新人教版高中物理必修一第三章《相互作用——力》检测卷(有答案解析)(1)

一、选择题
1．如图所示，甲、乙两位同学做“拔河”游戏，两人分别用伸平的手掌托起一长凳的一端，在乙端的凳面上放四块砖，保持凳子水平，然后各自向两侧拖拉。

若凳子下表面各处的粗糙程度相同，甲、乙同学手掌粗糙程度也相同，则下列判断正确的是（）
A．凳子向甲方移动B．凳子向乙方移动
C．凳子向两位同学中体力大的一侧移动D．凳子向两位同学中体重大的一侧移动
2．静止在水平地面上的物体ABC由两部分构成，AOB为斜面体，BOC为1
4
光滑圆柱体，
截面图如图所示。

跨过B点处定滑轮的光滑轻绳两端分别连接a、b两个小滑块，用平行于AB的外力F缓慢拉动a，a与接触面间的动摩擦因数不为零。

在b沿BC间曲面缓慢上升的过程中（初始时b已离开地面），轻绳始终平行于接触面，物体ABC始终静止，以下说法正确的是( )
A．绳的拉力大小不变B．拉力F逐渐增大
C．物体ABC对地面的压力逐渐减小D．物体ABC对地面的摩擦力水平向右3．用一个力代替几个力，使它们的作用效果相同，所采用的科学研究方法是（）A．控制变量法B．比值定义法C．类比法D．等效替代法4．关于以下四幅图像，以下说法正确的是（）
A．甲图表示物体做匀加速直线运动
B．重锤自由下落时，乙图可表示其运动规律
C．探究弹簧弹力实验中，丙图表示弹簧弹力与弹簧长度成正比
D．研究摩擦力时，丁图表示静摩擦力与正压力成正比
5．一本书放在水平桌面上处于静止状态，下列说法正确的是（）
A．书对桌面的压力就是书的重力
B．书受到桌面的支持力是由于书发生形变而产生的
C．书对桌面的压力是由于桌面发生形变引起的
D．书对桌面的压力大小等于书的重力大小
6．关于摩擦力，以下说法中正确的是（）
A．运动物体可能受到静摩擦力作用，但静止物体不可能受到滑动摩擦力作用
B．静止物体可能受到滑动摩擦力作用，但运动物体不可能受到静摩擦力作用
C．正压力越大，摩擦力越大
D．摩擦力方向可能与速度方向在同一直线上，也可能与速度方向不在同一直线上
7．下列有关力的说法正确的是（）
A．力可以脱离物体而单独存在
B．摩擦力的方向总是与物体的运动方向相反
C．质量均匀分布，形状规则的物体的重心可能在物体外
D．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8．当人体直立时，颈椎所承受的压力等于头部的重量，但当低头时，颈椎受到的压力会随之变化。

现将人低头时头颈部简化为如图所示的模型：重心在头部的P点，颈椎OP（轻杆）可绕O转动，人的头部在颈椎的支持力和沿PA方向肌肉拉力的作用下处于静止。

假设低头时颈椎OP与竖直方向的夹角为45°，PA与竖直方向的夹角为60°此时颈椎受到的压力约为直立时颈椎受到的压力的（2≈1.414，3≈1.732）（）
A．3.3倍B．2.8倍C．2.4倍D．2.0倍
9．如图所示，一定质量的物块用两根轻绳悬在空中，其中绳OA固定不动，绳OB在竖直面内转动，物块保持静止。

则在绳OB由水平位置转至竖直位置的过程中，绳OB的张力大小将（）
A．一直变大B．一直变小C．先变大后变小D．先变小后变大10．下列关于合力与分力的说法中正确的是（）
A．合力与分力同时作用在物体上
B．分力同时作用于物体时共同产生的效果与合力单独作用时产生的效果是相同的
C．合力一定大于分力
D．合力大小不变时，增大两等大分力间的夹角，则分力增大；当两分力大小不变时，增大两分力间的夹角，则合力增大。

