高一物理上册 第三章 相互作用——力单元测试卷(含答案解析)

一、第三章 相互作用——力易错题培优（难）1．如图所示，在粗糙地面上放有一装有定滑轮的粗糙斜面体，将两相同的A 、B 两物体通过细绳连接处于静止状态，用水平力F 作用于物体B 上，缓慢拉开一小角度，斜面体与物体A 仍然静止。

则下列说法正确的是（ ）（不计绳的质量和绳与滑轮间的摩擦）A ．水平力F 变小B ．物体A 所受合力变大C ．物体A 所受摩擦力不变D ．斜面体所受地面的摩擦力变大【答案】D【解析】【分析】 先对物体B 进行受力分析，根据共点力平衡条件求出绳的拉力，再对A 进行受力分析，同样根据共点力平衡条件得出各个力的情况，对斜面体所受地面的摩擦力可以用整体法进行分析。

【详解】A ．对B 物体进行受力分析，如图根据共点力平衡条件B tan F m g θ=，B cos m g T θ= 在缓慢拉开B 的过程中，θ角度变大，故绳上的张力T 变大，水平力F 增大，故A 错误； B ．因物体A 始终处于静止，故A 所受合外力为0，B 错误；C ．物体A 受重力、支持力、细线的拉力，可能没有摩擦力，也可能有沿斜面向下的静摩擦力，还有可能受斜面向上的静摩擦力。

故拉力T 增大后，静摩擦力可能变小，也可能变大，故C 错误；D ．对整体分析可以知道，整体在水平方向受拉力和静摩擦力作用，因拉力变大，故静摩擦力一定变大，故D 正确。

故选D 。

【点睛】整体法与隔离法相结合。

2．如图所示，水平直杆OP 右端固定于竖直墙上的O 点，长为2L m =的轻绳一端固定于直杆P 点，另一端固定于墙上O 点正下方的Q 点，OP 长为 1.2d m =，重为8N 的钩码由光滑挂钩挂在轻绳上处于静止状态，则轻绳的弹力大小为( )A ．10NB ．8NC ．6ND ．5N【答案】D【解析】【分析】 根据几何关系得到两边绳子与竖直方向的夹角，再根据竖直方向的平衡条件列方程求解.【详解】设挂钩所在处为N 点，延长PN 交墙于M 点，如图所示：同一条绳子拉力相等，根据对称性可知两边的绳子与竖直方向的夹角相等，设为α，则根据几何关系可知NQ =MN ，即PM 等于绳长；根据几何关系可得：1.2sin 0.62PO PM α===，则α=37°，根据平衡条件可得：2T cos α=mg ，解得：T =5N ，故D 正确，A 、B 、C 错误.故选D.【点睛】 本题主要是考查了共点力的平衡问题，解答此类问题的一般步骤是：确定研究对象、进行受力分析、然后建立平衡方程进行解答.3．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 。

4．如图所示，光滑的圆环固定在竖直平面内，圆心为O ，三个完全相同的小圆环a 、b 、c 穿在大环上，小环c 上穿过一根轻质细绳，绳子的两端分别固定着小环a 、b ，通过不断调整三个小环的位置，最终三个小环恰好处于平衡位置，平衡时绳子ac 、bc 段夹角为120°，已知小环的质量为m ，重力加速度为g ，轻绳与c 的摩擦不计。

则（ ）A ．a 与大环间的弹力大小为mgB ．绳子的拉力大小为32mgC ．c 受到绳子的拉力大小为3mgD ．c 与大环间的弹力大小为3mg【答案】A【解析】【分析】【详解】 AB ．三个小圆环能静止在光的圆环上，由几何知识知aoc 恰好能组成一个等边三角形，对a 受力分析如图所示：在水平方向上有cos30cos 60a T N ︒=︒在竖直方向上有sin 30sin 30a T N mg ︒+︒=解得a N T mg ==选项A 正确，B 错误；C ．c 受到绳子拉力的大小为2sin 30T T mg '=︒=选项C 错误；D ．以c 为对象受力分析，在竖直方向上有c N mg T '=+解得2c N mg mg mg =+=选项D 错误。

故选A 。

5．如图所示，半圆形框架竖直放置在粗糙的水平地面上，光滑的小球P 在水平外力F 的作用下处于静止状态，P 和半圆圆心O 的连线与水平面的夹角为θ，重力加速度为g 。

