高中物理第三章相互作用章末总结练基础版含解析新人教版必修

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《第三章 相互作用》 一、选择题 1．下列说法正确的是： （ ） A.力的作用是相互的，一个物体是施力物体同时也是受力物体 B.物体的重心一定在物体上 C.不接触的两个物体之间不可能有力的作用 D.重力就是地球对物体的吸引力 【答案】A 【名师点睛】此题是考查力的基本概念；关键是知道：力是物体之间的相互作用，力的作用是相互的，一 个物体即是施力物体也是受力物体；物体的重力是由于地球的 吸引而产生的，不是地球的吸引力，物体的 重心可以不在物体上面. 2．如图所示，质量为 m 的物体 A 以一定的初速度 v 沿固定的粗糙斜面上滑，物体 A 在上滑过程中受到的力 有： （ ） A．向上的冲力、重力、斜面的支持力、沿斜面向下的摩擦力 B．重力、斜面的支持力、沿斜面向下的摩擦力 C．重力、对斜面的正压力、沿斜面向下的摩擦力 D．重力、斜面的支持 力、下滑力 【答案】B 【解析】物体 A 在上滑过程中受到的力有竖直向下的重力、垂直斜面向上的斜面的支持力、沿斜面向下的 摩擦力，故选 B. 【名师点睛】此题是受力分析的问题；要记住受力分析的基本步骤是：先重力、后弹力、最后是摩擦力； 弹力的有无首先看是否接触，而摩擦力的有无要看是否接触面上有弹力、是否是粗糙接触面、有无相对运 动或者运动趋势；受力分析时不能无辜添加多余的力，例如此题中的下滑力它是重力的分力. 3．一物体静止在水平面上，则下列说法正确的是： （ ） A．物体对桌面的压力就是重力 B．物体对桌面的压力使物体产生了形变 C．桌面的形变对物体产生了支持力 D．桌面对物体的支持力使桌面产生了形变 【答案】C 【名师点睛】此题考查学生对弹力的理解；要知道弹力和重力是不同性质的力，只能说大小关系，不能说 “就是”；注意弹力的产生是哪个物体的形变而产生的；此题是基础题，意在考查学生对基本概念的理解程 度. 4．如图所示，一个质量为 m=2.0kg 的物体，放在倾角为θ=30°的斜面上静止不动，若用竖直向上的力 F=5.0N 提物体，物体仍静止（g=10m/s2），下述结论正确的是： （ ） A．物体受到的合外力减小 5.0N B．物体受到的摩擦力减小 5.0N C．斜面受到的压力减小 5.0N D．物体对斜面的作用力减小 5.0N 【答案】D 【解析】因物体仍然静止，则合力仍为零，合力不变，选项 A 错误；开始时物体所受的摩擦力为： sin 10f mg N  ；施加力后物体所受的摩擦力为： ' ( )sin 7.5f F mg N   ，故物体受到的摩擦力 减小 2.5N，选项 B 错误；开始时斜面受到的压力为： cos 10 3NF mg N  ；施加力后时斜面受到的压 力为： ' ( )cos 7.5 3NF mg F N   ，斜面受到的压力减小 2.5 3N ，选项 C 错误；由平衡知识可知， 开始时物体对斜面的作用力等于物体的重力 20N，加力 F 后物体对斜面的作用力等于 mg-F=15N，则物体对 斜面的作用力减小 5.0N，选项 D 正确；故选 D. 【名师点睛】此题考查了物体的平衡问题；关键是知道斜面对物体的摩擦力等于重力的沿斜面向下的分力， 物体对斜面的压力等于重力垂直斜面方向的分力；斜面对物体的作用力是斜面对物体的摩擦力和斜面对物 体的支持力的合力. 5．如图所示，两竖直木桩 ab、cd 固定，一不可伸长的轻绳两端固定在 a、c 绳长为 L，一质量为 m 的物体 A 通过轻质光滑挂 L 挂在轻绳中间,静止时轻绳两端夹角为 120°．若把轻绳换成自然长度为 L 的橡皮筋， 物体 A 后仍处于静止状态，橡皮筋处于弹性限度内，若重力加速度大小为 g，上述两种情况，下列说法正确 的是： （ ） A.