新教材2020-2021学年必修1第三章相互作用——力训练卷(二)

新教材2020-2021学年高一上学期第三章训练卷
物 理 （二）
注意事项：
1．答题前，先将自己的姓名、准考证号填写在试题卷和答题卡上，并将准考证号条形码粘贴在答题卡上的指定位置。

2．选择题的作答：每小题选出答案后，用2B 铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑，写在试题卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。

3．非选择题的作答：用签字笔直接答在答题卡上对应的答题区域内。

写在试题卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。

4．考试结束后，请将本试题卷和答题卡一并上交。

一、选择题(本题共12小题，每小题4分。

在每小题给出的四个选项中，第1～8题只有一项符合题目要求，第9～12题有多项符合题目要求。

全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分)
1．关于重力与重心，下列说法正确的是( ) A ．舞蹈演员在跳舞过程中，其重心可能改变
B ．登珠穆朗玛峰时，运动员在山底和山顶受到的重力相同
C ．蚂蚁太小，故蚂蚁不受重力的作用
D ．质量分布均匀的物体，其重心一定在该物体上
2．如图所示，跳水运动员站在3 m 板的前端静止不动时，运动员受到板对她的弹力方向是( )
A ．斜向左上
B ．斜向右上
C ．竖直向上
D ．竖直向下
3．如图所示，物块a 、b 的质量均为m ，水平地面和竖直墙面均光滑，在水平推力F 作用下，两物块均处于静止状态。

则( )
A ．b 受到的摩擦力大小等于0
B ．b 受到的摩擦力大小等于2mg
C ．b 对地面的压力大小等于mg
D ．b 对地面的压力大小等于2mg
4．如图所示，质量分别为m 和M 的两物体用绕过滑轮的细线相连。

质量为m 的物体和竖直墙壁接触，且跟竖直墙壁间的动摩擦因数为μ，悬线保持竖直。

由于M ＞m ，质量为M 的物体向下运动，质量为m 的物体向上运动。

质量为m 的物体上升的过程中受到墙壁的滑动摩擦力为( )
A ．μmg
B ．μMg
C ．(M －m )g
D ．0
5．一根轻质弹簧一端固定，用大小为F 1的力拉弹簧的另一端，平衡时长度为l 1，改用大小为F 2的力拉弹簧，平衡时长度为l 2，弹簧的拉伸均在弹性限度内，该弹簧的原长为( )
A ．F 1l 2－F 2l 1F 1－F 2
B ．F 1l 2－F 2l 1F 2－F 1
C ．F 2l 2－F 1l 1F 1－F 2
D ．F 2l 1－F 1l 2
F 1－F 2
6．如图所示，一个足球用一个轻质网兜悬挂于O 点，A 点为网兜上对称分布的网绳的结点，OA 为一段竖直绳，设网绳的长短和足球重力不变，则足球越大( )
A ．网绳的拉力越大
B ．网绳的拉力越小
C ．网绳的拉力不变
D ．竖直绳OA 的拉力越大
7．如图所示，三个重量均为100 N 的物块，叠放在水平桌面上，各接触面水平，水平拉力F ＝20 N 作用在物块2上，三条轻质绳结于O 点，水平绳与物块3连接，竖直绳悬挂重物B ，倾斜绳通
过定滑轮与物体A 连接，已知倾斜绳与水平绳间的夹角为120°，A 物体重40 N ，不计滑轮质量及摩擦，整个装置处于静止状态。

则物块3受力个数为( )
A ．3个
B ．4个
C ．5个
D ．6个
8．如图所示，将一劲度系数为k 的轻弹簧一端固定在内壁光滑、半径为R 的半球形容器底部中心O ′处(O 为球心)，弹簧另一端与质量为m 的小球A 相连，小球静止于P 点，OP 与水平方向间的夹角为θ＝30°。

若换为与质量为2m 的小球B 相连，小球B 将静止于M 点(图中未画出)，下列说法
错误的是( )
此
卷
只装
订不密
封
班级 姓名 准考证号 考场号 座位号
A ．容器对小球
B 的作用力大小为2mg
B ．弹簧对小球A 的作用力大于对小球B 的作用力
C ．弹簧的原长为R ＋mg
k
D ．O ′M 的长度为mgR ＋kR 2
2mg ＋kR
9．如图所示，A 、B 两长方体木块放在水平面上，它们的高度相等，长木板C 放在它们上面。

