第3章 相互作用 综合拔高练（Word同步练习）-【学而思】2026-2027学年高一物理必修第一册分层练习（粤教版）

**基本信息** 以高考真题与实践情境为载体，构建“概念-方法-应用”三阶逻辑体系，融合物理观念与科学思维，实现相互作用模块系统性突破。 **专项设计** |模块|题量/典例|方法提炼|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |三种常见的力|2题（2023山东/2024广西）|胡克定律ΔF=kΔx、滑动摩擦力公式f=μFN|从弹力/摩擦力概念到实际情境受力分析| |力的合成与分解|1题（2021广东）|力的正交分解、分力公式Fx=Fsinθ/Fy=Fcosθ|基于平行四边形定则的实际应用（曲辕犁）| |共点力平衡|2题（2023广东/2024河北）|受力分析、平衡条件Fx=0/Fy=0|平衡状态下力的合成与分解综合应用| |动态平衡|2题（2023海南/2022河北）|矢量三角形法、正弦定理|静态平衡到动态过程中力的变化规律| |实验|1题（2021广东）|逐差法计算弹簧压缩量|实验原理（胡克定律）与数据处理结合|

第三章　相互作用 综合拔高练 高考真题练 考点1　三种常见的力 1.(2023山东,2)餐厅暖盘车的储盘装置示意图如图所示,三根完全相同的弹簧等间距竖直悬挂在水平固定圆环上,下端连接托盘。托盘上叠放若干相同的盘子,取走一个盘子,稳定后余下的正好升高补平。已知单个盘子的质量为300 g,相邻两盘间距1.0 cm,重力加速度大小取10 m/s2。弹簧始终在弹性限度内,每根弹簧的劲度系数为 (　　) A.10 N/m　　　　B.100 N/m C.200 N/m　　　　D.300 N/m 2.(2024广西,2)工人卸货时常利用斜面将重物从高处滑下。如图,三个完全相同的货箱正沿着表面均匀的长直木板下滑,货箱各表面材质和粗糙程度均相同。若1、2、3号货箱与直木板间摩擦力的大小分别为Ff1、Ff2和Ff3,则 (　　) A.Ff1<Ff2<Ff3　　　　B.Ff1=Ff2<Ff3 C.Ff1=Ff3<Ff2　　　　D.Ff1=Ff2=Ff3 考点2　力的合成与分解 3.(2021广东,3)唐代《耒耜经》记载了曲辕犁相对直辕犁的优势之一是起土省力。设牛用大小相等的拉力F通过耕索分别拉两种犁,F与竖直方向的夹角分别为α和β,α<β,如图所示。忽略耕索质量,耕地过程中,下列说法正确的是 (　　) A.耕索对曲辕犁拉力的水平分力比对直辕犁的大 B.耕索对曲辕犁拉力的竖直分力比对直辕犁的大 C.曲辕犁匀速前进时,耕索对犁的拉力小于犁对耕索的拉力 D.直辕犁加速前进时,耕索对犁的拉力大于犁对耕索的拉力 考点3　共点力的平衡 4.(2023广东,2)如图所示,可视为质点的机器人通过磁铁吸附在船舷外壁面检测船体。壁面可视为斜面,与竖直方向的夹角为θ。船和机器人保持静止时,机器人仅受重力G、支持力FN、摩擦力Ff和磁力F的作用,磁力垂直壁面。下列关系式正确的是 (　　) A.Ff=G B.F=FN C.Ff=G cos θ D.F=G sin θ 5.(2024河北,5)如图,弹簧测力计下端挂有一质量为0.20 kg的光滑均匀球体,球体静止于带有固定挡板的斜面上,斜面倾角为30°,挡板与斜面夹角为60°。若弹簧测力计位于竖直方向,读数为1.0 N,g取10 m/s2,挡板对球体支持力的大小为 (　　) A. N　　　　B.1.0 N　　　　C. N　　　　D.2.0 N 考点4　动态平衡问题 6.