第三章 专题训练一 三种性质力-【新课程能力培养】2026-2027学年高中物理必修第一册练习手册（人教版）

专题训练一 1.如图所示是一位演员头顶着一盏油灯用 一只脚站在一条板登上保持不动。下列 说法正确的是（) A.盛放油灯的碗及碗中油的重心与油 的多少无关 B.油灯对人头顶的压力是因为油灯发 生形变而产生的 C.不管盛放油灯的碗是倾斜的还是水 平的，它都不受摩擦力 D.演员伸出手臂和腿只是单纯为了姿 势好看，不会影响他的重心位置 白台台 第1题图 第2题图 2.三个完全相同的球形容器盛有不同体积 的同种液体，置于相同的凹形槽上，如 图所示。在图甲、图乙和图丙中，对应 凹形槽对球形容器两个弹力之间的夹角 分别为01、02和03，则三个夹角关系为 A.01>02>03 B.01=02=03 C.01<02<03 D.无法确定 3.下列关于力的合成与分解的说法正确的 是() A.若两分力的大小不变，两分力之间 的夹角越大，合力F就越大 第三章相互作用一力。 三种性质力 B.合力F总比两分力F,和F,中的任 何一个力都大 C.已知合力和两个分力的方向，分解 结果是唯一的 D.两个分力的夹角一定，只让其中的 某个分力增大，则合力一定增大 4.如图所示，老师握住一个装满水的圆柱 形杯子，杯子始终静止。下列说法正确 的是() A.握杯子用的力越大，杯子所受的摩 擦力越大 B.杯子表面越粗糙，所受的摩擦力越大 C.随着杯子内的水量减少，杯子所受 的摩擦力也减小 D.杯子和水的总重力一定等于手与杯 子间的最大静摩擦力 第4题图 第5题图 5.如图所示，被轻绳系住静止在光滑斜面 上的小球，若按力的实际作用效果来分 解，小球受到的重力G的两个分力方向 分别是图中的（) A.1和4 B.2和4 C.3和4 D.1和3 练 55 高中物理必修第一册（人教版） 6. 如图所示，一个与水平方向夹角为0的 传送带，现将一物块轻轻地放在传送带 最上端，各接触面粗糙。关于物块刚放 上传送带的一小段时间内，下列说法正 确的是() A.当传送带逆时针转 动时，物块轻放后 受静摩擦力 ○. B.当传送带顺时针转 第6题图 动时，物块轻放后摩擦力方向沿斜 面向上 C.如果传送带不运动，物块一定不受 摩擦力作用 D.传送带的速度越大，物块轻放后受 到的摩擦力越大 7.杆秤是延续千年的华夏国粹，如图所示， 三根轻绳与秤盘的捆绑点E、F、G将秤 盘三等分，捆绑点到结点O的长度均为 26cm,秤盘的直径为20cm,质量为 80g,重力加速度g取10m/s2。某次称 量药材时，保持杆秤静止，称得盘中药 材的质量为120g,则此时每根绳子的拉 力大小为( 20 cm 第7题图 B.ISN c D.N 30 8.如图甲所示，生活中手拉旅行箱的方式 可以简化为如图乙所示的模型，一质量 56)练 N 为m的物块在拉力F的作用下做匀速运 动，拉力F与水平方向的夹角为0。已 知物块与地面间的动摩擦因数为，重 力加速度为g,则下列说法正确的是 ZAKKCK00 第8题图 A.物块受到地面的摩擦力为umg B.物块受到地面的作用力为mg-Fsin0 C.若将0从0°逐渐增大到90°，且仍使 物块做匀速运动，则物块受到地面 的作用力先增大后减小 D.若将0从0°逐渐增大到90°，且仍使 物块做匀速运动，则物块受到的拉 力F先减小后增大 9.（多选)一物体受三个共点力的作用， 下面4组组合可能使物体处于平衡状态 的是（) A.F=4N、F2=5N、F,=9N B.F,=8N、F2=2N、F3=11N C.F=10N、F2=8N、F3=7N D.F,=5N、F,=5N、F3=5N 10.（多选)如图所示，一根竖直的轻弹簧 悬挂在天花板上，下端连接一个质量为 m的光滑小球，小球处于斜面和挡板之 间，小球和斜面、挡板均接触，下列说 法正确的是() A.