1、第第 3 3 章章 相互作用相互作用 (时间：90 分钟 满分：100 分) 一、单项选择题(本题共 8 小题，每小题 3 分，共 24 分。每小题只有一个选项符 合题目要求。) 1(2021 山西太原五中高一月考)下列有关力的说法正确的是( ) A两个物体相互作用，其相互作用力是有先后的 B施力物体同时也是受力物体，受力物体同时也是施力物体 C只要两个力的大小相等，它们产生的作用效果一定相同 D力作用在物体上，必定同时出现形变和运动状态的改变 答案 B 解析 两个物体相互作用，其相互作用力是没有先后的，A 错误；因为物体间作 用是相互的， 施力物体同时也是受力物体， 受力物体同时也是施力物体
2、， B 正确； 两个力的大小相等，它们产生的作用效果不一定相同，例如以卵击石，效果不相 同，C 错误；力作用在物体上，不一定同时出现形变和运动状态的改变，例如汽 车做匀速直线运动，受重力作用状态不改变，D 错误。 2中国结是一种中国特有的手工编织工艺品，它身上所显示的情致与智慧正是 中华古老文明中的一个侧面。如图所示，一质量为 m 的中国结悬挂于 O 点且处 于静止状态，重力加速度为 g，下列说法正确的是( ) AOA 一定竖直 B中国结的重心一定在它的几何中心 C中国结的重心可能不在通过 OA 的直线上 D中国结受到的重力大小为m g 答案 A 解析 对结点 A 受力分析，其受到向下的拉力大
3、小等于中国结的重力，可知 OA 一定竖直，故 A 正确；质量分布均匀，形状规则的物体重心在几何中心上，中 国结质量分布不均匀，形状不规则，则它的重心不一定在它的几何中心，故 B 错误；中国结的重心一定在通过 OA 的直线上，故 C 错误；中国结受到的重力大 小为 mg，故 D 错误。 3下列选项中，物体 A 受力示意图正确的是( ) 答案 C 解析 图 A，重力的方向应该是竖直向下，A 错误；图 B，杆的末端与半球接触 地方的弹力方向应垂直于半球面，即指向球心方向，B 错误；图 C，两球之间没 有弹力，故对球 A 只受重力和水平面的支持力，C 正确；图 D，对于球 A 还受 到竖直面对它水平向
4、右的弹力，D 错误。 4(2021 广东广州市高一期末)如图，两根相同的轻弹簧竖直固定在地面上，一 块质量为 m 的木板平放在弹簧上方。 已知木板静止时弹簧长度均为 L， 弹簧的劲 度系数为 k，重力加速度为 g，则弹簧的原长为( ) ALmg k BLmg 2k CLmg k DLmg 2k 答案 B 解析 设弹簧的原长为 L0，由平衡条件得 2k(L0L)mg，解得 L0Lmg 2k，故 选项 B 正确。 5一物体置于粗糙水平地面上，按图所示不同的放法，在水平力 F 的作用下运 动， 设地面与物体各接触面间的动摩擦因数相等，则物体受到的摩擦力的大小关 系是( ) Af甲f乙f丙 Bf乙f甲
5、f丙 Cf丙f乙f甲 Df甲f乙f丙 答案 D 解析 滑动摩擦力fN， 滑动摩擦力与接触面间的动摩擦因数以及正压力有关， 三种情况下 相同，N 也相等，故三种情况下的滑动摩擦力大小相等。 6关于由滑动摩擦力公式推出的 f N，下列说法中正确的是( ) A动摩擦因数 与摩擦力 f 成正比，f 越大， 越大 B动摩擦因数 与正压力 N 成反比，N 越大，越小 C动摩擦因数 与摩擦力 f 成正比，与正压力 N 成反比 D动摩擦因数 的大小由两物体接触面的粗糙情况及材料决定 答案 D 解析 动摩擦因数 的大小由两物体接触面的粗糙情况及材料决定， 与正压力和 摩擦力均无关，故选项 D 正确。 7如图所示
