用——力综合与测试随堂练习题

这是一份高中人教版 (2019)第三章 相互作用——力综合与测试随堂练习题，共13页。试卷主要包含了选择题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。

本试卷分第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分，满分100分，考试时间90分钟。


第Ⅰ卷(选择题，共48分)


一、选择题(本题共12小题，每小题4分，共48分。在每小题给出的四个选项中，第1～8题只有一项符合题目要求，第9～12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．下列关于力的说法，正确的是( )


A．有力作用时一定有施力物体，可能没有受力物体


B．力有时能脱离物体而独立存在


C．有受力物体就一定有施力物体


D．只有相互接触的物体才能有作用力


答案 C


解析 有力作用时一定有施力物体和受力物体，有受力物体就一定有施力物体，A错误，C正确；力是物体对物体的作用，力不能脱离物体而独立存在，B错误；两个物体有力作用时不一定相互接触，如磁铁吸引小铁钉时，磁铁对小铁钉有力的作用但磁铁与小铁钉可以不相互接触，D错误。


2.如图所示，歼－20战机是中国最近研制出的第五代隐身重型歼击机。它以具有隐身性、高机动性以及先进的航电系统让世界震惊。关于飞行中的歼－20战机的受力，下列说法正确的是( )





A．战机受到的重力垂直向下


B．战机受重力的同时，它也对地球产生引力


C．战机向前运动的推力无施力物体


D．战机匀速飞行，它不受重力作用


答案 B


解析 重力的方向竖直向下，不一定垂直向下，A错误；由于地球对战机的引力而产生重力，同时战机对地球也产生向上的引力，B正确；任何力都有施力物体，战机向前的推力来自于发动机喷出的气流，C错误；地球附近的任何物体都受重力作用，D错误。


3．一个质量为3 kg的物体，被放置在倾角为α＝30°的固定光滑斜面上。在如图所示的甲、乙、丙三种情况下物体处于平衡状态的是(g＝10 m/s2)( )





A．仅甲图B．仅乙图


C．仅丙图 D．甲、乙、丙图


答案 B


解析 物体在光滑斜面上受重力、支持力和沿斜面向上的拉力，斜面光滑，故物体不受摩擦力；将重力沿斜面和垂直于斜面进行分解，重力垂直于斜面的分力一定与支持力大小相等；要使物体处于平衡状态，拉力应等于重力沿斜面向下的分力，即F＝mgsinα＝3×10×eq \f(1,2) N＝15 N，故只有乙图情况下物体平衡，B正确。


4．某人手握一木棒，将木棒竖直静置于空中，如图所示，下列说法中正确的是( )





A．木棒受到的摩擦力方向竖直向上，大小等于木棒的重力


B．手握棒的力越大，手与棒之间的摩擦力越大


C．手对棒的作用力大于棒的重力


D．棒对手的摩擦力与棒的重力是一对作用力和反作用力


答案 A


解析 根据平衡条件可知，木棒受到的静摩擦力方向竖直向上，大小等于木棒的重力，A正确；手握得越紧，木棒受到的最大静摩擦力越大，但棒受到的静摩擦力不变，B错误；棒处于平衡状态，合力为0，对棒分析可知，棒受重力和手对棒的作用力，二者应大小相等，方向相反，C错误；棒对手的摩擦力的施力物体是棒，受力物体是手，棒的重力的施力物体是地球，受力物体是棒，这两个力既不是平衡力，也不是作用力和反作用力，D错误。


5．如图所示，舰载机保持牵引力F大小不变，在匀速航行的航母上降落时受到阻拦而静止，此时阻拦索夹角θ＝120°，空气阻力和甲板阻力不计，则阻拦索承受的张力大小为( )





A.eq \f(F,2) B．F


C.eq \r(3)F D．2F


答案 B


解析 设阻拦索承受的张力大小为FT，由平衡条件可知，牵引力F＝2FT′·cseq \f(θ,2)，又由牛顿第三定律知FT＝FT′，解得FT＝F，B正确。


6．如图所示为体操男子吊环比赛中某个时刻的模拟图，此时运动员静止不动，两根吊带对称并与竖直方向有一定的夹角，左、右两吊环对运动员的作用力大小分别为F1、F2。则下列判断中正确的是( )





