第3章 相互作用——力 素养检测-【高中必刷题】2024-2025学年新教材高中物理必修1同步课件 (人教版 江苏专版)

物理 必修第一册 RJ 江苏专版 1 3 第三章素养检测 刷速度 2 建议用时：75分钟 1.[江苏常州2024高一上期中] 足球运动是非常具有影响力的运动项目，深受青少年喜爱.如图所 示为三种与足球有关的情景，下列说法中正确的是( ) D A.图甲中，静止在地面上的足球受到的压力就是它的重力 B.图甲中，静止在地面上的足球受到弹力是因为足球发生形变 C.图乙中，静止在地面上相互接触的两个足球一定受到相互作用的弹力 D.图丙中，打到球网上的足球受到弹力是因为球网发生了形变 3 解析 静止在地面上的足球受到重力和地面给它的支持力,压力是足球作用在地面上的,虽然压力和 重力大小相等,方向都向下,但是性质不一样,不能说静止在地面上的足球受到的压力就是它的重力, 故A错误；静止在地面上的足球受到弹力是因为地面发生形变,故B错误；静止在地面上相互接触 的两个足球,如果受到相互作用力,那力的方向一定是水平的,这样足球水平方向受力不平衡,跟静止 状态矛盾,故两个足球一定不受到相互作用的弹力,故C错误；题图丙中,足球与球网相互作用的过 程中受到球网施加的弹力作用,是因为球网发生了形变,故D正确. 4 2.[广西名校联盟2024高一上联考] 如图所示，质量为 的手机静置在支架斜面上， 斜面与水平面的夹角为 ，手机与接触面间的动摩擦因数为 ，重力加速度为 .若 手机始终静止在支架上，则下列说法正确的是( ) D A.手机对支架的压力大小为 ，方向垂直于斜面向上 B.手机受到的摩擦力大小为 ，方向沿斜面向上 C.若使 减小，支架对手机的作用力减小 D.若使 减小，支架对手机的作用力不变 5 解析 手机对支架的压力大小为 ,方向垂直于斜面向下,选项A错误；手机受到的摩擦力为 静摩擦力,大小等于 ,方向沿斜面向上,选项B错误；支架对手机的作用力与手机的重力等 大反向,则若使 减小,支架对手机的作用力不变,选项C错误,D正确. 6 3.如图甲所示，、两个物体叠放在水平面上，的上、下表面均水平， 物体与一力传感器相 连，连接力传感器和物体的细绳保持水平.从时刻起，用一水平向右的力（ 为常数） 作用在物体上，力传感器的示数随时间变化的图线如图乙所示，、、 为已知量，且最大静 摩擦力等于滑动摩擦力.据此可求( ) A 甲 乙 A.、之间的最大静摩擦力 B. 物体的质量 C.、之间的动摩擦因数 D.与水平面间的动摩擦因数 7 解析 内,A不受水平拉力,说明水平面对B的静摩擦力没有达到最大值, 内,力传感器的 示数逐渐增大,说明水平面对B的静摩擦力达到最大值,B对A有向右的静摩擦力, 时刻后力传感器 的示数不变,说明B相对A向右运动,A受到滑动摩擦力,则 时刻A、B之间的静摩擦力达到最大值, ,A正确.根据题中的条件不能求解A物体的质量,B错误.由于B运动后A静止不动, 则A、B间有滑动摩擦力,等于 ,由于A对B的压力未知,所以不能求出A、B之间的动摩擦因 数,C错误.B对水平面的压力未知,因此不能求出B与水平面间的动摩擦因数 ,D错误. 8 4.[辽宁部分学校2024高一上联考] 如图所示，固定的斜面上叠放着、两木块，木块与 的接 触面水平，水平力作用于木块，使木块、保持静止，且 .则下列描述正确的是( ) C A.对的压力和对的支持力是一对平衡力 B. 可能受到3个力作用 C.可能受到4个力作用 D.斜面对木块 的摩擦力方向一定沿斜面向下 9 解析 根据牛顿第三定律,A对B的压力和B对A的支持力是一对作用力与反作用力,故A错误.