第三章　相互作用——力 单元检测 -2025-2026学年高一上学期物理人教版必修第一册

第三章　相互作用——力 单元检测 一、选择题 1.“竹蜻蜓”是一种我国传统的民间儿童玩具，流传甚广。如图所示，“竹蜻蜓”由竹柄和“翅膀”两部分组成。玩的时候，双手一搓竹柄，然后双手松开，“竹蜻蜓”就会旋转着飞上天空，过一会儿落下来。松手后，关于“竹蜻蜓”和空气间的相互作用力，下列说法中正确的是(　　) A．“竹蜻蜓”对空气的作用力大于空气对“竹蜻蜓”的作用力 B．“竹蜻蜓”对空气的作用力小于空气对“竹蜻蜓”的作用力 C．“竹蜻蜓”对空气的作用力等于空气对“竹蜻蜓”的作用力 D．“竹蜻蜓”对空气的作用力与空气对“竹蜻蜓”的作用力是一对平衡力 2.某学校的室内课间操让同学们在教室里也可以动起来，深受广大同学的喜爱和追捧，其中有一个击掌的动作非常有意思，关于击掌这一动作，下列说法正确的是(　　) A．甲同学对乙同学的力是乙同学手掌形变产生的 B．乙同学对甲同学的力是乙同学手掌形变产生的 C．甲同学手掌形变的方向是向右的 D．乙同学手掌形变恢复的方向是向右的 3．台灯的灯头与灯座通过一根能弯曲的白色塑料细杆相连，甲、乙、丙三个图中白色塑料细杆的弯曲程度各不相同，以下说法正确的是(　　) 甲　　　　　乙　　　　　丙 A．甲图中细杆对灯头的作用力最小 B．丙图中细杆对灯头的作用力最大 C．乙图中灯座对桌面的压力最大 D．三图中灯座对桌面的压力一样大 4.在一次学校的升旗仪式中，小明观察到拴在国旗上端和下端各有一根绳子，随着国旗的徐徐升起，上端的绳子与旗杆的夹角在变大，下端的绳子几乎是松弛的，如图所示。设风力水平，两绳重力忽略不计，由此可判断在国旗升起的过程中(　　 ) A．上端的绳子的拉力先减小后增大 B．上端的绳子的拉力在逐渐增大 C．风力恒定不变 D．风力在先减小后增大 5.吊兰是常养的植物盆栽之一，如图所示是悬挂的吊兰盆栽，四条等长的轻绳与竖直方向夹角均为30°，花盆总质量为2 kg，取g＝10 m/s2，则每根轻绳的弹力大小为(　　) A．5 N B． N C．10 N D．20 N 6．如图甲所示是我国一项传统的体育活动“空竹”，将“空竹”搁置于两轻杆间的细线上，然后用两手提拉两杆，“空竹”就会在线上来回滚动，非常具有趣味性和锻炼性。现假设某人正在玩“空竹”，如图乙所示，开始时两手在同一高度，且始终保持两手间水平距离不变，绳子呈“V”字形，如不考虑细线与“空竹”间的摩擦，则下列说法正确的是(　　) 甲　　　　　　　　乙 A．将右侧轻杆提高，待“空竹”静止时右侧细线的拉力大于左侧细线的拉力 B．将右侧轻杆提高，待“空竹”静止时细线的拉力大于开始时细线的拉力 C．不管将哪侧轻杆提高，待“空竹”静止时细线的拉力都等于开始时细线的拉力 D．如果将两手的水平距离增大，待“空竹”静止时细线的张力将减小 7．古人云：“逆风行舟，不进则退”。帆板运行中，如遇逆风，可以调节船的航向以及帆与风向的夹角，使船仍前进。实践证明，当帆面恰好在风向与船运动方向所成夹角的平分线上时，行驶获得的逆风推力最大。如图所示，如果风对帆的作用力为R，帆面满足逆风行驶中最大推力的夹角设为θ，风与帆的摩擦力因对船的运动影响不大，可忽略，风对船的横向推力可与水的阻力相抵消，则因R引起的使船沿S方向运动的最大推力F为(　　) A．Rsin2θ B．Rsin θ C．Rsin θcos θ D． 8.如图所示，两个质量都是m的小球A、B用轻杆连接后斜放在墙上处于平衡状态。已知墙面光滑，水平地面粗糙，现将A球向下移动一小段距离，两球再次达到平衡，那么将移动后的平衡状态和原来的平衡状态比较，地面对B球的支持力FN和地面对B球的摩擦力Ff的变化情况是(　　) A．FN不变 B．FN变大 C．Ff不变 D．Ff变小 9．(多选)如图所示，物体甲放置在水平地面上，通过跨过定滑轮的轻绳与小球乙相连，整个系统处于静止状态。现对小球乙施加一个水平力F，使小球乙缓慢上升一小段距离，整个过程中物体甲保持静止，甲受到地面的摩擦力为Ff，则该过程中(　　) A．Ff变小 B．Ff变大 C．F变小 D．F变大 10．(多选)口罩是一种卫生用品，一般戴在口鼻部位用于过滤进入口鼻的空气。