新人教版高中物理必修一第三章《相互作用——力》测试(包含答案解析)(5)

一、选择题
1．如图所示，一个质量为m 的钢球，放在倾角为θ的固定斜面上，用一垂直于斜面的挡板挡住，处于静止状态。

各个接触面均光滑，重力加速度为g ，则挡板从该位置缓慢放平的过程中，球对挡板的压力和球对斜面的压力（ ）
A ．球对挡板的压力增大，球对斜面的压力增大
B ．球对挡板的压力减小，球对斜面的压力减小
C ．球对挡板的压力增大，球对斜面的压力减小
D ．球对挡板的压力减小，球对斜面的压力增大
2．如图所示，在水平传送带上有三个质量分别为m 1、m 2、m 3的木块1、2、3，1和2及2和3间分别用原长为L ，劲度系数为k 的轻弹簧连接起来，木块与传送带间的动摩擦因数均为μ，现用水平细绳将木块1固定在左边的墙上，传送带按图示方向匀速运动，当三个木块达到平衡后，1、3两木块之间的距离是（ ）
A ．23()2m m g
L k μ++ B ．123()2m m m g
L k
μ+++
C ．23(2)2m m g L k
μ++
D ．32m g
L k
μ+
3．如图甲所示，推力F 垂直斜面作用在斜面体上，斜面体静止在竖直墙面上，若将斜面体改成如图乙所示放置，用相同大小的推力F 垂直斜面作用到斜面体上，则下列说法正确的是（ ）
A ．乙图中墙面受到的压力可能变小
B ．乙图中斜面体一定受到四个力
C ．乙图中斜面体受到的摩擦力一定变小
D．乙图中斜面体可能沿墙面向上滑动
4．如图所示，在粗糙的水平面上，固定一个半径为R的半圆柱体M，挡板PQ固定在半圆柱体M上，PQ的延长线过半圆柱截面圆心O，且与水平面成30°角。

在M和PQ之间有一个质量为m的光滑均匀球体N，其半径也为R。

整个装置处于静止状态，则下列说法正确的是（）
A．N对PQ的压力大小为mg B．N对PQ的压力大小为1
2 mg
C．N对M的压力大小为mg D．N对M的压力大小为
3
3 mg
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．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
7．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
8．如图所示，两块相同的竖直木板之间有质量均为m的四块相同的砖，用两个大小均为F 的水平压力压木板，使砖静止不动，设所有接触面均粗糙，则第三块砖对第二块砖的摩擦力大小为（）
A．0
B．mg
C．μF
D．2mg
9．如图，水平地面上质量为m的物体A在斜向上的拉力F的作用下，向右做匀速直线运动，拉力F与水平面夹角为θ，物块与地面间动摩擦因数为μ。

已知重力加速度为g，下列说法中正确的是（）
A．物体A受到的摩擦力大小为µmg
B．物体可能受到三个力的作用
C．拉力F与物体A受到的摩擦力的合力方向一定是竖直向上
D．物体受到的重力和地面对物体的支持力是一对平衡力
10．如图所示，A、B、C三个物体质量相等，它们与传送带间的动摩擦因数也相同，三个物体随传送带一起匀速运动，运动方向如图中箭头所示，则下列说法正确的是（）
A．三个物体都不受到皮带的摩擦力作用
B．A物体受到的摩擦力方向向右
C．B受到的摩擦力沿传送带向上
D．C受到的摩擦力沿传送带向下
11．关于弹性形变和弹力的说法中正确的是（）
A．物体先发生弹性形变，后产生弹力
B．物体先产生弹力，后发生弹性形变
C．弹力是因为受力物体发生弹性形变而产生的
D．弹力和弹性形变是同时产生、同时变化、同时消失的
12．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
二、填空题
13．如图所示，物块A 在倾斜的木板上匀速下滑，已知木板的倾角为α，则物块和木块间的动摩擦因数为______。

14．如图所示，有三个物体A 、B 、C 叠放在一起，C 被一不可伸长的绳子与墙面相连，三个物体的质量均为m ，A 与地面的摩擦系数为1μ，B 与A 的摩擦系数为2μ，C 与B 的摩擦系数为3μ，已知重力加速度为g 。

现有一外力F 将物体B 匀速拉出，若此时物体A 与物体B 保持相对静止，则拉力F =___________，发生这种情况1μ、2μ、3μ所必须满足的条件是___________。

