人教版高中物理必修一第三章《相互作用——力》测试(有答案解析)(1)

一、选择题
1．如图所示，小明同学借助放满书籍的整理箱做摩擦力探究实验，发现随着水平拉力的增大，静止的整理箱开始运动，箱子运动后，发现拉动箱子反而比刚拉动时省力，若假设小明施加的水平拉力随时间均匀增加，则下列能正确反映整理箱所受摩擦力随时间变化的图像是（）
A．B．
C．
D．
2．如图a所示，质量为m的半球体静止在倾角为θ的平板上，当θ从0缓慢增大到90︒的过程中，半球体所受摩擦力f F与θ的关系如图b所示，已知半球体始终没有脱离平板，半
球体与平板间的动摩擦因数为
3
3
，最大静摩擦力与滑动摩擦力相等，重力加速度为g，
则（）
A．~
O q段图像可能是直线
B．
π
~
2
q段图像可能是直线
C．
π
4 q=
D ．2
mg
p =
3．如图所示，固定在竖直平面内的光滑圆环的最高点有一个光滑的小孔。

质量为m 的小球套在圆环上，一根细线的下端系着小球，上端穿过小孔用手拉住。

现拉动细线，使小球沿圆环缓慢上移，在移动过程中手对线的拉力F 和环对小球的弹力N 的大小变化情况是（ ）
A ．F 减小，N 不变
B ．F 不变，N 减小
C ．F 不变，N 增大
D ．F 增大，N 减小
4．如图所示，两块相同的竖直木板之间有质量均为m 的四块相同的砖，用两个大小均为F 的水平压力压木板，使砖静止不动，设所有接触面均粗糙，则第三块砖对第二块砖的摩擦力大小为（ ）
A ．0
B ．mg
C ．μF
D ．2mg
5．下列关于常见力的说法中正确的是（ ） A ．物体相互作用时，先有施力物体，后又受力物体 B ．有规则形状的物体，其重心一定在物体的几何中心
C ．挂在电线下面的电灯对电线的拉力，是因为电灯发生微小形变而产生的
D ．由F kx =可知，劲度系数k 与弹力F 成正比
6．如图所示，将一台电视机静止放在水平桌面上，则以下说法中正确的是（ ）
A ．桌面对它支持力的大小等于它所受的重力，这两个力是一对平衡力
B ．它所受的重力和桌面对它的支持力是一对作用力与反作用力
C ．它对桌面的压力就是它所受的重力，这两个力是同一种性质的力
D ．它对桌面的压力和桌面对它的支持力是一对平衡力 7．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。

8．如图，一个小球用两根轻绳挂于细杆上，球静止，绳①倾斜，绳②恰竖直，则小球所受的作用力个数（ ）
A ．一定是两个
B ．一定是三个
C ．可能是四个
D ．可能是两个，也可
能是三个
9．如图所示，竖直放置的轻弹簧一端固定在地面上，另一端与斜面体P 连接，P 的斜面与固定挡板MN 接触且处于静止状态，关于斜面体P 此时受力情况的说法中正确的是（ ）
A ．P 一定受2个力
B ．P 一定受3个力
C ．P 可能受3个力
D ．P 可能受2个弹力
10．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，在两杆铰合处施加竖直向下的力F ，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F 一定时，θ越大，轻杆受力越大
B ．当F 一定时，θ越大，轻杆受力越小
C ．当θ一定时，F 越大，轻杆受力越小
D ．当θ=30°时，轻杆受力12
F T
11．关于共点力的合成，下列说法正确的是（ ） A ．两个分力的合力一定比每个分力都大 B ．两个分力大小一定，夹角越小，合力越大
C．两个力合成，其中一个力增大，另外一个力不变，合力一定增大
D．现有三个力，大小分别为4N、6N、9N，这三个力的合力最小值为1N
12．2020年环法自行车赛在当地时间9月20日晚时落下帷幕，在选手骑自行车的过程中，存在着多对作用力和反作用力。

下列说法正确的是（）
A．车先对地面产生压力，然后地面才对车产生支持力
B．车对地面的压力和地面对车的支持力是一对平衡力
C．人骑车加速前进，人对车的作用力的大小等于车对人的作用力的大小
D．车转弯减速过程中，车对地面的摩擦力大于地面对车的摩擦力
二、填空题
13．把木块放在水平长木板上，用弹簧测力计沿水平方向拉木块，弹簧测力计的示数从0逐渐增大。