为了佩戴舒适，口罩两边的弹性绳的劲度系数比较小，某同学将弹性绳拆下，当弹性绳下端悬挂一块橡皮擦时，弹性绳的长度为30 cm，悬挂两块相同的橡皮擦时，弹性绳的长度为40 cm，如图所示。当弹性绳下端悬挂一支笔时，弹性绳的长度为35 cm。若弹性绳满足胡克定律，且弹性绳始终在弹性限度内，不计弹性绳受到的重力。则下列说法正确的是(　　) A．弹性绳的原长为20 cm B．弹性绳的劲度系数为10 N/m C．一支笔受到的重力是一块橡皮擦受到的重力的1.5倍 D．将一块橡皮擦和一支笔一起挂在弹性绳下端时，弹性绳长45 cm 11．(多选)筷子是中国人常用的饮食工具，也是中华饮食文化的标志之一。如图所示，用筷子夹质量为m的光滑小球，两根筷子与小球球心均在竖直平面内，两根筷子和竖直方向的夹角均为θ，下列说法正确的是(　　) 　　　图1　　　　　　　图2 A．两根筷子对小球的弹力均为 B．两根筷子对小球的弹力均为 C．若要以同样大小的弹力夹起一更重的光滑小球，则应增大夹角θ D．若要以同样大小的弹力夹起一更重的光滑小球，则应减小夹角θ 12.(多选)如图所示，质量为m、顶角为α的直角劈和质量为M的正方体放在两竖直墙和一水平面间，处于静止状态。若不计一切摩擦，则(　　) A．水平面对正方体的弹力大小为(M＋m)g B．墙面对正方体的弹力大小为 C．正方体对直角劈的弹力大小为mgcos α D．直角劈对墙面的弹力大小为mgsin α 二、实验题： 13．某同学用图(a)所示装置“探究弹力和弹簧伸长的关系”。弹簧的上端固定在铁架台支架上，弹簧的下端固定一水平纸片(弹簧和纸片重力均忽略不计)，激光测距仪可测量地面至水平纸片的竖直距离h。 图(a)图(b) (1)该同学在弹簧下端逐一增挂钩码，每增挂一个钩码，待弹簧________时，记录所挂钩码的重力和对应的h； (2)根据实验记录的数据作出h随弹簧弹力F变化的图线如图(b)所示，可得未挂钩码时水平纸片到地面的竖直距离h0＝________cm，弹簧的劲度系数k＝________N/m。(结果都保留到小数点后一位) 14．某实验小组做“验证平行四边形定则”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，使橡皮筋伸长，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F3的大小和方向； ④按照力的图示要求，作出拉力F1、F2、F3； ⑤根据力的平行四边形定则作出F1和F2的合力F； ⑥比较F3和F的一致程度。 (1)本次实验需要用到带细绳套的橡皮筋，图中最合适的是________； (2)某次用弹簧测力计拉橡皮筋时弹簧测力计的指针位置如图所示，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的关系正确的有________。 A．F1＝4 N B．F＝12 N C．θ1＝45° D．θ1<θ2 三．计算题(要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要标明单位) 15.如图所示，一根轻绳将小球(可视为质点)悬挂于竖直墙壁上的A点，小球与竖直墙壁的B点间压了一根轻质弹簧。平衡时，弹簧处于水平状态，长度为d。已知弹簧原长为2d、劲度系数为k，AB两点间距离为h，重力加速度为g，求： (1)弹簧弹力的大小； (2)小球的质量。 16．如图，某同学用大小为100 N的拉力拉动一个26 kg的行李箱沿水平地面匀速前进，拉力与水平方向的夹角为37°。已知sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，取重力加速度g＝10 m/s2。求： (1)行李箱受到的摩擦力大小； (2)行李箱对地面的压力大小； (3)行李箱与地面间的动摩擦因数。 17．如图所示，物体的质量m＝30 kg，细绳一端与物体相连，另一端绕过光滑的轻质定滑轮，滑轮用细绳悬挂于天花板上，当人用100 N的力在滑轮右侧斜向下拉绳子时，滑轮两侧细绳与水平方向的夹角为53°，物体在水平面上保持静止。