对木块 A受力分析,受水平力 、重力、支持力和静摩擦力4个力作用,故B错误.对木块B受力分析,受重力、 A对B的压力、A对B水平向左的静摩擦力、斜面对B垂直斜面向上的支持力,斜面对B有可能有静摩 擦力（当A对B向左的静摩擦力沿斜面向上的分力与重力沿斜面向下的分力平衡时，静摩擦力为 零）,故B受4个力或5个力,故C正确.设A对B向左的静摩擦力沿斜面方向的分力为 ,重力沿斜面向 下的分力为,当时,B有上滑的趋势,斜面对木块B的摩擦力方向沿斜面向下；当 时, 斜面对木块B的摩擦力为零；当 时,B有下滑的趋势,斜面对木块B的摩擦力方向沿斜面向上, 故D错误. 10 5.[云南昆明2024高一上期末] 如图所示，在倾角为 的光滑固定斜面上有质量均为 的两个 小滑块、，小滑块、用劲度系数为的轻质弹簧连接.现对施加一水平向左的推力 ， 使、均静止在斜面上.已知弹簧的原长为，则推力 的大小和此时弹簧的长度分别为 ( ) A A.， B.， C.， D.， 11 解析 以A、B和弹簧组成的系统为研究对象,整体受重力,垂直斜面的弹力,推力 ,如图所示, 由平衡条件有 , 解得,隔离A分析,A受重力、垂直斜面的支持力和弹簧沿斜面向上的弹力 .根据平衡条件 有 ,解得,此时的弹簧长度为 ,故A正确. 12 6.[山西大学附中2023高一上期中] 如图所示，在水平传送带上有三个质量分 别为、、 的可视为质点的木块1、2、3,1和2及2和3间分别用原长为 B A. B. C. D. 、劲度系数为的轻弹簧连接起来，木块与传送带间的动摩擦因数均为 ，现用水平细绳将木块 1固定在左边的墙上，传送带按图示方向匀速转动，重力加速度为 ，当三个木块达到平衡后，1、 3两木块之间的距离是( ) 13 解析 对木块3分析,水平方向所受滑动摩擦力与右侧弹簧弹力平衡,有,可得 ,对 木块2和3整体分析,水平方向所受滑动摩擦力与左侧弹簧弹力平衡,有 ,可得 ,则1、3两木块之间的距离 ,故B正确. 14 7.[黑龙江大庆铁人中学2024高一上期末] 轻质细线上端固定，下端悬挂一小球，对小球 施加一个大小恒定且小于小球重力的拉力 ，开始时拉力方向竖直向上，如图所示.现将 拉力在同一竖直平面内沿顺时针方向缓慢转过 .设细线中拉力的大小为 ，细线与 竖直方向的夹角为 ，则在拉力 方向变化的过程中( ) D A.先减小后增大 B.先增大后减小 C. 一直增大 D. 先增大后减小 15 解析 设与竖直方向的夹角为 ,对小球受力分析,如图甲所示,与 的合力大小等于重力,方向竖 直向上,故、和可以组成一个矢量三角形.因的大小不变,当 在同一竖直平面内沿顺时针方 向缓慢转过 的过程中,以 的大小为半径画出一个动态圆进行分析,同时保证合力的大小、方向 都不变,如图乙所示,当的方向由竖直向上变到水平向右,即 不断增大的过程中,由图乙可知,从位 置1到位置2,再到位置3,的大小不断增大,故A、B错误；而从位置1变到位置2的过程中, 增大, 当与垂直,即在位置2时, 最大,从位置2变到位置3的过程中, 减小,故 先增大后减小.故C错 误，D正确. 甲 乙 16 8.如图所示，一位同学用双手水平夹起一摞书，并停留在空中.已知手掌与书间的动摩擦因数 ，书与书间的动摩擦因数 ，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力.若每本书的质量为 ，该同学对书的水平正压力为 ，每本书均呈竖直静止状态，重力加速度 ，则( ) C A.每本书受到的摩擦力的合力大小不相等 B.