菏泽市高中物理必修一第三章《相互作用——力》测试(包含答案解析)

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2．如图所示，物体通过细线悬挂在天花板上的M点，在细线上的O点施加作用力F，使细线OM段偏离竖直方向一定角度 ，若保持O点静止不动，使作用力F从图示方向缓慢转至水平方向，则作用力F的大小变化情况为（）
A．先减小后增大B．先增大后减小
C．一直增大D．一直减小
3．下列哪种情况可能存在（）
A．物体的速度变化率很大，但加速度很小
B．一对作用力与反作用力的合力为零
C．物体运动的加速度逐渐减小，其速度逐渐增大
D．物体做自由落体运动时惯性消失
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．如图所示，一质量为m的物块静止在倾角为θ的斜面上，物块与斜面间的滑动摩擦因数为μ，重力加速度为g，则（）
A．物块受到一个沿斜面向下的力，大小为m gsinθ
B．物块所受摩擦力的大小为0
C．物块所受摩擦力的大小为μmg cosθ
D．物块所受摩擦力的大小为mg sinθ
6．甲、乙两人用绳子拉船，使船沿OO′方向航行，甲用1000N的力拉绳子，方向如图所示，则乙的拉力最小值为（）
A．5003N B．500N C．1000N D．400N
7．关于摩擦力下列叙述中正确的是（）
A．两物体之间有摩擦力，但不一定存在相互作用的弹力
B．静止的物体受到的摩擦力一定为静摩擦力
C．滑动摩擦力的大小与物体间的正压力大小成正比
D．滑动摩擦力的方向，总是与物体的运动方向相反
8．如图所示，有一质量不计的杆AO，长为R，可绕A自由转动。

用轻绳在O点悬挂一个重为G的物体，另一根绳一端系在O点，O点为圆弧的圆心。

另一端系在圆弧形墙壁上的C点。

当点C由图示位置逐渐向上沿圆弧CB移动过程中（保持OA与地面夹角 不变），OC绳所受拉力的大小变化情况是（）
A．逐渐减小B．逐渐增大
C．先增大后减小D．先减小后增大
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．关于摩擦力，下列说法正确的是（）
A．滑动摩擦力的方向总是跟物体的运动方向相反
B．滑动摩擦力总是对物体的运动起阻碍作用
C．物体越重，越难使它滑动，所以摩擦力跟物体重力成正比
D．滑动摩擦力可以跟物体的重力无关
11．在“研究共点力的合成”实验中，F1、F2是用两弹簧秤同时拉橡皮筋到O点的拉力，F表示以F1、F2为邻边的平行四边形对角线，F'表示用一弹簧秤拉橡皮筋到O点时的拉力。

则合理的图（）
A．B．
C．
D．
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．拱桥是古代能工巧匠的杰作，以赵州桥最为有名。

如图是拱桥模型，将四块相同的石块砌成圆弧形结构，每块石块的重力为G，对应的圆心角均为45°，第2、3块石块间的接触面是竖直的，第1、4块石块在水平地面上，两侧被P、Q挡住。

假定不考虑各接触面间的摩擦力，则第1块石块对第2块石块的作用力和第2块石块对第3块石块的作用力大小之比为___________；第1块石块对地面的作用力大小为___________。

14．如图所示，用轻绳系住一个匀质大球B，大球和墙壁之间放置一质量为m的匀质小球A，各接触面均光滑。

系统平衡时，绳与竖直墙壁之间的夹角为45︒，两球心连线与轻绳之间的夹角为15︒，重力加速度为g。

则竖直墙对A球的弹力大小为___________，大球B的质量为___________。

15．如图所示，滑轮的力及摩擦不计，人重600N，木块重400N，人与木块，木块与水平
面间的动摩擦因数均为0.2，现人用力拉绳，使他与木块一起向右匀速运动，则地面受到物块给的摩擦力大小为___________N ，人拉绳子的力为___________N 。

16．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______。

17．如图所示，质量为60kg m =的人站在质量为30kg M =的木板上，人和木板之间的动摩擦因数为0.4，木板和水平地面间的动摩擦因数为0.2，今人用绕过定滑轮的绳子拉木板使木板和他自己一起向右做匀速直线运动，那么，木板一共受_______个力的作用；人和木板之间的摩擦力为________N 。

18．如图所示，在轻质斜板上有一质量为3kg 的小球，小球由轻绳悬挂于竖直墙上，图中α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 。

