新人教版高中物理必修一第三章《相互作用——力》测试(答案解析)(5)

一、选择题
1．如图所示，水平地面上质量为m 的木箱，小明用与水平方向成θ角的斜向上的力F 拉木箱，使其向右运动，已知木箱与地面间的动摩擦因数为μ，则下列关于摩擦力f 的表达式一定正确的是（ ）
A ．cos f F θ=
B ．f =μmg
C ． ()sin f mg F μθ=-
D ． sin f F μθ=
2．下列关于力的说法，正确的是（ ）
A ．重力的方向总是垂直向下
B ．重力的方向总是竖直向下
C ．两个物体之间有弹力，则它们之间一定有摩擦力
D ．两个物体之间发生了相对运动或有相对运动趋势，则它们之间一定有摩擦力 3．如图所示，图中的物体A 均处于静止状态，受到弹力作用的说法正确的是（ ） A ．图甲中地面是光滑水平的，A 与B 间存在弹力
B ．图乙中两斜面与水平地面的夹角分别为α，β，A 对两斜面均有压力的作用
C ．图丙中A 不会受到斜面B 对它的支持力的作用
D ．图丁中A 受到斜面B 对它的支持力的作用
4．下列关于物体重力的说法中正确的是（ ）
A ．重力的受力物体是地球
B ．物体重力大小与其质量无关
C ．物体的重心一定在物体身上
D ．某物体在同一位置时，所受重力与静止还是运动无关，重力大小是相同的 5．如图是同一型号灯笼的四种悬挂方式，其中绳子O A 所受拉力最大的是（ ）
A ．
B ．
C ．
D ．
6．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
7．如图所示，A 、B 两球用劲度系数为1k 的轻弹簧相连，B 球用长为L 的细线悬于O 点，A 球固定在O 点正下方，且O 、A 间的距离恰为L ，此时绳子所受的拉力为1F ，现把A 、B 间的弹簧换成劲度系数为2k 的轻弹簧，仍使系统平衡，此时绳子所受的拉力为2F ，则1F 与2F 的大小关系为（ ）
A ．12F F <
B ．12F F >
C ．12F F =
D ．因1k 、2k 大小关系未知，故无法确定 8．作用于O 点的三力平衡，设其中一个力的大小F 1，沿y 轴正方向，力F 2大小未知，与x 轴负方向夹角θ（θ<90°），如图所示。

下列说法正确的是（ ）
A ．力F 3只能在第四象限
B ．F 3的最小值为F 1cos θ
C ．力F 3与F 2夹角越小，则F 3与F 2的合力越大
D ．力F 3可能在第一象限的任意区域
9．如图甲所示，一物块置于倾角为30︒的固定斜面上，当用大小为1F 的水平恒力向左推物块时，物块沿斜面向上做匀速运动；现将斜面的倾角调整为60︒，重新固定后用大小为2F 的水平恒力向左推该物块，物块仍沿斜面向上做匀速运动，如图乙所示。

若215F F =，则物块与斜面间的动摩擦因数为（ ）
A ．22
B ．32
C ．74
D ．77
10．如图所示，质量分布均匀的细棒中心为O 点，O 1为光滑铰链，O 2为光滑定滑轮，O 2在O 1正上方，一根轻绳一端系于O 点，另一端跨过定滑轮O 2，由水平外力F 牵引，用F N 表示铰链对细棒的作用，现在外力F 作用下，细棒从图示位置缓慢转到竖直位置的过程中，下列说法正确的是（ ）
A ．F 逐渐变小，F N 大小不变
B ．F 逐渐变小，F N 大小变大
C ．F 先变小后变大，F N 逐渐变小
D ．F 先变小后变大，F N 逐渐变大 11．如图所示是某人在羽毛球比赛，羽毛球在空中飞行过程受到的力有（ ）
A ．球拍对它的弹力
B ．重力、空气阻力
C ．重力、球拍对它的弹力
D ．重力、球拍对它的弹力、空气阻力
12．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
二、填空题
13．同一平面内的三个力，大小分别为6 N 、10N 、13N ，若这三个力同时作用于某一物体，则该物体所受这三个力的合力的最大值和最小值分别为______、______
14．天花板上用电线吊着一个重为G 的电灯，电线的自重不计，用一根能够承受43G 拉力的细线系在距悬点1O ，1.5m 处的O 点，沿水平方向拉动电线，使电灯离开悬点1O 的正下方，如图所示。