11．如图所示，在粗糙的水平地面上有质量为m 的物体，连接在一劲度系数为k 的轻质弹簧上，物体与地面之间的动摩擦因数为μ，现用一水平力F 向右拉弹簧，使物体m 做匀速直线运动，则弹簧伸长的长度为（重力加速度为g ）（ ）
A ．k F
B ．mgk μ
C ．k mg μ
D ．mg
k μ
12．杂技演员有高超的技术，能轻松地单手撑在凳子上，如图所示，前臂是竖直的，下列说法正确的是（ ）
A ．人对凳子的压力就是人的重力
B ．人体重心一定在前臂所在直线方向上
C ．人受到凳子面的支持力是手掌形变产生的
D ．人对凳子的压力和地面对凳子的支持力是一对平衡力
二、填空题
13．如图所示，物体A 、B 的质量A 8kg m =，B 6kg m =，A 与B 、B 与地面之间的动摩擦因数都为0.3μ=，在外力F 作用下，A 和B 一起匀速运动，则地面对B 的摩擦力的大小是______N ；A 对B 的摩擦力的大小是______N ，方向为______。

（g 取210m /s ）
14．如图所示，一直角斜槽（两槽面夹角为90°）对水平面夹角为30°，一个横截面为正方形的物块恰能沿此槽匀速下滑，假定两槽面的材料和表面情况相同，问物块和槽面间的动摩擦因数是______。

15．如图所示，重20N 的物块静止在倾斜的长木板上。

按照重力作用的实际效果，可以将重力沿_____方向和_____方向进行分解。

两个分力分别用F 1、F 2表示，请用作图法将重力G 沿上述方向进行分解________。

求得：F 1=_____N ，F 2=_____N 。

16．把竖直向下的18 N的力分解成两个力，使其中一个分力在水平方向上并等于24 N，则另一个分力的大小是__N，方向是_____________．
17．用一水平力F=30N将一个重20N的物体压在竖直墙壁上，物体保持静止，两接触面的动摩擦因素μ=0.2，则物体所受静摩擦力大小为_______N，若F不断增大，则静摩擦力如何变化？_______。

（填“变大”、“减小”或“不变”）
18．一个质量为1kg的物体放在粗糙水平地面上，今用最小的拉力拉它，使之做匀速直线运动，已知这个最小拉力为6N，g取10m/s2，求：
（1）物体与地面的动摩擦因数________；
（2）最小拉力与水平方向的夹角________．（若夹角不是特殊角则可用三角函数表示）19．如图所示，O2B是重为G的匀质杆，O1A是轻杆，A是O2B中点，O1、O2、A处都用光滑铰链连接，B、C两点之间悬挂一根重为G的匀质绳且B、C保持在同一水平线，此时
O2B杆水平，与O1A杆夹角为37°，则O1A杆在A端受到的弹力大小为__，若仅将C点沿水平线缓慢向左移动一些，O1A杆在A端受到的弹力大小变化情况为__。

（选填“不变”、“变小”或“变大”）
20．如图甲、乙所示，在外力F作用下，A、B两物体一起以相同速度沿F的方向做匀速直线运动，在图甲中A、B间有________对作用力与反作用力。

在图乙中A、B间有________对作用力和反作用力。

三、解答题
21．可视为质点的两个小球1、2用细线相连，搭放在光滑的半圆柱体上，在图示位置两小球恰好都能保持静止．两球与半圆柱体轴心O的连线与竖直方向的夹角分别是60º和
30º。

试分别画出两小球的受力图并求出它们的质量之比m1：m2。

22．如图所示，质量不等的三个物块A、B、C用劲度系数相同且k=200N/m的三个轻弹簧1、2、3依次连接着处于静止状态，弹簧原长是40cm，A、B在水平桌面上，B上连一细线绕定滑轮通过弹簧3连接C，此时弹簧1、2、3的长度分别为38cm、44cm、48cm，不计细线与滑轮间的摩擦，取重力加速度g=10m/s2。

