第三章 相互作用—力 高考强化训练 -2027届高考物理一轮复习

**基本信息** 聚焦必修第一册第三章力与平衡，通过9道单选+4道非选择构建"概念理解-模型应用-实验探究"三阶训练体系，强化科学思维与科学探究素养。 **专项设计** |模块|题量/典例|方法提炼|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |静态平衡|5题（1-6题）|隔离法/整体法受力分析、正交分解法、几何关系辅助求解|从摩擦力方向判断到多体平衡，构建"力的性质-合成与分解-平衡条件"逻辑链| |动态平衡|2题（7-9题）|极值分析法、矢量三角形动态分析、圆周运动向心力合成|结合临界状态与运动过程，深化运动与相互作用观念| |实验探究|3题（10-12题）|图像法处理数据、误差分析、控制变量法|从胡克定律验证到动摩擦因数测量，培养科学探究能力| |综合计算|1题（13题）|弹簧模型动态分析、过程位移叠加|整合弹力公式与平衡条件，提升复杂问题解决能力|

人教版 必修第一册 第三章高考强化 一、单选题（本大题共9小题） 1．[4分]利用砚台将墨条研磨成墨汁时讲究“圆、缓、匀”。如图，在研磨过程中，砚台始终静止在水平桌面上。当墨条的速度方向水平向左时（ ） A．砚台对墨条的摩擦力方向水平向左 B．桌面对砚台的摩擦力方向水平向左 C．桌面和墨条对砚台的摩擦力是一对平衡力 D．桌面对砚台的支持力与墨条对砚台的压力是一对平衡力 2．[4分]如图所示，两拖船、拉着无动力货船一起在静水中沿图中虚线方向匀速前进，两根水平缆绳与虚线的夹角均保持为 ,假设水对三艘船在水平方向的作用力大小均为,方向与船的运动方向相反，则每艘拖船发动机提供的动力大小为（ ） A． B． C． D． 3．[4分]现代生产生活中常用无人机运送物品。如图所示，无人机携带质量为的匀质钢管在无风的空中悬停，轻绳端和端系住钢管，轻绳中点通过缆绳与无人机连接，与竖直方向夹角均为，钢管水平，则的弹力大小为（重力加速度为）（ ） A. B. C. D. 4．[4分]如图，质量为的均匀钢管，一端支在粗糙水平地面上，另一端被竖直绳悬挂，处于静止状态。钢管与水平地面之间的动摩擦因数为 、夹角为 ,重力加速度大小为。则地面对钢管左端的摩擦力大小为（ ） A． B． C． D．0 5．[4分]如图所示，长方体物块、叠放在斜面上，受到一个沿斜面方向的拉力，两物块保持静止。受力的个数为（ ） A．4 B．5 C．6 D．7 6．[4分]如图所示，光滑圆环竖直固定，用轻绳连接两个小球P､Q，两小球套在圆环上且均处于平衡状态，两小球与圆环的圆心连线与水平直径的夹角分别为30°和60°，则两球质量之比mP∶mQ为( ) A．1∶2 B．1∶ C．∶1 D．2∶1 7．[4分]如图，内壁截面为半圆形的光滑凹槽固定在水平面上，左右边沿等高．该截面内，一根不可伸长的细绳穿过带有光滑孔的小球，一端固定于凹槽左边沿，另一端过右边沿并沿绳方向对其施加拉力．小球半径远小于凹槽半径，所受重力大小为．若小球始终位于内壁最低点，则的最大值为（ ） A． B． C． D． 8．[4分]如图所示，国产人形机器人“天工”能平稳通过斜坡.若它可以在倾角不大于 的斜坡上稳定地站立和行走，且最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则它的脚和斜面间的动摩擦因数不能小于（ ） A. B. C. D. 9．[4分]如图为某景区内的摩天轮.若摩天轮绕中心轴匀速转动，一个坐在吊厢内的游客在摩天轮转动的过程中受到的合力大小恒定，方向总指向摩天轮转轴中心.则在摩天轮转上半圈的过程中，座椅对该游客的作用力大小（ ） A. 一直减小 B. 一直变大 C. 先减小后增大 D. 先增大后减小 二、非选择题（本大题共4小题） 10．[6分]某探究小组利用橡皮筋完成下面实验. 图（a） 图（b） （1） 将粘贴有坐标纸的木板竖直放置.橡皮筋的一端用图钉固定在木板上,另一端悬挂钩码.钩码质量分别为、、…、,平衡时橡皮筋底端在坐标纸上对应的位置如图（a）中圆点所示（钩码的质量在图中用数字标出）.