用水平力F 拉木块A ，使A 、B 、C 一起沿水平面向右匀速运动，则( )
A ．A 对C 的摩擦力方向向右
B ．C
对A 的摩擦力方向向右 C ．B 对C 的摩擦力方向向右 D ．C 对B 的摩擦力方向向右
10．如图所示，水平木板上有质量m ＝3.75 kg 的物块，受到随时间t 变化的水平拉力F 作用，用力传感器测出相应时刻物块所受摩擦力F f 的大小如图2所示，取重力加速度g ＝10 m/s 2，下列判断正确的是(
)
A ．t ＝1 s 时外力F 等于零
B ．t ＝6 s 时外力F 可能等于5 N
C ．物块与木板间的动摩擦因数为0.08
D ．物块与木板间的动摩擦因数为0.11
11．如图所示，轻质弹簧的劲度系数为k ，小球所受重力为G ，平衡时小球在A 处。

今用力F 竖直向下压小球使弹簧缩短x ，让小球静止在B 处，则( )
A ．小球在A 处时弹簧的弹力为零
B ．小球在B 处时弹簧的弹力为kx ＋G
C ．小球在A 处时所受弹力较大
D ．小球在B 处时所受弹力较大
12．如图所示，物体A 用轻质细绳系在竖直杆MN 上的B 点。

现用一水平力F 作用在绳上的O 点，将O 点缓慢向左移动，使细绳与竖直方向的夹角θ逐渐增大。

关于此过程，下列说法中正确的是( )
A ．水平力F 逐渐增大
B ．水平力F 逐渐减小
C ．绳OB 上的弹力逐渐减小
D ．绳OB 上的弹力逐渐增大
二、非选择题(本题共6小题，共52分。

把答案填在题中的横线上或按题目要求作答。

解答题应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分。

有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)
13．(6分)如图甲所示，用铁架台、弹簧和多个已知质量且质量相等的钩码，实验探究在弹性限度内弹簧弹力与弹簧伸长量的关系。

(1)实验中还需要的测量工具有：________________。

(2)如图乙所示，根据实验数据绘图，纵轴是钩码质量m，横轴是弹簧的形变量x。

由图可知：图线不通过原点的原因是________________；弹簧的劲度系数k＝________ N/m(计算结果保留两位有效数字，重力加速度g取9.8 m/s2)。

(3)如图丙所示，为实验中用两根不同的弹簧a和b，画出的弹簧弹力F与弹簧长度L的F-L图像，下列说法正确的是________。

A．a的原长比b的长B．a的劲度系数比b的大
C．a的劲度系数比b的小D．弹力与弹簧长度成正比
14．(8分)在“探究求合力的方法”实验中，现有木板、白纸、图钉、橡皮筋、细绳套和一只弹簧测力计。

(1)为了完成实验，某同学另找来一根弹簧，先测量其劲度系数，得到的实验数据如下表：
弹力F(N)0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00
3.50
伸长量x(10－2 m) 0.74 1.80 2.80 3.72 4.60 5.58
6.42
(2)某次实验中，弹簧测力计的指针位置如图甲所示，其读数为________N；同时利用(1)中结果获得弹簧上的弹力值为2.50 N，请在图乙中画出这两个共点力的合力F合的图示。

(3)由图得到F合＝________N。

15．(6分)木块A、B分别重50 N和60 N，它们与水平地面之间的动摩擦因数均为0.25；夹在A、B之间的轻弹簧被压缩了2 cm，弹簧的劲度系数为400 N/m。

A、B、弹簧组成的系统置于水平地面上静止不动。

现用F＝1 N的水平拉力作用在木块B上，如图所示，求力F作用后木块A、B
所受摩擦力的大小。

(最大静摩擦力等于滑动摩擦力)
16．(8分)如图所示，质量为M的直角三棱柱A放在水平地面上，三棱柱的斜面是光滑的，且斜面倾角为θ。

质量为m的光滑球B放在三棱柱和光滑竖直墙壁之间，A和B都处于静止状态，求地面对三棱柱的支持力和摩擦力的大小。

17．(12分)如图a所示，OA、OB、OC三段轻绳结于O点，轻绳OA与竖直方向的夹角为37°，下方轻绳OC悬挂质量为m1＝0.4 kg的沙桶。

轻绳OB水平，B端与放置在水平面上的质量为m2＝1.8 kg的滑块相连，滑块处于静止状态，已知滑块与水平面间的动摩擦因数为μ＝0.3，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，重力加速度g取10 m/s2，最大静摩擦力按滑动摩擦力计算。