若小球和斜面之 间有弹力，则小 球和挡板之间一 定有弹力 第10题图 B.若小球与斜面之间有弹力，则小球 和弹簧之间不一定有弹力 C.若小球与挡板之间有弹力，则小球 与弹簧之间一定有弹力 D.若小球与挡板之间有弹力，则小球 与斜面之间不一定有弹力 11.（多选)如图所示，晾晒衣服的绳子轻 且光滑，悬挂衣服的衣架的挂钩也是光 滑的，轻绳两端分别固定在两根竖直杆 上的A、B两点，衣服处于静止状态。 如果保持绳子A端位置不变，将B端 分别移动到不同的位置时，下列判断正 确的是（) A.B端移到B,位置时，绳子张力不变 B.B端移到B2位置时，绳子张力变小 C.B端在杆上位置不动，将杆移动到 虚线位置时，绳子张力变小 D.B端在杆上位置不动，绳长增加时 (衣服没有接触地面)，绳子张力变小 nhm 第11题图 第12题图 12.（多选)如图所示，重力G=100N的 物体在沿斜面向上的力F=30N的作用 下静止于倾角0=30°的斜面上，当F 发生下列变化时，关于摩擦力的变化情 况判断正确的是（) A.当F变为40N时，摩擦力为40N, 方向沿斜面向上 B.当F变为50N时，摩擦力为0 C.当F变为80N时，摩擦力为30N, 方向沿斜面向下 D.当F从30N逐渐变为60N的过程 中，摩擦力先减小后增大 第三章相互作用-一力⊙ 13.如图甲所示，用铁架台、弹簧和多个已 知质量且质量相等的钩码探究在弹性限 度内弹簧弹力与弹簧伸长量的关系。 多部三3柔头 甲 第13题图 (1)为完成实验，还需要的实验器材 有 (2)图乙是弹簧弹力F与弹簧伸长量x 的F-x图像，由此可求出弹簧的 劲度系数为 N/m (3)图像不过原点的原因是 (4)为完成该实验，设计的实验步骤 如下： A.以弹簧伸长量为横坐标，弹力 为纵坐标，描出各组（x,F) 对应的点，并用平滑的曲线连 接起来； B.记下弹簧不挂钩码时其下端在 刻度尺上的刻度； C.将铁架台固定于桌子上，并将 弹簧的一端系于横梁上，在弹 簧附近竖直固定一把刻度尺； D.依次在弹簧下端挂上1个、2 个、3个、4个…钩码，分 别记下钩码静止时弹簧下端所 对应的刻度，并记录在表格 内，然后取下钩码： E.以弹簧伸长量为自变量，写出 练 (57 N 高中物理必修第一册（人教版） 弹力与弹簧伸长量的关系式， 首先尝试写成一次函数，如果 不行，则考虑二次函数； F.解释函数表达式中常数的物理 意义； G.整理仪器。 请将以上步骤按操作的先后顺序 排列出来： 14.在“探究两个互成角度的力的合成规 律”的实验中，如图甲所示，橡皮条 的一端固定，另一端系一轻质小圆环， 自然长度为GE。图乙中，用手通过两 个弹簧测力计共同拉动小圆环，小圆环 在拉力F,、F2的作用下处于O点，橡 皮条伸长的长度为E0。图丙中，改用 一个力F单独拉住小圆环，仍然使小 圆环处于0点。 丙 第14题图 (1)本实验采用的科学方法是 A.理想实验法 B.控制变量法 C.等效替代法 D.建立物理模型法 (2)（多选)关于此实验，下列说法正 确的是 A.弹簧测力计的读数越大越好， 且一定要取整数 58)练 B.力F,、F2的方向要垂直，便 于合力计算 C.两次拉橡皮条时需保证橡皮条 伸长量相同 D.每次拉橡皮条时，弹簧测力 计、橡皮条、细绳应贴近木板 且与木板平面平行 (3)该同学用力的图示法分别描述F'、 F、F2的大小及方向，并以F、 F2为邻边，作平行四边形，得其 对角线为F,如图丁所示。则力 F,、F,合力的理论值是 实际测量值是 (均填 “F”或“F”) 15.如图，两个竖直挡板之间，用轻绳和轻 弹簧挂着一个小球（可看作质点)，小 球静止时，轻绳与竖直方向的夹角为 37°，弹簧恰好水平。已知小球的质量 为2kg,轻绳的绳长L=30cm,轻弹簧 的原长为12cm,竖直挡板间的水平距离 为40cm,重力加速度g取10m/s2,求： (1)此时轻绳的拉力大小F。 (2)轻弹簧的劲度系数k。 00W0000000006 第15题图 16.某同学为了研究三角形承重结构各部分 受力大小的规律，设计如图所示的装 置：一长度AB=10cm的轻质细杆，A 端通过光滑铰链连接于竖直墙上，B端 系上轻质细绳，细绳水平，另一端系于 竖直墙上C点，B点悬挂一质量为3kg 的重物，该系统保持静止状态。已知此 时细绳长度为BC=8cm,重力加速度 g=10m/s2,求： (1)此时轻绳BC和轻杆AB受到的弹 力大小。 (2)若保持细杆AB位置不动，只改变 轻绳BC的长度及C点位置，要使 系统静止且绳子承受的拉力最小， 求此时轻绳BC的长度及所受拉力 大小。 第16题图 第三章相互作用一力。 17.如图所示，质量为10kg的物体M放在 倾角为α=37°的斜面上，M与斜面间 摩擦因数u=0.375,M用平行于斜面 的轻绳绕过光滑定滑轮与质量为5kg 的物块m相连。劲度系数k=200N/m 的弹簧上端与m相连，下端与地面相 连，设最大静摩擦力和滑动摩擦力相 等。已知sin37°=0.6，cos37°=0.8， 取重力加速度g=10m/s2。 (1)若M静止在斜面上，弹簧伸长量 为8cm,求此时绳子上的拉力大 小。 (2)在第(1)问的基础上，求M所 受到的摩擦力的大小和方向。 第17题图 练（59 N有=mgsin30,得弹簧原长为1-x=1-紧则 可得B正确，A、C、D错误。 11.BC【解析】要把a拉离水平面，在刚拉 离时水平面MW对a的支持力应为0，因此对a受 力分析如图甲所示，则血0=系=子，所以0 30,拉力Pm0=5c:当a逐商上移时用图 解法分析可知F逐渐减小至0（如图乙所示)；在 G 开始时，a,b间的压力F、=n30=2C,以后逐 渐减小至G。因此B、C正确，A、D错误。 2R 甲 第11题答图 I2.(1)F=E,=F 0 (2)m号 2cos 【解析】(1)根据力F作用在0点产生的效果， 可把力F分解为沿OA、OB的力F,、F2,如图甲 所示。由对称性可知F,=F,=F 00 (2)对 2c052 左边滑块受力分析如图乙所示。由平衡条件得F F.0 =·sin92n2 F 第12题答图 >"专题训练一三种性质力 1.B【解析】重心的位置与物体的形状和质 量分布有关，盛放油灯的碗及碗中油的重心与油的 多少有关，A错误；油灯对人头顶的压力是因为油 灯向上发生形变，向下恢复原状而产生的，B正 参考答案与解析 确：碗是倾斜的情况下一定受摩擦力，C错误；物 体的重心与物体的形状有关，演员伸出手臂和腿不 只是单纯为了姿势好看，会影响他的重心位置，D 错误。故选B。 2.B【解析】图中的小球与凹槽是相同的， 根据弹力方向的特点，点与球面之间的弹力的方向 过球面的球心，则三个图中六个接触点对球的支持 力的方向都分别过对应的球的球心，所以各对应凹 槽对小球两个弹力之间的夹角0、6和0都是相 等的，与小球的重心的位置以及小球的质量都无 关。故选B。 3.C【解析】令两分力间的夹角为0，如图甲 所示，则有F2=F+F-2F,F2cos(π-0)=F+ F+2F,F2cos0,其中0≤0≤π可知，若两分力的 大小不变，两分力之间的夹角越大，合力F就越 小，A错误；根据合力与分力的关系，将平行四边 形转化为三角形，根据边角关系，可知合力F可 能比两分力F,和F,中的任何一个力都大，可能比 两分力F,和F2中的任何一个力都小，也可能与两 分力F,和F2大小相等，B错误；力的分解遵循平 行四边形定则，已知合力和两个分力的方向，即已 知平行四边形的两邻边与对角线方向，就能够确定 该平行四边形，可知已知合力和两个分力的方向， 分解结果是唯一的，C正确；令两分力间的夹角为 0,如图乙所示，若0、F,一定，则有F= Fi sin(T-0)Fi sin 0 sin o =n,若图中初始位置的夹角a 为锐角，当增大F2时，夹角α逐渐增大至π，可 知合力F先减小后增大，D错误。