第三章 相互作用—力 单元测试卷-2026-2027学年高一上学期物理人教版必修第一册

**基本信息** 本单元卷聚焦高中物理“相互作用—力”单元复习，以北极航道破冰、风动石、《天工开物》等真实情境为载体，通过选择、实验与综合题，考查力的合成与分解、共点力平衡等核心知识，适配物理观念建构与科学思维培养。 **题型特征** |题型|题量/分值|知识覆盖|命题特色| |----|-----------|----------|----------| |单项选择题|10/40|力的合成与分解（第4题）、共点力平衡（第3题风动石受力）、摩擦力（第2题叠放物块）|情境时代性（科技/自然）、选项分层| |非选择题|5/60|实验探究（弹簧弹力、力的合成）、综合应用（第13题《天工开物》弓弦张力）|科学探究（实验数据处理）、文化传承（传统科技）|

第三章 相互作用—力 单元测试卷 一、单项选择题（本大题共 10 小题，每小题 4 分，共 40 分。在每小题给出的四个选项中只有一个符合题目要求） 1. 我国新开辟的北极航道上采取了一种破冰方式：坚固的破冰船滑上冰层借助自身重力破冰。在船头相对冰层向上滑动时，船头对冰层的作用力方向可能是（） A.a B.b C.c D.d 2. 如图所示，物块A、B叠放在斜面上，B受到一个沿斜面方向的拉力F，两物块保持静止。B受力的个数为（ ） A.4 B.5 C.6 D.7 3.“风动石” 是福建省著名的自然景观，如图所示。无风时，“风动石” 在重力和底部巨石作用力的作用下静止不动。若 “风动石” 受到一水平方向的风力作用时仍保持静止，此时底部巨石对其作用力为，则（ ） A.的大小比的小 B.的大小比的大 C.与大小相等 D.与方向相同 4. 如图所示，两个共点力的合力，分力的方向与合力F的方向成角，分力（图中未画出）的大小为，则（ ） A.的大小是唯一的 B.的方向是唯一的 C.有两个可能的方向 D.可取任意方向 5. 图甲为高铁供电系统的线缆张力调节装置，其简化模型如图乙所示，匀质线缆两端通过轻质牵引绳绕过滑轮后各挂上质量为m的配重，静止时线缆两端切线与竖直方向的夹角均为，不计摩擦，则线缆的质量M为（ ） A. B. C. D. 6. 如图所示，一个重为G的球放在两块光滑斜面板AB和AC之间，初始时两板与水平面的夹角都是。现在使AB板固定，使AC板与水平面的夹角逐渐减小到，则下列说法不正确的是（ ） A. 初始时AB板和AC板对球的弹力大小相等 B. 初始时AB板对球的弹力大小为G C. 球对AC板的压力一直减小 D. 球对AB板的压力一直增大 7. 野炊时，三根等长且对称分布的轻质细杆构成烹煮支架静置于水平地面上，如图甲所示。炊具与食物的总质量为m，各杆与竖直方向的夹角均为。出于安全考虑，盛取食物时用光滑铁钩缓慢拉动吊绳使炊具偏离火堆，如图乙所示。已知重力加速度大小为g，下列说法正确的是（ ） A. 烹煮食物时，各杆对地面的作用力大小均为 B. 烹煮食物时，各杆受到地面的摩擦力大小均为 C. 拉动吊绳过程中，吊绳的拉力不断增大 D. 拉动吊绳过程中，铁钩对吊绳的作用力方向不变 8. 如图所示，O点和细钉C在A点正上方，小球B用绕过光滑细钉C的轻质橡皮筋悬挂于O点，B与轻质弹簧相连，弹簧另一端A固定在竖直挡板上，初始时B球处于静止状态，B球可以看成质点，橡皮筋的拉力遵循胡克定律，OC刚好等于橡皮筋的原长，弹簧的弹力大小为F，B球的质量为m。现增大B球的质量m，调整弹簧端点A的竖直高度，使整个系统能再次处于静止状态（B球始终在OCA直线右侧），则（ ） A. 弹簧端点A上升 B. 弹簧端点A下降 C.F变小 D.F变大 9. 