电灯离开悬点1O 正下方的最大水平距离是___________m ，此时上段电线1O O 的拉力是_____________。

15．一个物体受到五个共点力的作用而平衡，若只撤去向东3N 和向南4N 的力，则物体所受的合力大小为____________N ，合力的方向为____________。

16．3kg 的小球，小球由轻绳悬挂于竖直墙上，图中 角均为30，球和板静止时处于图中所示的位置，不计球与板间的摩擦，g 取210m/s ，则轻绳中张力的大小为________N 。

17．如图所示，为一水阀的示意图，C为轻活塞，截面积为10cm2，AB是长为0.8m的轻质杠杆，O为转轴，AO的长度为0.2m，各接触处均光滑。

已知大气压强为1.0×105Pa，自来水管内的压强为2.5×105Pa。

为保持AB杆水平而水不流出，则在B端需挂一质量为
________kg的重物，此时转轴对杆的作用力大小为________N。

18．某个物体在F1、F2、F3、F4四个力的作用下处于静止状态，若F4的方向沿逆时针转过180°而保持其大小不变化，其余三个力的大小和方向不变，则此时物体所受到的合力大小为________。

19．一重为G的吊桥由六根钢杆悬吊着，六根钢杆在桥面上分列两排，其上端挂在两根钢缆上，如图。

已知图中相邻两钢杆间距离均为12m，靠桥面中心的钢杆长度AA′=DD′=3m，BB′=EE′，CC′=PP′，又已知两端钢缆与水平成45°角。

钢杆自重不计。

钢缆CF上的拉力大小为_____。

为使每根钢杆承受负荷相同，钢杆BB′长度应为_____米。

20．如图所示，长为l的轻质细杆OA，O端为转轴，固定于竖直墙壁上，A端绕接（固定）两条细绳，一绳拴重为G的重物，另一绳跨过墙上的光滑小滑轮用力F拉，两绳与杆的夹角分别为α、β，则力F的大小为___________，现让杆缓慢逆时针方向转动的过程中，杆的弹力大小变化情况是__________（选填“一直变大”“一直变小”“一直不变”“先变大后变小”或“先变小后变大”）．
三、解答题
21．如图所示，悬线A O与天花板夹角为53°，线BO与墙壁垂直，灯的重力为mg，求：
(1)线AO和线BO线的拉力（sin53°=0.8，cos53°=0.6）
(2)若A点向左移动，保持B点O点不动，则线AO绳和BO绳拉力大小分别将怎样变化？
22．在水平地面上放一木板B，重力为G2=100N，再在木板上放一货箱A，重力为
G1=500N，设货箱与木板、木板与地面的动摩擦因数μ均为0.5，先用绳子把货箱与墙拉紧，如图所示，已知sinθ=0.6，cosθ=0.8 ，然后在木板B上施一水平力F，想把木板从货箱下匀速地抽出来，求：
(1)绳中的拉力T为多大?
(2)拉力F为多大?
23．质量m1=34kg的小孩坐在m2=12kg的雪橇上，大人用与水平方向成θ=37°斜向上的大小F0=100N的拉力拉雪橇，使雪橇沿水平地面做匀速直线运动，取g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8。

求：
(1)雪橇对地面的压力大小F N；
(2)雪橇与水平地面的动摩擦因数μ；
(3)当大人对雪橇拉力的方向变为水平时，为使小孩和雪橇一起做匀速直线运动，水平拉力的大小F。

24．如图所示，固定在水平地面上的斜面倾角为30°，物块A与斜面间的动摩擦因数为
3
4
，轻绳一端通过两个滑轮与物块A相连，另一端固定于天花板上，不计轻绳与滑轮的摩擦及滑轮的质量。

已知物块A的质量m A=1kg，连接物块A的轻绳与斜面平行，挂上物块B后，滑轮两边轻绳的夹角为90°，物块A、B都保持静止，重力加速度为g=10m/s2，假定最大静摩擦力等于滑动摩擦力。

(1)若挂上物块B后，物块A恰好不受摩擦力作用，求轻绳的拉力F拉的大小；
(2)若物块B的质量
2
kg
3
B
m ，求物块A受到的摩擦力的大小和方向；
(3)为保持物块A处于静止状态，求物块B的质量范围。

