1、第三章第三章 相互作用相互作用 (时间：75 分钟 满分：100 分) 一、选择题(本题 10 小题，17 题为单项选择题，810 题为多项选择题，每题 4 分，共 40 分) 1.(2021 广东茂名高州一中高一期中)下列说法正确的是( ) A.形状规则的物体的重心一定在几何中心 B.物体所受的重力一定竖直向下，物体的重心不一定在物体上 C.木块放在水平桌面上受到一个向上的弹力，这是由于木块发生微小形变而产生的 D.相互接触的物体之间，压力增大，摩擦力一定增大 答案 B 解析 形状规则且质量分布均匀的物体的重心一定在几何中心，A 错误；物体所受的重力一定 竖直向下，物体的重心不一定在物体上，
2、可能在物体的外部，比如圆环的重心在圆心上，B 正 确； 木块放在水平桌面上受到一个向上的弹力， 这是由于桌面发生微小形变而产生的， C 错误； 若相互接触的物体之间是静摩擦力，则静摩擦力的大小与压力无关，D 错误。 2.(2020 浙江金华市曙光学校高一月考)如图所示，为了观察桌面的微小形 变， 在一张大桌子上放两个平面镜 M 和 N，让一束光依次被这两面镜子反 射，最后射到墙上，形成一个光点。实验中，用力按压两镜之间的桌面， 观察到的现象是( ) A.桌面明显向下凹陷 B.N 镜明显向右倾斜 C.M 镜明显向左倾斜 D.光点位置明显变化 答案 D 解析 用力按压桌面，桌面向下发生微小的凹陷，
3、A 错误；桌面不会发生明显凹陷，则 N 镜 不会明显向右倾斜，M 镜不会明显向左倾斜，B、C 错误；在两镜之间用力 F 向下按压桌面， M、N 将向中间略微倾斜，光束的入射角减小，由光的反射定律可知，反射角减小会加倍，则 光点位置明显变化，D 正确。 3.在“探究弹力和弹簧伸长的关系”实验中，当悬挂 10 N 重物时，弹簧长度为 0.16 m；悬挂 20 N 重物时，弹簧长度为 0.18 m，则弹簧的原长 L0和劲度系数 k 分别为( ) A.弹簧的原长 L00.15 m B.弹簧的原长 L00.17 m C.弹簧的劲度系数 k500 N/m D.弹簧的劲度系数 k1 000 N/m 答案 C
4、 解析 由胡克定律Fkx， 有悬挂10 N重物时10 Nk(0.16L0)， 悬挂20 N重物时20 Nk(0.18 L0)，解得 L00.14 m，k500 N/m，C 正确，A、B、D 错误。 4.(2021 山东潍坊高一期末)如图所示， 用手握住竖直方向悬空的水杯保持静止， 为防止水杯脱落，往往会用力握紧它。以下说法正确的是( ) A.若增大手握杯子的力，则杯子所受的摩擦力增大 B.若往杯中加水，则杯子所受的摩擦力增大 C.若往杯中加水，则杯子所受的摩擦力不变 D. 若往杯中加水，则必须增大手对杯子的压力 答案 B 解析 杯子保持静止，所受静摩擦力与杯子及水的重力平衡，若不往杯中加水，杯
5、子受的摩擦 力不变，A 错误；若往杯子中加水，杯子与水的总重力变大，静摩擦力变大，但手对杯子的压 力并非必须变大，B 正确，C、D 错误。 5.(2021 浙江杭州四中高一期末)图甲为杂技表演的安全网示意图， 网绳的结构为正方格形， O、 a、b、c、d等为网绳的结点。安全网水平张紧后，若质量为 m 的运动员从高处落下，并 恰好落在 O 点上。该处下凹至最低点时，网绳 dOe、bOg 均成 120 向上的张角，如图乙所示， 此时 O 点受到的向下的冲击力大小为 F，则这时 O 点周围每根网绳承受的力的大小为( ) A.F B.F 2 C.Fmg D.Fmg 2 答案 B 解析 因每根绳的合力应
6、为F 2，而绳受力后成 120 角，作出平行四边形，由几何关系可知：当 合力为F 2时，两分力也为 F 2，每根绳承受的力大小为 F 2。选项 B 正确。 6.如图所示，一物体静止在倾角为 30 的粗糙斜面上，物体质量为 1 kg， 取 g10 m/s2。下列说法正确的是( ) A.重力垂直斜面的分力就是物体对斜面的压力，大小为 5 3 N B.斜面对物体的作用力大小为 10 N C.物体受 5 个力作用 D.地面对斜面的摩擦力水平向左 答案 B 解析 物体所受重力垂直斜面的分力大小等于物体对斜面的压力， 但不能说这个分力就是对斜 面的压力，因施加物体不同，A 错误；物体只受重力和斜面对物体的