15．3个相同的木块各重10N ，如图所示放置，B 受水平向右的拉力12N F =，C 受到水平向左的拉力22N F =时，仍处于静止。

则A 、B 间的摩擦力是______；B 、C 间的摩擦力是______；C 与地面间的摩擦力是______。

16．如图所示，一根质量为m 的匀质细圆柱杆，A 端通过光滑铰链固定于竖直墙上，B 端系上细绳，细绳水平，另一端系于竖直墙上C 点，已知AC =4m ，BC =6m ，则绳子BC 的拉力F BC =__________，圆柱杆A 端所受的弹力F A =___________。

17．如图所示，F 为共点力1F 和2F 的合力，且12F F >，保持1F 、2F 的大小不变，改变1F 和2F 间的夹角θ，若要使1F 和F 间夹角达到最大值，则θ角应为________，此时F 和1
F
的夹角a 为___________。

18．如图所示，三块质量均为m 的长方体物体被夹在两竖直木板之间保持静止。

图中物体A 受到物体B 的摩擦力大小为________，方向为________。

19．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”）．
20．若一物体受到四个共点力作用，向正北的力大小为8N ，向正东的力大小为7N ，向正南的力大小为5N ，向正西的力大小为11N ，则它们的合力大小为______N ，方向为_______.
三、解答题
21．小明在一次劳动中负责把一个重为500kg 的装满书的书柜从教室前面搬到后面，书柜与地面间的动摩擦系数为0.4，小明最大推力为1200N ，小明沿水平方向使劲地推了一下，书柜一动也不动，这下小明心急了：教室里只剩下他一个人，怎样也推不动啊！ （1）推不动时，书柜一共受到几个力的作用、各是多大？
（2）小明要完成任务，至少要先搬走多少书才行？（计算时取
max f f =动静，210m/s g =）
22．如图所示，质量不等的三个物块A 、B 、C 用劲度系数相同且k =200N/m 的三个轻弹簧1、2、3依次连接着处于静止状态，弹簧原长是40cm ，A 、B 在水平桌面上，B 上连一细线绕定滑轮通过弹簧3连接C ，此时弹簧1、2、3的长度分别为38cm 、44cm 、48cm ，不计细线与滑轮间的摩擦，取重力加速度g =10m/s 2。

(1)求弹簧3的弹力大小和C 的质量？ (2)求A 、B 所受的摩擦力？
(3)若用手托着一质量M =1kg 的平板把C 竖直缓慢地向上托起，当弹簧3的伸长量是弹簧2
伸长量的一半时静止不动，A和B一直处于静止状态，则此时手对平板的支持力有多大？
m=的物体上，另23．如图所示，一质量不计的弹簧原长为10cm，一端固定于质量4kg
一端施一水平拉力F。

（设最大静摩擦力与滑动摩擦力相等，弹簧始终在弹性限度内，2
g=）
10m/s
(1)若物体与水平面间的动摩擦因数为0.45，当弹簧拉长至14.5cm时，物体恰好向右匀速运动，弹簧的劲度系数多大？
(2)若将弹簧压缩至6cm，物体受到的摩擦力？
(3)若将弹簧拉长至16cm，物体受到的摩擦力？
24．如图所示，质量5kg的物体A静止于倾角为30°的斜面体B上，斜面体B的质量为15kg，现对该斜面体施加一个水平向左的推力F=40N，使物体随斜面体一起沿水平方向向左做匀速直线运动。

（g取10m/s2）
(1)判断A、B之间有无摩擦力，若有，大小、方向如何？
(2)计算B与地面之间的动摩擦因数。

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．物体的质量为4kg ，两根轻绳AB 和AC 的一端连接于竖直墙上（B 、C 在同一竖直线上），另一端系于物体上，在物体上另施加一个方向与水平线成α=30°角的拉力F ，若要使两绳都能伸直，如图所示，伸直时AC 与墙面垂直，绳AB 与绳AC 间夹角为β=60°，求拉力F 的大小范围（g 取10m/s 2）。

【参考答案】***试卷处理标记，请不要删除
一、选择题 1．C 解析：C
钢球受重力mg 、挡板的支持力F N1和斜面的支持力F N2，当挡板从题图位置缓慢放平的过程中，钢球处于动态平衡中，三个力始终能组成一个闭合矢量三角形，其中F N1方向和大小都在变化，F N2大小变化但方向不变，重力大小和方向均不变，作出一系列矢量三角形如图所示，可知F N1增大，F N2减小，所以球对挡板的压力增大，球对斜面的压力减小，故C 正确。

故选C 。

2．C
解析：C
对木块3分析，摩擦力与弹簧弹力平衡，有
3m g kx μ=
则有
3m g
x k
μ=
对木块2和3整体分析，摩擦力和弹簧弹力平衡，有
23()m m g kx μ'+=
则有
23()m m g
x k
μ+'=
则1、3两木块的距离为
23(2)22m m g
s L x x L k
μ+'=++=+
故选C 。