书与书之间的摩擦力大小均相等 C.他最多能夹住22本书 D.他最多能夹住30本书 17 解析 因为每本书均呈竖直静止状态,所以每本书所受的摩擦力的合力都与书的重力平衡,即每本书 受到的摩擦力的合力大小相等,A错误；越靠近外侧，书与书之间的摩擦力越大,即书与书之间的摩 擦力大小不相等,B错误；先将所有的书（设有 本）当作整体,受力分析,竖直方向受重力、静摩擦 力,根据平衡条件有,则有 ,再考虑除最外侧两本书外的其他书 （本）,受力分析,竖直方向受重力、静摩擦力,根据平衡条件有 ,则有 ,故最多能夹住22本书,C正确,D错误. 18 9.[江苏南通石港中学2023段考] 如图所示，顶端附有光滑定滑轮的斜面 体静止在粗糙水平地面上，三条细绳的结点为 ，一条细绳跨过定滑轮平 行于斜面连接物块，一条细绳连接小球，、 均处于静止状态，另一 条细绳在外力作用下使夹角 ，现缓慢改变细绳 的方向至 C A.细绳 的拉力先增大后减小 B.斜面体对物块 的摩擦力大小一定先减小后增大 C.地面对斜面体有向左的摩擦力 D.地面对斜面体的支持力等于物块 和斜面体的重力之和 ，且保持结点 位置不变，整个装置始终处于静止状态，下列说法正确的是( ) 19 解析 缓慢改变细绳的方向至 的过程,细绳 拉力的方向从1位置 变化到2位置再到3位置,如图所示,可知细绳的拉力先减小后增大,细绳 的 拉力一直增大,故A错误；若开始时物块受细绳 的拉力比较大,则斜面体对 物块的摩擦力沿斜面向下,细绳 的拉力一直增大,则摩擦力一直增大,故B错 误；以斜面体和、 整体为研究对象受力分析,根据平衡条件可知,斜面体受 地面的摩擦力与细绳 的拉力沿水平方向的分力等大反向,故地面对斜面体的摩擦力方向向左,故 C正确；以斜面体和、 整体为研究对象受力分析,根据竖直方向受力平衡有 , 为与竖直方向的夹角,由于 不一定等于,则 不 一定等于 ,故D错误. 20 10.[河南信阳高级中学2024高一上期末] 如图所示，在倾角为 的粗糙斜面体上静止放置 质量分别为和的、两物体，斜面与两物体间的动摩擦因数均为 ，用一条不可伸长的细 绳通过轻滑轮将两物体相连，现对滑轮施加竖直向上由零缓慢增大的拉力，直到物体或 将要发 生滑动，但刚好没有滑动.已知轻滑轮两侧的绳与竖直方向的夹角均为 ，用、 分别表 示斜面对两物体的摩擦力，假设滑动摩擦力等于最大静摩擦力.在此过程中，关于摩擦力大小的变 化情况描述正确的是，， ( ) D A.地面对斜面体有摩擦力 B.拉力持续增大，物体 将先发生滑动 C.可能先平行于斜面向上再平行于斜面向下 D. 一直不变 21 解析 对斜面体和物体A、B组成的系统整体受力分析可知,整体受重力、地面的支持力 以及竖 直向上的拉力 ,在拉力逐渐增大,且A、B相对于斜面未滑动的过程中,整体所受合外力为零,竖直方 向始终有 ,而水平方向不受外力,地面对斜面体的摩擦力为零,故A错误.对B受力分析,B将 要滑动时最大静摩擦力大小等于B的重力沿斜面向下的分力,设此时绳上的张力为 ,则有 ,解得 ,而在B未滑动时,B所受摩擦力为静摩擦力,大小 始终为,方向沿斜面向上；对A受力分析,当绳的拉力 逐渐增大时,摩擦 力逐渐减小直到为零,此时A将要滑动,有 ,解得,由于 , 因此B先滑动,故B错误，D正确.根据题意结合B、D项分析可知,绳的拉力范围为 ,而当绳 的拉力为时,对A有 ,此时A受到的摩擦力仍沿斜面向上,可知A所 受摩擦力始终平行于斜面向上且一直减小,故C错误. 22 11.