(2023海南,3)如图所示,工人利用滑轮组将重物缓慢提起,下列说法正确的是 (　　) A.工人受到的重力和支持力是一对平衡力 B.工人对绳的拉力和绳对工人的拉力是一对作用力与反作用力 C.重物缓慢拉起的过程,绳子拉力变小 D.重物缓慢拉起的过程,绳子拉力不变 7.(2022河北,7)如图,用两根等长的细绳将一匀质圆柱体悬挂在竖直木板的P点,将木板以底边MN为轴向后方缓慢转动直至水平,绳与木板之间的夹角保持不变,忽略圆柱体与木板之间的摩擦。在转动过程中 (　　) A.圆柱体对木板的压力逐渐增大 B.圆柱体对木板的压力先增大后减小 C.两根细绳上的拉力均先增大后减小 D.两根细绳对圆柱体拉力的合力保持不变 考点5　实验:测定弹簧的劲度系数 8.(2021广东,11)某兴趣小组测量一缓冲装置中弹簧的劲度系数。缓冲装置如图所示,固定在斜面上的透明有机玻璃管与水平面夹角为30°,弹簧固定在有机玻璃管底端。实验过程如下:先沿管轴线方向固定一毫米刻度尺,再将单个质量为200 g的钢球(直径略小于玻璃管内径)逐个从管口滑进,每滑进一个钢球,待弹簧静止,记录管内钢球的个数n和弹簧上端对应的刻度尺示数Ln,数据如表所示。实验过程中弹簧始终处于弹性限度内。采用逐差法计算弹簧压缩量,进而计算其劲度系数。 n 1 2 3 4 5 6 Ln/cm 8.04 10.03 12.05 14.07 16.11 18.09 (1)利用ΔLi=Li+3-Li(i=1,2,3)计算弹簧的压缩量:ΔL1=6.03cm,ΔL2=6.08cm,ΔL3=　　　　 cm,压缩量的平均值==　　　　 cm;  (2)上述是管中增加　　　　个钢球时产生的弹簧平均压缩量;  (3)忽略摩擦,重力加速度g取9.80 m/s2,该弹簧的劲度系数为 　　　　N/m(结果保留3位有效数字)。  学科竞赛 9.(多选题)(2024第41届全国中学生物理竞赛预赛)如图,两竖直墙面的间距为l,一个质量为m、边长为d的正方形木块被一轻直弹簧顶在左侧墙面上,弹簧右端固定在右侧墙面上,且弹簧与墙面垂直。已知木块与墙面之间的动摩擦因数为μ,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,弹簧原长为l,劲度系数为k,重力加速度大小为g。下列说法正确的是 (　　) A.如果k=,则木块不处于平衡状态 B.如果k=,则墙面对木块的正压力为 C.如果k=,则木块受到的静摩擦力大小为 D.为使木块在此位置保持平衡状态,k最小为 高考模拟练 应用实践 1.(2025广东韶关一模)某学习小组研究发现,沙漏漏斗落下的细沙会形成一个小圆锥体形状的沙堆。开始时,沙堆会逐渐隆起,坡度变陡,随着圆锥体母线与底面夹角达到一定程度,漏斗落下的细沙将沿着圆锥体表面下滑,设此时沙面与底面夹角为θ,沙子间动摩擦因数都为μ,重力加速度为g。若我们将稳定时的沙堆理想化为如图所示模型,之后滑落的沙子将沿斜面匀速下滑。下列说法正确的是 (　　) A.匀速下滑的细沙受到重力、弹力、摩擦力和下滑力 B.匀速下滑的细沙受到的摩擦力大小为mg cos θ C.匀速下滑的细沙受到的弹力大小为mg sin θ D.μ= tan θ 2.(2024广东汕头一模)消毒碗柜的金属碗架可以将碗竖直放置于两条金属杆之间,如图甲所示。取某个碗的正视图如图乙所示,其中a、b为两光滑水平金属杆,下列说法正确的是 (　　) 　　 A.若减小a、b间距,碗仍保持竖直静止,碗受到的合力减小 B.