轻绳的弹力大于 mg B.轻绳的弹力小于 mg C.橡皮筋的弹力大于 mg D.橡皮筋的弹力小于 mg 【答案】D 【名师点睛】此题是关于物体的平衡问题；解题时关键是要抓住挂钩与动滑轮相似，两侧绳子的拉力相等 且关于竖直方向是对称，能运用几何知识求解夹角α，再运用平衡条件解题；此题考查学生灵活运用知识 的能力. 6．如图，A、B 两物体重力都等于 10N，各接触面动摩擦因数都等于 0.3， F1=1N 和 F2=2N 的两个水平力分 别作用在 A 和 B 上，A、B 均静止，则 A 受的摩擦力和地面对 B 的摩擦力大小分别为 ： （ ） A．3N，6N B．1N，2N C．1N，1N D．0N，1N 【答案】C 【解析】因两个物体都处于静止状态，故所受的摩擦均为静摩擦力；对物体 A 受力分析可知：F1=fA=1N；对 AB 的整体，由平衡条件可知：F2=F1+fB，解得 fB=1N，故选项 C 正确。 【名师点睛】此题是对物体的平衡条件及摩擦力的求解的考查；关键是知道要求解的摩擦力是静摩擦力， 故不能根据滑动摩擦力的求解公式求解；解题时要正确选择研究对象，正确的受力分析以后列的方程求解 摩擦力. 7．将力 F 分解成 F1 和 F2，若已知 F1 的大小和 F2 与 F 的夹角θ（θ为锐角)，则下列判断不正确的是： （ ） A．当 F1＞Fsinθ时，有两解 B．当 F1=Fsinθ时，一解 C．当 Fsinθ＜F1＜F 时，有两解 D．当 F1＜Fsinθ时，无解 【答案】A 【名师点睛】此题考查了力的分解问题；本题关键是根据平行四边形定则作图分析，在搞清楚变化的量和 不变量的基础上，通过变换四边形即可解答；知道合力与分力是等效替代关系． 8．如图所示，有四块相同的坚固石块垒成弧形的石拱，每块石块的质量均为 m，每块石块的两个面间所夹 的圆心角均为 30°，第 3、第 4 块固定在地面上．假定石块间的摩擦力可以忽略不计，则第 1 与第 3 石块 间的作用力大小为： （ ） A. 2 3mg B. 2 3 3 mg C.2mg D. 3mg 【答案】C 【解析】第 1 石块受到重力、第 2 石块对它的弹力和第三石块对它的弹力，受力如图．根据平衡知， 31 30 mgsin N ＝ ，解得 N31=2mg．故 C 正确，ABD 错误．故选 C． 【名师点睛】此题是物体的平衡条件的应用习题；解决本题的关键能够正确地选择研究对象，并对研究对 象正确的受力分析，运用共点力平衡进行求解，本题也可以对 12 整体分析求解；此题难度不大，考查学生 基本方法的运用能力. 9．（多选）如图所示，质量为 m 的物体，在与水平成θ的恒力 F 作用下沿水平地面匀速直线运动，物体与 顶板间的动摩擦因数为  ，则物体受到的摩擦力大小为： （ ） F Ө A．F·cos B． F·sin C．  (Fsin +mg) D．  (mg—Fsin ) 【答案】AC 【名师点睛】此题考查了物体的平衡及摩擦力的求解问题；到物体做匀速直线运动或者静止时物体处于平 衡状态，所受的合外力等于零，根据平衡条件即可求解摩擦力；掌握滑动摩擦力的求解公式 f=  FN；此题 难度不大，是基础题. 10．（多选）如图所示，在粗糙水平地面上放一三角形劈， 三角形劈与光滑竖直墙之间放一光滑圆球，整 个装置处于静止状态，若把三角形劈向右移动少许后，它们仍处于静止状态，则： （ ） A．球对墙的压力增大 B．球对墙的压力不变 C．球对三角形劈的压力增大 D．地面对三角形劈的摩擦力不变 【答案】BD 【解析】对球受力分析，受重力、斜面支持力和墙壁的支持力；再对斜面体受力分析，受重力、球的压力、 地面的支持力和摩擦力；若把三角形劈向右移动少许，各个力的方向均没有改变，重力不变，故题中所有 的力大小也都不变；故 AC 错误，BD 正确；故选 BD. 