高考物理新力学知识点之相互作用基础测试题及答案解析

高考物理新力学知识点之相互作用基础测试题及答案解析
一、选择题
1．小华同学利用如图所示的实验装置来测定物体与滑板间的滑动摩擦力．下列关于用这种装置做实验的说法中，你认为正确的是
A ．必须调节托盘中重物的重量，确保滑板做匀速运动
B ．不一定要使滑板做匀速运动，但必须要用恒力拉滑板
C ．托盘中放的重物越重，滑板运动得越快，弹簧秤读数越大
D ．只要滑板与木块有相对运动，无论滑板做什么运动，弹簧秤的读数都相同
2．下列关于四项运动的解释，说法正确的是（ ）
A ．蹦床运动员在空中上升到最高点时处于完全失重状态
B ．跳高运动员在越杆时处于平衡状态
C ．举重运动员在举铃过头停在最高点时，铃处于超重状态
D ．跳远运动员助跑是为了增加自己的惯性，以便跳得更远
3．已知力F 的一个分力F 1跟F 成30°角，F 1大小未知，如图所示，则另一个分力F 2的最小值为：（ ）
A ． 2F
B ． 3F
C ．F
D ．无法判断
4．如图所示为小朋友喜欢的磁性黑板，下面有一个托盘，让黑板撑开一个安全角度（黑板平面与水平面的夹角为θ），不易倾倒，小朋友不但可以在上面用专用画笔涂鸦，磁性黑板擦也可以直接吸在上面．图中就有小朋友把一块质量m 为黑板擦吸在上面保持静止，黑板与黑板擦之间的动摩擦因数μ，则下列说法正确的是（ ）
A ．黑板擦对黑板的压力大小为mgcosθ
B ．黑板斜面对黑板的摩擦力大小为μmgcosθ
C ．黑板对黑板擦的摩擦力大于mgsinθ
D ．黑板对黑板擦的作用力大小为mg
5．一质量为中的均匀环状弹性链条水平套在半径为R 的刚性球体上，已知不发生形变时环状链条的半径为R/2，套在球体上时链条发生形变如图所示，假设弹性链条满足胡克定
律，不计一切摩擦，并保持静止．此弹性链条的弹性系数k为
A．3(31)mg
+
B．
3(31)mg
-
C．3(31)mg
+
D．
3(31)mg
+
6．已知相互垂直的两个共点力合力的大小为40 N，其中一个力的大小为20 N，则另一个力的大小为（）
A．10 N B．20N C．203 N D．60N
7．一轻质弹簧原长为8 cm，在4 N的拉力作用下伸长了2 cm，弹簧未超出弹性限度，则该弹簧的劲度系数为()
A．40 m/N B．40 N/m
C．200 m/N D．200 N/m
8．如图所示，用三根轻绳将A、B两小球以及水平天花板上的固定点O之间两两连接．然后用一水平方向的力F作用于A球上，此时三根轻绳均处于直线状态，且OB绳恰好处于竖直方向，两球均处于静止状态．已知三根轻绳的长度之比为OA∶AB∶OB＝3∶4∶5，两球质量关系为m A＝2m B＝2m，则下列说法正确的是
A．OB绳的拉力大小为2mg
B．OA绳的拉力大小为10
3 mg
C．F的大小为4
3 mg
D．AB绳的拉力大小为mg
9．如图所示，铁质的棋盘竖直固定，每个棋子都是一个小磁铁，能吸在棋盘上保持静止，不计棋子间的相互作用力，下列说法正确的是
A．小棋子共受三个力作用
B．棋子对棋盘的压力大小等于重力
C．磁性越强的棋子所受的摩擦力越大
D．棋子质量不同时，所受的摩擦力不同
10．叠放在水平地面上的四个完全相同的排球如图所示，质量均为m，相互接触，球与地面间的动摩擦因数均为μ，则：
A．上方球与下方3个球间均没有弹力
B．下方三个球与水平地面间均没有摩擦力
C．水平地面对下方三个球的支持力均为4
3 mg
D．水平地面对下方三个球的摩擦力均为4
3
mg
11．春节期间有挂灯笼的传统习俗。

如图是同一型号灯笼的四种悬挂方式，其中绳子OA 所受拉力最大的是（）
A．B．
C．D．
12．如图所示，一木块放在水平桌面上，受水平方向的推力1F和2F的作用，木块处于匀速直线运动状态，1F＝10N，2F＝2N，若撤去1F的瞬间，则木块受到合力F和摩擦力f 的大小、方向是（）
A．F＝0；f＝2N，方向向右
B．F＝10N，方向向左；f＝8N，方向向左
C．F＝10N，方向向左；f＝8N，方向向右
D．F＝0，f＝0
13．用斧头劈木柴的情景如图甲所示。

