2027届高考物理一轮复习单元测试：相互作用-力

**基本信息** 高三一轮相互作用-力单元测试，以生活与科技情境为载体，覆盖力的平衡、弹力、摩擦力等核心知识，通过基础巩固与综合应用梯度设计，适配一轮复习物理观念建构与科学思维提升。 **题型特征** |题型|题量/分值|知识覆盖|命题特色| |----|-----------|----------|----------| |单选题|7/28|力的平衡、弹力合成|结合土砻工具（文化传承）、铁链模型，考查共点力平衡与几何关系| |多选题|3/18|静摩擦力、动态平衡|以椅子结构、送水推车为情境，训练整体法与隔离法分析| |实验题|2/16|力的合成规律、动摩擦因数测量|设计创新实验（力传感器应用），强化科学探究与误差分析| |解答题|3/38|临界状态、多体平衡|货车运输货物等实际问题，综合考查模型建构与科学推理|

高三一轮 相互作用-力 单元测试 一、单选题（共28分） 1．（本题4分）土砻是古代劳动人民的谷物脱壳工具，如图甲所示，其简化示意图如图乙所示。握把ab和连杆cd位于同一水平面内且相互垂直，c端通过光滑转轴与转盘相连，d为ab中点，c位于轻绳悬点O的正下方。，为等边三角形，握把ab重力为G且质量分布均匀，连杆cd质量忽略不计。人不施加作用力时，ab处于静止状态，则轻绳Oa上的作用力大小为（     ） A． B． C． D．2G 2．（本题4分）如图，由24个质量均为m且完全相同的光滑铁环组成的铁链，其左右两端等高地悬挂在竖直的固定桩上，铁环从左到右依次编号为1、2、3、……、24.铁链在重力作用下自然下垂形成一条曲线（最低点切线水平），铁链左、右两端点的切线与竖直方向的夹角均为45°，重力加速度为g，则第12、13个铁环间的弹力大小为（　　） A． B． C． D． 3．（本题4分）如图所示，竖直方向固定一圆形轨道，轨道内部放置4个半径相同的光滑匀质小球。其中球1、2、3重力均为G，球1的重心与轨道圆心O在同一高度，球3的重心位于轨道圆心O的正下方，球2、4对称分布在球3的两侧，4个小球的重心和圆形轨道的圆心在同一竖直面内。下列说法正确的是（     ） A．球2对球1的作用力大小等于G B．球4的重力大小为2G C．轨道对球2和球4的作用力大小相等 D．轨道对球3的作用力大小小于4个小球的重力之和 4．（本题4分）如图所示，一个光滑的半圆形导轨竖直固定，其左右端点、处各安装一个定滑轮。一个轻质、不可伸长的闭合细绳圈跨过两个滑轮，绳圈的下方通过挂钩悬挂一质量为的重物。现用笔尖轻轻绕着绳圈上的某一点，使其沿导轨从点缓慢运动到点。忽略滑轮摩擦、绳圈与导轨间的摩擦，则在此过程中绳圈上的拉力大小（　　） A． 一直增大 B．一直减小 C．先增大后减小 D．先减小后增大 5．（本题4分）水平桌面上静置四颗相同的圆形棋子，如图甲所示沿3、4号棋子圆心连线从两边向中间施加相同的水平推力，使3、4号棋子缓慢靠近至图乙所示位置。棋子质量为、与桌面动摩擦因数为、重力加速度为，棋子之间无摩擦，取最大静摩擦力等于滑动摩擦力。则（     ） A．达到时，3、4号棋子开始移动 B．达到时，3、4号棋子开始移动 C．缓慢移动过程，推力大小不变 D．缓慢移动过程，2号棋子受的摩擦力逐渐减小 6．（本题4分）如图所示，固定斜面倾角，斜面光滑。长度为的轻杆两端固定质量均为的小球A、B（可视为质点），用两根长均为的细线将A、B分别悬挂在斜面上的点（两球均紧贴斜面）。为使细线保持水平（与地面平行）且整个系统保持静止状态，需对A施加一外力。重力加速度大小为，则的最小值为（　　） A． B． C． D． 7．（本题4分）某同学搭建了一个甲烷分子球棍模型，并将其静置在光滑水平桌面上，如图所示。质量均为m的四个相同小球a，b，c，d通过轻杆连接在小球O周围，形成正四面体结构。已知小球O质量为2m，重力加速度为g。