3．C
解析：C 【分析】
考查共点力的平衡。

A ．根据正交分解，可知两图中物体对墙的压力均为cos F θ，故A 错误；
B ．根据正交分解，可知乙图中在竖直方向上有
sin mg F θ=或sin mg F f θ=+
由于重力和F 分力大小无法确定，故f 的有无也无法确定，故B 错误；
C ．甲图中斜面提供大小为sin f mg F θ=+的摩擦力，乙图中若有摩擦力，则大小为
sin f mg F θ'=-，故减小，C 正确；
D ．由甲图可知，墙面可提供的摩擦力
sin f mg F θ≥+
故sin F θ无法克服重力和摩擦力的合力而使得物体向上运动，故D 错误。

故选C 。

4．D
解析：D
对球N 受力分析，如图
设N对M的压力为F1，N对PQ的压力为F2，由几何关系可知，F1和F2与G的夹角相等，均为30，则
12
1
3 2
cos303
mg
F F
===
︒
故选D。

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
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。

7．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。

8．A
解析：A
【分析】
结合平衡力的知识，分三次对物体进行受力分析：1．将四块砖视为一个整体；2．对第一块砖（1号）进行分析；3．对第二块砖（2号）进行分析。

就可知道各砖之间的力的关系。

先把四块砖看作一个整体：四块砖的总重力是4mg，两边的压力F相同，两边受到的摩擦力也相同，根据平衡力知识，向下的重力4mg与两边的摩擦力之和相等；故两边的砖块1和4各受到2mg的摩擦力作用，且方向竖直向上。

对于第一块砖（1号）：受到木板A向上的摩擦力作用，大小为2mg；自身向下的重力作用，大小为mg；根据平衡力知识，它（1号）还受到2号砖对它向下的摩擦力作用，大小为mg；根据力的作用是相互的，1号砖对2号砖的摩擦力大小为mg，方向向上。

对于第二块砖（2号）：已经受到了两个力的作用，分别是：自身向下的重力mg、1号砖对它（2号）的向上的摩擦力mg，这两个力正好是一对平衡力；故2号砖不再受其它力，即2号砖和3号砖之间没有力的作用；故第三块砖对第二块砖的摩擦力大小为0。

故选A。

9．C
解析：C
A．由题可知此时物体A受到的是滑动摩擦，但此时物体A对地面的压力不等于mg，故A 错误；
B．物体受到重力、支持力、拉力和摩擦力四个力的作用处于平衡状态，故B错误；C．因为物体合力为零，知拉力F与物体A受到的摩擦力的合力与重力和支持力的合力等值反向，方向一定竖直向上，故C正确；
D．根据受力分析，可知物体A受到的重力和地面对支持力大小不相等，不是一对平衡力，故D错误。

故选C。

10．C
解析：C
B．A物体在水平方向做匀速直线运动，则水平方向不受摩擦力，故B错误；
ACD．BC物体均有相对传送带向下滑动的趋势，故两物体均受到沿斜面向上的静摩擦力，故AD错误，C正确。

故选C。

11．D
解析：D
ABD ．弹力与弹性形变是同时产生、同时变化、同时消失的，选项D 正确，AB 错误； C ．物体受到的弹力是由于其他与之接触的物体发生弹性形变产生的，选项C 错误； 故选D 。

12．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 。

二、填空题
13．tan α
物块沿斜面匀速下滑，根据
f sin F m
g α=
垂直斜面
N cos F mg α=
在有
f N F F μ=
解得
tan μα=
14．313mg mg μμ+ 122
3
μμ<
(1)取AB 整体为研究对象，受力如下
根据共点力的平衡条件有，水平方向
CB A F f f =+地
竖直方向
N 3F mg =
根据滑动摩擦力公式N f F μ=，得
CB 3f mg μ= 1A 3f mg μ=地
联立解得
313F mg mg μμ=+
(2)取B 为研究对象，根据共点力作用下的平衡有
CB AB F f f =+
则
AB CB 13f F f mg μ=-=
AB 之间的最大静摩擦力为
max 22f mg μ=
因为AB 之间无相对运动，故要求
AB max f f <
联立可得
1223
μμ<
15．2N0
解析：2N 0
[1]因为A 静止，根据平衡条件，A 、B 间的摩擦力是0；
[2]对AB 整体为研究对象，根据平衡条件，B 、C 间的摩擦力是2N ； [3]对ABC 整体为研究对象，根据平衡条件，C 与地面间的摩擦力是0。