(1)弹簧测力计的拉力增大到一定值之前，木块都处于静止状态，则木块所受静摩擦力
______拉力（填等于、大于、或小于）；
(2)在弹簧测力计的指针下轻塞一个小纸团，它可以随指针移动，并作为指针到达最大位置的标记。

继续用力，当拉力达到某一数值时木块开始移动，移动后拉力会变小。

纸团会停在最大拉力处，则这个最大拉力______滑动摩擦力（填等于、大于、或小于）。

14．如图所示，一个小球用细线悬挂在光滑竖直的墙上，当小球质量不变而半径逐渐增大时，细线的拉力将____________，球对墙的压力将____________。

（均填“增大”、“减小”或“不变”）
15．如图所示，固定气缸的活塞与轻质曲杆ABC相连，AC连线恰在气缸轴线上，A、B、C三处均由光滑铰链连接，现在B处施一大小为F，方向与AC垂直的力，则气缸活塞对气缸内物体的压力大小为______（设此时AB垂直于BC，且BC与AC成 角）。

16．为了测量某一弹簧的劲度系数，将该弹簧竖直悬挂起来，在自由端挂上不同质量的钩码．实验测出了钩码质量m 与弹簧长度l 的相应数据，其对应点已在图甲标出．（g 取9.8 m/s 2）
（1）作出m －l 的关系图线______；
（2）弹簧的劲度系数为______N ／m （结果保留三位有效数字）．
17．某同学在研究性学习中，利用所学的知识解决了如下问题：一根大弹簧内套一根小弹簧，大弹簧比小弹簧长d ，它们的下端平齐并固定，另一端自由，如图甲所示。

当砝码盘放在弹簧上端压缩此组合弹簧时，测得此弹簧的压缩量0x ；将砝码放在砝码盘上并记录弹簧的压缩量，多次测得砝码质量m 与对应弹簧压缩量x 并描绘出m x -的关系图像如图乙
所示。

已知重力加速度2
10m/s g =，则大弹簧的劲度系数1k =_____，小弹簧的劲度系数
后2k =___，砝码盘的质量0m =___（结果均保留2位有效数字）
18．一个物体静止在斜面上，它所受全部力的合力是________，支持力和摩擦力的合力方向是________。

19．如图所示，重为600N的人，站在重为400N的平台上用手竖直向下拉住绳子保持平衡，则人对平台的压力为_______N，若增加平台重力而仍保持平衡，则平台的最大重力为_______N.
20．如图所示，光滑斜面的倾角为θ，有两个相同的小球1和2，分别用光滑挡板A、B挡住，挡板A沿竖直方向，挡板B垂直于斜面，则A、B两挡板受到小球的压力大小之比为___________________，斜面受到1、2两个小球的压力大小之比为__________________．
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，建筑工地上某人正在用图示装置缓慢拉升质量为m0=200kg的重物，在某一时刻，OA绳与竖直方向夹角θ=37°，OA与OB绳恰好垂直。

已知此人不存在翻转可能，故可将他视为质点。

已知人与地面间的动摩擦因数μ=0.5，并视最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取重力加速度g=10m/s2。

则：
(1)此时OA绳的拉力为多大；
(2)此人质量m至少要为多大。

23．如图所示，水平面上有一重为30N 的木箱，同时受到F 1=14N 和F 2=8N 的水平力的作用而保持静止。

已知物体与水平面间的动摩擦因数μ=0.25，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g 取10m/s 2。

求：
(1)木箱所受摩擦力的大小和方向？
(2)若只将F 1撤去，木箱所受摩擦力的大小和方向？
24．如图所示，原长010cm L =、劲度系数500N/m k =的轻弹簧下端悬挂小球，轻绳一端系小球，另一端固定在拉力传感器上。

小球静止时，轻绳水平，传感器读数3N F =，弹簧的轴线与竖直方向的夹角37θ=︒。

sin370.6︒=，cos370.8︒=，2
10m/s g =。

求：
（1）小球的质量m ； （2）此时弹簧的长度L 。

25．如图所示，质量为m 的物体A 压在放于地面上的竖直轻弹簧B 上，现用细绳跨过定滑轮将物体A 与另一轻弹簧C 连接，当弹簧C 处于水平位置且右端位于a 点时，弹簧C 刚好没有发生变形，已知弹簧B 和弹簧C 的劲度系数分别为k 1和k 2，不计定滑轮、细绳的质量和摩擦，问：
(1)弹簧B 的形变量Δx 1的大小；
(2)若将弹簧C 的右端由a 点沿水平方向拉到b 点时，弹簧B 刚好没有变形，求此时弹簧C 的形变量Δx 2的大小；
(3)接第(2)问，求a ，b 两点间的距离d 。

