第三章 相互作用 单元测试卷 -2025-2026学年高一上学期物理教科版必修第一册

第三章　相互作用 (时间:75分钟　满分:100分) 一、单项选择题(本题共7小题,每小题4分,共28分。每小题给出的四个选项中,只有一项符合题目要求) 1.关于下列四幅图片的说法,正确的是(　　) A.甲图中足球对球网的作用力是球网发生形变产生的 B.乙图中重力的分力G1就是物块对斜面的压力 C.丙图中桌子对书的支持力与书对桌子的压力是一对平衡力 D.丁图中轮胎上的花纹是为了增大接触面的粗糙程度 2.如图所示,重力为50 N的物体在水平面上向右运动,同时受到一个水平向左的F=8 N的恒力作用,物体和水平面间的动摩擦因数为0.2,取水平向右为正方向,设滑动摩擦力等于最大静摩擦力,则该物体所受的摩擦力f随时间t变化的关系图像为(　　) 3.一只蜗牛沿着树枝从左向右缓慢爬行,如图所示,则在此过程中(　　) A.树枝对蜗牛的支持力先减小后增大 B.树枝对蜗牛的摩擦力先减小后增大 C.树枝对蜗牛的作用力先减小后增大 D.树枝对蜗牛的作用力先增大后减小 4.如图所示的装置中,弹簧的原长和劲度系数都相等,小球的质量均相同,弹簧和细线的质量均不计,一切摩擦忽略不计。平衡时各弹簧的长度分别为L1、L2、L3,其大小关系是(　　) A.L1=L2=L3 B.L1=L2<L3 C.L1=L2>L3 D.L1>L2>L3 5.每个工程设计都蕴含一定的科学道理。如图甲所示的家用燃气炉架有四个爪,若将总质量为m的锅放在该炉架上,忽略爪与锅之间的摩擦力,设锅是半径为R的球面,如图乙所示,则每个爪与锅之间的弹力(　　) A.等于mg B.小于mg C.R越大,弹力越大 D.R越大,弹力越小 6.如图所示,竖直的轻质弹簧连接A、B两物体,弹簧劲度系数为k=400 N/m,A、B质量分别为3 kg、1 kg,g取10 m/s2;A放在水平地面上,A、B保持静止;现用力拉B,使其竖直向上慢慢移动,直到A刚好要离开地面,此过程中,B物体向上移动的距离为(　　) A.10 cm B.7.5 cm C.5 cm D.2.5 cm 7.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绳的拉力先减小后增大 B.OB绳的拉力不变 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 二、多项选择题(本题共3小题,每小题6分,共18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6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分) 8.如图所示,质量为m的木块在质量为m'的长木板上受到水平向右的拉力F的作用而向右滑行,长木板处于静止状态。已知木块与长木板间的动摩擦因数为μ1,长木板与地面间的动摩擦因数为μ2,重力加速度为g。下列说法正确的是(　　) A.长木板受到地面的摩擦力的大小一定是μ1mg B.长木板受到地面的摩擦力的大小一定是μ2(m+m')g C.当F>μ2(m+m')g时,长木板与木块之间发生相对运动 D.无论怎样改变F的大小,长木板都不可能运动 9.气象研究小组用如图所示的简易装置测定水平风速。在水平地面上竖直固定一直杆,质量为0.4 kg的塑料球(可视为质点)用细线悬于杆顶端O,当水平风吹来时,塑料球在风力的作用下飘起来。已知风力大小正比于风速,测得当风速大小为3 m/s时,塑料球平衡状态下细线与竖直方向的夹角为37°,重力加速度大小g取10 m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8。下列说法正确的是(　　) A.此时塑料球对细线的拉力大小为5 N B.此时塑料球受到的合力大小为1 N C.若风速增大到一定值,则细线可能水平 D.当风速大小为4 m/s时,塑料球在平衡状态下细线与竖直方向的夹角为45° 10.如图所示,水平固定倾角为30°的光滑斜面上有两个质量均为m的小球A、B,它们之间用细绳连接,现对B施加一水平向左的推力F,使A、B均静止在斜面上,重力加速度大小为g,下列说法正确的是(　　) A.小球A对小球B的作用力大小为mg B.推力F大小为2mg C.斜面对小球A的作用力大小为mg D.斜面对小球B的作用力大小为 三、非选择题(本题共5小题,共54分) 11.(6分)某同学用如图所示的实验装置来验证“力的平行四边形定则”。弹簧测力计A挂于固定点P,下端用细线挂一重物C。弹簧测力计B的一端用细线系于O点,手持另一端水平向左拉,使结点O静止在某位置。分别读出弹簧测力计A、B的拉力FA、FB的大小,并在贴于竖直木板的白纸上记录O点的位置和细线的方向。 (1)图中弹簧测力计A的示数为　　　　 N。  (2)下列做法正确的是　　　　(填选项前的字母)。  A.实验需要测量重物的重力大小 B.细线方向应与木板平面平行 C.改变拉力,进行多次实验,每次都要使O点静止在同一位置 D.只用一个弹簧测力计一定无法完成实验 甲 12.(10分)小圆同学用橡皮筋、同种一元硬币、刻度尺、塑料袋、支架等,设计了如图甲所示的实验装置,测量冰墩墩玩具的质量。主要实验步骤如下: (1)查找资料,得知每枚硬币的质量为6.05 g。 (2)将硬币以5枚为一组逐次加入塑料袋,测量每次稳定后橡皮筋的长度l,记录数据如下表: 序号 1 2 3 4 5 硬币数量n/枚 5 10 15 20 25 橡皮筋长度l/cm 10.51 12.02 13.54 15.05 16.56 (3)根据表中数据在图乙上描点,绘制图线: 乙 丙 (4)取出全部硬币,把冰墩墩玩具放入塑料袋中,稳定后橡皮筋长度的示数如图丙所示,此时橡皮筋的长度为　　　　 cm。  (5)由上述数据计算得冰墩墩玩具的质量为　　　　 g(计算结果保留三位有效数字)。 13.(10分)质量为2 kg的物体放在水平地板上,用一轻质弹簧水平拉物体。当它刚开始运动时,弹簧的伸长量为3 cm;当弹簧拉着物体匀速前进时,弹簧的伸长量是2 cm。弹簧的劲度系数为200 N/m,g取10 N/kg,求: (1)物体受到的最大静摩擦力; (2)物体受到的滑动摩擦力; (3)物体与水平地板间的动摩擦因数μ。 14.(12分)如图所示,质量为m1=20 kg的物体甲通过三段轻绳悬挂,三段轻绳的结点为O,轻绳OB水平且B端与放在水平面上的质量为m2=60 kg的人相连,轻绳OA与竖直方向的夹角θ=37°,物体甲、人均处于静止状态。已知sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,g取10 m/s2,设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。求: (1)轻绳OA、OB受到的拉力大小; (2)人受到的摩擦力。 15.(16分)某同学为了研究钢缆对平台的拉力随高度的变化,建立了如图乙所示的简化模型。平台质量为m,由两根质量可忽略的钢缆悬挂于A、B两点,A、B等高,位置固定,相距s。两根钢缆的长度相等,均为s的k倍,k值可由安装在A、B处的装置调整,每根钢缆对平台的拉力大小设为F。 (1)若k=1,求F。 (2)若F=mg,求k值。 (3)求F随k变化的关系式,并说明随k值增大,F怎样变化。 参考答案 1.D　甲图中足球对球网的作用力是球发生形变而恢复原状时对球网产生的,选项A错误;乙图中重力的分力G1是地球对物块的引力的分力,压力是物块对斜面的弹力,二者只是大小相等,选项B错误;丙图中桌子对书的支持力与书对桌子的压力是一对作用力与反作用力,选项C错误;丁图中轮胎上的花纹是为了增大接触面的粗糙程度,选项D正确。 2.C　物体在运动的过程中受到的滑动摩擦力的大小f=μN=0.2×50 N=10 N,所以在物体向右运动的过程中,受到的滑动摩擦力的大小为10 N,方向向左;当物体减速到零时,由于物体受到的力的大小为8 N,小于物体的最大静摩擦力,所以物体不会再运动,此时物体受到的摩擦力为静摩擦力,大小为8 N,方向向右,故C正确。 3.B　根据平衡条件可知,树枝对蜗牛的作用力与蜗牛的重力等大,反向,则树枝对蜗牛的作用力大小不变,故C、D错误;蜗牛缓慢爬行,根据平衡条件可知,摩擦力和支持力的合力与重力等值反向,其大小关系如图所示,由几何关系得f=Gcos θ,N=Gsin θ,蜗牛从左侧向上爬行,θ增加,则摩擦力减小,支持力增大,根据对称性可知,蜗牛从顶端向右爬行,摩擦力增大,支持力减小,故A错误,B正确。 4.A　对三个图中的小球A受力分析,可知三根弹簧受到的弹力大小相等,即有F1=F2=F3,根据胡克定律F=kx可知三根弹簧的形变量大小相等,可得L1=L2=L3,故选A。 5.D　如图所示,设每个爪与锅之间的弹力方向与竖直方向的夹角为θ,相对两爪之间的距离为d 由图中几何关系可得sin θ=,由受力平衡可得4Ncos θ=mg,解得N=,可知R越大,sin θ越小,cos θ越大,N越小,D正确,A、B、C错误。 6.A　开始时,A、B都处于静止状态,弹簧的压缩量设为x1,此时弹簧受到的弹力为mBg,由胡克定律有kx1=mBg。物体A恰好离开地面时,弹簧弹力为mAg,设此时弹簧的伸长量为x2,由胡克定律有kx2=mAg。这一过程中,物体B上移的距离d=x1+x2,联立解得d= m=0.1 m=10 cm,故A正确。 