下列说法正确的是（     ） A．轻杆1对小球d的作用力大小为2mg B．桌面对小球a的弹力大小为3mg C．小球O受到四根轻杆的合力大小等于mg D．轻杆2对小球b的作用力大小为mg 二、多选题（共18分） 8．（本题6分）如图所示，某同学在教室内将多把椅子依次斜搭在课桌上，形成如图甲所示的结构，可以将其简化为图乙所示模型，若该模型始终保持静止，下列关于模型说法正确的是（　　） A．斜搭在最右侧边缘的椅子，所受相邻椅子的作用力方向一定竖直向上 B．斜搭在两侧最边缘的椅子，所受相邻椅子的支持力相同 C．若去掉最右侧边缘的椅子（该结构仍静止），桌面对椅子的摩擦力水平向右 D．若去掉最右侧边缘的椅子（该结构仍静止），桌面对椅子的作用力方向不变 9．（本题6分）如图所示，送水工人用推车在水平路面运桶装水，水桶对板OA、OB的压力分别为F1、F2，运送过程中水桶与推车保持相对静止，∠AOB为锐角且保持不变。到达目的地后，另一工人将板OA由竖直转至水平即可将水桶卸下。全程车把手距地面的高度不变，忽略水桶与板间摩擦，下列说法正确的是（　　） A．推车由静止突然启动时，F1减小，F2增大 B．推车由匀速突然减速时，F1增大，F2不变 C．在OA由竖直缓慢转到水平过程中，F1先减小后增大 D．在OA由竖直缓慢转到水平过程中，F2先增大后减小 10．（本题6分）如图所示，轻质细线绕过轻质光滑定滑轮，滑轮用轻杆固定于处且位于圆心的正上方，、另一端分别连接质量为的小球P（可视为质点）、质量为的物体Q，将物体Q放置于粗糙水平面上，物体Q与水平面间的动摩擦因数为，小球P放置于半径为的光滑半圆柱上，当、处于同一竖直线上时，处于水平且物体Q恰好不滑动，此时，，重力加速度大小为，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则说法正确的是（     ） A．细线张力 B．细线张力 C． D． 三、实验题（共16分） 11．（本题6分）某同学利用如图甲所示装置做“探究两个互成角度的力的合成规律”的实验。    实验步骤如下： ①将力传感器 P通过一根轻质细绳提起重物保持静止，记下 P的示数 F； ②将力传感器P、Q分别固定在左右两侧杆上，与 P、Q相连的两根轻质细绳OA、OB 连接的结点O处用轻绳OC系上同一重物。系统静止后，记下O点位置，P、Q的示数，及三细绳的方向OA、OB、OC； ③在白纸上从 O 点沿OC 反向延长做有向线段 ，以为对角线做平行四边形如图乙所示。用毫米刻度尺测出线段 、、的长度分别为 ④调整力传感器 Q 的位置，重复以上步骤。 回答下列问题： （1）下列做法有利于减小实验误差的是________。 A．调整力传感器 Q的位置时，必须保证结点 O 的位置不变 B．两侧杆必须用铅垂线调整为竖直放置，不能左右倾斜 C．记录细绳方向时，选取相距较远的两点 D．两个细绳间夹角适当大一些 （2）在误差允许的范围内，若l1、l2、l与F1、F2、F满足关系式________，则能够证明力的合成遵循平行四边形定则。 （3）某次实验中，若平衡时两细绳OA、OB 互相垂直，保持 OB 绳和结点O 的位置不动，取下力传感器P，将细绳 OA 绕O 点在纸面内顺时针转动一小角度，此过程中 OA 绳的拉力________（选填“变大”“变小”或“不变”）。 12．（本题10分）某实验小组做了探究木质平板小车与长木板之间动摩擦因数的实验，所用器材如下：木质平板小车、质量为的相同长木板4块（含挂钩）、轻绳、定滑轮、弹簧测力计、慢速电动机，实验装置如图甲所示。 （1）按照图甲组装实验器材，将一块长木板通过轻绳连接弹簧测力计，平板小车一端通过轻绳连接电动机； （2）打开电动机开关，电动机带动平板小车匀速运动，待弹簧测力计示数稳定后读数，此时弹簧测力计的示数如图乙所示，可知此时长木板与平板小车间的摩擦力大小为___________； （3）在长木板上方依次增加长木板的个数，重复上一步骤，记录数据； （4）将实验所得数据记录在表格中，如下表所示。 