若减小a、b间距,碗仍保持竖直静止,a杆受到的弹力不变 C.若将质量相同、半径更大的碗竖直放置于a、b杆之间,碗受到杆的作用力变小 D.若将质量相同、半径更大的碗竖直放置于a、b杆之间,碗受到杆的作用力不变 3.(2024广东湛江一模)如图甲所示,用瓦片做屋顶是我国建筑的特色之一。铺设瓦片时,屋顶结构可简化为图乙所示,建筑工人将瓦片轻放在两根相互平行的檩条正中间后,瓦片静止在檩条上。已知檩条间距离为d,檩条与水平面夹角均为θ,最大静摩擦力等于滑动摩擦力。下列说法正确的是 (　　) 　　 A.仅减小θ时,瓦片与每根檩条间的摩擦力的合力变大 B.仅减小θ时,瓦片与每根檩条间的弹力的合力变小 C.仅减小d时,瓦片与每根檩条间的弹力变大 D.仅减小d时,瓦片可能会下滑 4.(多选题)(2024广东揭阳二模)如图所示,一轻杆通过铰链固定在竖直墙上的O点,轻杆的另一端C用弹性轻绳连接,轻绳的另一端固定在竖直墙上的A点。某人用竖直向下、大小为F的拉力作用于C点,静止时AOC构成等边三角形。下列说法正确的是 (　　) A.此时弹性轻绳的拉力大小为F B.此时弹性轻绳的拉力大小为2F C.若缓慢增大竖直向下的拉力,则在OC到达水平位置之前,轻绳AC的拉力增大 D.若缓慢增大竖直向下的拉力,则在OC到达水平位置之前,轻杆OC对C点的作用力减小 5.(2024广东韶关二模)我们常用支架与底板垂直的两轮手推车搬运货物。如图甲所示,将质量为m的货物平放在手推车底板上,此时底板水平;缓慢压下把手直至底板与水平面间的夹角为60°。不计货物与支架及底板间的摩擦,重力加速度为g,下列说法正确的是 (　　) 　　 A.当底板与水平面间的夹角为30°时,底板对货物的支持力为 B.当底板与水平面间的夹角为30°时,支架对货物的支持力为 C.压下把手的过程中,底板对货物的支持力一直增大 D.压下把手的过程中,支架对货物的支持力一直减小 6.(2025广东调研)如图甲所示的“悬浮桌”,其圆形桌面(及“桌面支架”)完全靠4条钢绳维系。底座“支撑支架”上端(位于桌面中心正下方)通过一根竖直轻质“承重钢绳”连接“桌面支架”下端,将桌面和“桌面支架”悬挂起来;为了防止桌面侧翻,桌面边缘圆周线上三等分处,分别用完全相同的轻质“平衡钢绳”与底座上的圆周三等分点拉紧;三条“平衡钢绳”与地面夹角均为θ(如图乙所示),且其拉力大小均为T。已知桌面及“桌面支架”的总重力为G。则“承重钢绳”的张力大小为 (　　) 　 A.G+3T sin θ　　　　B.G+3T cos θ C.3T sin θ-G　　　　D.3T cos θ-G 迁移创新 7.一般教室的门上都安装一种暗锁,这种暗锁由外壳A、骨架B、弹簧C(劲度系数为k)、锁舌D(倾斜角θ=45°,质量忽略不计)、锁槽E以及连杆、锁头等部件组成,如图甲所示(俯视图)。设锁舌D的侧面与外壳A和锁槽E之间的动摩擦因数均为μ,且最大静摩擦力与滑动摩擦力相等。若某同学准备关门时,无论用多大的力也不能将门关上,此刻暗锁所处的状态如图乙所示,P为锁舌D与锁槽E之间的接触点,弹簧由于被压缩而缩短了x,问: (1)此时,外壳A对锁舌D的摩擦力的方向; (2)此时,锁舌D与锁槽E之间的压力的大小; (3)当μ满足一定条件时,无论用多大的力,也不能将门关上(这种现象称为自锁),求暗锁能够保持自锁状态时μ的取值范围。 