26．如图所示，小球被轻质细绳系住斜吊着放在静止的光滑斜面上，设小球质量m =2kg ，斜面倾角a =37°，悬线与竖直方向夹角θ=37°，光滑斜面的质量M 为4 kg ，置于粗糙水平面上 （s i n37°=0.6，c o s37°=0.8，g=10 m/s 2） 。

求： (1)画出小球的受力图，并求小球对细绳的拉力大小； (2)地面对斜面的摩擦力的大小和方向。

【参考答案】***试卷处理标记，请不要删除
一、选择题 1．C 解析：C
刚开始整理箱处于静止状态，所受到的摩擦力是静摩擦力，静摩擦力等于拉力，随着拉力的 增大而增大，当刚要开始滑动时达到最大静摩擦力，当整理箱运动起来后受到的是滑动摩擦力，根据
f N F F m
g μμ==
滑动摩擦力是一个定值，而滑动摩擦力力略小于最大静摩擦力。

故选C 。

2．D
解析：D
ABC ．半圆体在平板上恰好开始滑动的临界条件是
sin cos mg mg θμθ=
则有
3tan μθ==
解得
π6
θ=
即
π6
q =
θ在π0
6之间时，F f 是静摩擦力，大小为mg sin θ；θ在ππ
6
2
之间时，F f 是滑动摩擦力，大小为μmg cos θ；综合以上分析得其F f 与θ关系如图中实线所示，故Oq 和π
~2
q 之
间均为曲线，故ABC 错误；
D ．当π
6
θ=时
f πsin
62
mg
F mg == 即
2
mg p =
故D 正确。

故选D 。

3．A
解析：A 受力分析如图所示
由几何关系得
mg N F
OA OB AB
== 小球沿圆环缓慢上移，AB 逐渐减小，OA 、OB 不变，所以N 不变，F 减小。

故选A 。

4．A
解析：A 【分析】
结合平衡力的知识，分三次对物体进行受力分析：1．将四块砖视为一个整体；2．对第一块砖（1号）进行分析；3．对第二块砖（2号）进行分析。

就可知道各砖之间的力的关系。

先把四块砖看作一个整体：四块砖的总重力是4mg，两边的压力F相同，两边受到的摩擦力也相同，根据平衡力知识，向下的重力4mg与两边的摩擦力之和相等；故两边的砖块1和4各受到2mg的摩擦力作用，且方向竖直向上。

对于第一块砖（1号）：受到木板A向上的摩擦力作用，大小为2mg；自身向下的重力作用，大小为mg；根据平衡力知识，它（1号）还受到2号砖对它向下的摩擦力作用，大小为mg；根据力的作用是相互的，1号砖对2号砖的摩擦力大小为mg，方向向上。

对于第二块砖（2号）：已经受到了两个力的作用，分别是：自身向下的重力mg、1号砖对它（2号）的向上的摩擦力mg，这两个力正好是一对平衡力；故2号砖不再受其它力，即2号砖和3号砖之间没有力的作用；故第三块砖对第二块砖的摩擦力大小为0。

故选A。

5．C
解析：C
A. 物体相互作用时，施力物体和受力物体之间没有先后，A错误；
B. 有规则形状并且质量分布均匀的物体，其重心一定物体的几何中心上，B错误；
C. 挂在电线下面的电灯对电线的拉力，是因为电灯发生微小形变而产生的，C正确；D．劲度系数k由弹簧本身的性质决定，与弹簧的弹力无关，D错误。

故选C。

6．A
解析：A
AB．桌面对它支持力的大小等于它所受的重力，这两个力是一对平衡力，选项A正确，B 错误；
C．压力和重力是不同性质的力，只能说它对桌面的压力大小等于它所受的重力，选项C 错误；
D．它对桌面的压力和桌面对它的支持力是一对作用和反作用力，选项D错误。