25．在研究摩擦力特点的实验中，小刘将0.8kg的木块放在水平长木板上，如图甲所示，用力沿水平方向向左拉长木板，将拉力F从零开始缓慢增大，直到长木板被抽出，在整个实验过程中，用力传感器采集木块受到的摩擦力并用计算机绘制出摩擦力F f随时间t变化的图像，如图乙所示，此后小刘将长木板固定在水平桌面，换用劲度系数为20N/m，原长为10cm的轻质弹簧拉静止在长木板上的木块，如图丙所示
(1)求长木板与大木块的动摩擦因数；
(2)若将轻质弹簧拉长至15cm时，木块受到摩擦力；
(3)若将轻质的弹簧拉长至30cm后，木块受到摩擦力。

26．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。

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一、选择题
1．C
解析：C
BCD ．受力如图
在竖直方向上
N sin F F mg θ+=
根据
f N (sin )F F m
g F μμθ==-
BD 错误C 正确；
A ．由于物体不一定做匀速直线运动，故不能根据共点力的平衡求解摩擦力，A 错误。

故选C 。

2．B
解析：B
AB ．重力的方向总是竖直向下，不能说成垂直向下，故A 错误，B 正确；
C ．两个物体之间有弹力，则它们之间不一定有摩擦力，但两个物体之间有摩擦力，则它们之间一定有弹力，弹力是产生摩擦力的条件，故C 错误；
D. 两个物体之间发生了相对运动或有相对运动趋势，但如果接触面光滑，他们之间也没有摩擦力，故D 错误；
故选择：B 。

3．B
解析：B
A ．图甲中对
B 进行受力分析，B 球受重力和弹力的作用，二力平衡B 球静止，不可能再受到A 对B 的弹力的作用， A 错误；
B ．图乙中采用假设法，若除去左侧的斜面，A 将运动，去掉右侧的斜面，A 也将运动，所以两斜面对球A 均有力的作用， B 正确；
C ．图丙中绳子对A 的拉力是倾斜的，假设斜面B 移走，则绳子要竖直，故A 要受到斜面B 对它的弹力的作用，C 错误；
D ．图丁中绳子处于竖直状态，故绳子有拉力；但若与斜面间有弹力，物体不能保持竖直状态，故物体不受斜面的弹力，D 错误。

故选B 。

4．D
解析：D
A ．重力的施力物体是地球，受力物体是物体，选项A 错误；
B ．根据G =mg 可知，物体重力大小与其质量有关，选项B 错误；
C ．物体的重心不一定在物体身上，可能在物体的外部，选项C 错误；
D ．某物体在同一位置时，所受重力与静止还是运动无关，重力大小是相同的，选项D 正确。

故选D 。

5．D
解析：D
A 图中OA 的拉力
11sin 302
T G G == B 图中AO 的拉力
23sin 602
T G G ==
C 图中AO 的拉力 3T G =
D 图中AO 的拉力
42cos60
G T G =
= 绳子OA 所受拉力最大的是D 。

故选D 。

6．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 。

7．C
解析：C
以小球B 为研究对象，分析受力情况，由平衡条件可知，弹簧的弹力N 和绳子的拉力F 的合力F 合与重力mg 大小相等，方向相反，即F mg =合，作出力的合成如图，由三角形相似得
F F OA OB
=合
又由题，OA OB L ==，得，
F F mg ==合
可见，绳子的拉力F 只与小球B 的重力有关，与弹簧的劲度系数K 无关，所以得到
12F F =
故选C 。

8．B
解析：B
AD ．三力平衡时，三个力中任意两个力的合力与第三个力等值、反向、共线；F 1、F 2的合
力F 可以在F 1与F 2之间的任意方向，故力F 3只能在AOB ∠ 之间的某个方向上（不含边界，如图所示），AD 错误；
B ．当F 1、F 2的合力F 与F 2垂直时合力F 最小，如下图所示
根据平衡条件可得F 3的最小值为
31cos F F θ=
B 正确；
C ．F 3与F 2的合力大小始终与F 1平衡，无论两个力的夹角大小如何，F 3与F 2的合力不变， C 错误。