故选C。 F 第3题答图 4.C【解析】杯子保持静止，处于平衡状态。 杯子受到的重力和静摩擦力是一对平衡力，但静摩 擦力不一定等于最大静摩擦力。当杯子和水的总重 力不变时，杯子受到的静摩擦力不变，A、B、D 错误；因为摩擦力与重力平衡，随着杯子内的水量 减少，杯子和水的总重力减小，杯子所受的摩擦力 也减小。C正确。故选C。 59 N 高中物理必修第一册（人教版） 5.C【解析】图中小球重力G的实际效果分 别是拉紧轻绳和压紧斜面，因此若按力的实际作用 效果来分解，则两个分力的方向分别是沿绳方向斜 向下和垂直斜面向下，分别是图中的3和4。故选C。 6.B【解析】当传送带逆时针转动时，物块 轻放后受沿传送带向下的滑动摩擦力，A错误；当 传送带顺时针转动时，物块轻放后受沿斜面向上的 摩擦力，B正确；如果传送带不运动，物块轻放后 可能下滑，受沿斜面向上的滑动摩擦力，也可能静 止，受沿斜面向上的静摩擦力，C错误；物块轻放 后受到的滑动摩擦力等于ungcos0,与传送带的速 度大小无关，D错误。故选B。 7.C【解析】对结点0受力分析，如图所示 26 cm 20 cm 10 cm 第7题答图 杆秤静止，根据平衡条件可知结点0受到向上的 力F金等于杆秤和盘中药材的总重力(M+m)g, 设绳子的拉力F,与竖直方向的夹角为，根据平 衡条件和力的合成可得3 Fcos a=F合，即3 Fcos a =(M+m)g,代人数据得3Fx√26-10 =(120 26 +80)×10×10N,解得F=是N,故选C。 8.D【解析】物块的受力分析图如图甲所示， 由平衡条件可得Fsin0+FN=mg,可得F、=mg- Fsin 0,则物块受到地面的摩擦力为F,=uFN= u(mg-Fsin0),物块受到地面的作用力是摩擦力 和支持力的合力，大于FN,A、B错误；在拉力F 的作用下物块始终匀速运动，受力分析如图乙所 示，物块受到重力G、拉力F、地面的支持力F、 和滑动摩擦力F的作用，由F=uF、可知，支持 力FN和滑动摩擦力F,的合力方向不变，可用F 替代，将G、F、F,三个力合成，如图所示的三角 形中，将0从0°逐渐增大到90°，F,一直减小，故 物块受到地面的作用力一直减小，拉力F先减小 后增大，C错误，D正确。故选D。 60 甲 乙 第8题答图 9.ACD【解析】F,=4N、F2=5N,则F、 F2的合力范围为F2-F,=1N≤F≤F2+F,=9N, 可知F,=4N、F2=5N、F3=9N,三力的合力可 以为0，可使物体处于平衡状态，A正确；F,=8 N、F2=2N,则F:、F2的合力范围为F,-F2=6 N≤F≤F+F2=I0N,可知F,=8N、F2=2N、 F3=11N,三力的合力不可以为0，不可使物体处 于平衡状态，B错误；F,=10N、F2=8N,则 F、F2的合力范围为F2-F=2N≤F≤F2+F:= 18N,可知F,=10N、F,=8N、F3=7N,力的 合力可以为0，可使物体处于平衡状态，C正确； F,=5N、F2=5N,则F:、F2的合力范围为F2- F,=0≤F≤F2+F,=10N,可知F,=5N、F2=5 N、F,=5N,三力的合力可以为0，可使物体处于 平衡状态，D正确。故选ACD。 10.AB【解析】已知小球处于静止状态，即 小球受力平衡。对小球受力分析，有重力，若小球 和斜面之间有弹力，弹力方向斜向左上方与斜面垂 直，将这个弹力分解到水平方向和竖直方向。要想 使小球受力平衡：若小球与弹簧之间有弹力，则小 球与挡板之间一定有弹力；若小球与弹簧之间没有 弹力，则小球与挡板之间一定有弹力。所以，小球 与挡板之间一定有弹力，小球与弹簧之间不一定有 弹力，A、B正确；已知小球处于静止状态，即小 球受力平衡。对小球受力分析，有重力，若小球与 挡板之间有弹力，弹力方向水平向右。