劈的纵截面是一个等腰三角形，劈背的宽度为d，劈的侧面长为l，当在劈背加一个力F时的受力示意图如乙所示，若不计斧头的重力，则劈的侧面推压木柴的力F1为（）
A．l
F
d
B．
d
F
l
C．
2
l
F
d
D．
2
d
F
l
14．如图所示，A、B两均匀直杆上端分别用细线悬挂于天花板上，下端搁在水平地面上，处于静止状态，悬挂A杆的绳倾斜，悬挂B杆的绳恰好竖直，则关于两杆的受力情况，下列说法中正确的有（）
A．A，B都受三个力作用
B．A，B都受四个力作用
C．A受三个力，B受四个力
D．A受四个力，B受三个力
15．如图所示，物块A放在木板上处于静止状态，现将木块B略向右移动一些使倾角 减小，则下列结论正确的是（）
A．木板对A的作用力不变
B．木板对A的作用力减小
C．物块A与木板间的正压力减小
D．物块A所受的摩擦力不变
16．如图，某人在粗糙水平地面上用水平力F推一购物车沿直线前进，已知推力大小是
80N，购物车的质量是20kg，购物车与地面间的动摩擦因数，g取，下列说法正确的是（）
A．购物车受到地面的支持力是40N
B．购物车受到地面的摩擦力大小是40N
C．购物车沿地面将做匀速直线运动
D．购物车将做加速度为的匀加速直线运动
17．如图所示，用一根长为L的细绳一端固定在O点，另一端悬挂质量为m的小球A，为使细绳与竖直方向夹角为30°且绷紧，小球A处于静止，则需对小球施加的最小力等于（）
A．B．C．D．
18．如图，一物块在水平拉力F的作用下沿水平桌面做匀速直线运动．若保持F的大小不变，而方向与水平面成60°角，物块也恰好做匀速直线运动．物块与桌面间的动摩擦因数为()
A．23B 3
C．
3
3
D．
3
2
19．如图所示，用完全相同的轻弹簧A、B、C将两个相同的小球连接并悬挂，小球处于静止状态，弹簧A与竖直方向的夹角为30°，弹簧C水平，则弹簧A、C的伸长量之比为（）
A．3:4B．4:3C．1:2D．2:1
20．关于重力、弹力和摩擦力的说法中正确的是（）
A．在空中飘落的树叶，其重力方向总是竖直向下的
B．弹簧的弹力大小F与弹簧长度x满足关系式F=kx
C．运动的物体不可能受到静摩擦力作用
D．滑动摩擦力的方向一定与物体运动方向相反
21．2019年2月16日，世界游泳锦标赛跳水项目选拔赛（第一站）在京举行，重庆选手施延懋在女子3米跳板决赛中，以386.60分的成绩获得第一名，当运动员压板使跳板弯曲到最低点时，如图所示，下列说法正确的是（）
A．跳板发生形变是因为运动员的重力大于板对她支持力
B．弯曲的跳板受到的压力，是跳板发生形变而产生的
C．在最低点时运动员处于超重状态
D．跳板由最低点向上恢复的过程中，运动员的机械能守恒
22．如图所示，用三根轻绳将质量为m的物块静止悬挂在空中。

已知ab和bc与竖直方向的夹角分别为30°和60°，则ac绳和bc绳中的拉力分别为（）
A．13
2
mg B
31
,
2
mg
C．
31
,
42
mg mg D．
13
,
24
mg mg
23．如图所示，将一劲度系数为k的轻弹簧一端固定在内壁光滑的半球形容器最底部O′处(O为球心)，弹簧另一端与质量为m的小球相连，小球静止于P点。

已知容器半径为R，与水平地面之间的动摩擦因数为μ，OP与水平方向的夹角为θ=30 。

下列说法正确的是
（）
A．容器对小球的作用力大小为1
2 mg
B．容器受到水平向左的摩擦力3 mg
C．弹簧原长为
mg R
k
D．轻弹簧对小球的作用力大小为0
24．我国国家大剧院外部呈椭球型．假设国家大剧院的屋顶为半球形，一警卫人员为执行特殊任务，必须冒险在半球形屋顶上向上缓慢爬行(如图所示)，他在向上爬的过程中()
A．屋顶对他的支持力不变
B．屋顶对他的支持力变小
C．屋顶对他的摩擦力变大
D．屋顶对他的摩擦力变小
25．如图所示，物体甲放置在水平地面上，通过跨过定滑轮的轻绳与小球乙相连，整个系统处于静止状态。