7、作用力，可认为是二力平 衡，B 正确；物体实际受重力、斜面支持力、斜面摩擦力三个力的作用，C 错误；将物体与斜 面视为整体，整体相对地面没有相对运动，也没有相对运动趋势，则地面对斜面无摩擦力。 7.(2021 湖南湘潭一中高一期末)如图所示，A 质量为 m，B 质量为 2m，接触面间 动摩擦因数均为 ，且都为水平面，水平力 F 作用于物体 B，使 A、B 相对静止， 一起向右匀速运动。则( ) A.物体 A、B 之间的摩擦力大小为 mg B.物体 A、B 之间的摩擦力为 0 C.拉力 F 大小为 2mg D.B 与地面间摩擦力大小为 2mg 答案 B 解析 物体 A 做匀速运动，合力为零，隔离
8、对 A 受力分析，A 受重力和支持力平衡，不受摩擦 力，则物体 A、B 之间的摩擦力为 0，故 A 错误，B 正确；对 A、B 整体，知 B 所受地面的摩 擦力为 f(m2m)g3mg，对整体，由平衡条件可知，Ff3mg，C、D 错误。 8.(2021 江苏扬州市高一适应性考试)如图所示，在粗糙的水平桌面上静止放 着一盏台灯，该台灯可通过支架前后调节从而可将灯头进行前后调节，下列 对于台灯的受力分析正确的是( ) A.台灯受到水平向右的摩擦力 B.若将灯头向前调节一点(台灯未倒)，则桌面对台灯的支持力将变小 C.支架对灯头的作用力方向竖直向上 D.整个台灯所受的合外力为零 答案 CD 解析 台
9、灯水平方向受力为零，则不受摩擦力作用，A 错误；若将灯头向前调节一点(台灯未 倒)，则桌面对台灯的支持力不变，仍为 mg，B 错误；灯头受向下的重力和竖直向上的支架的 支持力，则支架对灯头的作用力方向竖直向上，C 正确；整个台灯受力平衡，则所受的合外力 为零，D 正确。 9.(2021 黑龙江穆棱第一中学高一期末)将一个 F10 N 的力分解为两个分力， 如果已知其中一个不为零的分力 F1方向与 F 成 30 角，则关于另一个分力 F2， 下列说法正确的是( ) A. F2的方向可能与 F 平行 B. F2的大小可能小于 5 N C. F2的大小可能大于 5 N D. F2的方向与 F1垂直时
10、 F2最小 答案 CD 解析 如果 F2的方向与 F 平行，则 F1的方向也与 F 平行，这显然不符合题意，所以可知 F2 的方向不可能与 F 平行，A 错误；当 F2的方向与 F1的方向垂直时，F2具有最小值 F2minFsin 30 5 N，所以 F2的大小不可能小于 5 N，B 错误，C、D 正确。 10.(2020 河北易县中学高一期中)某研究性学习小组为颈椎病人设计了一个牵引 装置：如图所示，一根绳绕过两个定滑轮和一个动滑轮后两端挂着相同的重物， 与动滑轮相连的帆布带拉着病人的颈椎(图中是用手指代替颈椎做实验)，整个装 置在同一竖直平面内。如果要增大手指所受的拉力，可采取的方法是(
11、) A.只减小两滑轮间的距离 B.只增加重物的重量 C.只将手指向下移动 D.只将手指向上移动 答案 ABC 解析 对动滑轮受力分析，受重力、手指的拉力、两绳对称的拉力。绳的拉力等 于悬挂物体的重量 mg，如图所示，四个力的合力为零，所以手指的拉力与重力 的合力与两个拉力的合力大小相等，方向相反；夹角越小，合力越大；分力越大 则合力越大；可知增大分力或减小夹角都可以。只减小两滑轮间的距离，两个拉 力大小不变，夹角变小，故两拉力合力变大，A 正确；增加重物的重力，两个拉力变大，动滑 轮位置不变，则两拉力夹角不变，合力变大，B 正确；只将手指向下移动，则两根绳子之间的 夹角减小，两个拉力大小不变，