故选A。

7．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。

8．A
解析：A
由题意，绳②恰好竖直，小球处于平衡状态，则由平衡条件可知，绳①对小球没有作用力，小球受到重力和绳②的拉力两个力作用，故选A。

9．D
解析：D
(1)如果弹簧对斜面体P 的弹力
N F G =
对斜面体P 受力分析如图，斜面体P 受力可以平衡，故斜面体P 可能受2个力的作用
(2)如果弹簧对斜面体P 的弹力
N F G <
斜面体P 不可能平衡。

(3)如果弹簧对斜面体P 的弹力
N F G >
斜面体P 有沿MN 向上运动的趋势，会受到挡板MN 的弹力和摩擦力，受力分析如图
故斜面体P 可能受4个力的作用。

综上所述：P 可能的受力个数是2个或4个。

故选D 。

10．B
解析：B
ABCD ．T 1、T 2及F 构成了一个菱形，F 是菱形的一条对角线，由几何关系可得
1
sin 2F T θ= 所以：
当F 一定时，θ越大，轻杆受力越小，故A 错误，B 正确；
当θ一定时，F 越大，轻杆受力越大，故C 错误；
当θ=30°时，轻杆受力12sin F T F θ
=
=，故D 错误。

故选B 。

11．B
解析：B
A．合力可以比分力都大，也可以比分力都小，或者大于一个分力，小于另一个分力，故A 错误；
B．力的合成满足平行四边形定则，当两个分力的大小一定，若夹角越小，则平行四边形中与两个分力共顶点的对角线越长，即合力越大，故B正确；
C．当两个力方向相反时，若较大力大小不变，较小力增大时，合力变小，故C错误；D．4N和6N进行力的合成后，合力的范围为：2N~10N，第三个力9N在这个范围内，故这三个力的最小合力为0，故D错误。

故选B。

12．C
解析：C
A．车对地面的压力和地面对车的支持力是一对作用力与反作用力，是同时产生的，故A
错误；
B．车对地面的压力和地面对车的支持力分别作用在地面和物体上，是一对作用力与反作用力，不是平衡力，故B错误；
C．人对车的作用力与车对人的作用力是一对作用力与反作用力，大小相等，故C正确；D．车对地面的摩擦力与地面对车的摩擦力是一对作用力与反作用力，大小相等，故D错误。

故选C。

二、填空题
13．等于大于
解析：等于大于
（1）[1] 在水平方向上受拉力和摩擦力作用，木块都处于静止状态，则木块所受静摩擦力等于拉力。

（2）[2] 当增大拉力达到某一大小时，木块开始滑动，此时说明木块恰好达到最大静摩擦力，而由于滑动摩擦力要小于最大静摩擦力，所以这个最大拉力大于滑动摩擦力。

14．增大增大
解析：增大增大
[1][2]小球受力分析如图所示，由平衡条件可得
cos T mg F θ
= tan N F mg θ=
当小球质量不变而半径逐渐增大时，θ角增大，则细线的拉力将T F 增大，墙对球的支持力N F ，将减小，由牛顿第三定律可得球对墙的压力也增大。

15．sin cos F αα
所加的力起了两个效果，一是推杆AB ，另一是推杆BC ，所以可以将力F 分解为沿AB 和BC 方向的两个分力1F 和2F ，而2F 又起了两个效果，一是沿气缸方向推活塞，另一是平行于活塞方向推活塞，所以再把2F 分解成沿气缸方向和垂直于气缸方向的两个分力21F 和22F ，如图所示
则
2sin F F α=
222cos sin cos F F F ααα==
【点拨】
有时经常会要进行多次分解才能达到所要求的作用效果。