A．F1、F2是一对作用力和反作用力


B．两个吊环对运动员的作用力的合力一定竖直向上


C．每根吊带受到吊环的拉力大小都等于运动员重力的一半


D．在运动员将两吊带由图示状态再缓慢向两边撑开的过程中，吊带上的拉力缓慢增大


答案 B


解析 运动员受力如图所示，





由共点力的平衡条件可知，


在水平方向上：F1sinθ＝F2sinθ，


则F1＝F2＝F，


在竖直方向上：F1csθ＋F2csθ＝G，


即2Fcsθ＝G，


解得：F＝eq \f(G,2csθ)。


F1、F2都作用在运动员上，不是一对作用力和反作用力，A错误；运动员受两个吊环的拉力和重力而处于平衡状态，三力为共点力，根据共点力平衡的特点可知，两个吊环对运动员的作用力的合力一定竖直向上，B正确；由F＝eq \f(G,2csθ)可知，由于csθ<1，每根吊带所受的拉力大小都大于运动员重力的一半，C错误；在运动员将两吊带再缓慢向两边撑开的过程中，角度θ减小，故两根吊带的拉力均减小，D错误。


7．如图所示，一个金属小球静止在光滑斜面上，球上有两根细绳A、B悬于水平天花板上，B绳处于竖直位置，则下列说法正确的是( )





A．金属小球一定受到4个力的作用


B．金属小球可能受到3个力的作用


C．金属小球一定受到2个力的作用


D．金属小球可能受到沿斜面向上的静摩擦力


答案 C


解析 斜面光滑，小球不可能受摩擦力作用，D错误；假设细绳A或者斜面给小球指向左上方的弹力，小球在水平方向就不能平衡，故小球仅受重力和细绳B的拉力，A、B错误，C正确。


8.近年来，智能手机的普及使“低头族”应运而生。近日研究发现，玩手机时，有可能让颈椎承受多达60磅(约270 N)的重量。一系列健康问题与不当的姿势存在关联，如背痛、体重增加、胃痛、偏头疼和呼吸道疾病等。当人体直立时，颈椎所承受的压力等于头部的重量；但当低头时，颈椎受到的压力会随之变化，现将人低头时头颈部简化为如图所示的模型，重心在头部的P点，颈椎OP(轻杆)可绕O转动，人的头部在颈椎的支持力和沿PA方向肌肉拉力的作用下静止。假设低头时颈椎OP与竖直方向的夹角为45°，PA与竖直方向的夹角为60°，此时颈椎受到的压力约为直立时颈椎受到压力的(eq \r(6)≈2.45)( )





A．4.2倍B．3.3倍


C．2.8倍 D．2.0倍


答案 B


解析 由题意可知人的头部受力情况如图所示，设人的颈椎对头的支持力为F，肌肉对头的拉力为T，正交分解力F和T，在水平方向：Tsin60°＝Fsin45°，竖直方向Fcs45°＝G＋Tcs60°，联立解得F≈3.3G，由牛顿第三定律知，颈椎受到的压力F′等于颈椎对头的支持力，即F′≈3.3G，B正确。





9．小娟、小明两人共提一桶水匀速前行，如图所示，已知两人手臂上的拉力大小相等且为F，两人手臂间的夹角为θ，水和水桶的总重力为G，则下列说法中正确的是( )





A．当θ为120°时，F＝G


B．不管θ为何值，F＝eq \f(G,2)


C．当θ＝0°时，F＝eq \f(G,2)


D．θ越大，F越小


答案 AC


解析 水桶受重力G和两个拉力F作用而平衡，根据平衡条件得：2Fcseq \f(θ,2)＝G，解得：F＝eq \f(G,2cs\f(θ,2))，由公式可知，F随着θ的变化而变化，且θ越大，F越大，B、D错误；当θ＝0°时，F＝eq \f(G,2)，C正确；当θ为120°时，F＝G，A正确。


10．科技的发展正在不断地改变着我们的生活，如图甲是一款手机支架，其表面采用了纳米微吸材料，用手触碰无粘感，接触到平整光滑的硬性物体时，会牢牢吸附在物体上，如图乙是手机静止吸附在支架上的侧视图，若手机的重力为G，则下列说法正确的是( )





A．手机受到的支持力大小为Gcsθ


B．手机受到的支持力大于Gcsθ


C．纳米材料对手机的作用力大小为Gsinθ


D．纳米材料对手机的作用力竖直向上


答案 BD


解析 手机处于静止状态，受力平衡，根据平衡条件可知，在垂直支架方向有：FN＝Gcsθ＋F吸，大于Gcsθ，A错误，B正确；手机处于静止状态，受力平衡，受到重力和纳米材料对手机的作用力，根据平衡条件可知，纳米材料对手机的作用力大小等于重力，方向与重力方向相反，竖直向上，C错误，D正确。