(1)求滑块受到的摩擦力大小；
(2)若缓慢往沙桶中添加细沙，要使滑块静止不动，沙桶和沙的总质量不能超过多少？
(3)若移去滑块，保持O点位置不变，用手牵引OB由水平位置绕O点向上顺时针缓慢转动90°，如图b所示，求此过程中绳OB上拉力的最大值T max和最小值T min。

18．(12分)如图甲所示，轻杆OB可绕B点自由转动，另一端O点用细绳OA拉住，固定在左侧墙壁上，质量为m的重物用细绳OC悬挂在轻杆的O点，OA与轻杆的夹角∠BOA＝30°。

乙图中水平轻杆OB一端固定在竖直墙壁上，另一端O装有小滑轮，用一根绳跨过滑轮后悬挂一质量为m 的重物，图中∠BOA＝30°，求：
(1)甲、乙两图中细绳OA的拉力各是多大？
(2)甲图中轻杆受到的弹力是多大？
(3)乙图中轻杆对滑轮的作用力是多大？
新教材2020-2021学年高一上学期第三章训练卷
物理答案 （二）
一、选择题(本题共12小题，每小题4分。

在每小题给出的四个选项中，第1～8题只有一项符合题目要求，第9～12题有多项符合题目要求。

全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分)
1．【答案】A
【解析】重心位置与物体的质量分布情况及形状有关，舞蹈演员在做各种优美动作的时候，其重心位置不断变化，A 正确；重力的大小与海拔高度有关，登珠穆朗玛峰时，运动员在山底和山顶受到的重力不同，B 错误；地球附近的物体都受重力的作用，只是蚂蚁所受的重力很小，C 错误；物体的重心位置与物体的质量分布及物体形状有关，质量分布均匀的物体的重心可以不在物体上，例如质量分布均匀的圆环的重心不在环上，D 错误。

2．【答案】C
【解析】运动员静止不动时，处于平衡状态，受到板对她的弹力与重力的作用，故板对运动员的弹力方向与重力方向相反，即竖直向上，C 正确。

3．【答案】D
【解析】因为物块a 静止，所以b 对a 的摩擦力平衡了a 的重力，所以b 对a 的摩擦力大小为mg ，根据牛顿第三定律可知，a 对b 的摩擦力为mg ，A 、B 错误；对整体分析，竖直方向地面对b 的支持力平衡了整体的重力，所以地面对b 的支持力大小为2mg ，根据牛顿第三定律，b 对地面的压力大小为2mg ，C 错误，D 正确。

4．【答案】D
【解析】由题意可知，质量为m 的物体和竖直墙壁接触，且跟竖直墙壁间的动摩擦因数为μ，由于悬线保持竖直，质量为m 的物体对墙壁没有弹力作用，因此不会有摩擦力产生，即质量为m 的物体上升的过程中受到墙壁的滑动摩擦力为零，D 正确，A 、B 、C 错误。

5．【答案】A
【解析】由胡克定律得F ＝kx ，式中x 为形变量，设弹簧原长为l 0，则有：F 1＝k (l 1－l 0)，F 2＝k (l 2－l 0)，联立解得l 0＝F 1l 2－F 2l 1
F 1－F 2
，A 正确，B 、C 、D 错误。

6．【答案】A
【解析】设有n 根网绳，每根网绳与竖直方向的夹角为θ，则nT cos θ＝mg ，T ＝mg
n cos θ。

足球越
大，网绳与竖直方向的夹角越大，cos θ越小，则T 越大，A 正确，B 、C 错误；以网绳和足球整体为研究对象，根据平衡条件，竖直绳OA 的拉力总是与足球的重力相等，保持不变，D 错误。