（12分）[湖南长沙长郡中学2024高一上期中] 甲、乙两个实验小组进行验证力的平行四边形 定则的实验，甲实验小组用如图甲所示装置进行实验，其中为固定橡皮筋的图钉， 为橡皮筋 与细绳的结点，和 为细绳. 甲 乙 丙 丁 （1）某次实验中两弹簧测力计拉力及两个拉力的合力的示意图如图乙所示， 为一个弹簧测力 计拉橡皮筋时的拉力.如果操作规范，则图乙中的与两力中，方向一定沿 方向的是___. 解析 用一个弹簧测力计拉橡皮筋时,拉力的方向与橡皮筋的方向在同一条直线上,即与 两个力 中,方向一定沿方向的是 . 23 （2）关于实验操作，下列步骤中必要的是___. D A.实验前要用力拉弹簧测力计挂钩，检查指针能否达到最大量程处 B.实验前要将两只弹簧测力计竖直互钩对拉，检查两弹簧测力计读数是否相同 C.两分力的夹角应取 较好，便于之后运算中采用勾股定理以验证平行四边形定则 D.拉力方向应与白纸平面平行，且两个分力的值要适当大些 解析 在使用弹簧测力计之前不用将弹簧测力计用力拉,看是否能达到最大量程,故A错误；弹簧测 力计使用前应该校零,即将两弹簧测力计调零后水平互钩对拉,选择两个读数相同的测力计,竖直互 拉会有重力的影响,故B错误；两个分力夹角不宜过大,也不宜过小,不一定非要是 ,也不用勾股 定理求解合力以验证平行四边形定则,故C错误；本实验是通过在白纸上作力的图示来验证平行四 边形定则,为了减小实验误差,弹簧测力计、细绳、橡皮筋都应与白纸平行,否则,作出的是拉力在纸 面上的分力,误差较大,为了减小作图时画线的误差,弹簧测力计的拉力应适当大一些,故D正确. 24 （3）若实验中，两个分力的夹角为 ，合力为，与 的关系图像如图丙所示.已知这两分力大 小不变，则任意改变这两个分力的夹角，能得到的合力大小的变化范围________________. 解析 设两个力分别为、,且,由题图丙可知, ,联立解得 ,,合力大小的变化范围 . 25 （4）乙实验小组接着进行了如图丁所示的实验，一竖直木板上固定白纸，白纸上附有角度刻度 线，弹簧测力计和连接细线系于点，其下端用细线挂一重物，使结点 静止在角度刻度线的 圆心位置.分别读出弹簧测力计和的示数，并在白纸上记录拉线的方向.则图丁中弹簧测力计 的 示数为______；弹簧测力计、均绕 点顺时针缓慢转动，且保持两弹簧测力计间的夹角不变， 直到弹簧测力计方向水平为止，此过程中弹簧测力计的示数会______，弹簧测力计 的示数会 ______（后两空填“变大”“不变”“变小”“先变大后变小”或“先变小后变大”）. 5.80 变小 变大 26 解析 题图丁中弹簧测力计的分度值为,由题图丁可知弹簧测力计的示数为 .由题意,根 据几何关系可知,弹簧测力计、对的拉力、以及对的拉力 组成的矢量三角形内接于一 个圆内,如图所示,可知在弹簧测力计、均绕点顺时针缓慢转动直到弹簧测力计 方向水平的过 程中,弹簧测力计的示数会变小,弹簧测力计 的示数会变大. 27 12.（12分）[北京东城区2024高一上月考] 如图所示，用不可伸长的轻绳和 吊起一装有少 量沙子的沙袋（沙袋质量不计），绳和与天花板的夹角分别为 和 .现缓慢往沙袋中 注入沙子.重力加速度取 . 解析 对 点受力分析，如图所示 . 28 （1）当沙袋中沙子的质量时，求绳和上的拉力大小和 ； [答案] ; 解析 沙袋处于静止，根据二力平衡有，和 两段绳子的拉力分别沿各自绳子的方向， 二力的合力与等大反向，由几何知识和力的分解，有 ， . 29 （2）若能承受的最大拉力为，能承受的最大拉力为 ，为使绳子不断裂，求沙 袋中沙子质量的最大值 . [答案] 解析 和 两段绳子方向不变，要保持平衡，两绳子的拉力方向不变，由力的三角形可得 ，而， ， 所以更容易被拉断，此时有 ， 解得 . 