如图所示，物体A静止在粗糙的水平地面上，一轻质细线跨过固定直杆顶端的光滑轻质定滑轮，一端连接静止于水平地面上的质量为的物体A，另一端与另外两根细线在O点形成 “死结”，结点O下方细线悬挂物体B。左端细线用与水平方向成角的斜向左上方、大小为F的力拉住，使结点右侧的细线与水平方向的夹角为。已知物体A与水平地面间的动摩擦因数为，重力加速度大小为g，定滑轮右侧细线与水平方向的夹角为，物体A、B保持静止状态，以下说法不正确的是（ ） A. 轻质细线对物体A的拉力大小为F B. 地面对物体A的摩擦力大小为 C. 物体B的质量为 D. 物体A对地面的压力大小为 10. 如图所示，一放置在水平地面上的篮球收纳架由矩形底座、竖直细立柱和倾斜挡杆等组成，倾斜挡杆与竖直方向的夹角均为，已知篮球A的质量为m，半径为R，两同层倾斜挡杆间、两竖直立柱间的距离均为。现以底座MN边为转轴，将篮球架缓慢转到倾斜挡杆接近水平，重力加速度为g，不计一切摩擦，下列说法正确的是（ ） A. 初始时，一根倾斜挡杆对篮球A的弹力大小为 B. 初始时，一根竖直挡杆对篮球A的弹力大小为 C. 转动过程，一根竖直立柱对篮球A的弹力逐渐减小 D. 转动过程，一根倾斜挡杆对篮球A的弹力逐渐增大 二、非选择题（本大题共 5 小题，共 60 分） 11.(8 分) 某物理兴趣小组用如图甲所示的装置来探究弹簧弹力F和弹簧长度l的关系，把弹簧上端固定在铁架台的横杆上，记录弹簧自然下垂时下端所到达的刻度位置。在弹簧下端悬挂不同质量的钩码，记录每一次悬挂钩码的质量和弹簧下端的刻度位置，实验中始终未超过弹簧的弹性限度。通过分析数据得出实验结论。 (1) 某次弹簧上的指针在刻度尺上对应的位置如图乙所示，该处的读数为 cm。 (2) 以弹簧弹力F为横轴、弹簧长度l为纵轴建立直角坐标系，作出图像，如图丙所示，则弹簧自然下垂时的长度为cm；弹簧的劲度系数为 N/m。（结果保留 2 位有效数字） (3) 实验中未考虑弹簧在自身重力下的形变，这会导致弹簧劲度系数的测量结果（填“偏大”“偏小”或“不变”）。 12(10 分) 为验证两个互成角度的力的合成规律，某组同学用系有三段长线的匀质圆木板，在靠近黑板的竖直平面内，用三个弹簧测力计分别向三个方向拉细线，其中 A 弹簧测力计的拉力在竖直方向，实验装置如图甲所示。当圆木板处于静止状态时，在每段细线所在直线取 2 个点标记在黑板上，同时记录三个弹簧测力计的示数。 (1) 该组同学认为 A 弹簧测力计所测力应与 B、C 弹簧测力计所测两力的合力大小相等、方向相反，采用的科学方法是。 A. 极限法 B. 等效替代法 C. 控制变量法 D. 理想实验法 (2) 下列说法正确的是。 A. 弹簧测力计使用前需校零 B. 拉线方向应与黑板平面尽量平行 C.B、C 两弹簧测力计的拉力方向应尽量垂直 D. 细线所在直线上选取的 2 个点，间距适当远一些 (3) 弹簧测力计 A 的示数如图乙所示，则其示数为N； (4) 以 B、C 两弹簧测力计的拉力、为邻边作平行四边形，如图丙所示。测量平行四边形对角线长度，可知其对应的力F的大小为N。（结果保留 3 位有效数字） (5) 该组同学发现多次实验中，F的大小均大于弹簧测力计的示数大小。有同学认为出现这种结果是由于弹簧测力计的示数不准确。你是否同意此观点？请简要说明理由；若不同意，请简要说明出现这样结果的一个原因。 13(8 分)《天工开物》是世界上第一部关于农业和手工业生产的综合性科学技术著作，有学者称它为 “中国 17 世纪的工艺百科全书”，作者是明朝科学家宋应星。如图甲所示为书中用重物测量弓弦张力的 “试弓定力” 插图，其原理示意图如图乙所示，A、B 间的距离，弦的原长也是，在弓的中点悬挂质量为 45 kg 的重物，弓的质量为 3 kg，弦的质量忽略不计，悬挂点为弦的中点O，张角为，弓弦可看成由OA、OB两段相同的弦构成，且弓弦可视为满足胡克定律，重力加速度g取，请尝试计算：(，) (1) 此时OA段弓弦的张力大小。 (2)OA段弓弦的劲度系数k。 14.（14 分）如图甲所示，质量为的物块A放在木板MN上，当木板与水平面成角时A恰能静止在板上。再将MN竖直放置，用一根不可伸长的轻绳将光滑小球B悬挂在板上P点，小球与木板将物块A夹在中间，且A恰能保持静止，轻绳与木板之间夹角也为（如图乙所示）。已知最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度g取。 (1) 求物块A与木板MN之间的动摩擦因数； (2) 求小球B的质量； (3) 现让MN绕其底端M顺时针缓慢转至水平，求转动过程物块A对小球支持力的最大值和轻绳对小球拉力的最小值。 15.（20 分）如图所示，粗糙水平面上放置一半径为R的四分之一圆柱体，圆柱体只有圆弧表面光滑，其他部分粗糙。光滑轻质滑轮C（可视为质点）用轻杆固定在圆心O的正上方，轻质细线一端固定在A点，另一端跨过滑轮连接质量为的小球（可视为质点），小球置于四分之一圆柱体圆弧表面上D点，，且CD与竖直方向成角，物块B通过光滑轻质圆环悬挂在细线上静止于P点，AP与竖直方向成角，此时圆柱体恰处于平衡状态。已知A、P、C、D在同一竖直面内，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度g取。 (1) 求细线的拉力大小； (2) 求物块B的质量； (3) 若地面与四分之一圆柱体之间的动摩擦因数为，调整细线长度使小球从D处移至E处（CE与圆柱表面相切），整个系统仍然保持静止，求四分之一圆柱体的质量M的最小值（结果可保留根式）。 答案解析 1.冰层受到船头的压力垂直于接触面向下，冰层受到船头的摩擦力沿着接触面向上，根据平行四边形定则可知，这两个力的合力方向可能是b，B 正确。 2.根据题意，对A受力分析，由于A静止，可知A受重力、B的支持力、B对A沿斜面向上的静摩擦力；对B受力分析，由于B静止，可知B受重力、斜面的支持力、A的压力、拉力F、A对B沿斜面向下的摩擦力、斜面对B沿斜面向上的摩擦力，即B受6个力作用，C 正确。 3.无风时，底部巨石对 “风动石” 的作用力方向竖直向上，与重力平衡，可得；当受到一水平方向的风力时，底部巨石对 “风动石” 的作用力与竖直向下的重力及水平方向的风力（设为F）三力平衡，根据平衡条件可知，，故大于，方向与重力、水平风力的合力方向相反，故、方向不同，A 正确。 4.根据三角形定则可知，、、F构成一个封闭三角形，若的方向与的方向垂直，如图甲所示，可得的值为，由题知分力的大小为，假设不成立，且有，故存在两个值，所以有两个可能的方向，如图乙所示中 1、2 所示，C 正确。 5.配重处于静止状态，牵引绳的拉力大小等于配重的重力，即；根据题意，线缆两端切线与竖直方向的夹角均为，所以线缆两端拉力T与竖直方向的夹角也为，线缆处于静止状态，受力平衡，在竖直方向上，解得，B 正确。 6.初始时，对球受力分析，如图甲所示，根据平衡条件可知，，可得，故 A、B 正确；使AC板与水平面的夹角逐渐减小到，可知最终AC板刚好与AB板垂直，以球为研究对象，对其受力分析，构成的矢量三角形如图乙所示，可知和都一直减小，根据牛顿第三定律，可知球对AB板、AC板的压力均一直减小，C 正确，D 错误。 7.烹煮食物时，以支架顶端结点为研究对象，根据共点力平衡条件有，可得杆上的作用力为，即各杆对地面的作用力大小均为，A 错误；由于杆静止，可得各杆受到地面的摩擦力大小均为，B 正确；拉动吊绳过程中，炊具与食物受力平衡，吊绳的拉力等于炊具与食物的重力，大小不变，C 错误；拉动吊绳过程中，铁钩与吊绳的交点受竖直向下的绳子拉力、斜向上的绳子拉力以及铁钩对交点的作用力，三力合力为 0，由于斜向上的绳子拉力的方向改变，因此铁钩对吊绳的作用力方向改变，D 错误。 