(1)求弹簧3的弹力大小和C的质量？
(2)求A、B所受的摩擦力？
(3)若用手托着一质量M=1kg的平板把C竖直缓慢地向上托起，当弹簧3的伸长量是弹簧2伸长量的一半时静止不动，A和B一直处于静止状态，则此时手对平板的支持力有多大？
23．把质量为2kg的物体A放到倾角为θ=30°的斜面上，如图（a）所示。

已知物体A与斜面间的动摩擦因数为0.4，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。

（g=10m/s2，结果保留到小数点后两位）
(1)请分析判断图（a）中物体A处于运动状态还是静止状态；
(2)求图（a）中物体A受的支持力和斜面对A的摩擦力；
(3)现用细线系住物体A，并平行于斜面向上绕过光滑的定滑轮，另一端系住物体B，如图（b）所示。

若要使A在斜面上保持静止，物体B质量的范围是多少？
24．如图所示，物体A重40N，物体B重20N，A与B、B与地面的动摩擦因数相同，物体B用细绳系住，当水平力F=32N时，能将A匀速拉出，求：
(1)A与地面间的摩擦力的大小；
(2)接触面间的动摩擦因数。

25．如图（a）所示，物块放在水平面上，与水平面间的动摩擦因数为0.4，物体重5N。

已
知物块与水平面间的最大静摩擦力为2.5N，若对物块施加一个由0均匀增大到6N的水平拉力F，请在图（b）中画出物块所受的摩擦力F f随水平拉力F变化的图线并通过计算简要说明。

26．如图所示，粗糙斜面abcd上放置一薄板P，薄板P上有一光滑小球Q，Q通过一根轻绳跨过一光滑定滑轮（不计重力）与物块R相连，滑轮用一轻杆固定，整个装置静止。

斜面倾角θ=30°，连接Q的细线与斜面平行且与底边垂直。

设物块R的质量为m，薄板P的
质量为2m，薄板与斜面间的动摩擦因数
3
2
μ=，薄板与斜面间的最大静摩擦力等于滑动
摩擦力，重力加速度为g。

求：
(1)轻杆对滑轮的作用力T；
(2)小球的质量M；
(3)现用沿斜面向下的拉力F拉薄板P使其运动，求F的最小值。

【参考答案】***试卷处理标记，请不要删除
一、选择题
1．B
解析：B
由图知，乙端对手的压力较大，所以乙端对凳子向右的最大静摩擦力大于甲端对凳子向左最大静的摩擦力，由于甲所受最大静摩擦力小，因此甲将较容易相对长凳滑动，即甲容易被从长凳上拉离，因此凳子将向乙方移动；故ACD错误，B正确；
故选B。

2．C
解析：C
A ．对b ，设bO 连线与竖直方向夹角为θ，轻绳对b 的拉力沿切线方向，由平衡可知
sin b T m g θ=
在b 沿BC 间曲面缓慢上升的过程中，θ减小，故绳的拉力T 减小，故A 错误； B ．对a ，设斜面倾角为α，沿斜面方向，由平衡可知
sin a F m g f T α+=+
而
cos a f N m g μμα==
由于T 减小，则F 减小，故B 错误；
C ．对整体，由于F 减小，则F 在竖直方向的分力减小，故物体ABC 对地面的压力逐渐减小，故C 正确；
D ．对整体，物体ABC 在F 的作用下有相对地面向左运动的趋势，故物体ABC 对地面的摩擦力水平向左，故D 错误。

