邢台第三章 相互作用——力单元测试题(Word版 含解析)

一、第三章 相互作用——力易错题培优（难）1．如图所示，一轻质光滑定滑轮固定在倾斜木板上，质量分别为m 和2m 的物块A 、B ，通过不可伸长的轻绳跨过滑轮连接，A 、B 间的接触面和轻绳均与木板平行。

A 与B 间、B 与木板间的动摩擦因数均为μ，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。

当木板与水平面的夹角为45°时，物块A 、B 刚好要滑动，则μ的值为（ ）A ．13B ．14C ．15D ．16【答案】C【解析】【分析】【详解】当木板与水平面的夹角为45︒时，两物块刚好滑动，对A 物块受力分析如图沿斜面方向，A 、B 之间的滑动摩擦力1cos 45f N mg μμ==︒根据平衡条件可知sin 45cos45T mg mg μ=︒+︒对B 物块受力分析如图沿斜面方向，B 与斜面之间的滑动摩擦力23cos 45f N mg μμ='=⋅︒根据平衡条件可知2sin 45cos453cos45mg T mg mg μμ︒=+︒+⋅︒两式相加，可得2sin 45sin 45cos45cos453cos45mg mg mg mg mg μμμ︒=︒+︒+︒+⋅︒解得15μ=故选C 。

2．如图所示，在固定光滑半球体球心正上方某点悬挂一定滑轮，小球用绕过滑轮的绳子被站在地面上的人拉住。

人拉动绳子，球在与球面相切的某点缓慢运动到接近顶点的过程中，试分析半球对小球的支持力N 和绳子拉力T 大小如何变化（ ）A ．N 增大，T 增大B ．N 增大，T 减小C ．N 不变，T 减小D ．N 不变，T 增大【答案】C【解析】【分析】【详解】 对球受力分析，受重力、支持力和拉力，根据平衡条件作图，如图所示图中矢量三角形与三角形ABC 相似，故mg N T AC BC AB== 解得 BC N mg AC =AB T mg AC= 由于AB 变小，AC 不变、BC 也不变，故N 不变，T 变小，故ABD 错误，C 正确； 故选C 。

【点睛】利用相似三角形求解物体的平衡，根据受力分析找到力的三角形，和空间几何三角形相似，对应边成比例。

3．在一半径为R 、质量为m 的乒乓球内注入质量为M 的水，但未将乒乓球注满，用水平“U ”形槽将其支撑住，保持静止状态，其截面如图所示。

已知“U ”形槽的间距d =R ，重力加速度为g ，忽略乒乓球与槽间的摩擦力，则“U ”形槽侧壁顶端A 点对乒乓球的支持力大小为（ ）A ．()M m g +B )3M m g +C 3()M m g +D ．2()M m g +【答案】B【解析】【分析】【详解】 以乒乓球和水为研究对象，受力分析如图根据平衡条件有()2sin 2sin60F F M m g θ=︒=+A 点对乒乓球的支持力大小为()3F M m g =+ 选项B 正确，ACD 错误。

故选B 。

4．如图所示，轻杆的一端固定一光滑球体，杆以另一端O 为自由转动轴，而球又搁置在光滑斜面上，若杆与竖直墙面的夹角为β，斜面倾角为θ，开始时β<θ，且β+θ<90°，则为使斜面能在光滑水平面上缓慢向右运动，在球体离开斜面之前，作用于斜面上的水平外力F 的大小、轻杆受力T 和地面对斜面的支持力N 的大小变化情况是（ ）A ．F 逐渐增大，T 逐渐减小，N 逐渐减小B ．F 逐渐减小，T 逐渐减小，N 逐渐增大C ．F 逐渐增大，T 先减小后增大，N 逐渐增大D ．F 逐渐减小，T 先减小后增大，N 逐渐减小【答案】C【解析】【分析】【详解】对小球受力分析，受到重力mg 、支持力N 和杆的支持力T ，如图根据共点力平衡条件，有sin sin sin()N T mg βααβ==+ 解得 sin sin()sin cot cos mg N mg βαβββα==+⋅+，sin sin()T mg ααβ=+ 对斜面体受力分析，受到推力F 、重力Mg 、支持力F N 和压力N ，如图根据共点力平衡条件，有N sin α=FMg +N cos α=F N解得sin sin sin cot cos cot cot mg mg F N mg αααβαβα⋅===⋅++ N cos tan cot 1mg F Mg N Mg ααβ=+=+⋅+ 故随着β的增大，T 减小，F 增大，F N 增大；故ABD 错误，C 正确。

故选C 。

5．如图所示，固定有光滑竖直杆的三角形斜劈放置在水平地面上，放置于斜劈上的光滑小球与套在竖直杆上的小滑块用轻绳连接，开始时轻绳与斜劈平行。

现给小滑块施加一个竖直向上的拉力F ，使小滑块沿杆缓慢上升，整个过程中小球始终未脱离斜劈，则（ ）A ．小球对斜劈的压力逐渐减小B ．斜劈对地面压力保持不变C ．地面对斜劈的摩擦力逐渐减小D ．轻绳对滑块的拉力先减小后增大【答案】A【解析】【分析】【详解】AD ．对小球受力分析，受重力、支持力和细线的拉力，如图所示根据平衡条件可知，细线的拉力T 增加，故轻绳对滑块的拉力增大，小球受到的斜劈的支持力N 逐渐减小，根据牛顿第三定律，小球对斜面的压力也减小，故A 正确，D 错误； BC ．对球和滑块整体分析，受重力、斜面的支持力N ，杆的支持力N ′，拉力F ，如图所示根据平衡条件，有水平方向sin N N θ'=竖直方向cos F N G θ+=由于N 减小，故N ′减小，F 增加；对小球、滑块和斜劈整体分析，在竖直方向F NG +=地总故N G F =-地总根据牛顿第三定律，斜劈对地面压力减小。

整体在水平方向不受力，故地面对斜劈的摩擦力始终为零，故BC 错误。

故选A 。

6．如图所示，质量为m 的正方体和质量为M 的正方体放在两竖直墙和水平面间，处于静止状态。

m 与M 的接触面与竖直方向的夹角为α，若不计一切摩擦，下列说法正确的是（ ）A ．水平面对正方体M 的弹力大小大于（M +m ）gB ．水平面对正方体M 的弹力大小为（M +m ）g ·cosαC ．墙面对正方体M 的弹力大小为mg tanαD ．墙面对正方体M 的弹力大小为tan mg α【答案】D【解析】【分析】【详解】AB ．对M 和m 构成的整体进行受力分析，受重力G 、底面支持力N ，两侧面的支持力M N 和m N ，如图：两物体受力平衡，根据共点力平衡条件有水平方向，墙面对正方体M 的弹力大小M m N N =竖直方向，水平面对正方体M 的弹力大小N G M m g ==+（）选项AB 错误；CD ．对m 进行受力分析，受重力mg 、墙面支持力N m ，M 的支持力N '，如图：在木块受力平衡的过程中，根据共点力平衡条件有竖直方向sin mg N α'=水平方向cos m N N α'= 解得sin mg N α'= cot tan m mg N mg αα==所以墙面对正方体M 的弹力大小tan M m mg N N α==选项C 错误，D 正确。

故选D 。

7．20世纪末，由于生态环境的破坏，我国北方地区3、4月份沙尘暴天气明显增多。

近年来，我国加大了环境治理，践行“绿水青山就是金山银山”的发展理念，沙尘天气明显减少。

现把沙尘上扬后的情况简化为沙尘颗粒悬浮在空中不动。

已知风对沙尘的作用力表达式为F =αρAv 2，其中α为常数，ρ为空气密度，A 为沙尘颗粒的截面积，v 为风速。

设沙尘颗粒为球形，密度为ρ0，半径为r ，风速竖直向上，重力加速度为g ，则v 的表达式为（ ）A 043gr ραρ B 043gr ραρC 0gr ραρD 43gr α【答案】B【解析】【分析】【详解】沙尘悬浮时受力平衡，根据平衡条件有mg F=其中30043m V rρρπ⨯==由题意知22F AvA rαρπ==，联立以上四式得43grvραρ=选项B正确，ACD错误。

故选B。

8．如图所示，用一轻绳将光滑小球P系于竖直墙壁上的O点，在墙壁和球P之间夹有一正方体物块Q，P、Q均处于静止状态,现有一铅笔紧贴墙壁压在轻绳上从O点开始缓慢下移(该过程中，绳中张力处处相等)，P、Q始终处于静止状态，则在铅笔缓慢下移的过程中( )A．P所受的合力增大B．Q受到墙壁的摩擦力不变C．P对Q的压力逐渐减小D．绳的拉力逐渐减小【答案】B【解析】【分析】对物体进行受力分析，根据绳子拉力方向变化，对各个力的大小进行分析可求解。

【详解】A．P始终处于静止状态，所受合力始终为零，故A错误；B．小球P光滑，所以PQ间没有摩擦，因此Q受到的墙壁的摩擦力与Q受到的重力是平衡性，保持不变，故B正确；CD．对P球进行受力分析如图根据平衡条件可得cos T mg θ=sin T θN整理得 tan N mg θ=，cos mg T θ=随铅笔向下移动，θ变大，则tan θ增大，即Q 对P 的支持力增大，根据作用力和反作用力，P 对Q 的压力增大；而cos θ减小，因此绳子拉力变大，故CD 错误。

故选B 。

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。