答案与分层梯度式解析 第三章　相互作用 综合拔高练 高考真题练 1.B　 必备知识 关键信息 信息加工 ①胡克定律 ②共点力平 衡条件　　 三根完全相同的弹簧等间距竖直悬挂 盘子受重力及三根相同弹簧的弹力 取走一个盘子,稳定后余下的正好升高补平 一个盘子的重力等于三根弹簧压缩量均减小1.0 cm时的弹力的变化量,由Δmg=3k·Δx得出弹簧的劲度系数为100 N/m,B正确,A、C、D错误 失分剖析　①没有注意到盘子受到三个弹力的作用; ②不能熟练地把胡克定律F=kx转化为ΔF=kΔx分析求解。 2.D　根据滑动摩擦力的公式f=μFN可知滑动摩擦力的大小与接触面积无关,只与接触面的粗糙程度和压力大小有关,由题可知三个货箱各表面材质和粗糙程度均相同,对直木板的压力大小也相同,故摩擦力相同,即Ff1=Ff2=Ff3,故选D。 3.B　以曲辕犁为例,把耕索的拉力F分解,如图,水平和竖直两个方向上有Fx=F sin θ,Fy=F cos θ。因α<β,故F曲x<F直x,F曲y>F直y,A错误,B正确;耕索对犁的拉力与犁对耕索的拉力是一对作用力与反作用力,由力的相互性知两力大小相等,则C、D错误。故选B。 4.C　 命题分析　①广东高考对相互作用知识模块的考查都是以实际情境为载体进行命题考查,注重考查基础性与应用性。如:2023广东第2题(机器人与船)、2022广东第1题(石磨)、2021广东第3题(曲辕犁)。 ②为了降低试题难度,2023、2022及2021年的广东考题都是把受力图在题目中呈现给考生,更加注重力的合成与分解、共点力平衡条件的考查。 　　 ③教材链接:本题考查的知识点为粤教版高中物理必修第一册第三章第六节——共点力的平衡条件及其应用。 5.A　 6.B　对工人受力分析如图甲所示,则有FN+FT=m人g,A错误;工人对绳的拉力和绳对工人的拉力是一对作用力与反作用力,B正确;对动滑轮受力分析如图乙所示,则有FT=,则随着重物缓慢拉起过程,θ变大,则绳子拉力FT变大,C、D错误。故选B。 　　 7.B　设两绳对圆柱体的拉力的合力为T,木板对圆柱体的支持力为N,两绳所在平面与木板的支持力间的夹角为α,从圆柱体截面方向看,对圆柱体受力分析如图所示,三力构成力的矢量三角形。 在矢量三角形中,根据正弦定理得==,在木板以MN为轴向后方缓慢转动直至水平过程中,α不变,γ从90°逐渐减小到0°,又有γ+β+α=180°,得β=180°-γ-α,则β从90°-α逐渐增大到180°-α,又因为α<90°,可知β从锐角逐渐增大到钝角,根据==,由于sin α、mg不变,sin γ逐渐减小,sin β先增大后减小,可知T逐渐减小,N先增大后减小,结合力的相互性可知,圆柱体对木板的压力先增大后减小,B正确,A、D错误;设两绳之间的夹角为2θ,细绳上的拉力为T',则2T' cos θ=T,可得T'=,θ不变,T逐渐减小,可知细绳上的拉力逐渐减小,C错误。 8.答案　(1)6.04　6.05　(2)3　(3)48.6 解析　(1)观察题中表格数据可知ΔL3=L6-L3=18.09 cm-12.05 cm=6.04 cm,易求=6.05 cm。 (2)根据题目条件ΔLi=Li+3-Li可知,是管中增加3个钢球时产生的弹簧平均压缩量。 (3)利用平衡条件,结合胡克定律,可知3mg sin 30°=k,解得k== N/m≈48.6 N/m。 9.BD　若k=,木块能受到的最大静摩擦力fm=μFN=μkd=2mg>mg,木块处于平衡状态,受到的静摩擦力大小为mg,A、C错误;如果k=,木块处于平衡状态,则墙面对木块的正压力等于弹簧的弹力,即FN=kd=,B正确;为使木块在此位置保持平衡状态,至少满足fmin=μFN=μkmind=mg,即kmin=,D正确。 