30 13.（12分）[北京人大附中2023高一上期中] 斜面是一种简单机械，战国时期墨家著作《墨经》 一书中就记载了利用斜面来提升重物的方法.在某次劳动实践活动课中，小明到物理实验室帮老师 整理和搬运实验器材，一些放置实验器材的箱子经常需要通过斜面进行搬运.如图甲所示，倾角为 的斜面放置在水平面上，质量为 的箱子在斜面上正好能匀速下滑.已知在箱子的各种运 动中，斜面始终保持静止.，，重力加速度为 31 （1）求箱子与斜面间的动摩擦因数 . [答案] 解析 对箱子进行受力分析,如图（a）所示,根据平衡条件,垂直斜面方向有 , 平行斜面方向有 , 由于箱子受到的摩擦力为滑动摩擦力,故有 , 联立解得 . 图（a） 32 （2）如图乙所示，若用水平推力推着箱子沿斜面匀速上升，求推力 的大小. [答案] 解析 对箱子进行受力分析,如图（b）所示,根据平衡条件,在垂直斜面方向有 , 在平行斜面方向有 , 联立解得 . 图（b） 33 （3）如图丙所示，为了用最小的力就能拉着箱子沿斜面匀速上升，小明在箱子的同一作用点尝 试了各个方向的拉力.请进行理论分析，说明最小拉力 的大小及方向. [答案] ,方向斜向右上,与水平方向的夹角为 图（c） 解析 解法一：根据三角形定则,可得出示意图如图（c）所示,设摩擦力与支持力的 合力与轴正方向的夹角为 ,则,可知 恒为 ,即摩擦力与支 持力的合力方向始终不变.根据图（c）可知,当 与斜面对箱子作用力的合力垂直时, 拉力最小,则 ,即该力的方向斜向右上,与 水平方向的夹角为 . 34 图（d） 解法二：如图（d）所示,设拉力与斜面的夹角为 , 根据平衡条件,箱子在轴有 , 即 , 在轴有 , 联立可得 , 可知,当,即 时,拉力有最小值,最小值为 , 方向斜向右上,与水平方向的夹角为 . 35 14.（14分）[江苏连云港2024高一上期中] 如图所示，固定在水平地面上的斜面体倾角为 ， 物块与斜面间的动摩擦因数为，轻绳一端通过两个滑轮与物块 相连，另一端固定于天花板上， 不计轻绳与滑轮的摩擦及滑轮的质量.已知物块的质量为，连接物块 的轻绳与斜面平行，挂 上物块后，动滑轮两边轻绳的夹角为 ，物块、都保持静止，重力加速度为 ，假设最大 静摩擦力等于滑动摩擦力. 36 （1）若挂上物块后，物块恰好不受摩擦力作用，求轻绳的拉力 的大小. [答案] 解析 轻绳上的拉力处处相等,对物块受力分析, 恰好不受摩擦力作用,则沿斜面方向有 , 解得 . 37 （2）若物块的质量为，求物块 受到的摩擦力的大小和方向. [答案] ,沿斜面向上 甲 解析 对物块 受力分析,如图甲所示, 竖直方向有 , 已知,解得 , 乙 对物块进行受力分析,因为 ,有向下运动的趋势,故 受到 的摩擦力沿斜面向上,如图乙所示,沿斜面方向有 , 解得受到的摩擦力大小为 . 38 （3）为保持物块处于静止状态，求物块 的质量范围. [答案] 丙 解析 物块刚好要沿斜面向上滑动时,物块的质量最大,设为 , 此时对物块、 进行受力分析,如图丙所示, 对,沿斜面方向有 , 垂直于斜面方向有 , 且,联立解得 , 对,竖直方向有 , 联立解得 ； 39 丁 物块刚好要沿斜面向下滑动时,物块的质量最小,设为 ,此时 对物块、 进行受力分析,如图丁所示, 对,沿斜面方向有 , 垂直于斜面方向有 , 且,联立解得 , 对,竖直方向有 , 联立解得 , 所以为保持物块处于静止状态,物块 的质量范围为 . 40 $$