6、，某同学想进行一项挑战，他两手水平用力夹起一摞书保持静止， 设手对书施加的水平压力 F220 N，若每本书的质量均为 0.90 kg，手与书之间 的动摩擦因数为 10.4，书与书之间的动摩擦因数相同，均为 20.3，设最大 静摩擦力等于滑动摩擦力，g 取 10 m/s2。则该同学( ) A最多能夹住 9 本书 B最多能夹住 19 本书 C最多能夹住 14 本书 D最多能夹住 16 本书 答案 D 解析 先将所有书(设有n本)当作整体分析， 竖直方向上21Fnmg， 解得n19.6； 再去除最外侧两本书进行分析，竖直方向上 22F(n2)mg，解得 n16.7，故 D 正确。 8如图所示，将一张
7、 A4 纸(质量可忽略不计)夹在创新设计内，书对 A4 纸的压 力为 3 N，A4 纸与书之间的动摩擦因数为 0.4，要把 A4 纸从书中拉出，拉力至 少应为( ) A0.6 N B1.2 N C2.4 N D3 N 答案 C 解析 根据 FFN得，F1.2 N，因为纸的上、下两面都要受到书对它的滑动 摩擦力，所以要把纸从书中拉出，拉力至少应为 2.4 N，C 正确。 二、多项选择题(本题共 4 小题，每小题 4 分，共 16 分。每小题有多个选项符合 题目要求，全部选对得 4 分，选对但不全的得 2 分，有选错的得 0 分。) 9下列关于重力、弹力和摩擦力的说法中，正确的是( ) A同一物体
8、在地球上无论怎样运动都会受到重力的作用 B劲度系数越大的弹簧，产生的弹力越大 C动摩擦因数与物体之间的压力成反比，与滑动摩擦力成正比 D静摩擦力的方向总是与物体的相对运动趋势方向相反 答案 AD 解析 同一物体在地球上无论怎样运动都会受到重力的作用，A 正确；由 Fkx 可知，当形变量相同时，弹簧的劲度系数越大，产生的弹力越大，故 B 错误； 动摩擦因数表示接触面的粗糙程度，只与接触面本身有关，而与压力、滑动摩擦 力无关，故 C 错误；静摩擦力总是阻碍物体的相对运动趋势，故静摩擦力的方 向与物体相对运动趋势方向相反，故 D 正确。 10如图所示，A、B 两物体的重力分别是 GA3 N、GB4
9、N，A 用悬绳挂在天 花板上，B 放在水平地面上，A、B 间的轻弹簧的弹力 F弹2 N，则绳中张力 T 和 B 对地面的压力 FN的可能值分别为( ) A7 N 和 10 N B5 N 和 2 N C1 N 和 6 N D2 N 和 5 N 答案 BC 解析 当弹簧处于伸长状态，以 A 为研究对象，由平衡条件得，细线对 A 的拉 力 TGAF弹5 N。对 B 研究可得，地面对 B 的支持力 FNGBF弹2 N， 选项 B 正确；当弹簧处于压缩状态，以 A 为研究对象，则 TGAF弹1 N。对 B 研究可得 FNGBF弹6 N，选项 C 正确。 11(2020 四川遂宁市射洪中学高一期中)如图所
10、示，汽车 B 在水平路面上以相 对于地面的速度 v1向右运动，车上的货物 A 以相对于地面的速度 v2向右运动。 下列判断正确的是( ) A若 v1v2，货物 A 受到了汽车 B 所施加的向右的静摩擦力 B若 v1v2，货物 A 受到了汽车 B 所施加的向左的滑动摩擦力 D若 v1v2，汽车 B 受到了货物 A 所施加的向左的滑动摩擦力 答案 BD 解析 若 v1v2，货物 A 与汽车 B 保持相对静止，两物体之间不存在摩擦力， 故 A 错误；若 v1v2，则 A 相 对 B 向左运动，故 B 对 A 施加向右的滑动摩擦力，汽车 B 受到了货物 A 所施加 的向左的滑动摩擦力，故 C 错误，D