现对小球乙施加一个水平力F，使小球乙缓慢上升一小段距离，整个过程中物体甲保持静止，甲受到地面的摩擦力为f，则该过程中
A．f变小，F变大B．f变小，F变小
C．f变大，F变小D．f变大，F变大
【参考答案】***试卷处理标记，请不要删除
一、选择题
1．D
解析：D
【解析】
【详解】
不管重物如何运动，滑块水平方向受弹簧向左的拉力和向右的滑动摩擦力，始终处于平衡状态，故弹簧秤的读数等于滑块与板之间的滑动摩擦力的大小；故ABC 错误，D 正确； 故选D ．
【点睛】
本题考查了物体的平衡条件的应用，同时也提供了一种测量滑动摩擦力的较为方便的方法，即无论滑板做匀速、匀变速、还是非匀变速运动，弹簧秤的读数都等于滑块与板之间的滑动摩擦力的大小，是恒定不变的．
2．A
解析：A
【解析】
【分析】
【详解】
A ．蹦床运动员在空中上升到最高点时只受到重力的作用，加速度为重力加速度，处于失重状态，故A 正确；
B ．平衡状态指的是物体处于静止或者是匀速直线运动状态，跳高运动员在越杆时，受到重力的作用，不是受力平衡状态，故B 错误；
C ．举重运动员在举铃过头停在最高点时，铃处于静止状态，受力平衡，不超重也不失重，故C 错误；
D ．惯性的大小只与物体的质量有关，跳远运动员助跑不是在增加自己的惯性，故D 错误。

故选A 。

3．A
解析：A
【解析】
根据三角形定则，当另一分力与F 1垂直时，另一分力最小．
另一个分力F 2的最小值为：0sin 302
F F ，故A 项正确． 4．D
解析：D
【解析】
【详解】
对黑板擦受力分析，受到竖直向下的重力，黑板给的支持力N ，以及垂直黑板向下的吸力F ，沿黑板平面向上的摩擦力f ，根据正交分解可知sin f mg θ=，cos N mg F θ=+，根据牛顿第三定律可知黑板擦对黑板的压力大小为'cos N mg F θ=+，由于黑板擦处于静止，所以重力和其余三个力（黑板对黑板擦的作用力）的合力为零，故黑板对黑板擦的作用力大小为mg ，D 正确．
【点睛】
在处理共点力平衡问题时，关键是对物体进行受力分析，然后根据正交分解法将各个力分解成两个方向上的力，然后列式求解，如果物体受到三力处于平衡状态，则可根据矢量三角形法，将三个力移动到一个三角形中，然后根据角度列式求解．
5．C
解析：C
【解析】
【分析】
【详解】
在圆环上取长度为x ∆的一小段为研究对象，这一段的重力为 02sin 603x mg R R
ππ∆=⋅ 设其余弹簧对这一小段的作用力为T ，对这一小段受力分析如图(因为是对称图形，对任一段的受力一样，可对在圆球的最右侧一小侧研究)：
据平衡条件可得：
0tan 603
x T mg R R
ππ∆=⋅= 弹簧弹力F 与弹簧对这一小段作用力的关系如图：
由图得
0sin 60R F x T
=∆ 解得
3mg F =
不发生形变时环状链条的半径为
2
R ，套在球体上时链条发生形变如题图所示，则弹簧的伸长量 02sin 6022
R x R ππ=-⋅ 弹簧弹力与伸长量关系
F kx =
解得
()23314mg k R π=
故C 正确，ABD 错误。