7．【答案】C
【解析】对结点O 受力分析，水平方向受力平衡，则T 3＝T A cos 60°，又T A ＝G A ，故绳子对物块3的拉力为G A cos 60°＝20 N 。

将物块1和物块2看成一个整体分析，受重力、支持力、向右的拉力F 和向左的静摩擦力f 32，根据平衡条件得f 32＝F ＝20 N ；根据牛顿第三定律，物块2对物块3的
静摩擦力f 23水平向右，大小为20 N ，又绳子对物块3的拉力水平向左，大小也为20 N ，则物块3与桌面间的摩擦力为0。

故物块3受重力、支持力、压力、物块2给物块3的摩擦力、绳子拉力，共5个力作用，C 正确。

8．【答案】B
【解析】小球受三个共点力而平衡，这三个力构成一个矢量三角形，如图所示，矢量三角形刚好和几何三角形相似，则当弹簧另一端与质量为m 的小球A 相连时，mg R ＝N 1R ＝T 1
R ；当弹簧另一端与
质量为2m 的小球B 相连时，2mg R ＝N 2R ＝T 2
L 2(L 2为O ′M 的长度)，设弹簧的原长为L 0，则T 1＝k (L 0－R )，
T 2＝k (L 0－L 2)，联立可得T 1＝mg ，L 0＝R ＋mg
k ，N 2＝2mg ，L 2＝mgR ＋kR 22mg ＋kR ，T 2＞T 1，综上所述，A 、
C 、
D 正确，B 错误。

9．【答案】AD
【解析】将B 、C 看成一个整体，它相对A 有向左的运动趋势，故A 对C 的摩擦力方向向右，由牛顿第三定律，C 对A 的摩擦力方向向左，A 正确，B 错误；将A 、C 看成一个整体，B 相对它有向左的运动趋势，故C 对B 的摩擦力方向向右，由牛顿第三定律，B 对C 的摩擦力方向向左，C 错误，D 正确。

10．【答案】ABC
【解析】由题意可知水平木板表面粗糙，在t ＝1 s 时，物块在水平方向上的摩擦力为零，此时物块静止，由平衡条件可知F ＝0，A 正确；由图2可知，物块受到的最大静摩擦力为4 N ，外力需要大于最大静摩擦力才可能让该物块受到的摩擦力从静摩擦力变成滑动摩擦力，而在t ＝6 s 时，该物块受到的摩擦力刚好从静摩擦力变成滑动摩擦力，所以外力F 必定大于4 N ，可能是5 N ，B 正确；由图2可知，物块受到的滑动摩擦力f ＝3 N ，因为f ＝μmg ，动摩擦因数μ＝f mg ＝3
3.75×10＝0.08，C
正确，D 错误。

11．【答案】BD
【解析】小球处于A 位置，保持静止状态时，受到重力和弹力的作用，二力平衡，故弹力等于重力，即G ＝kx 1①，A 错误；小球处于B 位置时，保持静止状态，受到重力G 、压力F 和弹簧弹力F 弹的作用，根据共点力的平衡条件有F ＋G ＝F 弹②，根据胡克定律，有F 弹＝k (x 1＋x )③，由①③两式解得F 弹＝G ＋kx ，B 正确；弹簧压缩量越大，弹力越大，C 错误，D 正确。

12．【答案】AD
【解析】设物体A 的质量为m ，对结点O 受力分析，运用合成法，则由平衡条件得：F ＝mg tan θ，θ增大，则F 增大，A 正确，B 错误；设绳OB 上的弹力为T ，T cos θ＝mg ，T ＝mg
cos θ，θ增大，则T
增大，C 错误，D 正确。

二、非选择题(本题共6小题，共52分。

把答案填在题中的横线上或按题目要求作答。

解答题应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分。

有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)
13．(6分)
【答案】(1)毫米刻度尺 (2)弹簧有自重 5.9 (3)B
【解析】(1)实验需要测弹簧的长度、形变量，故还需要的实验器材有：毫米刻度尺。

(2)由图乙知，当m ＝0时，x 大于零，说明没有挂重物时，弹簧有伸长，这是弹簧自身的重力造成的；由平衡条件有mg ＝k Δx ，可得k ＝mg Δx ＝60×
10－
3×9.80.10
N/m≈5.9 N/m 。

