第3章 相互作用——力 章末达标检测(Word练习)-【精讲精练】2024-2025学年高中物理必修第一册（人教版2019）

(本卷满分100分) 一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。 1.如图是运动员用手掌奋力将球击出时的情形，下列说法正确的是(　　) A．手掌对排球作用力的大小大于排球对手掌作用力的大小 B．手掌对排球作用力的大小等于排球对手掌作用力的大小 C．排球对手掌的作用力晚于手掌对排球的作用力 D．手掌对排球作用力与排球对手掌作用力是平衡力 解析　排球对运动员手掌的作用力和运动员手掌对排球的作用力是一对作用力与反作用力，大小相等，方向相反，A、D错误，B正确；一对作用力与反作用力同时产生、同时消失，所以排球对运动员手掌的作用力和运动员手掌对排球的作用力同时产生、同时消失，C错误。 答案　B 2．如图所示，某同学将一轻质弹簧一端固定在竖直挡板上，另一端与物块连接，物块置于水平面上，物块与水平面间的动摩擦因数为μ，弹簧与地面平行。改变物块在水平面上的位置，发现物块只能在A、B两点间保持静止，测得A、B两点到竖直挡板的距离分别为d1、d2，物块的质量为m，当地重力加速度为g，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则该弹簧的劲度系数为(　　) A.　　　　　　　 B． C. D． 解析　根据题意，设弹簧的原长为d0，劲度系数为k，在A点时k＝μmg，在B点时k＝μmg，联立解得k＝，故选A。 答案　A 3．(2023·山东泰安期末)某同学用两只手分别撑住桌子(桌面等高)使自己悬空，并保持如图所示姿势静止，两手臂和桌面夹角均为θ(0<θ<90°)，桌脚与地面之间有摩擦，桌面与地面均水平，增大两手臂和桌面夹角θ，则(　　) A．每只手臂所承受的作用力变小，地面对桌面的支持力将变小 B．每只手臂所承受的作用力变小，地面对桌面的支持力将变大 C．每只手臂所承受的作用力变小，地面对桌面的支持力不变 D．每只手臂所承受的作用力变大，地面对桌面的支持力将变大 解析　设手臂受力为F，可得2Fsin θ＝Mg，增大两手臂和桌面夹角θ，每只手臂所承受的作用力变小，地面对桌面的支持力大小等于人与桌面的总重量，不会变化，故选C。 答案　C 4．如图所示，一定质量的物体通过两轻绳悬挂，结点为O。人沿水平方向拉着OB绳，物体和人均处于静止状态。若OB绳中的拉力方向不变，人缓慢向左移动一小段距离，则下列说法正确的是(　　) A．OA绳中的拉力先减小后增大 B．OB绳中的拉力不变 C．人对地面的压力逐渐减小 D．地面对人的摩擦力逐渐增大 解析　对结点O受力分析：如图所示，结点O受到方向始终竖直向下的拉力、OA绳中的拉力FA、OB绳中的拉力FB而处于静止状态。 若OB绳中的拉力方向不变，人缓慢向左移动一小段距离，由于FA与FB的合力不变(大小等于重力mg，方向竖直向上)，由矢量图可以看出，拉力FA会增大，拉力FB也增大，选项A、B错误。由于人的拉力方向沿水平方向，所以拉力增大不影响人对地面的压力，选项C错误。对人受力分析，在水平方向，由平衡条件可知，地面对人的摩擦力随OB绳中的拉力增大而逐渐增大，选项D正确。 答案　D 5．(2023·山东枣庄期末)如图所示的实验可以用来研究物体所受到的滑动摩擦力。当手拉木板从木块下抽出时，弹簧测力计的示数为F，由此可知(　　) A．木板与桌面间的滑动摩擦力等于F B．木块与木板间的滑动摩擦力等于F C．绳子对木板的拉力等于F D．人手对绳子的拉力等于F 解析　由于木块静止，木块受木板的滑动摩擦力等于弹簧对木块的弹力F，木板运动状态不确定，无法判断木板与桌面间的摩擦力大小，故B正确，A错误；由于木板运动状态不确定，绳子对木板的拉力、人手对绳子的拉力与F关系都不确定，故C、D错误。 答案　B 6.如图所示，物块A放在木板上，当缓慢抬起木板的一端，使木板与水平面夹角α分别为30°、45°时，物块受到的摩擦力相等，则物块和木板间的动摩擦因数为(　　) A.　　 B．　　　 C.　　　 D. 解析　木板的倾角α分别为30°、45°时，物块受到的摩擦力大小相等，分析可知：当倾角为30°时物块受到的是静摩擦力，当倾角为45°时物块受到的是滑动摩擦力。 