故选B 。

9．D
解析：D
设物块的质量为m ，物块与斜面间的动摩擦因数为μ。

当用大小为1F 的水平恒力向左推物块时，有
()
11cos30sin30gcos30sin30F mg m F μ︒︒︒︒-=+
当用大小为2F 的水平恒力向左推物块时，有
()
22cos60sin 60cos60sin 60F mg mg F μ︒︒︒︒-=+
又215F F =，解得
7μ=
故选D 。

10．A
解析：A
画出细棒的受力分析，如下图所示。

根据三角形定则及相似三角形可知
N 1122
F mg F
OO O O OO == 因OO 1和O 1O 2不变，则F N 大小不变；随着OO 2的减小，F 逐渐减小。

故选A 。

11．B
解析：B
羽毛球在空中飞行过程已经与球拍分开，不再受球拍对它的弹力，羽毛球只受重力和空气阻力，故选B 。

12．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 。

二、填空题
13．29N0
解析：29N 0
[1]当三个力作用在同一直线、同方向时，三个力的合力最大，即
6N 10N 13N 29N F =++=
[2] 若先把10N 与6N 的力合成，则合力的范围是大于等于4N ，小于等于16N ，13N 在这一个范围内，所以它们合力的最小值为0。

14．2
解析：2 53
G
[1]设电线与竖直方向的夹角为θ ，根据平衡条件可得
tan F G θ=细线
夹角越大，拉力越大，细线达到最大拉力时有
443tan 3
G
G θ==
电灯离开悬点1O 正下方的最大水平距离为
sin x l θ= ， 1.5m l =
联立解得
1.2m x =
[2]上段电线1O O 的拉力为
=
cos G
F θ
电线 联立解得
5=3
F G 电线
15．西偏北53°
解析：西偏北53°
[1][2]一个物体受到五个共点力的作用而平衡，若只撤去两个力，则剩下的几个力的合力与
那两个力的合力大小相等，方向相反，所以先求向东3N 和向南4N 的两力的合力为
222212345N F F F =+=+=
214
tan 3
F F θ=
= ，合力方向东偏南53° 则撤去两力后物体的合力大小为5N ，合力的方向为西偏北53°。

16．10
解析：10
对小球进行受力分析，如图所示，小球处于静止状态，受力平衡，建立沿斜板和垂直斜板的直角坐标系，对力进行分解
则沿斜板方向
cos sin T F G αα=
垂直斜板方向
sin cos N T F F G αα+=
解得
10N T F = N 10N F =
17．200
解析：200 [1]根据力矩平衡知
（pS -p 0S ）•AO =mg •OB
则
540 2.511010(100.2=5kg 100.6
)()kg pS p S AO m g OB ---⨯⨯⨯⨯=⨯⋅=⋅
[2]对O 受力分析知转轴对杆的作用力大小
F =mg +（p -p 0）S =50N+（2.5-1）×105×10×10-4N=200N
18．2F4
解析：2F 4
[1]因物体在四个力作用下平衡，则其余三个力的合力与之前的F 4等大反向，若再将F 4转过180°，则合力为2F 4。

19．【解析】
解析：
2
【解析】
[1]．对整体受力分析，受重力和两个拉力F ，根据平衡条件，有：
2sin 45F G ︒=
解得：
F =
2
[2]．对C 点受力分析，受CC′杆的拉力、拉力F 、BC 钢缆的拉力，根据平衡条件，有： 水平方向：
F cos45°=F BC cos θ1
（θ1为F BC 与水平方向的夹角） 竖直方向：
F sin45°=
6G
+F BC sinθ1 解得：
BC F =
tanθ1=
23
对B 点受力分析，受BB′杆的拉力、BC 钢索的拉力、AB 钢索的拉力，根据平衡条件，有： 水平方向：
F BC cosθ1=F BA cosθ2
（θ2为F BA 与水平方向的夹角） 竖直方向：
F BC sinθ1=
6G
+F BA sinθ2 解得：
BA F =
tanθ2=
13
故
BB′=EE′=AA′+A′B′tanθ2=3+12×
1
3
=7m 20．一直不变【分析】以A 点为研究对象分析受力情况作出力图根据平衡条件由数学正弦定理求解力F 的大小当杆缓慢逆时针转动时整个装置处于动态平衡
状态以A 点为研究对象分析受力情况作出力图根据平衡条件运用三角形相似
解析：
sin sin G β
α
一直不变 【分析】
以A 点为研究对象，分析受力情况，作出力图，根据平衡条件，由数学正弦定理求解力F 的大小。