8.B 对小球B受力分析，受到重力mg、弹簧的弹力F和橡皮筋的拉力，力的矢量三角形与几何三角形相似，可得；设橡皮筋的劲度系数为，弹簧的劲度系数为，弹簧原长为，有，则。增大B球的质量m，由于不变，则AC变大，弹簧端点A下降，由于不变，则AB不变，F大小不变，故选 B。 9.B 对结点O受力分析，由平衡条件有，，解得，，故轻质细线对物体A的拉力大小为F，A、C 正确；对物体A受力分析，，由平衡条件有，，解得，，由牛顿第三定律可知，物体A对地面的压力大小为，B 错误，D 正确。 10.C 篮球A受到重力、两倾斜挡杆的弹力和两竖直立柱的弹力，将两倾斜挡杆的弹力合成一个力，将两竖直立柱的弹力合成一个力，受力分析如图 1 所示，则有，；根据几何关系可知两倾斜挡杆对篮球的弹力与夹角的余弦值均为，则有，同理有，联立解得，，A、B 错误。以MN边为转轴，将篮球架缓慢转到倾斜挡杆接近水平的过程，与竖直方向的夹角逐渐减小，与水平方向的夹角逐渐增大，但两力的夹角始终不变，如图 2 所示，可以发现和均逐渐减小，C 正确，D 错误。 11. 答案 (1)(2 分) (2)(2 分)；(2 分) (3)不变(2 分) 解析(1) 刻度尺的分度值为，需要估读到，读数为。(2) 设弹簧原长为，由胡克定律，有，变形得，对比题图丙的纵截距和斜率，可得，，故。(3) 弹簧劲度系数由图线的斜率的倒数确定，无论是否考虑弹簧在自身重力下的形变，图线的斜率不变，则测量结果不变。 12. 答案 (1)(2 分) (2)(2 分) (3)（、也正确）(2 分) (4)(2 分) (5) 不同意，理由见解析 (2 分) 解析(1) A 弹簧测力计所测力应与 B、C 弹簧测力计所测两力的合力大小相等、方向相反，采用的科学方法是等效替代法，故选 B。(2) 弹簧测力计使用前需校零，A 正确；拉线方向应与黑板平面尽量平行，使细线的拉力在同一平面内，B 正确；B、C 两弹簧测力计的拉力方向不需要垂直，C 错误；细线所在直线上选取的 2 个点，间距适当远一些，这样确定方向时可以减小误差，D 正确。(3) 弹簧测力计 A 的分度值为 0.1 N，故读数为 3.86 N。(4) 根据标度可得对应的力F的大小为 4.20 N。(5) 不同意。原因是存在圆木板的重力或弹簧测力计重力影响。 13. 答案 （1） （2） 解析（1）对重物和弓整体受力分析，在竖直方向有在水平方向有解得 （2）根据胡克定律有解得 14. 答案（1） （2） （3）； 解析（1）木板与水平面成角时A恰能静止，此时沿木板方向有解得 （2）木板竖直时，设轻绳对小球的拉力为T，物块A对小球的支持力为N对小球B受力分析，竖直方向有水平方向有物块A与木板之间的弹力物块A恰能静止，有联立可得 （3）小球B受重力G、拉力T、支持力N而处于平衡状态，三力构成如图所示的矢量三角形，MN绕其底端M缓慢转动过程，T和N之间的夹角始终保持不变。 当转至轻绳水平时，物块A对小球的支持力最大，为当转至木板水平时，轻绳对小球的拉力最小，为 15. 答案（1） （2） （3） 解析（1）由于，则CDO为等腰三角形，OD与竖直方向的夹角为。对小球进行受力分析，受到重力、细线的拉力和圆柱体的支持力，如甲图所示 根据平衡条件，水平方向有竖直方向有联立解得 （2）对圆环进行受力分析，受到AP、CP两段细线的拉力和BP细线的拉力，如乙图所示 根据平衡条件，竖直方向有物块B静止，有解得物块B的质量 （3）当小球移至E处时，设，对小球进行受力分析，受到重力、细线的拉力和圆柱体的支持力，如丙图所示 学科网（北京）股份有限公司 $