长木板数量（n） 1 2 3 4 木板对车压力 0.49 0.98 1.47 1.96 弹簧测力计示数（F） 0.68 1.01 1.35 （5）其它条件不变时，在实验误差允许的范围内，滑动摩擦力的大小与接触面上正压力的大小___________。（填“成正比”、“成反比”）。 （6）请在图像中补充第1组数据点并作图。通过图像分析可得，平板小车与长木板之间动摩擦因数为___________（保留2位有效数字）。 （7）若在实验过程中桌面没有调整水平，桌面左高右低，则的测量结果将___________（填“偏大”、“偏小”或“不变”）。若在实验步骤（2）中使小车相对长木板加速运动（木板始终保持水平），则的测量结果将___________（填“偏大”、“偏小”或“不变”）。 四、解答题（共38分） 13．（本题10分）如图所示，物体A、B叠放在倾角为的固定斜面上，并通过跨过光滑轻质滑轮的细线相连，细线与斜面平行。AB两物体的质量分别为，A与B间的动摩擦因数为，重力加速度为。 (1)若斜面光滑，A、B静止在斜面上，求细线对A拉力的大小； (2)若B与斜面间的动摩擦因数为，对A施加一平行于斜面向下的拉力，使A能平行于斜面向下做匀速运动，求AB分离前拉力的大小。 14．（本题14分）如图所示，倾角的斜面放置在水平面上，斜面上放有质量为的物体A，物体A与斜面之间的动摩擦因数为，跨过定滑轮的绳子一端与物体A相连，另一端与竖直轻质弹簧相连。绳子与斜面夹角为30°，物体A在绳子拉力的作用下，刚好处于将沿斜面上滑而未滑动的临界状态。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度。当弹簧弹力最小且物体A刚好处于将沿斜面上滑而未滑动的临界状态时，试求： (1)弹簧弹力的大小。 (2)斜面对物体A的支持力的大小。 (3)地面对斜面的摩擦力的大小。 15．（本题14分）如图甲所示，为一货车运输货物。由同种材料制成的半圆柱体A、B并排放在车厢，相互靠近并恰被牢牢固定，光滑圆柱体C静置其上，、为切点，、、为圆心。已知A、B、C密度相同且等长，半径之比。重力加速度为，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，，。 (1)当货车向左加速运动时，为使C不脱离A，求货车的加速度应满足的条件； (2)将货物卸下来放在粗糙水平面上，如图乙所示，AB并排放置（相互之间无挤压力），为使系统保持静止，求半圆柱体材料A、B与地面间动摩擦因数应满足的条件。（结果可用分数表示） 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 《高三一轮 相互作用-力 单元测试》参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 A C D C B B D AD BC AC 1．A 【详解】由对称性可知、绳的拉力相等，设两绳的拉力大小为 为等边三角形，，两绳拉力的合力，方向沿dO方向 由几何关系可知，，根据握把ab的受力平衡关系 解得 故选 A。 2．C 【详解】将左半部分铁链作为一个整体进行受力分析，整体重力竖直向下，1环受斜向左上方拉力，第12环受到水平方向的拉力，如图所示 三力平衡且能围成三角形，所以有 故C正确。 3．D 【详解】A．设轨道圆心为，小球半径为，轨道半径为。球1、2、3半径相同且紧密排列，球1球心与等高，球3球心在正下方，可知球1、2、3的球心在半径为的圆周上，且圆心角 对球1受力分析，受重力、轨道水平向左的支持力、球2沿连线指向右上方的支持力。由几何关系，与水平方向夹角为 竖直方向平衡有 解得，故A错误； BC．