悬挂的钩码质量分别为和时,橡皮筋底端位置间的距离为____. （2） 根据图（a）中各点的位置可知,在所测范围内橡皮筋长度的增加量与所挂钩码的____________（选填“质量”或“质量的增加量”）成正比,由此可求出橡皮筋的劲度系数为____ （保留2位有效数字,重力加速度取）. （3） 悬挂的钩码质量为时,在橡皮筋底端施以水平向右的力,平衡时橡皮筋方向如图（b）中虚线所示,图（b）中测力计的示数给出了力的大小,则____________________________,____（选填“200”“300”或“400”）. 11．[6分]某实验小组做了测量木质滑块与橡胶皮之间动摩擦因数 的实验，所用器材如下：钉有橡胶皮的长木板、质量为的木质滑块（含挂钩）、细线、定滑轮、弹簧测力计、慢速电机以及砝码若干.实验装置如图甲所示. 甲 乙 实验步骤如下： ①将长木板放置在水平台面上，滑块平放在橡胶面上； ②调节定滑轮高度，使细线与长木板平行（此时定滑轮高度与挂钩高度一致）; ③用电机缓慢拉动长木板，当长木板相对滑块匀速运动时，记录弹簧测力计的示数; ④在滑块上分别放置、和的砝码，重复步骤③; ⑤处理实验数据（重力加速度取）. 实验数据如下表所示： 滑块和砝码的总质量 弹簧测力计示数 动摩擦因数 250 1.12 0.457 300 1.35 350 1.57 0.458 400 1.79 0.457 完成下列填空： （1） 表格中处的数据为____（保留3位有效数字）; （2） 其他条件不变时，在实验误差允许的范围内，滑动摩擦力的大小与接触面上压力的大小______, 与接触面上压力的大小____（以上两空填“成正比”“成反比”或“无关”）; （3） 若在实验过程中未进行步骤②,实验装置如图乙所示，挂钩高于定滑轮，则 的测量结果将____（填“偏大”“偏小”或“不变”）. 12．[6分]某兴趣小组设计了一个可以测量质量的装置.如图（a）,细绳1、2和橡皮筋相连于一点，绳1上端固定在点，绳2下端与水杯相连，橡皮筋的另一端与绳套相连. 图（a） 图（b） 为确定杯中物体质量与橡皮筋长度的关系，该小组逐次加入等质量的水，拉动绳套，使绳1每次与竖直方向夹角均为 且橡皮筋与绳1垂直，待装置稳定后测量对应的橡皮筋长度.根据测得数据作出关系图线，如图（b）所示. 回答下列问题： （1） 将一芒果放入此空杯，按上述操作测得,由图（b）可知，该芒果的质量________________________（结果保留到个位）.若杯中放入芒果后，绳1与竖直方向夹角为 但与橡皮筋不垂直，由图像读出的芒果质量与相比____（填“偏大”或“偏小”）. （2） 另一组同学利用同样方法得到的图像在后半部分弯曲，下列原因可能的是____. A. 水杯质量过小 B. 绳套长度过大 C. 橡皮筋伸长量过大，弹力与其伸长量不成正比 （3） 写出一条可以使上述装置测量质量范围增大的措施______. 13．[8分]如图所示，固定光滑斜面底端垂直斜面固定一挡板，质量相同的、两物体用轻质弹簧连接，静止在斜面上.现给施加一沿斜面向上的外力，使沿斜面缓慢向上移动，直到恰好离开挡板.已知斜面倾角为 ，、的质量均为，弹簧的劲度系数为，重力加速度取.求： （1） 不施加外力时，弹簧的形变量及挡板所受的弹力大小； （2） 恰好离开挡板时，弹簧的形变量及外力的大小； （3） 整个过程的位移大小. 参考答案 1．【答案】C 墨条相对于砚台水平向左运动，砚台对墨条有向右的摩擦力，A错误；根据牛顿第三定律知，墨条对砚台有向左的摩擦力，砚台处于平衡状态，故桌面对砚台有向右的摩擦力，B错误；砚台处于平衡状态，水平方向只受桌面和墨条对其的摩擦力，故这两个力是一对平衡力，C正确；桌面对砚台的支持力等于砚台的重力与墨条对砚台的压力之和，故桌面对砚台的支持力与墨条对砚台的压力不是一对平衡力，D错误。 2．【答案】B 设缆绳对货船的拉力为，对货船，有，解得，对拖船，设沿速度方向动力分量为，垂直速度方向动力分量为，则有，，每艘拖船提供的动力设为，则，正确。 3．【答案】B 以钢管为研究对象，设轻绳的弹力大小为，根据对称性可知两边绳弹力大小相等，根据平衡条件可得，解得，B正确。 4．【答案】D 对钢管受力分析如图所示，若地面对钢管有摩擦力，则钢管水平方向受力不平衡，故地面对钢管左端的摩擦力大小为0，正确。 