苏州振华中学高中物理必修一第三章《相互作用——力》测试卷(有答案解析)

一、选择题
1．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14
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 2．如图所示，一根弹性杆的一端固定在倾角为30°的斜面上，杆的另一端固定一个质量为m =0.2kg 的小球，小球处于静止状态，弹性杆对小球的弹力为（ ）
A ．大小为2 N ，方向平行于斜面向上
B ．大小为1 N ，方向平行于斜面向上
C ．大小为2 N ，方向垂直于斜面向上
D ．大小为2 N ，方向竖直向上
3．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 4．质量分别为1kg 、2kg 、1kg 的木块a 、b 、c 和两个劲度系数均为500N/m 的相同轻弹簧p 、q 用轻绳连接，如图所示，其中a 放在光滑水平桌面上．开始时p 弹簧处于原长，木块都处于静止状态．现用水平力F 缓慢地向左拉p 弹簧的左端，直到c 木块刚好离开水平地
面为止，g 取10m/s 2。

该过程p 弹簧的左端向左移动的距离是（ ）
A ．12cm
B ．10cm
C ．8cm
D ．6cm
5．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 6．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
7．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 2
B 3
C 7
D 7 8．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
9．如图所示，用光滑小轮将三角形斜劈压在竖直的光滑墙壁上，保持静止状态，下列说法中正确的是（ ）
A ．斜劈的三个面均受到压力
B ．斜劈对墙壁可能没有压力
C ．斜劈对小轮的压力一定垂直于斜面
D ．斜劈对小轮的压力是由于小轮形变时要恢复原状而产生的
10．如图所示，A 、B 两个物块的重力分别是A 3N G =，B 4N G =，弹簧的重力不计，整个装置沿竖直方向处于静止状态，这时弹簧的弹力2N F =，则天花板受到的拉力和地板受到的压力有可能是（ ）
A ．3N 和4N
B ．5N 和6N
C ．1N 和2N
D ．5N 和2N
11．某同学要调换座位，用斜向上的拉力F 拖动桌子，已知桌子的总质量为10kg ，重力加速度大小为210m/s g =，桌子与地面间的动摩擦因数为3μ=
，不计空气阻力，F 的最小值是（ ）
A ．100N
B ．10033N
C ．50N
D ．3 12．甲、乙两队进行拔河比赛，结果甲队战胜了乙队．下列说法正确的是（ ） ①甲队对乙队的拉力大于乙队对甲队的拉力
②甲队对乙队的拉力等于乙队对甲队的拉力
③甲队队员脚下所受的最大静摩擦力等于乙队队员脚下的最大静摩擦力
④甲队队员脚下所受的最大静摩擦力比乙队队员脚下的最大静摩擦力要大
A ．①③
B ．②④
C ．②③
D ．①④
二、填空题
13．三根不可伸长的细绳OA 、OB 、OC 能承受的最大拉力相同，它们共同悬挂一重物，如图所示，其中OB 是水平的，A 端、B 端固定，若逐渐增加C 端所挂物体的质量，则最先断的绳为______。

14．一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____________。

15．如图所示，两根直木棍相互平行，斜靠在竖直墙壁固定不动，木棍与水平面间的倾角为θ，一根重量为G的水泥圆筒可以从木棍的上部匀速滑下，则水泥圆筒下滑过程中受到的摩擦力大小为__________。

若保持两根木棍倾角不变，将两棍间的距离减小后固定不动，仍将水泥圆筒放在两根木棍的上部，则水泥圆筒在两根木棍上受到的摩擦力将
________（填不变、减小或增大）。

16．一个质量为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）17．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”）
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．物体放在水平面上，用与水平方向成37︒斜向上的力拉物体时，物体匀速前进。

若此力大小不变，改为沿水平方向拉物体，物体仍能匀速前进。

（1）请分别画出两个过程物体的受力示意图_____；
（2）求物体与水平面之间的动摩擦因数μ______。

20．一热气球的质量为0.3t，受到的空气浮力为3300N，它受到的合力为____N；如图所示，若热气球同时又受到水平气流的水平冲力400N，则其受到的合力为______N，方向______.
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．如图甲所示，将完全相同、质量均为2kg的木块A和B叠放在水平桌面上，在10N的水平拉力1F作用下，A、B一起做匀速直线运动。

（g取10N/kg）
(1)此时木块B上表面受到摩擦力1f F是多少？B的下表面所受的摩擦力2f F又是多少？
(2)桌面与木块之间的动摩擦因数是多少？
(3)若将A、B紧靠着放在同一水平桌面上（如图乙所示），用水平推力2F推A使它们一起匀速运动，这时，A对B的弹力有多大？
23．学生为了更好的整理自己的物品，通常会在桌子的侧面（在竖直面内）粘上挂钩，然后再挂上个背包之类的物品。