现将力F 在竖直面内沿顺时针方向缓慢地转过90°，框架与小球始终保持静止状态，则在此过程中，下列说法正确的是（ ）A ．框架对小球的支持力先减小后增大B ．框架对地面的压力先减小后增大C ．地面对框架的摩擦力先减小后增大D ．拉力F 的值先减小后增大【答案】D【解析】【分析】【详解】AD ．以小球为研究对象，分析受力情况，作出受力示意力图，如图所示框架与小球始终保持静止，根据几何关系可知，当F 顺时针转动至竖直向上之前，支持力逐渐减小，F先减小后增大，故A错误，D正确；BC．以框架与小球组成的整体为研究对象，整体受到重力、地面的支持力、地面的摩擦力以及力F的作用；设F在顺时针转动的过程中与水平面的夹角为α，小球质量为m，框架质量为M，根据平衡有cosf Nα=()sinN F M m gα'+=+当F转动过程中α增大，故可知地面对框架的摩擦力始终在减小，地面对框架的支持力始终在减小，根据牛顿第三定律可知框架对地面的压力始终减小，故B错误，C错误。

故选D。

6．表面光滑、半径为R的半球固定在水平地面上，球心O的正上方'O处有一无摩擦定滑轮，轻质细绳两端各系一个可视为质点的小球挂在定滑轮上，如图所示．两小球平衡时，若滑轮两侧细绳的长度分别为1 2.4L R=和22.5L R=，则这两个小球的质量之比为12mm，小球与半球之间的压力之比为12NN，则以下说法正确的是A．122425mm=B．122524mm=C．122524NN=D．122425NN=【答案】BC【解析】【分析】【详解】试题分析：先以左侧小球为研究对象，分析受力情况：重力1m g、绳子的拉力T和半球的支持力N，作出力图．由平衡条件得知，拉力T 和支持力N 的合力与重力mg大小相等、方向相反．设OO h '=，根据三角形相似得：，解得：1111,Th TR m g N l l ==…①同理，以右侧小球为研究对象，得：2222Th TR m g N l l ==，…②，由①：②得12212524m l m l ==，12212524N l N l ==7．如图，质量为3m 的光滑圆球B 紧靠竖直墙壁置于光滑水平地面上，质量为m 的均匀圆球A 用一定长度的轻质细绳悬挂于竖直墙壁上的P 点，O 1、O 2为两球的球心，平衡时PO 2与竖直方向的夹角θ=53°，且两球心的连线与PO 2恰好垂直，已知重力加速度为g ，下列说法正确的是（ ）A ．细绳对A 球的拉力大小为34mg B ．A 球对B 球的压力大小为45mg C ．B 球对墙面的压力大小为1625mg D ．B 球对地面的压力大小为9125mg 【答案】BD【解析】【分析】【详解】对物体进行受力分析，如图A ．细绳对A 球的拉力23cos535F mg mg == 故A 错误；B ．A 球处于受力平衡，则B 球对A 球的支持力14sin 535F mg mg == 即A 球对B 球的压力大小为45mg ，故B 正确； C ．墙面对B 球的弹力 411412cos53cos530.6525F F F mg mg '===⨯= 即B 球对墙面的压力大小为1225mg ，故C 错误； D ．地面对B 球的支持力 314913sin 30.8525F mg F mg mg mg θ'=+=+⨯= 即B 球对地面的压力大小为9125mg ，故D 正确。

故选BD 。

8．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AD9．倾角为45°的斜面固定于竖直墙上，为使质量分布均匀的光滑球静止在如图所示的位置，需用一个水平推力F作用于球上，F的作用线通过球心。

设球的质量为m，竖直墙对球的弹力为N1，斜面对球的弹力为N2，则下列说法正确的是（重力加速度为g）（）A ．N 2一定大于mgB ．N 2一定大于N 1C ．N 1可能等于FD ．F 可能等于mg【答案】AD【解析】【分析】【详解】AB ．对球受力分析，如图根据共点力平衡条件，有12cos 45N N F +︒=2sin 450N mg ︒-=解得22N mg =1N F mg =-则N 2一定不为零且大于mg ，N 2可能等于F ，不一定大于N 1，选项A 正确，B 错误； CD ．由1N F mg =-可知N 1一定小于F ，N 1等于0时，F 等于mg ，选项C 错误，D 正确。

故选AD 。

10．如图所示，把倾角为30°的粗糙斜面体C 固定于水平地面上，质量为2m 的物块A 通过跨过光滑轻定滑轮的轻绳与质量为m 的小球B 连接，O 点为轻绳与定滑轮的接触点，初始时，小球B 在水平向右的拉力F 作用下，使轻绳OB 段与水平拉力F 的夹角为θ=120°，A 、B 均保持静止状态。