19．木块A 、B 分别重50N 和30N ，它们与水平地面之间的动摩擦因数均为0.2与A 、B 相连接的轻弹簧被压缩了5cm ，系统置于水平地面上静止不动。

已知弹簧的劲度系数为100N/m 。

用1N F =的水平力作用在木块A 上，如图所示，若木块和水平地面之间的最大静摩擦力大小等于相同压力下的滑动摩擦力，力F 作用后，木块A 所受摩擦力大小是______N ，木块B 所受摩擦力大小是______N 。

20．一重为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。

三、解答题
21．如图所示，倾角为θ的固定斜面顶端安装有定滑轮，轻绳跨过滑轮两端分别连接物体A 、B ，轻绳与斜面平行，整个系统始终处于静止状态。

不计滑轮的摩擦。

已知物体A 的质
量为m ，物体A 与斜面间的动摩擦因数为μ(tan 1μθ<<），滑动摩擦力等于最大静摩擦
力，重力加速度大小为g 。

(1)求斜面对物体A 的支持力大小F N ；
(2)若物体A 不受斜面的摩擦力，求物体B 的质量m 0；
(3)求物体B 的质量m B 的取值范围。

22．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/s 2，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？
23．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。

24．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k1和k2，不计定滑轮、细绳的质量和摩擦，问：
(1)弹簧B的形变量Δx1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Δx2的大小；
(3)接第(2)问，求a，b两点间的距离d。

25．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/s2，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？
26．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。

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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．A
解析：A
O 点受三个拉力处于平衡，向上的两个拉力的合力大小等于物体的重力，方向竖直向上，根据作图法(如图)，使拉力从图示位置缓慢运动到水平位置的过程中，拉力F 大小先减小后增大，当F 与绳子垂直时，拉力F 最小，故A 正确BCD 错误。

故选A 。

3．C
解析：C
A．加速度等于速度的变化率，速度的变化率很大则加速度一定很大，故A错误；
B．作用力和反作用力作用在不同的物体上，作用效果不能抵消，不能合成，故B错误；C．作变速直线运动的物体，加速度方向与运动方向相同，当物体加速度减小时，它的速度仍在增大，故C正确；
D．物体做自由落体运动时，其质量不变，则物体仍有保持原来状态的性质，惯性没有消失，故D错误；
故选C。

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
对静止在斜面上的物体受力分析可知，受重力、支持力、静摩擦力，由平衡条件可知
sin
f mgθ
=
即物体所受静摩擦力的大小为mg sinθ，方向沿斜面向上，重力的下滑分力为m gsinθ，物体并不会受到沿斜面向下的力，故选D。

6．B
解析：B
要使船沿OO′方向航行，甲和乙的拉力的合力方向必须沿OO′方向，如下图所示
作平行四边形可知，当乙拉船的力的方向垂直于OO′时，乙的拉力F乙最小，其最小值为
F=F甲sin 30°=1000×1
2
N=500 N
故选B。

7．C
解析：C
A．由摩擦力产生的条件可知，有弹力不一定有摩擦力；但有摩擦力时一定有弹力，故A
错误；
B ．静止的物体受到的摩擦力可能是滑动摩擦力，例如物体在粗糙的地面上滑动时，静止的地面受到的摩擦力为滑动摩擦力，故B 错误；
C ．根据N f F μ=可知，滑动摩擦力的大小与物体间的正压力大小成正比，故C 正确；
D ．滑动摩擦力的方向总是阻碍物体之间的相对运动，但不一定与运动方向相反，可以相同，故D 错误。

故选C 。

8．D
解析：D
对物体受力分析，物体受力平衡，则拉力等于重力G ；故竖直绳的拉力不变；再对O 点分析，O 受绳的拉力、OA 的支持力及OC 的拉力而处于平衡；受力分析如图所示
将F 和OC 绳上的拉力合成，其合力与G 大小相等，方向相反，则在OC 绳上移的过程中，平行四边形的对角线保持不变，平行四边形发生图中所示变化，则由图可知OC 绳的拉力先减小后增大，在图中D 点时拉力最小。

故选D 。

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．D
解析：D
A ．将物体轻轻的放在水平运动的传送带上，物体所受的滑动摩擦力的方向跟物体的运动方向相同，A 错误；
B ．将物体轻轻的放在水平运动的传送带上，物体所受的滑动摩擦力是物体运动的动力，B 错误；
C ．摩擦力与重力无关，与压力有关，C 错误；
D ．滑动摩擦力跟物体所受的正压力成正比，与物体的重力无关，D 正确。