故选C 。

3．D
解析：D
物理学中“用一个力代替几个力，且效果相同”，属于等效代替法，即一个力的效果与几个力的效果是相等，所采用的科学研究方法是等效替代法。

故选D 。

4．B
解析：B
A ．甲图中是位移时间图象，斜率表示物体的速度，斜率不变，说明甲物体做匀速直线运动，故A 错误；
B ．乙图是速度时间图象，斜率表示加速度，斜率不变，说明乙做匀加速直线运动，又因为初速度为零，所以可以表示重锤自由下落时的运动规律，故B 正确；
C ．在弹性限度内，弹簧的弹力和弹簧长度的形变量成正比，而不是弹簧弹力与弹簧长度成正比，故C 错误；
D ．静摩擦力的大小和正压力的大小无关，故D 错误。

故选B 。

5．D
解析：D
A ．书对桌面的压力与书的重力是两个不同性质的力，A 错误；
B ．书受到桌面的支持力是由于桌面发生形变而产生的，B 错误；
C ．书对桌面的压力是由于书发生形变引起的，C 错误；
D ．书受到的重力和桌面对书的支持力是一对平衡力，大小相等，D 正确。

故选D 。

6．D
解析：D
AB ．静摩擦力存在于相对静止的两物体之间，滑动摩擦力存在于相对运动的两物体之间，则运动物体可能受到静摩擦力作用，静止物体也可能受到滑动摩擦力作用。

故AB 错； C ．滑动摩擦力大小一定与压力成正比，正压力越大，滑动摩擦力越大。

而静摩擦力大小与压力没有直接关系，正压力越大，静摩擦力可能不变。

故C 错误；
D ．摩擦力方向与相对运动趋势相反或与相对运动方向相反，与运动方向没有直接关系。

因此摩擦力方向可能与速度方向在同一直线上，也可能与速度方向不在同一直线上，故D 正确。

故选D 。

7．C
解析：C
A ．力总有施力物体和受力物体，因此不能脱离物体而单独存在，A 错误；
B ．物体所受摩擦力的方向总是与该物体相对另一个物体的运动方向或者运动趋势的方向相反，B 错误；
C ．质量均匀分布，形状规则的物体的重心可能在物体外，比如匀质圆环的重心在它的圆心位置，C 正确；
D ．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，D 错误。

故选C 。

8．A
解析：A
由题意可知，人的头部的受力情况如下图所示。

由几何关系可知 sin(1804515)sin15
F G =-- 解得 sin 60 3.3sin15
G F G =
≈ 故选A 。

9．D
解析：D
对O 点受力分析，受重力和两个拉力，如图所示。

根据平衡条件，合力为零，将两个拉力合成，与重力平衡，从图中可以看出，OB 绳子的拉力先变小后变大，OA 绳子的拉力一直变小，故D 正确，ACD 错误。

故D 正确。

10．B
解析：B
AB ．合力与分力的作用效果相同，它们并不是同时作用在物体上，故A 错误，B 正确； CD ．当两个分力大小不变时，由平行四边形定则可知，分力间的夹角越大，合力越大，合力可能大于分力（如两分力间的夹角为锐角时），也可能小于分力（如两分力间的夹角为钝角时），故CD 错误。

故选B 。

11．D
解析：D
根据平衡条件得：弹簧的弹力
F F mg μ==弹
根据胡克定律得
F kx =弹
解得弹簧的伸长量
mg x k μ=
故选D 。

12．B
解析：B
A ．人处于平衡状态时，人受到的支持力与人受到的重力是一对平衡力，大小相等，方向相反；根据牛顿第三定律人受到的支持力与人对凳子的压力大小相等，方向相反，所以人对凳子的压力和人的重力相等，但人对凳子的压力和人的重力是两种不同性质的力，不能说人对凳子的压力就是人的重力，故A 错误；
B ．人受到的支持力的方向是通过人的手掌与前臂的，人受到的支持力与人受到的重力是一对平衡力，可知人体重心一定在前臂所在直线方向上，故B 正确；
C ．根据弹力的产生可知，人受到凳子面的支持力是凳子面的形变产生的，故C 错误；
D ．凳子也有重力，所以人对凳子的压力与凳子受到的重力的合力和地面对凳子的支持力是平衡力，故D 错误。

