海南省儋州一中上册第三章 相互作用——力单元达标训练题(Word版 含答案)

一、第三章 相互作用——力易错题培优（难）
1．如图所示，一固定的细直杆与水平面的夹角为α=15°，一个质量忽略不计的小轻环C 套在直杆上，一根轻质细线的两端分别固定于直杆上的A 、B 两点，细线依次穿过小环甲、小轻环C 和小环乙，且小环甲和小环乙分居在小轻环C 的两侧．调节A 、B 间细线的长度，当系统处于静止状态时β=45°.不计一切摩擦．设小环甲的质量为m 1，小环乙的质量为m 2，则m 1∶m 2等于( )
A ．tan 15°
B ．tan 30°
C ．tan 60°
D ．tan 75°
【答案】C 【解析】
试题分析：小球C 为轻环，重力不计，受两边细线的拉力的合力与杆垂直，C 环与乙环的连线与竖直方向的夹角为600，C 环与甲环的连线与竖直方向的夹角为300，A 点与甲环的连线与竖直方向的夹角为300，
乙环与B 点的连线与竖直方向的夹角为600，根据平衡条件，对甲环：
，对乙环有：
，得
，故选C ．
【名师点睛】小球C 为轻环，受两边细线的拉力的合力与杆垂直，可以根据平衡条件得到A 段与竖直方向的夹角，然后分别对甲环和乙环进行受力分析，根据平衡条件并结合力的合成和分解列式求解．
考点：共点力的平衡条件的应用、弹力．
2．如图所示，竖直面内有一圆环，轻绳OA 的一端O 固定在此圆环的圆心，另一端A 拴一球，轻绳AB 的一端拴球，另一端固定在圆环上的B 点。

最初，两绳均被拉直，夹角为θ（2
π
θ>
）且OA 水平。

现将圆环绕圆心O 顺时针缓慢转过90°的过程中（夹角θ始终不
变），以下说法正确的是（ ）
A ．OA 上的张力逐渐增大
B ．OA 上的张力先增大后减小
C ．AB 上的张力逐渐增大
D ．AB 上的张力先增大后减小
【答案】B 【解析】 【分析】
【详解】
取球为研究对象，缓慢转动过程可视为平衡状态，物体受到重力mg ，OA 绳子的拉力
OA F ，AB 绳子的拉力AB F ，这三个力合力为零，可构成如图所示的矢量三角形，由动态图
分析可知OA F 先增大后减小，AB F 一直减小到零。

故选择B 。

3．如图，A 、B 是两根竖直立在地上的木杆，轻绳的两端分别系在两杆上不等高的P 、Q 两点，C 为一质量不计的光滑滑轮，滑轮下挂一物体，下列说法正确的是（ ）
A ．将Q 点缓慢上移，细绳中的弹力不变
B ．将P 点缓慢上移，细绳中的弹力变小
C ．减小两木杆之间的距离，细绳中的弹力变大
D ．增大两木杆之间的距离，细绳中的弹力不变 【答案】A 【解析】 【分析】 【详解】
设滑轮所受绳子拉力为T ，到左边木杆距离为x 1，到右边木杆距离为x 2，左侧细绳长度为L 1，右侧细绳长度为L 2，受力分析如图所示。

物体受力平衡，由平衡条件可知
sin sin T T αθ=
cos cos T T mg αθ+=
解得
αθ=，2cos mg
T α
=
设两木杆之间的距离为d ，绳的总长为L ，由几何关系有
11sin L x α= 22sin L x θ=
由于αθ=，两式相加可得
1212()sin L L x x α+=+
可解得
sin d L
α=
AB ．上下移动P 或者Q ，因为两杆的宽度d 不变，绳子的长度L 也不变，故有α角度不变，由上面的分析
2cos mg
T α
=
可知细绳中的弹力不变，故A 正确，B 错误； C ．减小两木杆之间的距离，即d 变小，由sin d
L
α=可知，两侧绳与竖直方向夹角α减小，由2cos mg
T α
=
可知，α减小，cos α增大，则细绳中弹力减小，故C 错误； D ．同理，增大两木杆之间的距离，即d 变大，α增大，cos α减小，则细绳中弹力增
大，故D 错误。