11.将一个F＝10 N的力分解为两个分力，如果已知其中一个不为零的分力F1方向与F成30°角，则关于另一个分力F2，下列说法正确的是( )





A．F2的方向不可能与F平行


B．F1的大小不可能小于5 N


C．F2的大小可能小于5 N


D．F2的方向与F1垂直时，F2最小


答案 AD


解析 如果F2的方向与F平行，则F1的方向也与F平行，这显然不符合题意，所以F2的方向不可能与F平行，A正确；F1的大小可能小于5 N，与F2的方向、大小有关，B错误；当F2的方向与F1的方向垂直时，F2具有最小值5 N，所以F2的大小不可能小于5 N，C错误，D正确。


12．如图所示，轻绳的两端分别系在圆环A和小球B上，圆环A套在粗糙的水平直杆MN上。现用水平力F拉着绳子上的一点O，使小球B从图中实线位置缓慢上升到虚线位置，但圆环A始终保持在原位置不动。在这一过程中，环对杆的摩擦力Ff和环对杆的压力FN的变化情况是( )





A．Ff不变B．Ff增大


C．FN不变 D．FN减小


答案 BC


解析 设Ff′为杆对环的摩擦力，FN′为杆对环的支持力，以B为研究对象，小球受到重力、水平力F和轻绳的拉力T，如图1所示，由平衡条件得：F＝mgtanα，当小球B从实线位置缓慢上升到虚线位置时，α增大，则F增大，再以整体为研究对象，受力示意图如图2所示，根据平衡条件得：Ff′＝F，F增大，则Ff′逐渐增大；FN′＝(M＋m)g，则FN′保持不变。由牛顿第三定律知，Ff增大，FN不变，B、C正确，A、D错误。





第Ⅱ卷(非选择题，共52分)


二、实验题(本题共2小题，共12分)


13．(6分)某同学利用如图a装置做“探究弹簧弹力与形变量的关系”的实验。





(1)他通过实验得到如图b所示的弹力大小F与弹簧长度x的关系图线。由此图线可得该弹簧的原长x0＝________ cm，劲度系数k＝________ N/m。


(2)他又利用本实验原理把该弹簧做成一个弹簧秤，当弹簧秤上的示数如图c所示时，该弹簧的长度x＝________ cm。


答案 (1)4 50 (2)10


解析 (1)弹簧处于原长时，弹力为零，由图b可看出，该弹簧的原长为4 cm；由图b可知，弹簧弹力为2 N时，弹簧的长度为8 cm，伸长量为4 cm，根据胡克定律F＝kΔx，有：k＝eq \f(F,Δx)＝50 N/m。


(2)由图c得到弹簧的弹力为3.0 N，根据图b得到此时弹簧的长度为10 cm。


14．(6分)某同学在做“互成角度的两个力的合成”的实验时，利用坐标纸记下了橡皮筋的结点位置O点以及两只弹簧测力计拉力的大小和方向，如图a所示。





(1)试在图a中作出无实验误差情况下F1和F2的合力的图示，并用F表示此力。


(2)有关此实验，下列叙述正确的是________。


A．两弹簧测力计的拉力可以同时比橡皮筋的拉力大


B．橡皮筋的拉力是合力，两弹簧测力计的拉力是分力


C．两次拉橡皮筋时，须将橡皮筋结点拉到同一位置O，这样做的目的是保证两次弹簧测力计拉力的效果相同


D．若只增大某一只弹簧测力计的拉力大小而要保证橡皮筋结点位置不变，只需调整另一只弹簧测力计拉力的大小即可


(3)如图b所示是甲和乙两位同学在做以上实验时得到的结果，其中哪一个比较符合实验事实？(力F′是用一只弹簧测力计拉时的力)_______ ________。


(4)在以上比较符合实验事实的那位同学的实验中，造成误差的主要原因是：(至少写出两种情况)_________________________________。


答案 (1)图见解析 (2)AC


(3)甲同学实验得到的结果


(4)见解析





解析 (1)以F1、F2为邻边作平行四边形，其对角线即为所求的合力F(如图所示)。


(2)两只弹簧测力计的拉力与橡皮筋的拉力的合力为零，它们之间不是合力与分力的关系，B错误；两弹簧测力计的拉力的合力与橡皮筋的拉力大小相等即可，两弹簧测力计的拉力可以同时比橡皮筋的拉力大，A正确；两次拉橡皮筋时，为保证效果相同，橡皮筋的结点必须拉到同一位置O，C正确；结点位置不变，合力不变，当一只弹簧测力计的拉力大小改变时，另一只弹簧测力计的拉力的大小和方向必须都改变，故D错误。