已知sin 53°＝0.8，cos 53°＝0.6，g取10 m/s2，求： (1)地面对物体的弹力大小和摩擦力大小； (2)细绳对滑轮的作用力大小。 18．如图所示，质量为m1的物体甲通过三段轻绳相连，三段轻绳的结点为O，轻绳OB水平且B端与站在水平面上的质量为m2的人相连，轻绳OA与竖直方向的夹角θ＝37°，物体甲及人均处于静止状态。(已知sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，重力加速度为g。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力)求： (1)轻绳OA、OB的拉力大小； (2)人受到的摩擦力； (3)若人的质量m2＝60 kg，人与水平面之间的动摩擦因数为μ＝0.3，则欲使人在水平面上不滑动，物体甲的质量m1最大不能超过多少。 参考答案： 1.解析：选C　“竹蜻蜓”对空气的作用力和空气对“竹蜻蜓”的作用力是一对作用力与反作用力，不是平衡力，根据牛顿第三定律可知，“竹蜻蜓”对空气的作用力等于空气对“竹蜻蜓”的作用力，二者的方向相反。故C正确，A、B、D错误。 2.解析：选B　甲同学对乙同学的力是甲同学手掌形变产生的，选项A错误；乙同学对甲同学的力是乙同学手掌形变产生的，选项B正确；甲同学手掌形变的方向是向左的，产生的弹力向右，选项C错误；乙同学手掌形变的方向向右，形变恢复的方向是向左的，选项D错误。 3.解析：选D　对三个图中的灯头受力分析可知，虽然形变不同，但灯头都受二力平衡，即细杆对灯头的作用力大小等于灯头的重力，方向竖直向上，故A、B错误。对三个图中的灯座受力分析，桌面的支持力和台灯的重力二力平衡，可知灯座对桌面的压力一样大，故C错误，D正确。 4.解析：选B　由题知下端的绳子几乎是松弛的，则该段绳子没有拉力，将国旗看作质点对其做受力分析如图1所示。 图1 随着国旗的徐徐升起，上端的绳子与旗杆的夹角在变大，根据图解法如图2所示。 图2 由图2可看出随着上端的绳子与旗杆的夹角在变大，风力F风也逐渐增大、上端绳子的拉力FT也逐渐增大。故选B。 5.解析：选B　根据对称性可知，每根绳的拉力大小相等，设每根绳的拉力大小为F。在竖直方向由平衡条件得：4Fcos 30°＝G，解得：F＝ N，故A、C、D错误，B正确。 6.解析：选C　同一条细线上拉力大小处处相等，不管将哪侧轻杆提高，待“空竹”静止时，右侧细线的拉力大小等于左侧细线的拉力大小，A错误；设细线与竖直方向的夹角为θ，细线的张力大小为F，“空竹”的质量为m，其合力在两线夹角的平分线上，由平衡条件知mg＝2Fcos θ，不管将哪侧轻杆提高，只要保持两手间水平的距离不变，则θ不变，F不变，若两手的水平距离增大，则θ增大，F增大，B、D错误，C正确。 7.解析：选A　风力沿垂直于帆面方向的作用力是Rsin θ，将该力分解为沿船前进方向的分力F以及垂直于船前进方向的分力f，则由题意可知f＝Rsin θcos θ，F＝Rsin θsin θ＝Rsin2θ，故A正确。 8.解析：选A　对整体进行受力分析，知竖直方向：FN＝2mg，移动两球后，仍然平衡，则FN仍然等于2mg，所以FN不变；水平方向：地面对B的摩擦力Ff等于竖直墙壁对A的弹力；再对A隔离进行受力分析，墙壁对A球的弹力FN′＝mgtan θ，当A球向下移动一小段距离，夹角θ增大，所以FN′增大，地面对B球的摩擦力Ff变大。故A正确，B、C、D错误。 9.解析：选BD　以小球乙为研究对象受力分析，设绳与竖直方向的夹角为α，根据平衡条件可得，水平拉力为F＝mgtan α，可见水平拉力F逐渐增大，绳子的拉力为FT＝，故绳子的拉力也是逐渐增大；以物体甲为研究对象受力分析，根据平衡条件可得，物体甲受地面的摩擦力与绳子拉力的水平方向的分力FTx＝FTcos θ等大反向，故摩擦力方向向左，Ff＝是逐渐增大的，故B、D正确，A、C错误。 10.解析：选ACD　设弹性绳原长为L0，劲度系数为k，橡皮擦重力为G1，一支笔的重力为G2，由胡克定律可知：G1＝k(30-L0)×10-2 2G1＝k(40-L0)×10-2　　　G2＝k(35-L0)×10-2 联立解得：L0＝20 cm，G2＝1.5G1，无法计算k，故AC正确，B错误；将一块橡皮擦和一支笔一起挂在弹性绳下端时，由胡克定律可知：G2＋G1＝k(x-L0)，结合以上分析，求出x＝45 cm，故弹性绳长为45 cm，故D正确；故选ACD。 