16．
3
4mg 54
mg [1]以A 为支点，对圆柱杆AB 受力分析，如图所示
根据力矩平衡条件得
1
2
BC mg BC F AC ⋅=⋅
解得
34
BC F mg =
[2]圆柱杆AB 受到三个力作用，不平行，必共点，由平衡条件得
22
()5
4
A BC F mg F mg =+=
17．
21
arcsin
2
F F π
+ 2
1arcsin F F
[1]设F 2与F 的夹角为β，则由正弦定理可知
21=sin sin F F
αβ
由于21F F <，所以90α<︒，1F 、2F 为定值，则当sin β最大时，此时a 也最大，所以
=90β︒，即2F 与F 垂直时，α达到最大值，则
2
1
sin =
F F α 2
1
=
arcsin
2
F F π
θ+ [2]由2
1
sin =
F F α可得 2
1
=arcsin
F F α 18．竖直向下
解析：
2
mg
竖直向下 对B 受力分析如图
A 对
B 的摩擦力和
C 对B 的摩擦力相等，由平衡条件
2f mg =
所以
2
mg
f =
由牛顿第三定律，B 对A 的摩擦力大小为
2
mg
，方向竖直向下。

19．一直不变【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。

20．北偏西53°
解析：北偏西53°
[1][2]南北方向上的合力为3N ，方向向北，东西方向上的合力为4N ，方向是向西，3N 与4N 再次合成得合力为5N ，方向为北偏西53°
三、解答题
21．（1）见解析；（2）200kg
（1）对书柜受力分析可知，推不动时，书柜受重力、支持力、推力以及摩擦力四个力的作用，重力
50010N 5000N G mg ==⨯=
根据平衡条件可知，支持力
5000N N G ==
小明的推力
1200N F =
摩擦力等于小明的最大推力故
1200N f =
（2）小明要想推动书柜，应搬走部分书，使最大静摩擦力小于等于1200N ；则有
f G μ'='
解得
1200
N 3000N 0.4
G =
=' 剩余书的质量
300kg m '=
因此要先搬走的书的质量为
Δ500kg 300kg 200kg m =-=
22．(1)16N ；1.6kg ；(2)12N ；8N ；(3)22N (1)弹簧3的弹力大小
33200(0.480.40)N=16N F k x =∆=⨯-
则C 的重力为
G C =F 3=16N
则C 的质量为1.6kg 。

(2) 弹簧2的弹力大小
22200(0.440.40)N=8N F k x =∆=⨯-
弹簧1的弹力大小
11200(0.400.38)N=4N F k x =∆=⨯-
则B 受摩擦力
328N B f F F =-=
方向向左； 则A 受摩擦力
1212N A f F F =+=
方向向左；
(3)此过程假设物块B 不动，弹簧2伸长量仍然为4cm ，则弹簧3伸长量为2cm ，弹力为
F 3′=4N
对B 物体由平衡条件得到
F 2=F 3′+f B ′
得
f B ′=4N
假设成立；
对C 物体和平板的整体由平衡条件得到
(M +m C )g =N +F 3′
得到
N =22N
即此时手对平板的支持力有22N 。

23．(1)400N/m k =；(2)16N 、方向水平向右；(3)18N 、方向水平向左 (1)由物体恰好匀速运动
18N N F f F μ===
根据胡克定律，可得
()110F k L L =-
联立，解得
400N/m k =
弹簧的劲度系数为400N/m 。

(2)根据胡克定律，可得
()202F k L L =-
代入数据，得
216N 18N F =<
此时，物体不动，由二力平衡，可得
216N F F ==静
若将弹簧压缩至6cm ，物体受到的摩擦力大小16N ，方向水平向右。

(3)根据胡克定律，可得
()330F k L L =-
代入数据，得
318N F f ==
则，物体所受滑动摩擦力为
18N N f F μ==
若将弹簧拉长至16cm ，物体受到的摩擦力大小为18N ，方向水平向左。

24．(1)有，sin mg θ，沿斜面向上（对A 而言）；(2)0.2 (1)对A 进行受分析，如下图
因为A 向左做匀速直线运动运动，则A 受力平衡，由几何关系，得
sin f mg θ=
方向沿斜面向上。

(2)以AB 整体为研究对象，由平衡条件得，水平方向
N F F μ=
竖直方向
N A B ()F m m g +=
联立解得
0.2μ=
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 ︒==⨯=
3
sin 60100503N 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 cos 600.5
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
tan30150503N<100N 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1003N 。

26．20N≤F ≤80N
物体A 受力如图所示，A 静止处于平衡状态，由平衡条件得：
x 方向
F cos30°=F C +F B cos60°
y 方向
F sin30°+F B sin60°=mg
解得
)
233(B mg F F -=
33(22
)
C mg F F F -=
要使两绳都能伸直，则
F B ≥0 F C ≥0
解得
20N≤F ≤80N。