高一第三章 相互作用——力单元复习练习(Word版 含答案)

一、第三章 相互作用——力易错题培优（难）1．如图所示，质量为M 的四分之一圆柱体放在粗糙水平地面上，质量为m 的正方体放在圆柱体和光滑墙壁之间，且不计圆柱体与正方体之间的摩擦，正方体与圆柱体的接触点的切线与右侧墙壁成θ角，圆柱体处于静止状态，则（ ）A ．地面对圆柱体的支持力大于（M ＋m ）gB ．地面对圆柱体的摩擦力为mg tan θC ．墙壁对正方体的弹力为tan mgθ D ．正方体对圆柱体的压力为cos mgθ【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】CD ．以正方体为研究对象，受力分析，并运用合成法如图所示墙壁对正方体的弹力N 1=tan mgθ圆柱体对正方体的支持力为2sin mgN θ=根据牛顿第三定律，正方体对圆柱体的压力为sin mgθ。

选项C 正确，D 错误；AB ．以圆柱体和正方体整体为研究对象，地面对圆柱体的支持力N =(M ＋m ）g水平方向受力平衡，地面对圆柱体的摩擦力f =N 1=tan mgθ选项AB 错误。

故选C 。

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．如图所示的装置中，在A 端用外力F 把一个质量为m 的小球沿倾角为30°的光滑斜面匀速向上拉动，已知在小球匀速运动的过程中，拴在小球上的绳子与水平固定杆之间的夹角从45°变为90°，斜面体与水平地面之间是粗的，并且斜面体一直静止在水平地面上，不计滑轮与绳子之间的摩擦．则在小球匀速运动的过程中，下列说法正确的是（ ）A ．地面对斜面体的静摩擦力始终为零B ．绳子对水平杆上的滑轮的合力一定大于绳子的拉力C ．绳子A 端移动的速度大小大于小球沿斜面运动的速度大小D ．外力F 一定增大 【答案】D 【解析】 【分析】 【详解】D ．设连接小球的绳子与水平方向的夹角为θ，对小球沿斜面方向，由平衡条件有cos -30sin 30T mg θ︒=︒（）则当θ角从45°变为90°的过程中，绳子的拉力T 变大，因F =T ，则外力F 一定增大，选项D 正确；A ．对小球和斜面的整体，地面对斜面体的静摩擦力等于绳子拉力的水平分量，则地面对斜面体的静摩擦力cos f T θ=可知随θ角的增加，地面对斜面的静摩擦力f 是变化的，选项A 错误；B ．当θ=90°时，滑轮两边绳子的夹角为120°，根据几何关系和平行四边形定则可知此时刻绳子对水平杆上的滑轮轴的合力等于绳子的拉力，选项B 错误；C ．将小球的速度v 分解可知，绳子的速度cos 30v v θ=-︒绳()可知绳子移动的速度大小小于小球沿斜面运动的速度的大小，选项C 错误。

故选D 。

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3mg C ．c 受到绳子的拉力大小为3mg D ．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，一质量为m 的木块靠在竖直粗糙墙壁上，且受到水平力F 的作用，下列说法正确的是（）A．若撤去F，木块沿墙壁下滑时，木块受滑动摩擦力大小等于mgB．若木块静止，当F增大时，木块受到的静摩擦力随之增大C．若木块与墙壁间的动摩擦因数为μ，则当撤去F时，木块受到的滑动摩擦力大小等于μmgD．若木块静止，则木块受到的静摩擦力大小等于mg，方向竖直向上【答案】D【解析】【分析】【详解】AC．若撤去推力后，墙壁对物体的支持力减小为零，故最大静摩擦力减为零，物体只受重力，做自由落体运动；故AC错误；BD．木块在推力作用下静止时，处于平衡态，受推力F、重力G、向上的静摩擦力f和向右的支持力N，如图根据共点力平衡条件：F=N，G=f，当推力增大时，物体仍然保持静止，故静摩擦力的大小不变，始终与重力平衡；B错误，D正确；故选D。