12、夹角变小，故两拉力合力变大，C 正确；只将手指向上移动， 则两根绳子之间的夹角增大，两个拉力大小不变，夹角变大，故两拉力合力变小，D 错误。 二、实验题(本题 2 小题，第 11 题 6 分，第 12 题 8 分，共 14 分) 11.(2021 四川宜宾市第四中学高一月考)某同学在做探究弹力和弹簧伸长的关系的实验中，设 计了图甲所示的实验装置。他先测出不挂钩码时弹簧的自然长度，再将钩码逐个挂在弹簧的下 端，每次都测出相应的弹簧总长度，将数据填在下面的表中。(弹簧始终在弹性限度内) 测量次序 1 2 3 4 5 6 弹簧弹力大小 F/N 0 0.49 0.98 1.47 1.96 2.45 弹
13、簧总长 x/cm 6 7.16 8.34 9.48 10.85 11.75 (1)根据实验数据在图乙的坐标纸上已描出了前四次测量的弹簧所受弹力大小 F 跟弹簧总长 x 之间的函数关系点，请把第 5、6 次测量的数据对应的点描出来，并作出 Fx 图线； (2)图线跟 x 坐标轴交点的物理意义是_； (3)该弹簧的劲度系数 k_(保留 2 位有效数字)。 答案 (1)见解析图 (2)弹簧的原长 (3)42 N/m 解析 (1)根据实验数据在坐标纸上描出的点，基本上在同一条直线上。可以判定 F 和 x 间是 一次函数关系。画一条直线，使尽可能多的点落在这条直线上，不在直线上的点均匀地分布在 直线两侧
14、。 (2)图线跟坐标轴交点表示弹力为零时弹簧的长度，即为弹簧的原长。 所以图线跟坐标轴交点的物理意义是弹簧的原长。 (3)图线的物理意义是表明弹簧的弹力大小和弹簧伸长量大小成正比。 由kF x可得k42 N/m。 12. (2020 山东新高考质量测评联盟 12 月联考)在“探究两个互成角度的力的合成规律”的实 验中，用图钉把橡皮筋的一端固定在方木板上的 G 点，橡皮筋的原长是 GE，如图甲所示。橡 皮筋的另一端系上两个细绳套，用两个弹簧测力计分别勾住细绳套，互成角度拉动橡皮筋的另 一端至某位置，记为 O 点，橡皮筋伸长的长度为 EO，如图乙所示。 (1)为完成上述实验，下列操作中正确的是_。
15、 A.测量橡皮筋的原长和伸长量 B.弹簧测力计在使用前需调零 C.记录 O 的位置、两个弹簧测力计的示数和细绳所在的方向 D.为减小误差，拉动弹簧测力计时，需增大细绳与木板间的夹角 (2)其中一个弹簧测力计的示数如图丙所示，其大小是_N。 (3)现保持两个弹簧测力计的示数不变，增大两个拉力间的夹角，则橡皮筋的伸长量会 _(选填“变大”“变小”或“不变”)。 答案 (1)BC (2)2.00 (3)变小 解析 (1)使用弹簧测力计前需调零，B 正确；实验过程中，应使细绳与木板平行，D 错误；实 验中两分力 F1、F2与用一只弹簧测力计单独拉橡皮筋时的拉力等效，需两次均将结点拉到同 一位置，并记录
16、结点位置及 F1、F2的大小、方向，但并不需测橡皮筋的原长和伸长量，A 错 误，C 正确。 (2)此弹簧测力计准确到 0.1 N，读数时需估读一位，所以读数为 2.00 N。 (3)两分力大小不变，夹角增大，合力变小，橡皮筋伸长量变小。 三、计算题(本题共 4 小题，共 46 分。要有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要注明 单位) 13.(10 分)(2021 四川峨眉第二中学高一月考)如图所示，位于水平桌面 上的物块 P，由跨过定滑轮的轻绳与物块 Q 相连，从滑轮到 P 和 Q 的 两段绳都是水平的。已知 Q 与 P 之间以及 P 与桌面之间的动摩擦因数都是 。两物块的质量 分别为 m
17、Q2 kg、mP3 kg。滑轮的质量、滑轮轴上的摩擦都不计，若用一水平向右的力 F 18 N 拉 P 使它做匀速运动。g 取 10 N/kg。求： (1)P 受几个力？画出 P 物体的受力示意图； (2)绳子拉力 T 的大小和动摩擦因数 。 答案 (1)7 个 图见解析 (2)4 N 0.2 解析 (1)P物体在拉力F的作用下向右做匀速直线运动， 受到重力G、 地面的支持力 N、Q 对 P 的压力 N、Q 对 P 的摩擦力 f、地面对 P 的 摩擦力 f、绳子的拉力 T 以及 F 的作用，受力示意图如图所示。 (2)P 做匀速运动，则 Q 也做匀速运动，对 Q 受力分析，根据平衡条件 得 fT