当杆缓慢逆时针转动时，整个装置处于动态平衡状态，以A 点为研究对象，分析受力情况，作出力图。

根据平衡条件，运用三角形相似法，得出杆的弹力大小与边长AO ， BO 及物体重力的关系，再分析其变化情况。

以A 点为研究对象，分析受力情况，作出力图，根据平衡条件得知，N 与F 的合力F 合与G 大小相等，方向相反，如图
根据数学上正弦定理得
sin sin F F
βα
=合 又因为=F G 合 则
sin =
sin G F β
α
当杆缓慢逆时针转动时，整个装置处于动态平衡状态，则根据三角形相似定理得
F N
AO BO
=合 式中AO ，BO ，F 合不变，则N 一直不变。

三、解答题
21．(1)
54
mg ，3
4mg ；(2)均变大；
将电灯所受的重力G 沿两个绳子方向进行分解，如图所示：
由几何知识得
15
sin534mg F mg ==︒ 23
tan 534
mg F mg =
= (2)若A 点向左移动，保持B 点O 点不动，则OA 与水平方向的夹角θ减小，则根据
sin OA mg
F θ= tan OB mg
F θ
=
线AO 绳拉力和BO 绳拉力大小均变大。

22．(1)500N ；(2)850N (1)对木块受力分析有
1cos T f θ=，11(sin )T G f μθ+=
解得
500N T =
(2)对木板分析有
12F f f =+，122(sin )T G G f μθ++=
解得
850N F =
23．(1)400N ；(2) 0.20；(3) 92N
(1)研究小孩与雪橇整体，由共点力平衡条件，在竖直方向有
()N 12sin F F m m g θ+=+
代入数据解得
N 400N F =
根据牛顿第三定律可知，雪橇对地面的压力
N N 400N F F '==
(2)雪橇和小孩受到的摩擦力
N f F μ=
水平方向有
cos 0F f θ-=
代人数据解得
0.20μ=
(3)由共点力平衡条件有
()12F m m g μ=+
代人数据解得
92N F=
24．(1)5N；(2)5
N
3
，沿斜面向上；(3)
272
kg kg
88
B
M
≤≤
(1)由滑轮相连轻绳的拉力处处相等，对物块A受力分析如图所示，A恰好不受摩擦力作用，则沿斜面方向
F=F拉=mg sin30°
解得
F=0.5mg=5N
(2)对物块B受力分析，设轻绳对物块B的拉力为T，则由平衡条件有
2T=m B g
已知
2
kg
3
B
m=，解得
10
N
3
T=
再对物块 A受力分析，因为T＜mg sin30°，A有下滑趋势，故受到的静摩擦力f沿斜面向上，则由平衡条件有
mg sin30°=T+f
解得A受到的静摩擦力大小为
5
N
3
f=
(3)物块A刚好要沿斜面向上滑时，物块B的质量最大M1
此时轻绳拉力为
F1=mg sin30°+μmg cos30°=7
8 mg
对B受力分析有
21=M1g 解得物块B的最大质量为
172
kg 8
M=
物块A刚好要沿斜面向下滑时，物块B的质量最小M2
F2=mg sin30°-μmg cos30°=1
8 mg
对B受力分析有
2F 2=M 2g
解得物块B 的最小质量为
22kg 8
M =
所以物块B 的质量范围为
272 kg kg 88
B M ≤≤ 25．(1)0.4；(2)1N ；(3)3.2N
(1)由（b ）图可知，木块所受到的滑动摩擦力
F f =3.2N
由F f =μF N 得
f N 3.2
0.40.810
F F μ=
==⨯ (2)若将轻质弹簧拉长至15cm 时，此时弹簧的弹力为
2110()20(1510)10N=1N<3.2N F k L L -=-=⨯-⨯
则木块受到静摩擦力为1N
(3)若将轻质的弹簧拉长至30cm 时，此时弹簧的弹力为
2220()20(3010)10N=4N>3.2N F k L L -=-=⨯-⨯
木块受到的滑动摩擦力为3.2N
26．，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：。