故选A 。

4．如图所示，在粗糙地面上放有一装有定滑轮的粗糙斜面体，将两相同的A 、B 两物体通过细绳连接处于静止状态，用水平力F 作用于物体B 上，缓慢拉开一小角度，斜面体与物体A 仍然静止。

则下列说法正确的是（ ）（不计绳的质量和绳与滑轮间的摩擦）
A ．水平力F 变小
B ．物体A 所受合力变大
C ．物体A 所受摩擦力不变
D ．斜面体所受地面的摩擦力变大
【答案】D 【解析】 【分析】
先对物体B 进行受力分析，根据共点力平衡条件求出绳的拉力，再对A 进行受力分析，同样根据共点力平衡条件得出各个力的情况，对斜面体所受地面的摩擦力可以用整体法进行分析。

【详解】
A ．对
B 物体进行受力分析，如图
根据共点力平衡条件
B tan F m g θ=，B cos m g
T θ
=
在缓慢拉开B 的过程中，θ角度变大，故绳上的张力T 变大，水平力F 增大，故A 错误； B ．因物体A 始终处于静止，故A 所受合外力为0，B 错误；
C ．物体A 受重力、支持力、细线的拉力，可能没有摩擦力，也可能有沿斜面向下的静摩擦力，还有可能受斜面向上的静摩擦力。

故拉力T 增大后，静摩擦力可能变小，也可能变大，故C 错误；
D ．对整体分析可以知道，整体在水平方向受拉力和静摩擦力作用，因拉力变大，故静摩擦力一定变大，故D 正确。

故选D 。

【点睛】
整体法与隔离法相结合。

5．如图所示，在固定光滑半球体球心正上方某点悬挂一定滑轮，小球用绕过滑轮的绳子被站在地面上的人拉住。

人拉动绳子，球在与球面相切的某点缓慢运动到接近顶点的过程中，试分析半球对小球的支持力N 和绳子拉力T 大小如何变化（ ）
A ．N 增大，T 增大
B ．N 增大，T 减小
C．N不变，T减小D．N不变，T增大
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】
对球受力分析，受重力、支持力和拉力，根据平衡条件作图，如图所示
图中矢量三角形与三角形ABC相似，故
mg N T
==
AC BC AB
解得
BC
=
N mg
AC
AB
T mg
=
AC
由于AB变小，AC不变、BC也不变，故N不变，T变小，故ABD错误，C正确；
故选C。

【点睛】
利用相似三角形求解物体的平衡，根据受力分析找到力的三角形，和空间几何三角形相似，对应边成比例。

6．如图所示，光滑的圆柱置于斜面上，挡板AB可绕固定轴B转动，使挡板AB从图示位θ<︒）缓慢转到水平位置，在此过程中，挡板AB受到的压力大小将（）
置（90
A．逐渐变大B．逐渐变小C．先变大后变小D．先变小后变大
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】
在挡板角度变化的过程中，圆柱在重力及两个接触面的弹力作用下处于动态平衡，受力分析如下
三个力可以构成一个闭合的矢量三角形如下图
由图可知，随着木板的转动，木板对圆柱体的压力1F先变小后变大，根据牛顿第三定律，挡板受到的压力1F 也先变小后变大。

故选D。

7．如图所示，轻杆的一端固定一光滑球体，杆以另一端O为自由转动轴，而球又搁置在光滑斜面上，若杆与竖直墙面的夹角为β，斜面倾角为θ，开始时β<θ，且β+θ<90°，则为使斜面能在光滑水平面上缓慢向右运动，在球体离开斜面之前，作用于斜面上的水平外力F的大小、轻杆受力T和地面对斜面的支持力N的大小变化情况是（）
A．F逐渐增大，T逐渐减小，N逐渐减小
B．F逐渐减小，T逐渐减小，N逐渐增大
C．F逐渐增大，T先减小后增大，N逐渐增大
D．F逐渐减小，T先减小后增大，N逐渐减小
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】
对小球受力分析，受到重力mg、支持力N和杆的支持力T，如图
根据共点力平衡条件，有
sin sin sin()
N T mg
βααβ==+ 解得
sin sin()sin cot cos mg N mg βαβββα=
=+⋅+，sin sin()
T mg α
αβ=
+ 对斜面体受力分析，受到推力F 、重力Mg 、支持力F N 和压力N ，如图
根据共点力平衡条件，有
N sin α=F Mg +N cos α=F N
解得
sin sin sin cot cos cot cot mg mg
F N mg αααβαβα
⋅==
=⋅++
N cos tan cot 1
mg
F Mg N Mg ααβ=+=+
⋅+
故随着β的增大，T 减小，F 增大，F N 增大；故ABD 错误，C 正确。