11.解析：选BC　对小球受力分析，小球受筷子对它的两个弹力及重力作用，如图所示，在竖直方向上有2F1sin θ＝mg，解得F1＝F2＝，A错误，B正确；若要夹起更重的小球而不改变F1的大小，应增大夹角θ，C正确，D错误。 12.解析：选AB　把两个物体看成一个整体，分析受力，水平方向有两个弹力，竖直方向有重力和支持力，在竖直方向上由二力平衡可得，水平面对正方体的弹力大小为(M＋m)g，选项A正确；以直角劈为研究对象，其受竖直向下的重力mg，右面墙的弹力F2，方向水平向左，正方体对直角劈的支持力F，方向过两物体的接触点垂直于直角劈的斜面，即与水平方向的夹角为α，由力的合成和二力平衡可知，F2与F的合力与重力等大反向，故F＝，F2＝Fcos α＝，所以选项C错误；由力的相互性知直角劈对墙面的弹力大小为，所以选项D错误；再以整体为研究对象得墙面对正方体的弹力大小与F2相等，即为，所以选项B正确。 13.解析：(1)在弹簧下面挂钩码时，要等弹簧稳定后再读数，这样实验更准确。 (2)根据胡克定律可得：ΔF＝kΔh，k＝＝ N/m＝31.5 N/m。 答案：(1)静止　(2)120.0　31.5 14.解析：(1)细绳套长度适中，对于力的方向测量越准确，所以最合适的是C橡皮筋； (2)此弹簧测力计分度值为0.1，需要估读到下一位，因此2.63～2.65 N均可； (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O1点相同； (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，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°，由图可以知道，θ1>θ2，故B、C正确，A、D错误。 答案：(1)C　(2)2.63～2.65均可　(3)不必 (4)不合理　合力超出了弹簧测力计量程　　(5)BC 15.解析：(1)弹簧的压缩量x＝2d-d＝d 由胡克定律有：F＝kx＝kd。 (2)小球的受力情况如图所示，由平衡条件有F＝mgtan θ 由几何关系有tan θ＝ 解得m＝。 答案：(1)kd　(2) 16.解析：(1)对行李箱进行受力分析，如图所示。 Fcos 37°-Ff＝0，故Ff＝Fcos 37°＝100 N×0.8＝80 N。 (2)Fsin 37°＋FN＝mg，FN＝mg-Fsin 37°＝(260-100×0.6)N＝200 N。根据牛顿第三定律可知，FN′＝FN＝200 N，方向竖直向下。 (3)Ff＝μFN，μ＝＝＝0.4。 答案：(1)80 N　(2)200 N　方向竖直向下　(3)0.4 17.解析： (1)对物体受力分析，如图甲所示，根据共点力的平衡条件，则：FN＋Fsin 53°＝mg 故FN＝mg-Fsin 53°＝220 N　　　Ff＝Fcos 53°＝60 N。 (2)对滑轮受力分析，如图乙所示， 甲 乙 则细绳对滑轮的作用力为滑轮两侧细绳对它拉力的合力：2Fcos 37°＝160 N。 答案：(1)220 N　60 N　(2)160 N18.解析：(1)以结点O为研究对象，分析其受力如图，沿水平方向和竖直方向建立直角坐标系，将FOA分解，由平衡条件有 FOB-FOAsin θ＝0 FOAcos θ-m1g＝0 联立得FOA＝＝m1g FOB＝m1gtan θ＝m1g 故轻绳OA、OB的拉力大小分别为m1g、m1g。 (2)人水平方向受到OB绳的拉力和水平面的静摩擦力，Ff＝FOB＝m1g，方向水平向左。 (3)当甲的质量增大到人刚要滑动时，质量达到最大，此时人受到的静摩擦力达到最大值。 当人刚要滑动时，静摩擦力达到最大值Ffm＝μm2g 由平衡条件得FOBm＝Ffm，　又FOBm＝m1mgtan θ＝m1mg 联立得m1m＝＝24 kg 即物体甲的质量m1最大不能超过24 kg。 答案：(1)m1g　m1g　(2)m1g　方向水平向左　(3)24 kg 学科网（北京）股份有限公司 $