四川省宜宾县第一中学第三章 相互作用——力专题练习(解析版)

一、第三章 相互作用——力易错题培优（难）1．如图所示，物块A 放在直角三角形斜面体B 上面，B 放在弹簧上面并紧挨着竖直墙壁，初始时A 、B 静止。

现用力F 沿斜面向上推A ，但A 、B 仍未动，则施力F 后，下列说法正确的是（ ）A ．A 、B 之间的摩擦力一定变大 B ．B 与墙之间可能没有摩擦力C ．B 与墙面间的弹力可能不变D ．B 与墙面间的弹力变大【答案】D 【解析】 【分析】 【详解】A ．对A 物体，开始受重力、B 对A 的支持力和静摩擦力平衡，当施加F 后，仍然处于静止，开始A 所受的静摩擦力大小为A sin m g θ，若A 2sin F m g θ=，则A 、B 之间的静摩擦力大小还是等于A sin m g θ，所以A 、B 之间的摩擦力可能不变，故A 错误； B ．对整体分析，因为AB 不动，弹簧的形变量不变，则弹簧的弹力不变，开始弹簧的弹力等于A 、B 的总重力，施加F 后，弹簧的弹力不变，总重力不变，根据平衡知，则B 与墙之间一定有摩擦力，摩擦力大小等于力F 在竖直方向的分力，方向竖直向下，故B 错误； CD ．以整体为研究对象，开始时B 与墙面的弹力为零，施加力F 后，B 与墙面的弹力变为F cos α，弹力增大，故C 错误，D 正确。

故选D 。

2．如图所示，光滑的圆柱置于斜面上，挡板AB 可绕固定轴B 转动，使挡板AB 从图示位置（90θ<︒）缓慢转到水平位置，在此过程中，挡板AB 受到的压力大小将（ ）A ．逐渐变大B ．逐渐变小C ．先变大后变小D ．先变小后变大【答案】D 【解析】【详解】在挡板角度变化的过程中，圆柱在重力及两个接触面的弹力作用下处于动态平衡，受力分析如下三个力可以构成一个闭合的矢量三角形如下图由图可知，随着木板的转动，木板对圆柱体的压力1F先变小后变大，根据牛顿第三定律，挡板受到的压力1F'也先变小后变大。

故选D。

3．如图所示，固定倾斜直杆上套有一个质量为m的小球和两根原长均为L的轻弹簧，两根轻弹簧的一端与小球相连，另一端分别固定在杆上相距为2L的A、B两点。

已知直杆与水平面的夹角为θ，两弹簧的劲度系数均为k=3sinmgLθ，小球在距B点45L的P点处于静止状态，重力加速度为g。

则小球在P点处受到摩擦力为（）A．sin5mgfθ=，方向沿杆向下B．sin5mgfθ=，方向沿杆向上C．sin2mgfθ=，方向沿杆向下D．sin2mgfθ=，方向沿杆向上【答案】A【分析】 【详解】小球在P 点时两根弹簧的弹力大小相等，设为F ，根据胡克定律有45F k L L ⎛⎫=- ⎪⎝⎭设小球静止时受到的摩擦力大小为f ，方向沿杆向下，根据平衡条件有sin 2mg f F θ+=解得sin 5mg f θ=方向沿杆向下，选项A 正确，BCD 错误。

故选A 。

4．如图所示，在水平放置的木棒上的M 、N 两点，系着一根不可伸长的柔软轻绳，绳上套有一光滑小金属环。

现将木棒绕其左端逆时针缓慢转动一个小角度，则关于轻绳对M 、N 两点的拉力F 1、F 2的变化情况，下列判断正确的是A ．F 1和F 2都变大B ．F 1变大，F 2变小C ．F 1和F 2都变小D ．F 1变小，F 2变大【答案】C 【解析】 【详解】由于是一根不可伸长的柔软轻绳，所以绳子的拉力相等。

木棒绕其左端逆时针缓慢转动一个小角度后，绳子之间的夹角变小，合力等于重力不变，所以绳子上的拉力变小。

选项C 正确，A 、B 、D 错误。

5．如图所示，两个截面半径均为r ，质量均为m 的半圆柱体A 、B 放在粗糙水平面上，A 、B 截面圆心间的距离为l ，在A 、B 上放一个截面半径为r ，质量为2m 的光滑圆柱体C ，A 、B 、C 处于静止状态，则（ ）A ．B 对地面的压力大小为3mg B ．地面对A 的作用力沿A 、C 圆心连线方向 C ．l 越小，A 、C 间的弹力越小D ．l 越小，地面对A 、B 的摩擦力越大【答案】C【分析】 【详解】A ．以三个物体组成的整体为研究对象，受到总重力和地面对A 和B 支持力，两个支持力大小相等，则由平衡条件得知地面对B 的支持力为2mg ，由牛顿第三定律得知B 对地面的压力大小也为2mg ，故A 错误；B ．地面对A 有支持力和摩擦力两个力作用，地面对A 的作用力是它们的合力；A 受到重力mg 、地面的支持力1N 、摩擦力f 、C 球的压力2N ，如图所示根据平衡条件知地面的支持力1N 和摩擦力f 的合力与力mg 和压力2N 的合力等值、反向，C 球对A 的压力2N 方向沿AC 方向，则力mg 和压2N 的合力一定不沿AC 方向，故地面对A 的作用力不沿AC 方向，故B 错误；C ．以C 为研究对象，分析受力情况如图，由平衡条件有22cos 2N mg θ'= 得2cos mgN θ'= l 越小，θ越小，cos θ越大，则得A 对C 间的弹力2N '越小，故C 正确； D ．以A 为研究对象，根据平衡条件得知地面对A 的摩擦力2sin f N α=而C 对A 的压力22N N '= 则得l 越小，α越小，f 越小，故D 错误。