16．258【解析】试题分析：（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和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如图所示：（2）图线 解析：258
【解析】
试题分析：（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m 和l 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，如图所示：
（2）图线的斜率：m k l
∆∆斜＝ 由胡克定律F kx =得：k k g =
劲斜表示劲度系数与重力加速度的比值． 弹簧的劲度系数：•0.250/F mg k g k N m x l
====斜． 考点：探究弹力和弹簧伸长的关系
【名师点睛】描点作图时，描线时要将尽可能多的点画在直线上，少数的点尽可能平均的分布于直线两侧，在应用胡克定律时，要首先转化单位，知道图线的斜率即为弹簧的劲度系数． 17．050kg 解析：10N/m 20N/m 050kg
[1][2][3]大弹簧的劲度系数
()120.210N/m 10N/m 25510mg k x -∆⨯===∆-⨯ ()()1220.50.210=N/m 30N/m 352510mg k k x --⨯∆+=
=∆-⨯ 解得
220N/m k =
010m g k x =
所以
100100.05kg 0.050kg 10
k x m g ⨯=== 18．零竖直向上【解析】
解析：零 竖直向上
【解析】
[1][2]一个物体静止在斜面上，则其受力平衡，也就是它所受全部力的合力是零；物体受到重力，支持力和摩擦力3个力，合力为零，故支持力和摩擦力的合力和重力是等大反向，的，所以支持力和摩擦力的合力方向是竖直向上的；
19．1800
解析：1800
[1]如图所示，以木板为研究对象，隔离开以后，发现木板受四个力作用，如图红线画出的四个力，根据受力平衡，向上的力的总和与向下的力的总和为零。

23T T G F +=+木压力；
而
3212T T =，3=F G T -人压力； 则有 333+T G G T =-人木；
得出
3250N T =，3==600-250N=350N F G T -人压力；
[2]人的最太拉力F 为人重力.吊起平台的是3F ，故平台重力：
333?600N=1800N G F G '===人
20．1cos θ 21cos θ
[1][2]如图1所示，球的重力作用效果，是同时挤压斜面和挡板，则重力的两个分力方向分别垂直斜面和挡板．
1cos G G θ
= tan 2
G G θ= 如图2所示，斜面受到的压力大小为：
1cos G G θ'=
2
G Gsin θ'＝ 故： 1211cos G G θ=' 22
1cos G G θ=' 即两挡板受到小球的压力大小之比为1cos θ
，斜面受到两小球的压力大小之比为21cos θ． 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m 1球
1cos30T m g =︒
对m 2球
2sin 30T m g =︒
联立解得
1213
3
3m m ==:：
22．(1)1600N ；(2)120kg
(1)对O 点进行受力分析,受力分析图如下
由平衡条件，得T A ，T B 的合力与重力等大方向
由数学关系得
T A =m 0cos θ=1600N
T B =m 0sin θ=1200N
(2)对人进行受力分析，受力分析图如下
由平衡条件，得水平方向的合力为零，竖直方向的合力为零
T B cos θ=f
N B =T sin θ+mg
由题意，人刚要滑动时
B f N μ=
联立解得
m =l20kg
23．(1)6N ，方向水平向右；(2)7.5N ，水平向左
由题意得最大静摩擦力
max 7.5N f N mg μμ===
(1) 由于
m 1ax 26N F F f -=<
物体未滑，物体处于静止状态，因此
121F F f =+
解得
16f N =
方向水平向右
(2)撤1F 后，因为
m 2ax 8N F f =>
物体已滑动，摩擦力为滑动摩擦，大小
27.5N f N mg μμ===
方向水平向左
24．（1）0.4kg ；（2）0.11m
（1）对物体受力分析
有
tan F mg
θ= 可得
0.4kg tan F m g θ
=
= （2）由 =
sin F F θ
弹 和 =F kx 弹
可得
0.01m x =
此时弹簧长度
00.11m L L x =+=
25．(1)1mg k ；(2)2
mg k ；(3)12mg mg k k + (1)当弹簧C 的右端位于a 点时，弹簧C 的弹力为零，对物体A ，根据平衡有
11Δmg k x ＝
解得弹簧B 的形变量
11
Δ=mg x k (2)将弹簧C 的右端由a 点沿水平方向拉到b 点时，弹簧B 刚好没有变形，可知弹簧C 的弹力等于物体A 的重力，有
22Δmg k x ＝ 解得22
k x mg ∆= (3)弹簧右端移动的距离为弹簧B 和C 的形变量之和，可知a 、b 的距离 1212ΔΔmg mg d x x k k =+=
+ 26．(1)小球的受力图如图1所示；12.5N ；(2)7.5N ，方向水平向左。

(1)斜面光滑，小球与斜面间没有摩擦力，小球受重力、细线的拉力与斜面的支持力作用，受力如图1所示：
对小球，由平衡条件得：
水平方向
F N sinα=T sinθ
竖直方向
F N cosα+T cosθ=mg
代入数据解得
T=12.5N
(2)以小球与斜面体组成的系统为研究对象，受力如图2所示在水平方向，由平衡条件得
f=T sinθ=12.5×sin37°=7.5N 方向水平向左。