6．C
解析：C
【解析】
【分析】
依据合力与分力遵循平行四边形定则，根据平行四边形定则作图，结合勾股定理，即可求解．
【详解】
根据平行四边形定则，如图所示：
根据几何关系，有：2222214020N 203N F F F =
-=-=；故选B.
【点睛】 本题关键根据平行四边形定则作图，然后根据几何关系列式求解．
7．D
解析：D
【解析】
试题分析：由题意知，弹簧的弹力为4N 时，弹簧伸长2cm ，根据胡克定律F=kx ，代入数据可得弹簧的劲度系数k="200" N/m ，所以A 、B 、C 错误；D 正确．
【学科网考点定位】考查胡可定律
【方法技巧】本题主要是掌握胡克定律的公式F=kx ，并注意各物理量的单位． 8．B
解析：B
【解析】
试题分析：对球B 受力分析，受到重力、OB 的拉力，二力方向相反，假设AB 绳子有拉力，则拉力的方向一定是沿着绳子由B 指向A 的，球B 会偏离竖直方向，与题目矛盾，故AB 绳子的拉力为零，故OB 绳子的拉力等于球B 的重力为mg ，故A 错误；对球A 受力分析，受拉力F 、重力mg 和AO 绳子的拉力T ，如图
根据几何关系，有48233F mg mg =
⋅=；510233
T mg mg =⋅=，故B 正确，C D 错误；故选B ．
考点：物体的平衡 【名师点睛】本题关键先对B 球受力分析，得到AB 绳子的拉力为零，然后对A 球受力分析，根据平衡条件并运用相似三角形法求解未知力．
9．D
解析：D
【解析】小棋子受到重力G 、棋盘面的吸引力F 、弹力N 和静摩擦力f ，共四个力作用，如图所示
重力竖直向下，摩擦力竖直向上，且重力和摩擦力是一对平衡力；支持力和引力为一对平衡力；棋子掉不下来的原因是因为受到棋盘对它向上的摩擦力和它的重力大小相等，即棋子受棋盘的摩擦力与棋子的重力是一对平衡力，故选项D正确。

10．C
解析：C
【解析】
对上方球分析可知，小球受重力和下方球的支持力而处于平衡状态，所以上方球一定与下方球有力的作用，故A错误；下方球由于受上方球斜向下的弹力作用，所以下方球有运动的趋势，故下方球受摩擦力作用，故B错误；对四个球的整体分析，整体受重力和地面的
支持力而处于平衡，所以三个小球受支持力大小为4mg，每个小球受支持力为4
3
mg，故C
正确；三个下方小球受到的是静摩擦力，故不能根据滑动摩擦力公式进行计算，故D错误．故选C．
11．C
解析：C
【解析】
【分析】
【详解】
由共点力的平衡条件可知，两根绳子的拉力与灯笼重力的合力大小相等，方向相反；则由几何关系可知，AB中重力大于OA的拉力，C中重力小于OA的拉力，D中重力等于OA 的拉力。

AB.拉力小于重力，不是最大的，AB错误
CD.D中拉力等于重力，C中拉力大于重力最大，C正确D错误；
故C中OA的拉力最大。

故选C。

【点睛】
四种情况下，灯笼均处于平衡状态，根据物体平衡知识列方程可以求解。

12．B
解析：B
【解析】
【分析】
【详解】
木块开始在水平方向匀速直线运动，则受力平衡，可得摩擦力
1210N 2N 8N F f F =-=-=
方向水平向左。

物体处于匀速直线运动状态，则说明物体受到的最大静摩擦力大于等于滑动摩擦力8N ，因此最大静摩擦力大于等于8N ；
撤去F 1后的瞬间，外力为2N ，但物体不能立即停下来，所以物体仍会向右运动，故摩擦力仍为滑动摩擦力为8N ，水平向左；
合力为
22+10N F f F ==
方向水平向左。

选项B 正确，ACD 错误。

故选B 。

13．A
解析：A
【解析】
【分析】
【详解】
根据对称性，两分力F 1、F 2大小相等，这样，以F 1、F 2为邻边的平行四边形就是一个菱形，因为菱形的对角线互相垂直且平分，所以根据三角形相似
1
22d F
l F =
解得
12l F F F d
==
故A 正确，BCD 错误。

故选A 。

14．D
解析：D
【解析】
【分析】
【详解】
对A 、B 进行受力分析如图所示
由于拉A 的绳子倾斜，因此地面对A 有一个向右的摩擦力，A 杆才能平衡，因此A 受四个力，而拉B 的绳竖直，因此地面对B 只有一个向上的支持力，没有摩擦力，因此B 受三个力，D 正确ABC 错误．
故选D 。

15．A
解析：A
【解析】
【详解】
物块A 放在木板上处于静止状态，将木块B 略向右移动一些使倾角α减小， A 仍保持静止，所以木板对A 的作用力仍与A 的重力等大反向，故A 正确，B 错误；物块A 与木板间的正压力cos N mg α=，a 减小，所以正压力增大，故C 错误；物块A 所受的摩擦力sin f mg α=，α减小，所以摩擦力减小，故D 错误.
16．B
解析：B
【解析】
【详解】
A .购物车沿水平面运动则在竖直方向受到的支持力与重力大小相等，方向相反，所以支持力
，故A 错误； B.购物车受到地面的摩擦力大小是：
，故B 正确； C.推力大小是，所以购物车沿水平方向受到的合外力：
，所以购物车做匀变速直线运动，故C 错误；
D.购物车的加速度： ，D 错误。