5．【答案】C 由平衡条件知，受重力、对的支持力、对沿斜面向上的摩擦力，对、整体受力分析，受拉力、重力、斜面的支持力，沿斜面向上的摩擦力，则受重力、对的压力、对沿斜面向下的摩擦力、斜面对的支持力、拉力、斜面对的摩擦力，共6个力作用，正确。 6．【答案】B 【命题点】共点力平衡 对P受力分析，受重力mPg、圆环的支持力N和轻绳的拉力T，将重力和绳子拉力沿着垂直半径方向分解，根据平衡条件和几何关系可得mPgcos 30°＝Tcos 45°，可得mP＝，同理可得mQ＝，则＝，B正确。 【一题多解】 以小球P和Q为系统，根据力矩平衡有mPgRcos 30°＝mQgRcos 60°，可得mP∶mQ＝1∶，B正确。 7．【答案】B 如图所示为小球受力分析图，其中（点拨：绳上拉力处处相等），内壁截面为半圆形，由几何关系得 ，则，当时，有最大值，为，B正确． 8．【答案】B 对机器人受力分析如图所示, 由平衡条件得, ,解得,故机器人的脚和斜面间的动摩擦因数不能小于,正确. 9．【答案】C 由题意知，摩天轮在匀速转动过程中，游客受到的重力与座椅对游客的作用力的合力大小不变，方向始终指向摩天轮转轴中心.以的大小为半径画出一个辅助圆进行分析，如图由、、组成的矢量三角形可知，在摩天轮转上半圈的过 程中，座椅对该游客的作用力大小先减小后增大，故正确. 10．【答案】（1） 1.87 （2） 质量的增加量；52 （3） 均可；300 （1） 根据题图（a）可知,悬挂的钩码质量分别为和时,橡皮筋底端位置间的距离为. （2） 根据题图（a）可知,在误差允许范围内,钩码每增加相同的质量,橡皮筋增加相同的长度,故在所测范围内橡皮筋长度的增加量与所挂钩码的质量的增加量成正比;设橡皮筋原长为,劲度系数为,根据胡克定律得,其中,为橡皮筋的伸长量.设悬挂质量为、的钩码时,橡皮筋的伸长量分别为、,则,,两式相减得,取,,,可得. （3） 根据题图（b）可知;设橡皮筋与竖直方向夹角为 ,对橡皮筋下端点进行受力分析,有;从题图（b）中可知,又,,可得,所以悬挂钩码的质量为. 【易错分析】 如果死记硬背书上有关胡克定律的描述“弹簧的弹力与弹簧的伸长量成正比”,第（2）问中会误选“质量”. 11．【答案】（1） 0.459 （2） 成正比；无关 （3） 偏大 （1） 由,代入数据可得表格中处的数据. （2） 根据表中数据分析可知其他条件不变时,在实验误差允许的范围内,滑动摩擦力的大小与接触面上压力的大小成正比, 与接触面上压力的大小无关. （3） 若挂钩高于定滑轮,则细线的拉力有竖直向下的分力,木质滑块对长木板的正压力的实际值大于正压力的测量值,即,另一方面,由于有竖直向下的分力,测得的大于滑块实际受到的摩擦力,根据,可得. 12．【答案】（1） 均可；偏大 （2） C （3） 见解析 （1） 根据题图（b）可知当时,杯中物体质量为,所以该芒果的质量；若杯中放入芒果后,绳1与竖直方向夹角为 但与橡皮筋不垂直,此时橡皮筋的拉力大于,即橡皮筋长度测量值偏大,由图像读出的芒果质量与相比偏大. （2） 另一组同学利用同样方法得到的图像在后半部分弯曲,可能的原因是橡皮筋伸长量过大,超过橡皮筋的弹性限度,弹力与其伸长量不成正比,正确. （3） 绳1与竖直方向夹角为 且与橡皮筋垂直,此时橡皮筋的拉力 ,使测量质量范围增大的措施是保证绳1与橡皮筋垂直的情况下,减小绳1与竖直方向夹角；或保证绳1与竖直方向夹角为 且与橡皮筋垂直的情况下,增大橡皮筋的劲度系数. 13．【答案】（1） ,弹簧被压缩； （2） ,弹簧被拉伸； （3） （1） 不施加外力时,受力平衡,设此时弹簧的形变量为,隔离受力分析得, 解得（弹簧被压缩）, 对、整体受力分析得挡板对的支持力 ,解得, 由牛顿第三定律得挡板所受弹力大小为. （2） 恰好离开挡板时,挡板对的弹力为零,受力平衡,设此时弹簧的形变量为, 对受力分析得, 解得（弹簧被拉伸）， B恰好离开挡板时,、整体受力平衡,设此时受到的外力为, 对、整体受力分析得 , 解得. （3） 整个过程,弹簧先被压缩,后被拉伸, A在外力作用下先向上缓慢移动,弹簧恢复原长,再缓慢向上移动, 因此整个过程的位移大小, 解得. 学科网（北京）股份有限公司 $