18、mQg 对 P，根据平衡条件得 FmQg()mQmPgT 由解得 0.2 则绳子的拉力 TmQg0.220 N4 N。 14.(10 分)(2021 广东中山高一六校联考)如图所示，竖直墙上用细线悬挂着质量 分布均匀的光滑圆球 B，B 的半径为 r10 cm，质量为 M4 kg，悬线 PQ 长 L 15 cm，正方体物体 A 的边长 d5 cm，质量为 m0.6 kg，物块与墙面间的动 摩擦因数为 。轻放于球和墙之间后放手，系统保持静止。取 g10 m/s2，假定 最大静摩擦力等于滑动摩擦力。 (1)求物体 A 对圆球 B 的支持力 N1； (2)求动摩擦因数的最小值 min； (3)若动摩擦
19、因数为 1 3。在物体 A 上施加一个与墙面平行、且沿水平方向的外力 F，使 A 在 未脱离圆球前缓慢抽出，求此外力 F 的大小。 答案 (1)30 N (2)0.2 (3)8 N 解析 (1)根据题意，分析球受力，可得 N1Mgtan 由几何关系得 tan dr （Lr）2（dr）2 3 4 解得 N130 N 。 (2)A 受到 B 的压力大小为 N1N1 对 A 应用平衡方程 N2N10， f1mg0 又知道 f1minN2，联立以上解得 min0.2。 (3)当物体 A 缓慢抽出时 f2N2Mgtan 10 N 由勾股定理得 Ff22() mg 28 N。 15.(12 分)(2021
20、 山东招远一中高一期末)如图所示，已知质量为 m1的物体通过 三段轻绳悬挂， 三段轻绳的结点为 O 点， 轻绳 OB 水平且 B 端被位于水平面上 质量为 m2的小明拉着，轻绳 OA 与竖直方向的夹角 37 ，物体和人均处于 静止状态。已知 sin 37 0.6，cos 37 0.8，重力加速度为 g，设最大静摩擦 力等于滑动摩擦力。求： (1)轻绳 OA、OB 上的拉力大小； (2)若人的质量 m250 kg，人与水平面之间的动摩擦因数 0.45，则人所受最大静摩擦力为 多大？欲使人在水平面上不滑动，物体的质量最大不能超过多少？(g10 m/s2) 答案 (1)1.25m1g 0.75m1g
21、 (2)225 N 30 kg 解析 (1)对结点 O 进行受力分析如图所示，有 m1gTOAcos 37 ，TOBTOAsin37 两式联立得 OA、OB 绳拉力分别为 TOA1.25m1g，TOB0.75m1g。 (2)对人进行受力分析，由受力平衡可得 fmN，Nm2g 代入数据联立得最大静摩擦力 fm225 N 又 TOBfm，即 0.75m1gfm，解得 m130 kg。 16.(14 分)(2021 南京师大附中高一期中)如图所示，有一本质量为 m 0.5 kg 的书放在一倾角 37 的斜面上，书与斜面间的动摩擦因数为 10.5，设 f静maxf动，sin 37 0.6，cos 37
22、 0.8，g10 m/s2。 (1)若对书施加沿斜面向上的力 F1，则求满足书本不打滑的 F1的大小范围； (2)若对书施加沿水平向右的力 F2，使书匀速向上运动，则求 F2的大小； (3)用光滑、轻质的挡板 PQ 将若干本相同的书(与题干中相同)夹在墙壁之间，施加的水平力为 F3 65 N，若书本之间的动摩擦因数为 2 0.35，书本与墙壁之间动摩擦因数为 30.5， 在保证所有书本都不会打滑的前提下，最多能夹住多少本书？ 答案 (1) 1NF15 N (2)10 N (3) 5 本 解析 (1)依题意有 mgsin 1mgcos F1mgsin 1mgcos 可得 1 NF15 N。 (2)由受力平衡可得 Nmgcos F2sin F2cos mgsin f，f1N 解得 F210 N。 (3)设一共有 n 本书，每本书重 G5 N，通过整体法可知，保证所有书本都不会打滑，需要同 时满足 nG3F3，()n1 G2F3，解得 n5，则最多夹住 5 本书。