(3)用平行四边形定则求出的合力可以与橡皮筋拉力的方向有偏差，但用一只弹簧测力计拉结点的拉力与橡皮筋拉力一定在同一条直线上，故甲同学实验得到的结果符合实验事实。


(4)①F1的方向比真实方向偏左；


②F2的大小比真实值偏小且方向比真实方向偏左；


③作图时两虚线没有分别与F1线和F2线平行。(任选其二)


三、计算题(本题共4小题，共40分。要有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要注明单位)





15．(10分)如图所示，三根轻质绳子OA、OB与OC将一质量为10 kg的重物悬挂在空中而处于静止状态，其中OB与天花板夹角为30°，OA与天花板夹角为60°。(g取10 m/s2)


(1)画出结点O的受力分析图，标出对应的力及角度；


(2)求绳子OA、OB对应的拉力大小FA、FB；


(3)若保持O、B点位置不变，改变OA绳长度，将A点移动到D点，使得OD＝OB，求此时绳子OD对应的拉力大小FD。


答案 (1)图见解析 (2)50eq \r(3) N 50 N (3)100 N


解析 (1)对结点O受力分析如图甲所示，





(2)重物处于平衡状态，有FC＝mg，对O点，根据平衡条件，由几何知识得：


FA＝FCcs30°＝50eq \r(3) N


FB＝FCsin30°＝50 N。


(3)将A点移动到D点后画出O点受力示意图如图乙所示，运用合成法，由几何知识得：FD＝mg＝100 N。





16．(10分)如图所示，在倾角为30°的光滑斜面上，A、B两个质量均为m的滑块用轻质弹簧相连，弹簧的劲度系数为k，水平力F作用在滑块B上，此时弹簧长度为l，且在弹性限度内，求：


(1)弹簧原长为多少？


(2)力F的大小为多大？


答案 (1)l＋eq \f(mg,2k) (2)eq \f(2\r(3),3)mg


解析 (1)对滑块A，据平衡条件得mgsin30°＝kx，


其中x＝l0－l，解得l0＝l＋eq \f(mg,2k)。


(2)对A、B构成的整体，


据平衡条件得Fcs30°＝2mgsin30°，解得F＝eq \f(2\r(3),3)mg。





17．(10分)如图所示，一根水平的粗糙直横杆上套有两个质量均为m的铁环，两铁环上系着两根等长的细线，共同拴住一质量为M＝2m的小球。若细线与水平横杆的夹角为θ时，两铁环与小球均处于静止状态，则水平横杆对其中一铁环的弹力为多大？摩擦力为多大？


答案 2mg eq \f(mg,tanθ)


解析 分析O点的受力情况如图甲所示，


由对称性可知F2＝F3，


由平衡条件知F2sinθ＋F3sinθ＝F1，


分析M的受力情况可得F1＝Mg＝2mg，


所以F2＝F3＝eq \f(mg,sinθ)。





分析A环的受力情况如图乙所示，由平衡条件得


水平方向：Ff＝F2′csθ，且F2′＝F2，得Ff＝eq \f(mg,tanθ)


竖直方向：FN＝mg＋F2′sinθ，得FN＝2mg。


18．(10分)用弹簧测力计测定木块A、B间的动摩擦因数μ，如图甲、乙所示(水平地面粗糙)。





(1)为了用弹簧测力计的读数表示滑动摩擦力，两种情况中木块A是否都一定要做匀速直线运动？


(2)若木块A在拉力FT的作用下做匀速直线运动，图甲中A、B间的摩擦力是否等于拉力FT?


(3)若A、B的重力分别为100 N和150 N，图甲中弹簧测力计读数为60 N(当A被拉动时)，FT＝110 N，求A、B间的动摩擦因数μ。


答案 (1)图甲中A不必一定要做匀速直线运动，图乙中A一定要做匀速直线运动


(2)不等于 (3)0.4


解析 (1)题图甲中只要木块A相对B滑动即可；题图乙中的木块A一定要做匀速直线运动，因为题图乙中，只有当木块A匀速直线运动时，弹簧测力计的读数才与摩擦力大小相等。


(2)题图甲中，木块A受上、下两个接触面的向左的摩擦力作用，故木块A、B间的摩擦力小于拉力FT。


(3)题图甲中，对木块B研究，


已知Ff＝60 N，FN＝150 N，


根据Ff＝μFN知A、B间的动摩擦因数为


μ＝eq \f(Ff,FN)＝eq \f(60,150)＝0.4。