故选B 。

二、填空题
13．21向右
解析：21 向右
[1]因为A 、B 一起在地面上运动，所以A 与B 间是静摩擦力，而B 与地面间是滑动摩擦力，所以有
()0.3(68)10N 42N A B B F m m g μ=+=⨯+⨯=地
F 地B 的方向与相对运动方向相反，即向左，整体受力分析知
42N B F F ==地
[2][3]对A 物体有
T 0BA F F -=
其中F T 为绳的拉力，大小为
T 21N 2
F F =
= 解得 21N BA F =
A 对
B 的摩擦力大小为
21N AB BA F F ==
方向向右
14直角槽对物体的支持力
12N N =
正交分解
12cos45cos45cos30N N mg ︒︒︒+=
12sin30N N mg μμ︒+=
解得
tan 30cos 45μ︒︒== 15．平行木板垂直木板1216
解析：平行木板 垂直木板 12 16
[1][2]按照重力作用的实际效果，可以将重力沿垂直木板方向和平行木板方向进行分解
[3]木板上物体的重力，按效果分解的力图如图
[4][5]经过长度测量，F 1的长度约是单位长度的1.2倍，因此
1 1.210N=12N F =⨯
同理，F 2的长度约是单位长度的1.6倍，因此
2 1.610N=16N F =⨯
16．与合力成53°斜向下
解析：与合力成53°斜向下
[1][2]根据平行四边形定则，作图如下：
据勾股定理可知
F 22222121824F F ++
方向与合力成53°斜向下．
17．不变
解析：不变
[1]物体处于静止状态，即平衡状态，所受的力一定是平衡力。

物体在竖直方向上受到重力的作用没有掉下来，是由于墙壁给它施加了一个向上的摩擦力。

由于其静止，所以摩擦力与重力是一对平衡力，所受静摩擦力大小为
20N f G ==静
[2]由于重力不变，所以摩擦力也不变，始终等于其重力。

18．7537°
解析：75 37°
（1）[1]拉力斜向上比较省力，设夹角为θ；由受力分析如图：
水平方向：
cos 0F N θμ-=
竖直方向：
sin 0mg F N θ--=
联立得： ()2cos sin 1sin mg F μθμθμθα=
=+++ 其中1
tan αμ=
当()sin 1αθ+=时，拉力取最小值，即：
21μ
+，
解得： 0.75μ=
（2）[2]此时：
1
4tan =3αμ=
即： 53α=︒
所以可知：
37θ=︒．
19．不变
解析：10G 3
不变 []1O 1A 是轻质杆，且由于O 1是铰链连接，因此O 1A 杆给O 2B 杆的弹力只能沿O 1A 方向，杆B 端给绳子弹力的方向斜向左上方，则绳子给O 2B 在B 端的拉力斜向右下方，此拉力分解为竖直向下分力F 1和水平向右的分力F 2，根据绳子平衡可知分力F 1=12G ，对O 2杆根据力矩平衡可知： F ⨯2
L sin37°﹣G 2L ⨯﹣F 1⨯L =0
解得O1A杆在A端受到的弹力大小为F=10
3
G。

[]2C点沿水平线缓慢向左移动一些并不改变绳子给O2B的拉力向下分力F1的大小，而分力F2的力矩始终为零，因此不改变O1A的拉力。

20．2
解析：2
[1]甲中A做匀速直线运动，A物体受重力和支持力，因甲中A没有相对于B的运动趋势，则甲中A不受摩擦力；A、B间只有压力和支持力1对作用力与反作用力；
[2]图乙中A是平衡状态，A物体受重力、支持力和沿斜面向上摩擦力，故A、B间有压力和支持力，摩擦力作用力和反作用力，共2对作用力与反作用力。