7.D　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绳的拉力FA、OB绳的拉力FB而处于平衡状态,若OB绳的拉力方向不变,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绳的拉力增大而逐渐增大,选项D正确。 8.AD　对长木板受力分析,在水平方向受到木块对长木板的摩擦力和地面对长木板的摩擦力,两个力平衡,则地面对长木板的摩擦力f=μ1mg,故A正确,B错误。无论F大小如何,木块在长木板上滑动时对长木板的摩擦力大小不变,长木板在水平方向上仍然仅受到两个摩擦力而处于平衡状态,不可能运动,木块与长木板发生相对滑动的条件是F>μ1mg,故C错误,D正确。 9.AD　塑料球处于平衡状态,合力为0,故B错误;对塑料球进行受力分析,如图所示,根据平衡条件有F1=mgtan θ,代入数据解得F1=3 N,T1=,代入数据解得T=5 N,故A正确;对塑料球进行分析,任意两个力的合力与第三个力等大反向,由于重力与风力的合力方向斜向右下方,可知,若风速增大到一定值,则细线不可能水平,故C错误;当风速大小为3 m/s时,水平风力F1=kv1,则当风速大小为4 m/s时,水平风力F2=kv2,代入数据解得F2=4 N,令此时细线与竖直方向的夹角为α,对塑料球进行受力分析,结合上述,根据平衡条件有F2=mgtan α,解得α=45°,故D正确。 10.AD　对小球A分析,由平衡条件可知,在沿斜面方向小球B对小球A的拉力大小等于小球A的重力沿斜面向下的分力,FB=mgsin 30°=mg,由牛顿第三定律可知,小球A对小球B的作用力大小为mg,A正确;小球A、B在斜面上处于静止状态,对小球B受力如图所示,在沿斜面方向受力平衡,则有Fcos 30°=mgsin 30°+mg,F=mg,B错误;在垂直斜面方向,小球A受力平衡,因此斜面对小球A的作用力大小为NA=mgcos 30°=mg,C错误;由小球B在垂直斜面方向受力平衡,可得斜面对小球B的作用力大小为NB=mgcos 30°+Fsin 30°=mg+mg×,D正确。 11.解析 (1)弹簧测力计的分度值为0.2 N,所以示数为2.6 N。 (2)OA和OB两段细线对O点拉力的合力与重物的重力平衡,实验中需要对比合力的理论值(通过平行四边形定则所作的合力的图示)与实验值(与重物重力平衡的力的图示),因此应测量重物所受的重力,故A正确;细线方向应与木板平面平行,使实际力的平行四边形与白纸上所作的力的平行四边形平行,以减小误差,故B正确;改变拉力,进行多次实验,无论O点位置如何,重物对O点拉力的作用效果始终不变,所以不需要每次都要使O点静止在同一位置,故C错误;只用一个弹簧测力计也可以完成实验,一端用弹簧测力计测,另一端用手固定,将结点拉到固定的O点,然后轮流交换测另一端,这样就可以确定两个方向,故D错误。 答案 (1)2.6　(2)AB 12.解析(4)由题图丙可知,刻度尺的分度值为1 mm,读数为15 cm+3.5 mm=153.5 mm=15.35 cm。 (5)设橡皮筋的劲度系数为k,原长为x0,则 n1mg=k(x1-x0) n5mg=k(x5-x0) 设冰墩墩质量为m1,则有m1g=k(l-x0) 联立各式代入数据解得m1=127 g。 答案 (3)如图所示 (4)15.35 (5)127 13.解析 (1)根据最大静摩擦力的定义,弹簧伸长3 cm时产生的拉力F=kx与最大静摩擦力相等,所以最大静摩擦力fmax=200×0.03 N=6 N。 (2)物体匀速运动时,拉力F'=kx'与滑动摩擦力大小相等,则滑动摩擦力f=200×0.02 N=4 N。 (3)根据f=μN,N=mg得 动摩擦因数μ==0.2。 答案 (1)6 N　(2)4 N　(3)0.2 14.解析 (1)对结点O受力分析如图所示 对O点,由平衡条件可得FOB=m1gtan θ,FOA= 解得FOB=150 N, FOA=250 N。 (2)以人为研究对象,受力分析如图所示。 对人,由平衡条件可得f=FOB' 由牛顿第三定律可知FOB=FOB' 联立解得f=150 N,方向水平向左。 答案 (1)250 N　150 N　(2)150 N,方向水平向左 15.解析 (1)由题图可知,当k=1时,两根绳子与竖直方向恰好均成30°角,则2Fcos 30°=mg 整理可得F=mg。 (2)若F=mg,设绳子与竖直方向夹角为θ,则2Fcos θ=mg 代入数据可得θ=60° 根据三角形边角关系sin θ= 代入数据可得k=。 (3)由于sin 2θ+cos 2θ=1 联立可得F=(k>) 可知随着k值增大,F减小。 答案 (1)mg (2) (3)F=(k>),随着k值增大,F减小 学科网（北京）股份有限公司 $