17．B
解析：B
【解析】
【详解】
以小球为研究对象，分析受力，作出力图如图：
根据作图法分析得到，当小球施加的力F 与细绳垂直时，所用的力最小.根据平衡条件，F 的最小值为：
. A.
与分析结果不相符；故A 错误. B.
与分析结果相符；故B 正确. C.
与分析结果不相符；故C 错误. D.与分析结果不相符；故D 错误. 18．C
解析：C
【解析】
【分析】
【详解】
当拉力水平时，物体匀速运动，则拉力等于摩擦力，即：F mg μ=，当拉力倾斜时，物体受力分析如图
由平衡条件得：N F mg Fsin θ=-，cos60f F =，又N f F μ=，得摩擦力为：()cos60f mg Fsin F μθ=-=，联立解得：3μ= C. 19．D
解析：D
【解析】
【详解】
将两小球看做一个整体分析，可知整体受到重力、轻弹簧A 、C 的拉力共3个力的作用而
处于平衡状态，将轻弹簧A 的拉力沿竖直方向和水平方向分解可知水平方向上满足sin 30Ax A C F F F =︒=，故:2:1A C F F =，据题意可知三个弹簧的劲度系数相同，由胡克定律F kx =可知弹簧A 、C 的伸长量之比为2:1，故D 项正确，ABC 三项错误．
20．A
解析：A
【解析】
【分析】
【详解】
A ．任何物体的重力都是竖直向下的，和物体的运动状态无关，故A 正确；
B ．弹簧的弹力F 是与弹簧的形变量成正比，而不是与弹簧长度成正比，故B 错误；
C ．只要物体间有相对运动的趋势，则物体间就会有静摩擦力；故对地运动的物体是可以受到静摩擦力的，如加速运动的火车桌子上放置相对火车静止的物体，故C 错误；
D ．滑动摩擦力的方向与相对运动的方向相反，故有可能和运动方向相同，故D 错误。

故选A 。

21．C
解析：C
【解析】
【详解】
A. 跳板发生形变是因为运动员对跳板施加了力的作用，选项A 错误；
B.运动员对跳板有压力是由运动员的脚发生形变而产生的，故B 错误；
C.运动员在最低点具有向上的加速度，所以是处于超重状态，支持力大于重力，故C 正确；
D.跳板由最低点向上恢复的过程中，支持力对运动员做功，机械能不守恒，故D 错误。

22．B
解析：B
【解析】
【详解】
对结点C 受力分析，受到三根绳子拉力，将a F 和b F 合成为F ，如图所示
根据平衡条件有：
c F F mg ==
根据三角函数关系得：
3cos302a F F mg =⋅=
1cos602
b F F mg =⋅=
B 正确，ACD 错误。

故选B 。

23．C
解析：C
【解析】
【分析】
【详解】
ACD ．对小球受力分析，如图所示，小球受到重力G 、弹簧的弹力F 和容器的支持力T ，根据平衡条件得知，容器和弹簧对小球的作用力的合力与重力大小相等，方向相反，所以此合力竖直向上，由几何关系可得，轻弹簧对小球的作用力大小
F mg =
容器对小球的作用力大小为
T mg =
由胡克定律得：弹簧的压缩量为
F mg x k k
=
= 则弹簧的原长为 0mg L R x R k =+=+
故AD 错误，C 正确；
B ．以容器和小球整体为研究对象，分析受力可知：竖直方向有：总重力、地面的支持力，根据平衡条件可知容器不受水平面的静摩擦力，故B 错误。

故选C 。

24．D
解析：D
【解析】
【分析】
【详解】
由于警卫人员在半球形屋顶上向上缓慢爬行，他爬行到的任一位置时都看作处于平衡状态．在图所示位置
对该警卫人员进行受力分析，其受力图如右图所示．将重力沿半径方向和球的切线方向分解后列出沿半径方向和球的切线方向的平衡方程
N f F mgcos F mgsin θθ＝，＝
他在向上爬的过程中，θ变小，cos θ变大，屋顶对他的支持力变大；sin θ变小，屋顶对他的摩擦力变小。

25．D
解析：D
【解析】
【详解】
以小球乙为研究对象受力分析，设绳与竖直方向的夹角为α，根据平衡条件可得，水平拉力为F mgtan α=，可见水平拉力F 逐渐增大，绳子的拉力为mg T cos α
=，故绳子的拉力也是逐渐增加；以物体甲为研究对象受力分析，根据平衡条件可得，物体甲受地面的摩擦力与绳子的拉力的水平方向的分力cos x T T θ=等大反向，故摩擦力方向向左，cos cos mg f θα
=是逐渐增大；故D 正确，A 、B 、C 错误； 故选D 。