故选C 。

6．如图，半圆柱体半径为4R ，固定在水平面上。

竖直挡板紧靠柱体低端，使半径为R 的光滑小球停在柱体与挡板之间，球与柱体接触点为M 。

现将挡板保持竖直，缓慢的向右移动距离R 后保持静止，球与柱体接触点为N （未画出）。

以下判断正确的是（ ）A ．挡板移动过程中，挡板对小球的弹力变小B ．挡板移动过程中，柱体对小球的弹力变大C ．小球在M 、N 两点所受挡板的作用力大小之比为3∶4D ．小球在M 、N 两点所受柱体的作用力大小之比为3∶4 【答案】BD 【解析】 【分析】 【详解】AB ．设小球的质量为m ，先对小球受力分析，受重力、半圆柱体对小球的支持力N 1和挡板对小球的支持力N 2，如图：根据共点力平衡条件，有：1cos N mg θ=2tan N mg θ=当挡板向右移动时，θ增大，挡板对小球得支持力增大，柱体对小球的弹力变大。

选项A 错误，B 正确；C ．连接半圆柱体的圆心O 1和小球的圆心O 2，则1245O O R R R =+=过O 2做竖直线与地面交于P 点，则143O P R R R =-=所以24O P R =所以212124cos 0.853tan 0.754O P RO O RO P RO P Rθθ==＝＝＝＝所以1 1.25mg cos 0.8mg mgN θ＝＝＝ 当将挡板保持竖直，缓慢地向右移动距离R 后保持静止后，由几何关系可得 cos 0.6θ=所以153N mg '＝所以小球在M 、N 两点所受柱体的作用力大小之比为111.253543N mgN mg'＝＝选项C错误，D正确。

故选BD。

7．如图所示，一定质量的物块用轻绳悬挂在空中，其中轻绳OA与水平线夹角α保持不变，轻绳OB在竖直平面内由水平方向缓慢向上转动（O点位置始终保持不变），则在绳OB由水平转至竖直的过程中，以下说法正确的是A．轻绳OA的张力大小将一直变小B．轻绳OA的张力大小先变小后变大C．轻绳OB的张力大小将一直变小D．轻绳OB的张力大小先变小后变大【答案】AD【解析】【分析】【详解】对O点受力分析，受重力和两个拉力，如图所示．三个力平衡，根据矢量三角形可知：OB绳子的拉力先减小后增加，OA绳子的拉力一直减小，AB.根据图像可知：OA 绳子的拉力一直减小，故A 正确；B 错误； CD.根据图像可知：OB 绳子的拉力先减小后增加，故C 错误，D 正确； 故选AD8．如图所示，A 、B 两个物体中间用一根不可伸长的轻绳相连，在物体B 上施加一斜向上的力F ，使A 、B 两物体保持相对静止一起沿水平地面向右匀速运动，当力F 与水平面的夹角为θ时，力F 最小。

已知A 、B 两物体的质量分别为m 1=0.5kg 、m 2=2.5kg ，物体A 与地面间的动摩擦因数3μ=，g 取10m/s 2，不计空气阻力，则下列说法正确的是（ ）A ．θ=30°B ．θ=60°C ．力F 的最小值为12ND ．力F 的最小值为15N【答案】AD 【解析】 【分析】 【详解】对AB 两物体，采用整体法进行受力分析，由受力平衡和正交分解法，在竖直方向上，12()sin N F m m g F θ=+-滑动摩擦力为N f F μ=在水平方向上cos f F θ=解得12()cos sin m m gF μθμθ+=+由三角函数知识，得F 的最小值为12min 215N 1F μ==+此时有3tan θμ==30θ=︒BC 错误，AD 正确。

故选AD 。

9．如图所示两个半圆柱A 、B 紧靠着静置于粗糙水平地面上，其上有一光滑圆柱C ，三者半径均为R ，A 、B 半圆柱与水平地面间动摩擦因数保持不变。

现用水平向左的力拉B ，使B 缓慢移动，直至C 恰好与地面接触前瞬间，整个过程中A 保持静止，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g ，则（ ）A ．整个过程中A 、C 间相互作用力先增大后减小B ．整个过程中A 、C 间相互作用力一直增大 C ．A 与地面间摩擦力大小不变D ．B 与地面间摩擦力大小不变 【答案】BD 【解析】 【分析】 【详解】AB ．设圆柱C 的质量为m ，则A 、B 的质量为12m ，对圆柱C 受力分析，如图所示由于B 缓慢移动，可认为A 、B 、C 处于平衡状态，根据平衡条件可知1cos cos 2A B F F mg θθ==当B 向左运动时，A F 、B F 之间夹角θ逐渐变大，则cos θ值变小，可得A F 、B F 的大小一直增大，根据牛顿第三定律可知，整个过程中A 、C 间的相互作用力也一直增大，所以A 错误，B 正确；C ．对圆柱A 受力分析，如下图由AB 项分析可知，当B 向左运动时，A F 的值逐渐变大，根据牛顿第三定律可知，A F '的值也逐渐增大，根据平衡条件可得1sin f A F F θ'=由于θ逐渐变大，所以1f F 逐渐增大，即地面对A 的摩擦力逐渐变大，C 错误； D ．对圆柱B 受力分析，如下图由于B 缓慢移动，所以处于平衡状态，根据平衡条件可知，地面对B 的支持力为21cos 2N B F F mg θ'=+由AB 项分析可知1cos cos 2B B F F mg θθ'==可得2N F mg =由于B 与地面之间是滑动摩擦力，根据公式f N F F μ=可知2f F mg μ=所以B 与地面间的摩擦力大小不变，D 正确。