故选C 。

8．如图所示，固定有光滑竖直杆的三角形斜劈放置在水平地面上，放置于斜劈上的光滑小球与套在竖直杆上的小滑块用轻绳连接，开始时轻绳与斜劈平行。

现给小滑块施加一个竖直向上的拉力F ，使小滑块沿杆缓慢上升，整个过程中小球始终未脱离斜劈，则（ ）
A ．小球对斜劈的压力逐渐减小
B ．斜劈对地面压力保持不变
C ．地面对斜劈的摩擦力逐渐减小
D ．轻绳对滑块的拉力先减小后增大 【答案】A 【解析】 【分析】 【详解】
AD ．对小球受力分析，受重力、支持力和细线的拉力，如图所示
根据平衡条件可知，细线的拉力T 增加，故轻绳对滑块的拉力增大，小球受到的斜劈的支持力N 逐渐减小，根据牛顿第三定律，小球对斜面的压力也减小，故A 正确，D 错误； BC ．对球和滑块整体分析，受重力、斜面的支持力N ，杆的支持力N ′，拉力F ，如图所示
根据平衡条件，有水平方向
sin N N θ'=
竖直方向
cos F N G θ+=
由于N 减小，故N ′减小，F 增加； 对小球、滑块和斜劈整体分析，在竖直方向
F N
G +=地总
N G F =-地总
根据牛顿第三定律，斜劈对地面压力减小。

整体在水平方向不受力，故地面对斜劈的摩擦力始终为零，故BC 错误。

故选A 。

9．20世纪末，由于生态环境的破坏，我国北方地区3、4月份沙尘暴天气明显增多。

近年来，我国加大了环境治理，践行“绿水青山就是金山银山”的发展理念，沙尘天气明显减少。

现把沙尘上扬后的情况简化为沙尘颗粒悬浮在空中不动。

已知风对沙尘的作用力表达式为F =αρAv 2，其中α为常数，ρ为空气密度，A 为沙尘颗粒的截面积，v 为风速。

设沙尘颗粒为球形，密度为ρ0，半径为r ，风速竖直向上，重力加速度为g ，则v 的表达式为（ ）
A
B
C
D
【答案】B 【解析】 【分析】 【详解】
沙尘悬浮时受力平衡，根据平衡条件有
mg F =
其中
3004
3
m V r ρρπ⨯==
由题意知
22
F Av A r
αρπ==，
联立以上四式得
v 选项B 正确，ACD 错误。

故选B 。

10．如图所示，内壁光滑的绝缘半圆容器静止于水平面上，带电量为q A 的小球a 固定于圆心O 的正下方A 点，带电量为q 质量为m 的小球b 静止于B 点，∠AOB =30°，由于小球a 电量的变化，现发现小球b 沿容器内壁缓慢向上移动，最终静止于C 点（未标出），∠AOC =60°．下列说法正确的是
A ．水平面对容器的摩擦力为0
B ．容器对小球b 的弹力始终与小球b 的重力大小相等
C ．出现上述变化时，小球a 的电荷量可能减小
D ．出现上述变化时，可能是因为小球a 的电荷量逐渐增大为3
223A q --（） 【答案】ABD 【解析】 【详解】
A ．对整体进行受力分析，整体受到重力和水平面的支持力，两力平衡，水平方向不受力，所以水平面对容器的摩擦力为0，A 正确；
B ．小球b 在向上缓慢运动的过程中，所受的外力的合力始终为0，如图所示，小球的重力不变，容器对小球的弹力始终沿半径方向指向圆心，无论小球a 对b 的力如何变化，由矢量三角形可知，容器对小球的弹力大小始终等于重力大小，B 正确；
C ．若小球a 的电荷量减小，则小球a 和小球b 之间的力减小，小球b 会沿半圆向下运动，与题意矛盾，C 错误；
D ．小球a 的电荷量未改变时，对b 受力分析可得矢量三角形为顶角为30°的等腰三角形，此时静电力为22sin15A
qq mg k L
︒=，a ，b 的距离为2sin15L R =︒，当a 的电荷量改变后，静电力为2A
qq mg k
L '='，a ，b 之间的距离为L R
'=，由静电力122
q q F k L =，可得
3
2
23A A q q -'=-（），D 正确。