要想使小球 受力平衡：若小球与弹簧之间有弹力，小球与斜面 之间一定有弹力；若小球与弹簧之间没有弹力，小 球与斜面之间一定有弹力。所以若小球与挡板之间 有弹力，小球与弹簧之间不一定有弹力，小球与斜 面之间一定有弹力，C、D错误。故选AB。 11.ACD【解析】设绳子间的夹角为20，绳 子总长为L,两杆间距离为d。根据几何关系有 sin0+n0=4,得血0=Z42=是。当B 端移到B,位置或B2位置时，d、L都不变，则0 也不变。由平衡条件可知2Fcos0=mg,得F= 2。可见绳子张力F也不变，A正确，B错误： B端在杆上位置不动，将杆移动到虚线位置时，d 减小，L不变，则0减小，cos0增大，所以F减 小，C正确；B端在杆上位置不动，绳长增加时， d不变，L增大，则0减小，cos0增大，所以F减 小，D正确。故选ACD。 第11题答图 12.BD【解析】当F变为40N时，∫= Gsin30°-F=10N,方向沿斜面向上，A错误； 当F变为50N时，f=Gsin30°-F=0,B正确； 当F变为80N时，如果物体相对斜面静止，则f= F-Gsin30°=30N,方向沿斜面向下；如果物体 已经发生滑动，摩擦力变为滑动摩擦，由于摩擦因 数未知，故摩擦力未知，方向沿斜面向下，C错 误；当F从30N逐渐变为60N的过程中，摩擦力 先沿斜面向上逐渐减小，当F=50N之后，摩擦 力方向沿斜面向下逐渐增大，D正确。故选BD。 13.(1)刻度尺(2)200(3)弹簧自身 存在重力(4)CBDAEFG【解析】(1)此实验 需要测量弹簧的伸长量，故还需要刻度尺。 (2)弹簧弹力F与弹簧伸长量1的F-1图线的斜 率为弹簧的劲度系数，如图所示，可得k=4 4 7N (4-0.5)cm =200N/m。(3)弹簧自身重力不 可忽略，导致竖直放置的弹簧因自身重力而伸长， 故图线不过原点。(4)实验中要先组装器材， 即CB,然后进行实验，即D,最后数据处理，分 析解释表达式，最后整理仪器；即AEFG,故先后 顺序为CBDAEFG。 14.(1)C(2)CD(3)FF'【解析】 (1)本实验采用的科学方法是等效替代法。故选 C。(2)弹簧测力计的读数适当大些，但不一 参考答案与解析。 定要取整数，A错误；力F,、F2之间的夹角适当 大一些，不一定要垂直，B错误；两次拉橡皮条时 都要使小圆环从E点拉至O点，橡皮条伸长量相 等，C正确；为了作图的精确性，每次拉橡皮条 时，弹簧秤、橡皮条、细绳应贴近木板且与木板平 面平行，D正确。故选CD。(3)力F、F2合 力的理论值是利用作图法所得的F,F是实际值。 15.(1)25N(2)150N/m【解析】(1) 对小球受力分析可得F影=25N。（(2) 弹簧弹力为F=mg1am37=3,弹簧形变量为x =d-L-Lsin37°=(40-12-18)cm=10cm,由 胡克定律得F=kx,解得k=150N/m。 16.(1)F4B=50N,Fc=40N(2)L= 智m,P。=24N【解析】(D）B点受力如图甲， 设∠BAC为0，水平方向Fasin0=Fc,竖直方向 FARCos0=mg,解得FAB=50N,FBc=40N。 (2)当BC绳与AB杆垂直时受到的拉力最小，如 图乙所示，此时细绳BC长度为L=ABtan 0,解得 L=40cm,细绳拉力F'c=mgsin0,解得F'c= 3 24N。 mg 甲 乙 第16题答图 17.(1)66N(2)6N,方向沿斜面向下 【解析】(1)对物块M分析受力，根据平衡条件 可得T=mg+T弹，根据胡克定律可得T弹=x,其 中x=8cm=0.08m,联立解得轻绳的拉力为T= 66N。(2)以物体M为研究对象，假设摩擦力 方向沿斜面向下，沿斜面方向根据平衡条件可得 Mgsin37°+f=T,代入数据，解得f=6N,假设正 确，所以摩擦力方向沿斜面向下。 61