(3)在图像中横截距表示弹簧的原长，故b 的原长比a 的长，A 错误；在图像中斜率表示弹簧的劲度系数k ，故a 的劲度系数比b 的大，B 正确，C 错误；由图丙可知，弹力与弹簧的形变量成正比，D 错误。

14．(8分)
【答案】(1)见解析图 53(51～55均对) (2)2.10(2.08～2.12均对) 见解析图 (3)3.3(3.1～3.5均对)
【解析】(1)以水平方向为x 轴，竖直方向为F 轴，建立直角坐标系，然后描点，选尽可能多的点连成一条线，其图线的斜率即为弹簧的劲度系数k ，在直线上任取一点，如(6×10－
2，3.2)，则k ＝3.2
6×10－2
N/m≈53 N/m 。

(2)弹簧测力计的读数为2.10 N ，选标度
，合力F
合
的图示如图所示。

(3)经测量，合力F 合＝3.3 N 。

15．(6分)
【解析】没有施加力F 时，木块A 、B 受力平衡，所受静摩擦力等于弹簧的弹力，即
F A＝F B＝F弹＝kx＝400×0.02 N＝8 N
木块B受到地面的最大静摩擦力为：F B m＝μG B＝0.25×60 N＝15 N
施加F后，对木块B有：F＋F弹<F B m
则B所受摩擦力仍为静摩擦力，其大小为：F B′＝F＋F弹＝9 N
施加F后，木块A所受摩擦力仍为静摩擦力，大小为F A′＝F弹＝8 N。

16．(8分)
【解析】选取A、B整体为研究对象，它受到重力(M＋m)g、地面支持力F N、墙壁的弹力F和地面的摩擦力F f的作用，如图所示，处于平衡状态。

根据平衡条件有：
F N－(M＋m)g＝0①
F＝F f②
由①解得F N＝(M＋m)g
再以B为研究对象，它受到重力mg、三棱柱对它的支持力F AB、墙壁对它的弹力F的作用，如图所示，处于平衡状态。

根据平衡条件有：
竖直方向上：F AB cos θ＝mg③
水平方向上：F AB sin θ＝F④
由③④解得F＝mg tan θ
所以F f＝F＝mg tan θ。

17．(12分)
【解析】(1)以结点O为研究对象，受力分析如图甲所示，由平衡条件可知OB绳的拉力
T OB＝m1g tan37°＝4×0.75 N＝3 N
对滑块，根据共点力的平衡条件可得f＝T OB＝3 N
所以滑块受到的摩擦力大小为3 N。

(2)滑块受到的最大静摩擦力f m＝μm2g＝0.3×18 N＝5.4 N
由f m＝T OB′＝m1′g tan37°
得m1′＝0.72 kg。

(3)若保持O点位置不变，以O点为研究对象，将OB由水平位置绕O点顺时针缓慢转动90°的过程中，BO和AO的拉力的合力始终与T OC等大、反向、共线，如图乙所示，由平行四边形定则可知：
当BO竖直时，OB上拉力最大，最大值T max＝m1g＝4 N。

当BO⊥AO时，OB上拉力最小，最小值T min＝m1g sin37°＝2.4 N。

18．(12分)
【解析】(1)由于甲图中的杆可绕B转动，是转轴杆(是“活杆”)，故其受力方向沿杆方向，O点的受力情况如图(a)所示，则O点所受绳子OA的拉力F T1、杆的弹力F N1的合力与物体的重力是大小相等、方向相反的，在直角三角形中可得：F T1＝
mg
sin 30°＝2mg
乙图中是用一细绳跨过滑轮悬挂物体的，由于O点处是滑轮，它只是改变绳中力的方向，并未改变力的大小，且AOC是同一段绳子，而同一段绳上的力处处相等，故乙图中绳子拉力为F′T1＝F′T2＝mg。

(2)由图(a)可知，甲图中轻杆受到的弹力为F′N1＝F N1＝
mg
tan 30°＝3mg。

(3)对乙图中的滑轮受力分析，如图(b)所示，由于杆OB不可转动，所以杆所受弹力的方向不一定沿OB方向。

即杆对滑轮的作用力一定与两段绳的合力大小相等，方向相反，由图(b)可得：F2＝2mg cos 60°＝mg
则所求力F′N2＝F2＝mg。