高考模拟练 1.D　下滑力是重力的分力,匀速下滑的细沙受到重力、弹力和摩擦力作用,A错误;匀速下滑的细沙受到的摩擦力f=μmg cos θ,受到的弹力FN=mg cos θ,B、C错误;根据平衡条件得mg sin θ=μmg cos θ,解得μ= tanθ,D正确。 2.D　若减小a、b间距,碗仍保持竖直静止,碗受到的合力仍为零,不变,A错误;对碗受力分析如图所示,弹力F1和弹力F2的合力F'与重力G等大反向, 则F1=G tan θ,F2=,若减小a、b间距,则θ减小,弹力F1减小,根据力的相互性可知,a杆受到的弹力减小,B错误;将质量相同、半径更大的碗竖直放置于a、b杆之间,杆对碗的作用力与碗的重力等大反向,则碗受到杆的作用力不变,C错误,D正确。 3.D　由平衡条件知,瓦片与每根檩条间摩擦力的合力f=mg sin θ,减小θ时,摩擦力的合力减小,A错误;檩条对瓦片的两个弹力等大,弹力的合力等于mg cos θ,减小θ时,mg cos θ增大,则瓦片与檩条间的弹力的合力变大,B错误;两檩条对瓦片的支持力与竖直方向的夹角相等,设为α,如图所示, 则有2F cos α=mg cos θ,若仅减小檩条间的距离d时,夹角α变小,则两檩条对瓦片的支持力F变小,故瓦片与每根檩条间的弹力变小,最大静摩擦力变小,故瓦片可能会下滑,C错误,D正确。 4.AC　对C点进行受力分析如图所示,三力构成力的矢量三角形。 由三角形的相似性可知:==,若静止时AOC构成等边三角形,即AO=AC=OC,则F=T=N,A正确,B错误;若缓慢增大竖直向下的拉力F,则在OC到达水平位置之前,AO、OC不变,AC变大,由==可知轻绳AC的拉力T增大,轻杆OC对C点的作用力N增大,C正确,D错误。 5.A　设底板对货物的支持力为FN1,支架对货物的支持力为FN2,对货物受力分析如图所示, 设底板与水平面间的夹角为θ,根据平衡条件有FN1=mg cosθ, FN2=mgsin θ, 当θ=30°时,FN1=,FN2=,A正确,B错误;压下把手的过程中,θ增大,cos θ减小,sin θ增大,则FN1减小,FN2增大,C、D错误。 一题多解　如图1所示,根据平衡条件由正交分解法可得FN1 sin θ= FN2 cos θ,FN1 cos θ+FN2 sin θ=mg,当θ=30°时,可解得FN1=,FN2=,A正确,B错误;压下把手的过程中,货物的受力情况如图2所示, 　　 由图2可知,底板对货物的支持力一直减小,支架对货物的支持力一直增大,C、D错误。 6.A　桌面及“桌面支架”受到重力G、三条“平衡钢绳”的斜向下方的拉力T和“承重钢绳”的竖直向上的拉力F,根据竖直方向受力平衡,有F=G+3T sin θ,A正确,B、C、D错误。 7.答案　(1)向右　(2)　 (3)0.41 解析　(1)锁槽E压缩锁舌和弹簧,锁舌D有向左的运动趋势,其下表面所受外壳A施力的静摩擦力方向向右。 (2)设锁舌D下表面受到的最大静摩擦力为f1,其方向向右,锁舌D受锁槽E的最大静摩擦力为f2,压力为FN,下表面的压力为F,弹力为kx,受力分析如图所示, 由力的平衡条件可知kx+f1+f2 cos θ-FN sin θ=0 F-FN cos θ-f2 sin θ=0 f1=μF,f2=μFN 联立各式解得压力的大小FN=。 (3)令FN趋近于∞,则有1-2μ-μ2=0 解得μ=-1=0.41(μ=-1-不符合实际,舍去) 则当μ≥0.41时,暗锁能够保持自锁状态。 1 学科网（北京）股份有限公司 $