如图（甲）所示，挂钩的质量为m ，背包的质量为M ，重力加速度取g ，试解决如下问题（已知sin53°=0.8）：
（1）挂钩受到桌子侧面的摩擦力大小；
（2）如图（乙）所示，若用绳将背包对称的挂在两个等高的挂钩下（背包不接触桌子侧面），两绳之间的夹角为2θ，求右侧绳所受的拉力大小；
（3）在（2）问的情况下，若θ=53°，求其中一个挂钩受到桌子侧面的摩擦力的大小。

24．如图所示，一个质量为m 的小球套在竖直放置的半径为R 的光滑圆环上，一个原长为L 的轻质弹簧，一端与小球相连，另一端固定在圆环的最高点A 处，小球处于平衡状态时，弹簧与竖直方向的夹角37ϕ︒
=，已知sin370.6︒=，cos370.8︒=，求：
(1)轻质弹簧对小球的弹力大小F ；
(2)轻质弹簧的劲度系数k 。

25．如图所示，劲度系数为k 1的弹簧两端分别与质量为m 1和m 2的物块1、2拴接，劲度系数为k 2的弹簧上端与物块2拴接，下端固定在桌面上，整个系统处于平衡状态。

两个弹簧的质量都不计，两弹簧原长均为l 0，物体均可看作质点。

求物块1距离地面的高度。

26．如图所示，用绳AC 和BC 吊起一个物体，绳AC 与竖直方向的夹角为60︒，绳BC 与竖直方向的夹角为30︒，绳AC 能承受的最大拉力为100N ，绳BC 能承受的最大拉力为150N 。

g ＝10m/s 2，求：
(1)当物体的重力为100N 时，AC 与BC 绳拉力各为多大？
(2)欲使两绳都不断，物体的重力不应超过多少？
【参考答案】***试卷处理标记，请不要删除
一、选择题
1．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 。

2．D
解析：D
小球受重力和杆的支持力(弹力)作用处于静止状态，由二力平衡可知，弹性杆对小球的弹力与重力等大、反向即大小为2N ，方向竖直向上，故选D 。

3．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 。

4．A
解析：A
开始未用水平力拉p 弹簧时，弹簧q 处于压缩状态，受到的压力等于b 物体的重力，由胡克定律得弹簧q 压缩的长度为
14cm b m g x k
== 当c 木块刚好离开水平地面时，弹簧q 处于伸长状态，受到的拉力为等于c 物体的重力，根据胡克定律得弹簧q 伸长的长度为
22cm c m g x k
== 此时，弹簧p 处于伸长状态，受到的拉力等于b 、c 的总重力，则弹簧p 伸长的长度为
36cm c b m g m g x k
+== 根据几何关系得到，该过程p 弹簧的左端向左移动的距离为
12312cm s x x x =++=
故选A 。

5．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 。

6．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 。

7．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
7
μ=
故选D 。

8．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 。

9．C
解析：C
A ．斜劈的上表面没有压力作用，故A 错误；
B ．斜劈受到竖直向下的重力、小轮对斜劈的压力以及墙壁对斜劈的弹力，保持静止状态，故斜劈对墙壁一定会产生一个反作用力，这个力就是斜劈对墙壁的压力，故B 错误；
C ．斜劈对小轮的压力一定垂直于斜面向下，故C 正确；
D ．斜劈对小轮的压力是由于斜劈形变时要恢复原状而产生的，故D 错误。

故选C 。

10．D
解析：D
弹簧可能是压缩状态，也可能是拉伸状态。

设绳子的拉力A T ，地板的支持力N F ，弹簧的弹力为F 。

分情况讨论：(1)如果弹簧是压缩状态时，A 、B 受力图如图所示
对物体A
A A F T G +=
对物体B
N B F F G =+
由于
A 3N G =、
B 4N G =、2N F =
计算可得
A 1N T =，N 6N F =
(2)如果弹簧是拉伸状态时，图中的F 分别反向。

对物体A
A A G F T +=
对物体B
N B F F G +=
计算可得
A 5N T =，N 2N F =
故D 正确，ABC 错误。

故选D 。

11．C
解析：C
对桌子受力分析如图
根据平衡条件可知，竖直方向
sin F N mg θ+=
得
sin N mg F θ=-
水平方向
cos 0F f θ-=
又
f N μ=
联立得
()
2cos sin 1sin mg mg
F μμθμθμθα=
=+++ 当
90θα+=︒
时，F 取到最小值是50N 。

故选C 。

12．B
解析：B
甲队对乙队的拉力与乙队对甲队的拉力是一对作用力与反作用力，大小相等，故①错误，②正确；
对甲、乙两队及绳子为整体进行研究，水平方向的外力就是甲队队员脚下所受的摩擦力和乙队队员脚下所受的摩擦力，甲队战胜了乙队，说明甲队队员脚下所受的最大静摩擦力比乙队队员脚下的最大静摩擦力要大，故③错误，④正确。