对球3水平方向分析 球2对球3的压力水平分量与球4对球3的压力水平分量平衡，由对称性知两压力大小相等，即 球2受球1挤压，球4不受上方球挤压，要产生相同的挤压力 对2球受力分析，受重力、3对2和1对2及轨道对2的弹力，沿垂直半径和沿半径方向分解，两方向合力为零，可知 对3分析可知 结合牛顿第三定律 结合几何关系可知 即 所以球4重力 且轨道对球4的支持力大于对球2的支持力，故B、C错误； D．对4个小球整体受力分析，竖直方向上，轨道对球1支持力水平，对球2、4支持力指向圆心，对球3支持力竖直向上。由平衡条件可知，轨道对球3的支持力加上球2、4支持力的竖直分量等于总重力，即 因为，所以，故D正确。 故选D。 4．C 【详解】设笔尖顶住的点为点P（沿导轨运动），AP+PB是上半部分绳长， 是下半部分两段绳的总长度。闭合细绳总长度恒定，满足： (C为绳总长度，是定值)，当P从A沿半圆导轨运动到B时，由几何关系可得： AP+PB的长度先增大，在半圆顶端达到最大，之后减小，因此下半部分总长度先减小，后增大 从点P处知两侧绳的拉力大小相等，对悬挂重物的挂钩受力分析：笔尖缓慢运动过程，挂钩始终受力平衡，重力mg向下，两段绳的拉力大小均为T。据对称性两段绳与竖直方向的夹角相等为α（为锐角），因此下半部分总长度先减小，后增大，故2α先增大后减小，即α先增大后减小，由竖直方向合力为零得 2Tcosα= mg 因此整个过程绳圈的拉力大小先增大后减小 故选C。 5．B 【详解】AB．初始位置四颗棋子刚好接触，相邻棋子圆心距为（r为棋子半径），3、1、2构成等边三角形， 因此3对2的弹力方向与F（竖直方向）夹角 对2号棋子受力平衡：水平方向最大静摩擦力平衡3、4对2的弹力水平分量，即 可得 对3号棋子受力平衡：推力平衡弹力竖直分量与自身滑动摩擦力，即 解得 ，A错误，B正确； C．3、4缓慢靠近过程中，（弹力与F方向的夹角）逐渐增大，由推导可得 ，增大时减小，因此逐渐减小，C错误； D．缓慢移动过程中，2号一直滑动，受到的是滑动摩擦力，大小恒为，保持不变，D错误。 故选 B。 6．B 【详解】如图甲所示 可得小球重力沿斜面向下的分力大小为mgsinθ。如图乙所示 视线垂直于斜面，由几何关系知∠ABO=∠BAO=。对 B 球受力分析，由平衡条件知杆对B 球的力大小为mgsinθ。对A球受力分析，杆对A球的力大小也为mgsinθ，所以 A球重力沿斜面向下的分力与杆对A球作用的合力为F1=mgsinθ 如图丙 由矢量三角形可得给A球施加最小力 故选B。 7．D 【详解】A．对小球d，根据平衡条件可得轻杆1对小球d的作用力大小为，故A错误； B．对整体，根据平衡条件可得 解得，故B错误； C．对小球O，根据平衡条件可得，故C错误； D．对小球b，由于水平桌面光滑，轻杆2对b弹力只能沿竖直方向，根据平衡条件可得 所以轻杆2对小球b的作用力大小为，故D正确。 故选D。 8．AD 【详解】A．隔离最右侧边缘椅子，它只与左侧一把椅子接触，受竖直向下重力以及相邻椅子作用力，由于结构保持静止，最右侧边缘椅子处于受力平衡状态，故合力为零，因此相邻椅子的作用力方向一定竖直向上，大小与重力相同，故A正确； B．两侧边缘椅子对称，与相邻椅子接触面倾斜，所受支持力大小相等，但方向不同，左侧椅子受力斜向右上，右侧椅子受力斜向左上，故B错误； C．以所有椅子为整体，去掉右侧椅子后，剩余系统仍静止，整体受重力和桌面作用力。系统重力方向竖直向下，二力平衡要求桌面作用力的合力竖直向上，即水平方向合力为零，故摩擦力必为零，故C错误； D．去掉右侧椅子后，只要系统仍静止，总重力仍竖直向下，桌面作用力必须保持竖直向上才能平衡，方向不变，故D正确； 故选AD。 9．BC 【详解】根据牛顿第三定律，板OA对水桶的支持力FA=F1，板OB对水桶的支持力FB=F2。 A．