11、 正确。 12木块 A、B 的重力均为 40 N，它们与水平地面间的动摩擦因数均为 0.25，夹 在 A、B 之间的轻弹簧被压缩了 2.0 cm，弹簧的劲度系数 k400 N/m，系统置于 水平地面上静止不动，现用 F9 N 的水平力推木块 B，如图所示，力 F 作用后 ( ) A木块 A 所受静摩擦力大小为 8 N B弹簧的压缩量变为 2.5 cm C木块 B 所受静摩擦力为 0 D木块 B 所受静摩擦力大小为 1.0 N 答案 AD 解析 由胡克定律得 Fkx400 N/m0.02 m8 N，木块与地面间的最大静摩 擦力为 fmaxG0.2540 N10 N，因 AB 均静止，则摩擦力为
12、8 N，当施加水 平推力 F9 N 时，B 水平方向受到向右 8 N 的弹簧弹力，向左 9 N 的推力，故 摩擦力变为 1 N，B 仍处于静止，故 C 错误，D 正确；施加水平推力 F9 N 后， 弹簧长度没有变化，A 水平方向受到弹力不变，根据二力平衡规律得 fAF弹8 N，故 A 正确，B 错误。 三、非选择题(本题共 6 小题，共 60 分。) 13(6 分)某同学在做“探究弹簧弹力的大小和伸长量的关系”的实验中，所用 实验装置如图所示，所用的钩码每只质量都是 30 g。他先测出不挂钩码时弹簧的 自然长度，再将 5 个钩码逐个挂在弹簧的下端，每次都测出相应的弹簧总长度， 并将数据填在下表
13、中。实验中弹簧始终未超过弹性限度，取 g10 m/s2。试根据 这些实验数据在如图所示的坐标系中作出弹簧所受弹力大小与弹簧总长度之间 的函数关系的图线。则： 钩码质量(g) 0 30 60 90 120 150 弹簧总长度(cm) 6.00 7.00 8.00 9.00 10.00 11.00 (1)写出该图线的数学表达式 F_ N。 (2)图线与横轴的交点的物理意义是_。 (3)该弹簧的劲度系数 k_ N/m。 答案 见解析 解析 描点作图，图像如图所示。 (1)由图像可以得出图线的数学表达式为 F(30l1.8) N。 (2)图线与横轴的交点表示弹簧所受弹力 F0 时弹簧的长度，即弹簧的原
14、长。 (3)图线的斜率即为弹簧的劲度系数 k30 N/m。 14(8 分)(2021 重庆沙坪坝区三十二中高一月考)测定木块与水平长木板之间的 动摩擦因数，通常需要测力计。如果没有测力计，也可通过其他方法测出它们之 间的动摩擦因数，测量的步骤和方法如图所示： (1)如图 a，将轻弹簧竖直悬挂起来，测出轻弹簧的自然长度 l020 cm。 (2)如图 b，将重量 G20 N 的木块悬挂在轻弹簧的下端，静止时测出弹簧的长 度 l124 cm。则此时弹簧的弹力 F_N，该弹簧的劲度系数 k _N/m。 (3)如图 c，将轻弹簧一端连接木块，另一端固定在竖直墙壁上，拉动长木板，使 其相对物块向左运动。向
15、左拉动长木板时，_(选填“需要”或者“不需 要”)保证长木板匀速前进。 (4)稳定后测出弹簧长度 l2。 根据测出的物理量， 推导出木块与长木板之间的动摩 擦因数的表达式 _(用 l0、l1、l2等字母表示)。 答案 (2)20 500 (3)不需要 (4)l 2l0 l1l0 解析 (2)将重量 G20 N 的木块悬挂在轻弹簧的下端，静止时测出弹簧的长度 l124 cm，则此时弹簧的弹力等于木块的重力，即 FG20 N；该弹簧的劲度 系数 k F l 20 0.240.20 N/m500 N/m。 (3)对木块而言，受向右的弹力和向左的滑动摩擦力，此摩擦力与木板的速度无 关，则向左拉动长木板