当倾角为30°时，静摩擦力大小等于重力沿斜面向下的分力，即Ff＝mgsin 30°。 当倾角为45°时物块受到的是滑动摩擦力，根据滑动摩擦力公式得 Ff＝μFN＝μmgcos 45° 得到mgsin 30°＝μmgcos 45° 解得μ＝，故选A。 答案　A 7．有一个直角支架AOB，AO水平放置，表面粗糙，OB竖直向下，表面光滑。AO上套有小环P，OB上套有小环Q，两环的质量均为m，两环由一根质量可忽略、不可伸长的细绳相连，并在某一位置平衡(如图所示)。现将P环向左移一小段距离，两环再次达到平衡状态，那么，移动后的平衡状态和原来的平衡状态比较，AO杆对P环的支持力FN和摩擦力Ff的变化情况是(　　) A．FN不变，Ff变大 B．FN不变，Ff变小 C．FN变大，Ff变大 D．FN变大，Ff变小 解析　以两环和细绳整体研究对象，可知竖直方向上始终二力平衡，FN＝2mg不变；以Q环为研究对象，在重力、细绳拉力F和OB压力FN作用下平衡，设细绳和竖直方向的夹角为α，则P环向左移的过程中α将减小，FN＝mgtan α也将减小。再以整体为研究对象，水平方向只有OB对Q环的压力FN和OA对P环摩擦力Ff作用，因此Ff＝FN也减小，故选B。 答案　B 8．一串塑料小球(个数N＝5)悬挂在空中，每个小球完全相同且质量都为m。它们在恒定的水平风力作用下(风向左吹)发生倾斜，绳子的质量不计，小球们在空中平衡时，下列关于小球与绳子的位置关系正确的是(　　) 解析　以从下往上n个小球为整体研究对象，根据小球的受力可知， 设绳子的拉力方向与竖直方向夹角为θ，则tan θ＝＝，故所有小球所受拉力的方向相同，故选C。 答案　C 二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。在每小题给出的四个选项中，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。 9.如图所示，质量为m的木块在推力F的作用下，在水平地面上做匀速直线运动。已知木块与地面间的动摩擦因数为μ，F的方向与地面成θ角斜向下，则地面对木块的滑动摩擦力大小为(　　) A．μmg B．Fcos θ C．Fsin θ D．μ(mg＋Fsin θ) 解析　质量为m的木块在推力F的作用下，在水平地面上做匀速直线运动，受力如图所示：水平方向：Ff＝Fcos θ，竖直方向： FN＝Fsin θ＋mg，滑动摩擦力Ff＝μFN＝μ(mg＋Fsin θ)，故A、C错误，B、D正确。 答案　BD 10．如图为表面粗糙的倾斜皮带传输装置，皮带的传动速度保持不变，物体被无初速度地放在皮带的底端A处，开始时物体在皮带上滑动，当它到达位置B后就不再相对皮带滑动，而是随皮带一起匀速运动，直至传送到顶端C，在传送过程中，物体受到的摩擦力(　　) A．在AB段为沿皮带向上的滑动摩擦力 B．在AB段为沿皮带向下的滑动摩擦力 C．在BC段不受静摩擦力 D．在BC段受沿皮带向上的静摩擦力 解析　在AB段，物体相对皮带向下滑动，受到沿皮带向上的滑动摩擦力，选项A正确；在BC段，物体相对皮带有向下滑的趋势，受到沿皮带向上的静摩擦力，选项D正确。 答案　AD 11．(教材本章复习与提高B组第3题变式)如图所示，木箱A、B的质量分别为20 kg和60 kg，它们与水平地面之间的动摩擦因数均为0.1，在A、B中间安置了一劲度系数为1 000 N/m的轻质弹簧，初始状态时弹簧为原长，两木箱置于水平地面上静止不动。现用一个大小为50 N的水平力推木箱B，若最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取重力加速度大小g＝10 m/s2，则下列说法正确的是(　　) A．木箱A不受摩擦力作用 B．木箱B受到的摩擦力大小为20 N C．弹簧的压缩量为5 cm D．缓慢增大推力，当推力为70 N时，木箱B对弹簧的弹力大小为10 N 解析　木箱B受到的最大静摩擦力为FfB＝μmBg＝60 N，推力50 N小于木箱B的最大静摩擦力，所以推不动木箱B，弹簧不被压缩，木箱A不受摩擦力作用，故A正确，B、C错误；将两木箱看成一个整体，最大静摩擦力为Ff＝μ(mA＋mB)g＝80 N，当推力增大为70 N时大于木箱B的最大静摩擦力，此时木箱B所受摩擦力为60 N，而推力小于80 N，故木箱B仍静止，则弹簧对B的弹力为10 N，则木箱B对弹簧的弹力大小为10 N，故D正确。 