11．如图所示，把倾角为30°的粗糙斜面体C 固定于水平地面上，质量为2m 的物块A 通过跨过光滑轻定滑轮的轻绳与质量为m 的小球B 连接，O 点为轻绳与定滑轮的接触点，初始时，小球B 在水平向右的拉力F 作用下，使轻绳OB 段与水平拉力F 的夹角为θ=120°，A 、B 均保持静止状态。

现改变拉力F ，并保持夹角θ大小不变，将小球B 向右上方缓慢拉起至OB 水平，物块A 始终保持静止状态。

g 为重力加速度，关于该过程下列说法正确的是（ ）
A ．拉力F 23
B ．拉力F 一直变小
C ．物块A 所受摩擦力先变小后变大
D ．轻绳拉力先变大后变小 【答案】AC
【解析】
【分析】
【详解】
A ．设O
B 绳与水平面夹角为α，因=120θ︒不变，且小球B 受力平衡，有
()cos 60cos F T αα︒-=
()sin 60sin F T mg αα︒-+=
代算可得
23cos F α=
当=0α︒时，拉力F 最大为 23F =
故A 正确；
B ．由题意可知α的取值范围是
060α︒≤≤︒
且α是从60°逐渐减小到0°，则拉力F 一直变大，故B 错误；
C ．因为OB 绳的拉力T 满足
()cos 60cos F T αα︒-=
则有
()23cos 603
T mg α=
︒- 开始时=60α︒，拉力T 最大，且 max 232sin 303
T mg mg =>︒ 最后=0α︒，拉力T 最小，且 min 32sin 303T mg mg =
<︒ 即物块A 所受摩擦力先变小后变大，故C 正确；
D ．因为
()23cos 603
T mg α=
︒- 即T 逐渐减小，故D 错误。

故选AC 。

12．如图所示，M 、N 两物体叠放在一起，在恒力F 作用下，一起向上做匀加速直线运动，则关于两物体受力情况的说法正确的是（ ）
A ．物体M 一定受到4个力
B ．物体N 可能受到4个力
C ．物体M 与墙之间一定有弹力和摩擦力
D ．物体M 与N 之间一定有摩擦力
【答案】AD
【解析】
【分析】
【详解】
M 、N 两物体一起向上做匀加速直线运动，合力向上，对MN 整体进行受力分析，受到重力和F ，墙对M 没有弹力，否则合力不能向上，也就不可能有摩擦力；对N 进行受力分析，得：N 受到重力，M 对N 的支持力，这两个力的合力不能向上，所以还受到M 对N 向上的静摩擦力，则N 也给M 一个沿斜面向下的静摩擦力，再对M 进行受力分析，得：M 受到重力、推力F 、N 对M 的压力以及N 给M 沿斜面向下的静动摩擦力，一共4个力，故AD 正确，BC 错误; 故选AD ．
13．如图，重为8N 的物块静止在倾角为30°的斜面上，若用平行于斜面且沿水平方向、大小为3N 的力F 推物块时，物块刚好被推动．现施加平行于斜面的力F 0推物块，使物块在斜面上做匀速运动，此时斜面体与地面间的摩擦力大小为f 。

设最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等，斜面始终保持静止。

则（ ）
A ．F 0可能为0.5N
B ．F 0可能为5N
C ．f 可能为3N
D ．f 可能为9N
【答案】BC
【解析】
【详解】
对滑块受力分析，受推力F 、重力G 、支持力N 和静摩擦力f ，如图
将重力按照作用效果分解为沿斜面向下的分力
F 1=mg sin θ=4N
和垂直斜面向上的分力
F 2=mg cos θ=43N
在与斜面平行的平面内有
2222134N 5N f F F =+=+=
当施加平行于斜面的力F 0推物块时，在斜面上，相当于物块受到F 0、F 1（4N ）、f （5N ）三个力作用处于平衡状态，由三力平衡的特点可知，选项BC 正确，AD 错误。