16、时，不需要保证长木板匀速前进。 (4)对木块，由平衡可知 mgk(l2l0)，mgk(l1l0)解得 l 2l0 l1l0。 15(7 分)如图所示，一根轻弹簧的原长为 20 cm，竖直悬挂着，当用 15 N 的力 向下拉弹簧时，量得弹簧长 24 cm。若把它竖立在水平桌面上，用 30 N 的力竖 直向下压时，弹簧长度是多少？ 答案 12 cm 解析 当弹簧受向下的 15 N 的拉力作用时，由胡克定律知 F1k(l2l1)， 即 15 Nk(0.24 m0.2 m)。 解得劲度系数为 k 15 N 0.04 m375 N/m， 当用 30 N 的力向下压时，设弹簧长为 l3， 由胡克定律知 F
17、2k(l1l3) 整理得 l3l1F2 k 0.20 m 30 375 m0.12 m12 cm。 16 (9 分)(2021 金堂县竹篙中学校高一期中)粗糙水平地面上有一质量为 M 的长 木板，在向右的水平恒力 F 的作用下匀速滑动。 (1)求木板与地面间的动摩擦因数； (2)若在木板上再放一个质量为 m 的铁块， 如图所示， 用同样的恒力再次拉木板， 木板保持静止，求地面对木板的摩擦力。 答案 (1) F Mg (2)F，方向水平向左 解析 (1)木板在地面上匀速滑动，有 Ff1，f1N， NMg，解得 F Mg。 (2)放上铁块后，木板静止，由二力平衡得，地面对木板的摩擦力 f2F，方向
18、水 平向左。 17 (14分)(2021 南京市中华中学高一期中)一轻质弹簧劲度系数为k20 N/cm， 用它竖直提着一个物体，当物体处于静止状态时，弹簧形变量是 5 cm；若用该 弹簧拉着这个物体在水平面上运动，当弹簧伸长量为 3 cm 时，物体开始运动； 当弹簧的伸长量为 2 cm 时， 物体恰好能在水平面上做匀速直线运动， (g10 m/s2)。 (1)求该物体的质量； (2)求物体与水平面间的动摩擦因数； (3)当弹簧的伸长量变为 6 cm 时，物体受到的水平拉力有多大？这时物体受到的 摩擦力有多大？ 答案 (1)10 kg (2)0.4 (3)120 N 40 N 解析 (1)k20
19、 N/cm2 000 N/m；竖直提着一个物体处于静止状态时，形变量 是 5 cm0.05 m，根据胡克定律和二力平衡可知 kx1mg，解得 m10 kg。 (2)当弹簧的伸长量为 2 cm 时，物体恰在水平面上做匀速直线运动，受力平衡， 则有 kx2mg 联立解得动摩擦因数为 0.4。 (3)当弹簧的伸长量为 6 cm0.06 m 时，物体受到的水平拉力 Fkx22 000 N/m0.06 m120 N。 则水平拉力大于最大静摩擦力 50 N，物体运动，受到的是滑动摩擦力，其大小 为 fmg0.410 kg10 N/kg40 N。 18(16 分)(2021 辽宁大连二十四中高一期中)如图所
20、示，在水平传送带上有三 个质量分别为 m1、 m2、 m3的木块 1、 2、 3(可视为质点)， 中间分别用原长均为 L、 劲度系数均为 k 的轻弹簧连接，木块与传送带间的动摩擦因数均为 ，现将连接 木块 1 的水平细绳的另一端固定在左边的墙上，让传送带按图示方向匀速运动， 当三个木块达到平衡后，1、2 两木块间的距离和 2、3 两木块间的距离分别是多 少？(重力加速度为 g) 答案 L（m 2m3）g k Lm3g k 解析 当三木块达到平衡状态后，对木块 3 进行受力分析，可知 2 和 3 间弹簧的 弹力等于木块 3 所受的滑动摩擦力。设 2、3 两木块间的弹簧伸长 x2，根据平衡 条件可得 m3gkx2 解得 2 和 3 间弹簧伸长量为 x2m3g k 2、3 两木块间的距离 s2Lx2Lm3g k 设 1、2 两木块间的弹簧伸长 x1，以 2 木块为研究对象， 根据平衡条件可得 kx1kx2m2g 即 1 和 2 间弹簧的伸长量为 x1m 3gm2g k （m 2m3）g k 1、 2 两木块之间的距离等于弹簧的原长加上伸长量， 即得 s1L（m 2m3）g k 。