答案　AD 12.一物体置粗糙的固定斜面上保持静止，现用水平力F推物体，如图所示，当F由0稍许增加时，物体仍保持静止状态，则(　　) A．物体所受的合力增加 B．斜面对物体的支持力增加 C．斜面对物体的摩擦力增加 D．斜面对物体的作用力增加 解析　根据静摩擦力的特点(静摩擦力大小0≤Ff≤Fmax，方向沿接触面方向但可以变化)可知，当F＝0时静摩擦力方向沿斜面向上，大小为Ff＝mgsin α。由于物体仍保持静止状态，根据平衡条件可知合力仍为零，保持不变，故A错误； 由受力分析图(如图)可知，斜面对物体的支持力FN＝mgcos α＋Fsin α，则F增大，FN增大，故B正确；根据以上分析可知，若Fcos α≤mgsin α时，静摩擦力方向沿斜面向上，由平衡条件得Ff＝mgsin α－Fcos α，则F增大，Ff减小；若Fcos α>mgsin α时，静摩擦力方向沿斜面向下，由平衡条件得Ff＝Fcos α－mgsin α，则F增大，Ff增大；所以静摩擦力大小可能减小，也可能增加，故C错误；斜面对物体的作用力是支持力和静摩擦力的合力，根据平衡条件得，斜面对物体的作用力F′＝，则F增大，F′增大，故D正确。 答案　BD 三、非选择题：本题共6小题，共60分。 13．(6分)某同学在“探究弹力和弹簧伸长的关系”时，安装好实验装置，让刻度尺的零刻度线与弹簧上端平齐，在弹簧下端挂1个槽码，静止时弹簧长度为l1，如图甲所示，图乙是此时固定在弹簧挂钩上的指针在刻度尺(最小分度是1毫米)上位置的放大图，示数l1＝________cm。在弹簧下端分别挂2个、3个、4个、5个相同槽码，静止时弹簧长度分别是l2、l3、l4、l5，已知每个槽码质量是50 g，挂2个槽码时，弹簧弹力F2＝________N(当地重力加速度g＝9.8 m/s2)。要得到弹簧伸长量x，还需要测量的是________。作出F­x曲线，得到弹力与弹簧伸长量的关系。 解析　最小分度是1毫米的刻度尺，应估读到0.1毫米，故读数为25.85 cm；F2＝2mg＝2×0.050×9.8 N＝0.98 N；本实验是“探究弹力和弹簧伸长的关系”，故还需要测量弹簧原长。 答案　25.85(25.84～25.86均可)　0.98 弹簧原长 14．(8分)在“探究求合力的方法”实验中，现有木板、白纸、图钉、橡皮筋、细绳套和一支弹簧测力计。 (1)为了完成实验，某同学另找来一根弹簧，先测量其劲度系数，得到的实验数据如下表： 弹力F(N) 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50 伸长量x(×10－2m) 0.74 1.80 2.80 3.72 4.60 5.58 6.42 根据表中数据在图中作出F­x图像并求得该弹簧的劲度系数k＝________N/m。 (2)某次实验中，弹簧测力计的指针位置如图甲所示，其读数为________N；同时利用(1)中结果获得弹簧上的弹力值为2.50 N，请在图乙中画出这两个共点力的合力F合的图示。 (3)由图得到F合＝________N。 解析　(1)以水平方向为x轴，竖直方向为F轴，建立直角坐标系，然后描点，选尽可能多的点连成一条线，其图线的斜率即为弹簧的劲度系数k，在直线上任取一点，如(5.58×10－2,3.00)，则k＝ N/m≈54 N/m。 (2)弹簧测力计的读数为2.10 N。先选标度，合力F合的图示如图所示。 (3)经测量，合力F合＝3.3 N。 答案　(1)见解析图　54(53～55均可) (2)2.10　见解析图 (3)3.3(3.28～3.32均可) 15．(8分)如图所示，某人用轻绳牵住一只质量m＝0.6 kg的氢气球，因受水平风力的作用，系氢气球的轻绳与水平方向成37°角。已知空气对气球的浮力为15 N，人的质量M＝50 kg，且人受的浮力忽略不计(g取10 N/kg，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8)。