故选BC 。

14．粗糙水平面上a 、b 、c 、d 四个相同小物块用四根完全相同的轻弹簧连接，正好组成一个等腰梯形，系统静止。

ab 之间、ac 之间以及bd 之间的弹簧长度相同且等于cd 之间弹簧长度的一半。

ab 之间弹簧弹力大小为cd 之间弹簧弹力大小的一半。

若a 受到的摩擦力大小为f ，则（ ）
A ．ab 之间的弹簧一定是压缩的
B ．b 受到的摩擦力大小为f
C ．c 受到的摩擦力大小为3f
D ．d 受到的摩擦力大小为2f
【答案】ABC
【解析】
【分析】
由题可知本题考查力的平衡和弹簧的弹力。

【详解】 A ．设弹簧的原长为0L ，ab 之间弹簧的长度为L ，则cd 之间弹簧长度为2L ，因为ab 之间弹簧弹力大小为cd 之间弹簧弹力大小的一半，所以有
0022k L L k L L -=-
即有
02L L L <<
ab 之间、ac 之间以及bd 之间的弹簧一定是压缩的，选项A 正确；
B ．由对称性可知b 受到的摩擦力和a 受到的摩擦力大小相同，等于f ，选项B 正确； CD ．对a 进行受力分析可知其所受摩擦力大小等于ab 间弹簧和ac 间弹簧的合力大小，由于ab 之间、ac 之间的弹簧长度相同且都是压缩的，所以两个弹簧对a 的弹力大小相等，又因夹角为120°，所以两个弹簧对a 的弹力大小都为f 。

d 受到两个弹簧的弹力，大小分别为f 、2f ，夹角为120°，由平行四边形定则与几何知识可知二者的合力等于3f ，由三力平衡条件可知d 受到的摩擦力大小为3f ，同理c 受到的摩擦力大小也为3f ，选项
C 正确，
D 错误。

故选ABC 。

15．如图所示，质量均为M 的A 、B 两滑块放在粗糙水平面上，两轻杆等长，杆与滑块。

杆与杆间均用光滑铰链连接，在两杆铰合处悬挂一质量为m 的重物C ，整个装置处于静止状态，设杆与水平面间的夹角为θ。

下列说法正确的是（ ）
A ．当m 一定时，θ越大，轻杆受力越小
B ．当m 一定时，滑块对地面的压力与θ无关
C ．当m 和θ一定时，M 越大，滑块与地面间的摩擦力越大
D ．只要增大m ，M 一定会滑动
【答案】AB
【解析】
【详解】
A ．将C 的重力按照作用效果分解，如图所示
根据平行四边形定则有
1212sin 2sin mg mg F F θθ
=== 故m 一定时，θ越大，轻杆受力越小，故A 正确；
B ．对AB
C 整体分析可知，地面对整体的支持力为
()N 2F M m g =+
地面对整体的支持力与θ无关，则滑块对地面的压力与θ无关，故B 正确；
C ．对A 分析，受重力、杆的推力、支持力和向右的静摩擦力，根据平衡条件有
1cos 2tan mg f F θθ
== 当m 和θ一定时，f 与M 的大小无关，故C 错误；
D ．以整体为研究对象，竖直方向根据平衡条件可得A 受到的支持力
12
N F Mg mg '=+ 增大m ，都不能使M 沿地面滑动时满足的条件为
N
F f μ'≥ 即
122tan mg
Mg mg μθ
⎛⎫+≥ ⎪⎝⎭ 解得 ()tan ta 1221n m M M m m μθθ≥
=+⎛⎫+ ⎪⎝⎭
当m →∞大时，有 1tan μθ≥ 即当1tan μθ≥时，增大m ，不能使M 沿地面滑动；若1tan μθ
<时，增大m ，M 会滑动，故D 错误。

故选AB 。