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 mgα【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 mgN α'=cot tan m mgN mg αα==所以墙面对正方体M 的弹力大小tan M m mgN N α==选项C 错误，D 正确。

故选D 。

7．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.8．如图所示，内壁光滑的绝缘半圆容器静止于水平面上，带电量为q A 的小球a 固定于圆心O 的正下方A 点，带电量为q 质量为m 的小球b 静止于B 点，∠AOB =30°，由于小球a 电量的变化，现发现小球b 沿容器内壁缓慢向上移动，最终静止于C 点（未标出），∠AOC =60°．下列说法正确的是A ．水平面对容器的摩擦力为0B ．容器对小球b 的弹力始终与小球b 的重力大小相等C ．出现上述变化时，小球a 的电荷量可能减小D ．出现上述变化时，可能是因为小球a 的电荷量逐渐增大为3223A q --（） 【答案】ABD 【解析】 【详解】A ．对整体进行受力分析，整体受到重力和水平面的支持力，两力平衡，水平方向不受力，所以水平面对容器的摩擦力为0，A 正确；B ．小球b 在向上缓慢运动的过程中，所受的外力的合力始终为0，如图所示，小球的重力不变，容器对小球的弹力始终沿半径方向指向圆心，无论小球a 对b 的力如何变化，由矢量三角形可知，容器对小球的弹力大小始终等于重力大小，B 正确；C ．若小球a 的电荷量减小，则小球a 和小球b 之间的力减小，小球b 会沿半圆向下运动，与题意矛盾，C 错误；D ．小球a 的电荷量未改变时，对b 受力分析可得矢量三角形为顶角为30°的等腰三角形，此时静电力为22sin15Aqq mg k L ︒=，a ，b 的距离为2sin15L R =︒，当a 的电荷量改变后，静电力为2Aqq mg kL '='，a ，b 之间的距离为L R'=，由静电力122q q F k L =，可得3223A A q q -'=（），D 正确。

9．如图所示，在水平地面上放置一个边长为a 、质量为M 的正方体，在竖直墙壁和正方体之间放置半径为R （R <a ）、质量为m 的光滑球体，球心O 与正方体的接触点A 的连线OA 与竖直方向的夹角为θ。

已知重力加速度为g ，正方体与水平地面的动摩擦因数为33μ=，且最大静摩擦力等于滑动摩擦力，球和正方体始终处于静止状态，且球没有掉落地面，下列说法正确的是（ ）A ．正方体对球的支持力的大小为mg tan θB ．若θ=45°，球的半径不变，只增大球的质量，为了不让正方体滑动，球的质量最大为31M + C ．若球的质量m =12M ，则正方体的右侧面到墙壁的最大距离是322R + D ．当正方体的右侧面到墙壁的距离小于32R 时，无论球的质量是多少，正方体都不会滑动 【答案】BCD 【解析】 【分析】 【详解】A ．以球为研究对象，受力如图由平衡条件知1cos F mg θ=则正方体对球的支持力的大小1cos mgF θ=故A 错误；B ．以正方体和球整体为研究对象，竖直方向受重力()m M g +和地面的支持力N F ，水平方向受墙壁的弹力2F 和地面的摩擦力f F ，根据平衡条件，有()N F m M g =+2f tan45F mg F =︒≤f N F F μ=联立解得球的质量31m M +≤故B 正确； C ．若球的质量m =12M ，对整体分析，有 ()N F m M g =+2f tan F mg F θ=≤f N F F μ=联立解得60θ≤︒则正方体的右侧面到墙壁的最大距离是32sin 602L R R R +=+︒=故C 正确；D ．由上述分析知，正方体不滑动的条件tan ()mg m M g θμ≤+即3tan (1)3M mθ≤+ 当30θ≤︒时，上述式子必定成立，此时正方体的右侧面到墙壁的距离3sin sin 302L R R R R R θ=+≤+︒=所以当正方体的右侧面到墙壁的距离小于32R 时，无论球的质量是多少，正方体都不会滑动，故D 正确。