故选B 。

二、填空题 13．OA
解析：OA
以结点O 为研究，在绳子均不被拉断时受力如图
根据平衡条件，结合力图可知
OA OB F F > OA OC F F >
即OA 绳受的拉力最大，而细绳OA 、OB 、OC 能承受的最大拉力相同，则当物体质量逐渐
增加时，OA 绳最先被拉断。

14．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°。

15．Gsinθ减小
解析：G sin θ 减小
[1]水泥圆筒从木棍的上部匀速滑下过程中，受到重力、两棍的支持力和摩擦力，根据平衡条件得知
sin 0G f θ-=
解得
sin f G θ=
[2]将两棍间的距离稍减小后，两棍支持力的合力不变，夹角减小，导至每根木棍对圆筒的支持力减小，因此滑动摩擦力减小。

16．7537°
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：
，
解得：
0.75μ=
（2）[2]此时：
1
4tan =
3
αμ
=
即：
53α=︒
所以可知：
37θ=︒．
17．不变
解析：
10
G 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=1
2
G ，对O 2杆根据力矩平衡可知：
F ⨯
2
L
sin37°﹣G 2L ⨯﹣F 1⨯L =0
解得O 1A 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O 2B 的拉力向下分力F 1的大小，而分
力F 2的力矩始终为零，因此不改变O 1A 的拉力。

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；
19．333
解析：
333
(1)[1]用与水平方向成37︒斜向上的力拉物体时受力示意图如图
沿水平方向拉物体时受力示意图如图
(2)[2]用与水平方向成37︒角的力拉物体时，由平衡条件得
cos (sin )F mg F θμθ=-
当施加水平力F 时，
F =μmg
联立解得：
1cos 10.8
0.333sin 0.6
θμθ--=
=≈ 20．500与竖直向上成53°
解析：500 与竖直向上成53° [1] 热气球受到重力和空气浮力合力为：
33003000300N F =-=
方向竖直向上。

[2] 若热气球同时又受到水平气流的水平冲力400N ，根据平行四边形可知：
22300+400=500N F '=
[3]方向与竖直方向成53°
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
sin534
mg 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) 0，10N ；(2)0.25； (3)5N
(1)由于A 做匀速运动，根据平衡条件可知，A 受摩擦力为零，所以B 上表面摩擦力为
10f F =
对B 受力分析，根据平衡条件，水平方向上
2110N f F F ==
(2)以AB 为整体进行研究，竖直方向有
()N A B F m m g =+
2f N F F μ=
联立解得
0.25μ=
(3)摩擦力与接触面积无关，故AB 与地面间的摩擦力与甲图情况下摩擦力大小相同，即
2110N F F ==
B 受到的摩擦力为
B NB f F μ= NB B F m g =
根据平衡条件
5N B F f ==
23．（1）()m M g +；（2）
2cos Mg θ；（3）（1）将挂钩和背包看作一个整体，则由受力平衡得
()1f m M g =+
（2）对背包分析，根据合成的规律可得，背包带的拉力T 为
2cos Mg
T θ
=
（3）设摩擦力与竖直方向的夹角为α，将挂钩和背包看作一个整体，在竖直方向上有
22cos 2f mg Mg α=+
对一个挂钩分析，在水平方向上有
2sin sin f T αθ=
两式联立解得
2f = 即
2f =
24．(1)1.6mg ；(2)
885mg
R L
-
(1)以小球为研究对象，分析受力情况，如图所示。

由图可知，力的三角形BCD 和几何三角形AOB 相似，设AB 的长度为l ，由三角形相似可得
mg AO R
F AB l == 2cos l R ϕ=
解得
1.6F mg =
(2)由胡克定律及几何关系有：
()F k l L =-
2cos l R ϕ=
解得
885mg
k R L
=
-
25．112012
()2m g m m g
l k k +-
- 劲度系数为k 1的轻弹簧处于压缩状态，由平衡可得
111m g k x =
压缩量为
111
m g
x k =
劲度系数为k 2的轻弹簧处于压缩状态，则
1222()m m g k x +=
得
1222
()m m g
x k +=
物块1距离地面的高度
112012012
()22m g m m g
H l x x l k k +=--=-
- 26．(1)AC 与BC 绳拉力各为50N ，503N ；(2)重力不应超过1003N (1)结点C 受力如图所示
绳OC 的拉力
100N C F G ==
C 静止处于平衡状态，由平衡条件得
cos601000.5N 50N A C F F ︒==⨯=
3
sin 60100N 503N 2
B C F F ︒==⨯
= (2)当绳AC 能承受的最大拉力为F A =100N ，此时重物的重力
100
N 200N cos600.5
A C F G F ︒==
==
此时绳BC 承受的拉力为
tan601503N 1503N>150N B A F F ︒===
故此时绳BC 会断；
当绳BC 能承受的最大拉力为F B =150N ，此时重物的重力
31003N sin 60B C F G F ''︒==== 绳AC 承受的拉力为
3
tan30150N 503N<100N 3
A B F F ︒==⨯
=
故此时绳AC不会断；
所以欲使两绳都不断，物体的重力不应超过。