三、解答题
21．
3 3
对两个小球分别受力分析如图所示：
根据平衡条件有
对m1球
1cos30
T m g
=︒对m2球
2sin30
T m g
=︒联立解得
12
3 3
m m==
:：22．(1)16N；1.6kg；(2)12N；8N；(3)22N
(1)弹簧3的弹力大小
33200(0.480.40)N=16N
F k x
=∆=⨯-则C的重力为
G C=F3=16N 则C的质量为1.6kg。

(2) 弹簧2的弹力大小
22200(0.440.40)N=8N
F k x
=∆=⨯-
弹簧1的弹力大小
11200(0.400.38)N=4N F k x =∆=⨯-
则B 受摩擦力
328N B f F F =-=
方向向左；
则A 受摩擦力
1212N A f F F =+=
方向向左；
(3)此过程假设物块B 不动，弹簧2伸长量仍然为4cm ，则弹簧3伸长量为2cm ，弹力为
F 3′=4N
对B 物体由平衡条件得到
F 2=F 3′+f B ′
得
f B ′=4N
假设成立；
对C 物体和平板的整体由平衡条件得到
(M +m C )g =N +F 3′
得到
N =22N
即此时手对平板的支持力有22N 。

23．(1)沿斜面下滑；(2)17.32N ，垂直斜面向上；6.93N ，沿斜面向上；
(3)0.31kg 1.69kg B m ≤≤
(1)图（a ）中物体A 的重力沿斜面向下的分力为
F 1=mg sinθ=2×10×0.5N=10N
物体A 受到的最大静摩擦力为
f m =μm
g 由于f m ＜F 1，所以物体A 处于运动状态；
(2)图（a ）中物体A 受的支持力为
F N =mg 由于物体加速下滑，斜面对A 的摩擦力为滑动摩擦力，即为
f =f m =6.93N
方向沿斜面向上； (3)如果物体A 摩擦力向上达到最大，沿斜面方向根据平衡条件可得
T 1+f m =F 1
其中
T 1=m B1g
解得
m B1=0.31kg
如果物体A 摩擦力向下达到最大，沿斜面方向根据平衡条件可得
T 2=f m +F 1
其中
T 2=m B2g
解得
m B2=1.69kg
若要使A 在斜面上保持静止，物体B 质量的范围为0.31kg≤m B ≤1.69kg 。

24．(1)24N ；(2)0.4
物体B 对A 压力
N2B 20N F G ==
地面对A 的支持力
N1A B 60N F G G =+=
因此AB 间的滑动摩擦力
f2N220F F μμ==
A 受地面的摩擦力
f1N160F F μμ==
根据题意得
f1f 260208032N F F F μμμ=+=+==
代入即可得到
0.4μ=
A 受地面的摩擦力
f1N160600.4N 24N F F μμ===⨯=
答：(1)受地面的摩擦力为24N ；(2)动摩擦因数为0.4。

25．，说明见解析
水平拉力F 小于最大静摩擦力时，物块处于静止状态，物块受到的静摩擦力大小等于水平拉力F 的大小，即
F f = F （0≤F ≤2.5N ）
水平拉力F =2.5N 时，物块即将开始滑动。

物块滑动时受到的滑动摩擦力
f 2N F F m
g N μμ=== （2.5N≤ F ≤6 N ）
图像如图：
26．(1) 3mg ，方向与竖直方向成30°；(2) 2m ；(3) 2mg
(1) 由题意得，绳上的拉力
0F mg =
以滑轮为研究对象，受力分析，如图所示
轻杆对滑轮的作用力
2cos303T mg mg ︒＝＝
方向与竖直方向成30°
(2)以小球为研究对象有
sin30Mg mg ︒=
cos30Mg N ︒=
解得
2M m =
(3) 用沿斜面向下的拉力F 拉薄板P 使其开始运动，薄板的最大静摩擦力
02cos30m f m m g μ=+︒（）
则
2sin30m F mg f +︒=
联立解得
2F mg =。