故选D 。

11．C
解析：C
由于F 是通过以F 1、F 2为邻边做出的理论上的合力，可能与橡皮条的方向不在一条直线上；而F '是实际上F 1、F 2的，方向一定沿着橡皮条的方向，并且F 与F '近似相等。

故合理的图应选C 。

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 13．2G
2 2G
[1]如上图对第2块石块受力分析，受重力G ，1石块对2石块的作用力12F ，3石块对2石块的作用力32F ，由几何关系得
122F G =
32F G =
由牛顿第三定律知，第1块石块对第2块石块的作用力和第2块石块对第3块石块的作用力大小之比为2:1。

[2]对第1块石块受力分析如上图
N 21sin 45F F G =+
21122F F G ==
故
N 2F G =
由牛顿第三定律知，第1块石块对地面的作用力大小为2G 。

143mg 31)m [1]对球A 分析，有
tan(4515)N mg -=
解得
3N mg =
[2]将两球做整体分析，有
tan 45N
mg Mg
︒=
+
解得
(31)M m =-
15．100
解析：100
[1]根据滑动摩擦力公式得
()200N f N m M g μμ==+=
[2]对人和木块整体分析有
2F f =
解得
100N =F
16．
6 直角槽对物体的支持力
12N N =
正交分解
12cos 45cos 45cos30N N mg ︒︒︒+=
12sin 30N N mg μμ︒+=
解得
6tan 30cos 456
μ︒︒==
17．90
解析：90
[1][2]系统做匀速直线运动，受力平衡，先整体后隔离。

人、木板、滑轮整体共受四个力，如图甲所示
可知地面对系统的摩擦力f 等于定滑轮上的墙壁的拉力，即
()0.2(3060)10180N f T N M m g μ===+=⨯+⨯=
所以每根绳子上的力
90N =F
然后再分析木板的受力，如图乙所示
竖直方向上受到重力、人的压力和地面的支持力，水平方向上受到地面的摩擦力
180N f =，绳子的拉力90N =F ，以及人对木板的摩擦力，共6个力的作用，人对木板
的摩擦力RB F 必定水平向右，大小为
1809090N RB F f F =-=-=
18．10
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 =
19．5
解析：5
[1][2]由题意知A 、B 与地面间的最大静摩擦力分别为
0.250N 10N mA A f G μ==⨯= 0.230N 6N mB B f G μ==⨯=
根据胡克定律得弹簧的弹力大小为
1000.05N 5N F kx ==⨯=弹
当1N F =时，有
4mA F F N f -=<弹
mB F f <弹
所以两物体都保持静止状态，则由平衡条件得A 所受摩擦力为
4N A f F F =-=弹
方向水平向右；B 所受的摩擦力为
5N B f F ==弹
方向水平向左。

20．【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 三、解答题
21．(1)cos mg θ；(2)sin m θ；(3)sin cos sin c (s )()o B m m m θμθθμθ-≤≤+ (1)物体A 始终处于平衡状态，所以有
N cos 0F mg θ-=
解得
N cos F mg θ=
(2)轻绳的拉力始终等于物体B 受到的重力，物体A 不受斜面的摩擦力时有
T sin 0F mg θ-=
T 0F m g =
解得
0sin m m θ=
(3)当物体A 将要上滑时，物体A 受到的静摩擦力最大，且方向沿斜面向下，这时物体A 的受力情况如图所示，根据平衡条件有
T m sin 0F f mg θ--=
m N f F μ=
解得
()B sin cos m m θμθ=+
当物体A 将要下滑时，物体A 受到的静摩擦力最大，且方向沿斜面向上，根据平衡条件有
T m sin 0F f mg θ+-=
m N f F μ=
解得
B si o (c )n s m m θμθ=-
则物体B 的质量m B 的取值范围为
B sin cos sin c s ()()o m m m θμθθμθ-≤≤+
22．(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 3
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 3
3 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 。

23．112012
()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 +=--=-
- 24．(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
1212
ΔΔmg mg
d x x k k =+=
+ 25．(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 ︒==⨯=
sin 60100B 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
tan60150B 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
sin 60B C F G F ''︒==== 绳AC 承受的拉力为
tan30150N 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。

26．(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。