求： (1)水平风力的大小； (2)人对地面的压力大小； (3)若水平风力增强，人对地面的压力如何变化？(要求说明理由) 解析　(1)对氢气球进行受力分析，并分解如图甲所示，由平衡条件列式，竖直方向F浮＝mg＋Fsin 37° 水平方向F风＝Fcos 37°， 解得F风＝12 N，F＝15 N。 甲　　　　　　　乙 (2)对人进行受力分析，并分解如图乙所示。 由平衡条件列式，竖直方向FN＝Mg－Fsin 37°＝500－15×0.6 N＝491 N。 (3)若风力增强，只改变了水平方向的力，视气球及人为一整体可知，竖直方向上的受力情况没改变，人对地面的压力不变。 答案　(1)12 N　(2)491 N　(3)见解析 16．(8分)如图甲所示，在倾角为37°的固定斜面上有一物体，质量为10 kg。当给它施加沿斜面向下大小为4 N的力时，物体刚好静止在斜面上(最大静摩擦力可认为等于滑动摩擦力，取g＝10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8)求： (1)物体与斜面间的动摩擦因数； (2)如果改用与斜面成37°向上的力拉物体，如图乙所示，物体将会沿斜面向上匀速运动，则所施加的拉力多大？(本小问计算结果保留两位小数) 解析　(1)根据平衡条件可得： F1＋mgsin 37°＝μmgcos 37° 其中F1＝4 N，解得μ＝0.8。 (2)如果改用与斜面成37°向上的力拉物体，受力情况如图所示： 根据平衡条件，垂直于斜面方向： FN＋Fsin 37°＝mgcos 37° 沿斜面方向： Fcos 37°＝Ff＋mgsin 37° 根据摩擦力的计算公式可得Ff＝μFN，联立各式解得F≈96.88 N。 答案　(1)0.8　(2)96.88 N 17．(14分)如图所示，轻绳OA一端系在天花板上，与竖直线夹角37°，轻绳OB水平，一端系在墙上，O点处挂一重为40 N的物体。(cos 37°＝0.8，sin 37°＝0.6) (1)求AO、BO的拉力各为多大？ (2)若AO、BO、CO所能承受的最大拉力均为100 N，则所吊重物重力最大不能超过多大？ 解析　(1)对悬点O受力分析，由共点力平衡条件可得 FAsin 37°＝FB FAcos 37°＝GC 联立可得：FA＝50 N，FB＝30 N。 (2)由(1)可得，FA>FC>FB，因此当FA＝100 N时，所吊重物重力最大，则有FAcos 37°＝GCmax，解得GCmax＝80 N。 答案　(1)50 N　30 N　(2)80 N 18．(16分)如图所示，物块A、B通过一根不可伸长的细线连接，A静止在斜面上，细线绕过光滑的滑轮拉着B，A与滑轮之间的细线与斜面平行。已知斜面倾角为30°，物块A的质量为2 kg，物块B的质量为1.2 kg，重力加速度取10 m/s2。 (1)求斜面对物块A的支持力的大小FN； (2)求斜面对物块A的摩擦力的大小Ff； (3)若物块A与斜面间的动摩擦因数为，物块B的质量在什么范围内，能保证物块A静止在斜面上？(认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力) 解析　(1)物块B静止，故绳上的拉力 FT＝mBg， 对物块A受力分析如图所示，将物块A的重力沿着斜面和垂直于斜面分解FN＝mAgcos 30°，即得FN＝10 N。 (2)物块A的重力沿着斜面的分力mAgsin 30°＝10 N。 由于FT>mAgsin 30°，故物块A所受摩擦力的方向沿着斜面向下，根据平衡方程 FT＝mAgsin 30°＋Ff，可得Ff＝2 N。 (3)若物块A与斜面间的动摩擦因数为，则物块A的最大静摩擦力Ffm＝μFN＝5 N 设物块B的质量最大为m1，此时物块A有沿着斜面向上的运动趋势，且FT1＝m1g 根据平衡方程FT1＝mAgsin 30°＋Ffm， 解得m1＝1.5 kg。设物块B的最小质量为m2，此时物块A有沿着斜面向下的运动趋势，且FT2＝m2g， 根据平衡方程FT2＋Ffm＝mAgsin 30°， 解得m2＝0.5 kg。 物块B的质量范围0.5 kg≤mB≤1.5 kg。 答案　(1)10 N　(2)2 N (3)0.5 kg≤mB≤1.5 kg 学科网（北京）股份有限公司 $$