水桶与推车静止时，对水桶分析受力，如图所示，根据平衡条件，竖直方向有FBcosα=G，水平方向有FBsinα=FA 推车由静止突然启动时，水桶有水平向左的加速度，竖直方向仍有FBcosα=G，则FB不变，所以F2不变。水平方向有，则，则FA减小，所以F1减小，故A错误。 B．推车匀速时与静止时，水桶受力情况相同。同理可知，推车由匀速突然减速时，加速度由零变为水平向右，F1增大，F2不变，故B正确； CD．在OA由竖直缓慢转到水平过程中，F1、F2和重力三力平衡构成矢量三角形如图 F1由图示位置逆时针转，可知F1先减小后增大，F2一直减小，故CD错误。 故选BC。 10．AC 【详解】AB．根据题意，对小球受力分析，由于小球处于平衡状态，绳子对小球P的拉力与小球P的重力和光滑半圆柱的支持力的合力等大反向，如图所示 由相似三角形有 解得，故A正确，B错误； CD．对物块受力分析，由平衡条件有 又有 解得，故C正确，D错误。 故选AC。 11． CD/DC 变大 【详解】（1）(1）[1]A．因为两次在结点的下面挂同一质量的物体，则调整力传感器Q的位置时，改变结点O的位置对实验无影响，故A错误； B．两侧杆左右倾斜，对实验无影响，故B错误； C．记录绳子方向时，选用较远的两点，这样可减小记录力的方向时产生的误差，故C正确； D．为了减小误差，拉橡皮条的夹角可以适当大一些，故D正确。 故选CD。 （2）[2] 根据力的平衡，可以得到几何三角形和力的三角形会相似 就有 （3）[3]由图可知    稳定时两绳互相垂直，现保持右侧绳和结点O的位置不动，即两个力的合力不变，方向不变，将细绳OA绕O点在纸面内顺时针转动一小角度，变大。 12． 0.34~0.36 成正比 0.67~0.73 偏小 不变 【详解】[1]弹簧测力计示数为0.34N，长木板处于静止状态，根据平衡条件可知，长木板与平板小车间的摩擦力大小为0.34N。 [2]在实验误差允许的范围内，滑动摩擦力的大小与接触面上正压力的大小成正比。 [3]在图像中补充第1组数据点，并作图如下 根据可知，图像斜率代表动摩擦因数，则 [4]若在实验过程中桌面没有调整水平，桌面左高右低，则的测量结果将偏小。 [5]动摩擦因数只与接触面的材料、粗糙程度有关，故没有变；长木板对小车的压力不变，根据可得，长木板受到的摩擦力大小不变；又知木板静止，弹簧秤的示数，动摩擦因数的测量值，的测量值不变，与小车相对于长木板是否做加速运动无关。 13．(1) (2) 【详解】（1）对AB整体受力分析如图1所示，根据平衡条件 得 （2）对B受力分析，如图2所示，由平衡可知 ，，， 对A受力分析如图3所示，由平衡可知 解得 14．(1) (2) (3) 【详解】（1）对物体A进行受力分析如下图所示 设支持力与摩擦力的合力与垂直斜面方向之间的夹角为，因为 根据三角函数可知 解得 则 根据几何关系可知，绳子与竖直方向和水平方向夹角均为45°，结合对称性可知，所以 解得 （2）斜面对物体的支持力 （3）把物体A和斜面看成一个整体，则地面对斜面的摩擦力等于绳子拉力的水平分力，即弹簧弹力的水平分力，根据几何关系可知，其与水平面的夹角为，则 15．(1) (2) 【详解】（1）三角形为直角三角形，设和连线与水平方向的夹角为，根据几何关系 则 分析C受力可知，货车加速度增大，A对C的支持力减小，当A对C的支持力减小到零时，C就脱离A，设C的质量为，根据牛顿第二定律有 解得 即 （2）对圆柱体C受力分析，由平衡条件， 解得， 设A的质量为，则 对圆柱体A受力分析，设受到地面支持力为，摩擦力为，根据平衡条件，竖直方向 水平方向 又因为 解得 设B的质量为，则 设和连线与水平方向的夹角为，根据几何关系 对圆柱体B受力分析，同理可得，竖直方向 水平方向 根据 解得 由于，则半圆柱体材料与地面间动摩擦因数需要满足。 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $