广东深圳中学第三章 相互作用——力单元测试卷(解析版)

一、第三章 相互作用——力易错题培优（难）1．如图所示，竖直面内有一圆环，轻绳OA 的一端O 固定在此圆环的圆心，另一端A 拴一球，轻绳AB 的一端拴球，另一端固定在圆环上的B 点。

最初，两绳均被拉直，夹角为θ（2πθ>）且OA 水平。

现将圆环绕圆心O 顺时针缓慢转过90°的过程中（夹角θ始终不变），以下说法正确的是（ ）A ．OA 上的张力逐渐增大B ．OA 上的张力先增大后减小C ．AB 上的张力逐渐增大D ．AB 上的张力先增大后减小【答案】B 【解析】 【分析】 【详解】取球为研究对象，缓慢转动过程可视为平衡状态，物体受到重力mg ，OA 绳子的拉力OA F ，AB 绳子的拉力AB F ，这三个力合力为零，可构成如图所示的矢量三角形，由动态图分析可知OA F 先增大后减小，AB F 一直减小到零。

故选择B 。

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，小球A 置于固定在水平面上的光滑半圆柱体上，小球B 用水平轻弹簧拉着系于竖直板上，两小球A 、B 通过光滑滑轮O 用轻质细线相连，两球均处于静止状态，已知B 球质量为m ，O 点在半圆柱体圆心O 1的正上方，OA 与竖直方向成30°角，OA 长度与半圆柱体半径相等，OB 与竖直方向成45°角，则下列叙述正确的是A ．小球A 、B 受到的拉力T OA 与T OB 相等，且T OA ＝T OB ＝3mg B ．弹簧弹力大小2mgC ．A 球质量为6mD ．光滑半圆柱体对A 球支持力的大小为mg 【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】A 、B 、隔离对B 分析，根据共点力平衡得： 水平方向有：T OB sin45°=F 竖直方向有：T OB cos45°=mg ， 则2OB T mg =，弹簧弹力 F =mg ，根据定滑轮的特性知：T OA 与T OB 相等；故A ，B 错误. C 、D 、对A 分析，如图所示：由几何关系可知拉力T OA 和支持力N 与水平方向的夹角相等，夹角为60°，则N 和T 相等，有：2T OA sin60°=m A g ，解得：6A m m =，由对称性可得：2OA N T mg ==，故C 正确，D 错误. 故选C. 【点睛】解决本题的关键能够正确地受力分析，运用共点力平衡进行求解．本题采用隔离法研究比较简便．4．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 。

5．2018年10月23日，港珠澳跨海大桥正式通车．为保持以往船行习惯，在航道处建造了单面索（所有钢索均处在同一竖直面内）斜拉桥，其索塔与钢索如图所示．下列说法正确的是（ ）A ．增加钢索的数量可减小索塔受到的向下的压力B ．为了减小钢索承受的拉力，可以适当降低索塔的高度C ．索塔两侧钢索对称且拉力大小相同时，钢索对索塔的合力竖直向下D ．为了使索塔受到钢索的合力竖直向下，索塔两侧的钢索必须对称分布 【答案】C 【解析】 【详解】A 、以桥身为研究对象，钢索对桥身的拉力的合力与桥身的重力等大反向，则钢索对索塔的向下的压力数值上等于桥身的重力，增加钢索的数量钢索对索塔的向下的压力数值不变，故A 错误；B 、由图甲可知2cos T Mg α=，当索塔高度降低后，α变大，cos α 变小，故T 变大，故B 错误C 、由B 的分析可知，当钢索对称分布时，2cos T Mg α=，钢索对索塔的合力竖直向下，故C 正确D 、受力分析如图乙，由正弦定理可知，只要sin sin AC ABF F αβ= ，钢索AC 、AB 的拉力F AC 、F AB进行合成，合力竖直向下，钢索不一定要对称分布，故D 错误；综上分析：答案为C6．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cos f N α=()sin N F M m g α'+=+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 。

7．如图所示，两个截面半径均为r ，质量均为m 的半圆柱体A 、B 放在粗糙水平面上，A 、B 截面圆心间的距离为l ，在A 、B 上放一个截面半径为r ，质量为2m 的光滑圆柱体C ，A 、B 、C 处于静止状态，则（ ）A ．B 对地面的压力大小为3mgB ．地面对A 的作用力沿A 、C 圆心连线方向C ．l 越小，A 、C 间的弹力越小D ．l 越小，地面对A 、B 的摩擦力越大【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】A ．以三个物体组成的整体为研究对象，受到总重力和地面对A 和B 支持力，两个支持力大小相等，则由平衡条件得知地面对B 的支持力为2mg ，由牛顿第三定律得知B 对地面的压力大小也为2mg ，故A 错误；B ．地面对A 有支持力和摩擦力两个力作用，地面对A 的作用力是它们的合力；A 受到重力mg 、地面的支持力1N 、摩擦力f 、C 球的压力2N ，如图所示根据平衡条件知地面的支持力1N 和摩擦力f 的合力与力mg 和压力2N 的合力等值、反向，C 球对A 的压力2N 方向沿AC 方向，则力mg 和压2N 的合力一定不沿AC 方向，故地面对A 的作用力不沿AC 方向，故B 错误；C ．以C 为研究对象，分析受力情况如图，由平衡条件有22cos 2N mg θ'= 得2cos mgN θ'= l 越小，θ越小，cos θ越大，则得A 对C 间的弹力2N '越小，故C 正确； D ．以A 为研究对象，根据平衡条件得知地面对A 的摩擦力2sin f N α=而C 对A 的压力22N N '= 则得l 越小，α越小，f 越小，故D 错误。

故选C 。

8．如图所示，细绳一端固定在A 点，跨过与A 等高的光滑定滑轮B 后在另一端悬挂一个沙桶Q ．现有另一个沙桶P 通过光滑挂钩挂在AB 之间，稳定后挂钩下降至C 点，∠ACB=120°，下列说法正确的是A ．若只增加Q 桶的沙子，再次平衡后C 点位置不变B ．若只增加P 桶的沙子，再次平衡后C 点位置不变C ．若在两桶内增加相同质量的沙子，再次平衡后C 点位置不变D ．若在两桶内增加相同质量的沙子，再次平衡后沙桶Q 位置上升 【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】A 、B 、对砂桶Q 分析有T Q F G =，设两绳的夹角为θ，对砂桶P 的C 点分析可知受三力而平衡，而C 点为活结绳的点，两侧的绳张力相等，有2cos2T P F G θ=，联立可知2cos2Q P G G θ=，故增大Q 的重力，夹角θ变大，C 点上升；增大P 的重力时，夹角θ变小，C 点下降；故A ，B 均错误. C 、由平衡知识2cos2Q P G G θ=，而120θ，可得P Q G G =，故两砂桶增多相同的质量，P 和Q 的重力依然可以平衡，C 点的位置不变；故C 正确，D 错误. 故选C. 【点睛】掌握活结绳上的张力处处相等，三力平衡的处理方法，连体体的平衡对象的选择.9．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2 2.5L R =，则这两个小球的质量之比为12m m ，小球与半球之间的压力之比为12N N ，则以下说法正确的是A ．122425m m = B ．122524m m = C ．122524N N = D ．122425N N = 【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 TRm g N l l ==，…②，由①：②得12212524m l m l ==，12212524N l N l ==10．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。