【名师点睛】本题是共点力的平衡问题，解答此题只需判断出各个力的方向是否改变，然后结合共点力平 衡条件定性分析即可，此题是基础题目．考查学生利用所学知识快速解题的能力。 11．（多选）如图所示，水平推力 F 使物体静止于斜面上，则： （ ） A．物体一定受 3 个力的作用 B．物体可能受 3 个力的作用 C．物体一定受到沿斜面向下的静摩擦力 D．物体可能受到沿斜面向下的静摩擦力 【答案】BD 【名师点睛】此题考查了受力分析及物体的平衡问题；解题的关键是要分析物体是否受到静摩擦力作用以 及静摩擦力可能的方向，当 F 较大时，物体有向上运动的趋势，静摩擦力方向向下；当F 较小时，物体有向 下运动的趋势，静摩擦力方向向上. 12．（多选）如图所示，两根轻绳一端系于结点 O，另一端分别系于固定圆环上的 A、B 两点，O 为圆心。O 点下面悬挂一物体 M，绳 OA 水平，拉力大小为 F1，绳 OB 与绳 OA 成α＝120°，拉力大小为 F2。将两绳同时 缓慢顺时针转过 75°，并保持两绳之间的夹角α始终不变，物体始终保持静止状态。则在旋转过程中，下 列说法正确的是： （ ） A．F1 逐渐增大 B．F1 先增大后减小 C．F2 逐渐减小 D．F2 先减小后增大 【答案】BC 【名师点睛】本题以共点力的平衡为命题背景，考查了学生的推理能力和分析综合能力，解题的关键是画 出力的矢量三角形，结合几何关系迹共点力的平衡条件来分析力的变化，此题难度适中，是一道考查学生 能力的好题. 二、实验题（本大题共 2 小题，第 13 题 4 分、14 题 6 分；共 10 分） 13．（4 分）在“探究两个共点力的合成”实验中，需要将橡皮条的一端固定在水平木板上，另一端系上两 根细绳，细绳的另一端都有绳套（如图）。实验中需用两个弹簧秤分别勾住绳套，并互成角度地拉橡皮条。 (1)某同学认为在此过程中必须注意以下几项： A．两根细绳必须等长 B．橡皮条应与两绳夹角的平分线在同一直线上 C．在使用弹簧秤时要注意使弹簧秤与木板平面平行 D．细绳要适当长些 其中正确的是________。（填入相应的字母） (2) 实验情况如图甲所示，其中 A 为固定橡皮筋的图钉，O 为橡皮筋与细绳的结点，OB 和 OC 为细绳，图乙 是在白纸上根据实验结果画出的图。 ①图乙中的 F 与 F′两力中，方向一定沿 AO 方向的是____________________。 ②本实验采用的科学方法是（ ） A．理想实验法 B．等效替代法 C．控制变量法 D．建立物理模型法 【答案】（1）CD（2）①F′ ② B 【名师点睛】本实验采用的是“等效替代”的方法，即一个合力与几个分力共同作用的效果相同，可以互 相替代，明确“理论值”和“实验值”的区别 14．（6 分）某同学 利用如图(a)装置做“探究弹簧弹力大小与长度的关系”的实验． （1）在安装刻度尺时，必须使刻度尺保持 状态。 （2）他通过实验得到如图(b)所示的弹力大小Ｆ与弹簧长度 x 的关系图线．由此图线可得该弹簧的原长 x0= cm，劲度系数 k= N/m。 （3）他又利用本实验原理把该弹簧做成一只弹簧秤，当弹簧秤上的示数如图(c)所示时，该弹簧的长度 x= cm。 【答案】（1） 竖直 （2） 4 50 （3） 10 【解析】 试题分析：（1）弹簧是竖直的，要减小误差，刻度尺必须与弹簧平行，故刻度尺要保持竖直状态； （2）弹簧处于原长时，弹力为零，故原长为 4cm ；弹簧弹力为 2N 时，弹簧的长度为8cm ，伸长量为 4 0.04x cm m   ；根据胡克定律 F k x  ，有： 2 50 /0.04 Nk N mx m F  ＝ ＝ ＝ ； ③由图 c 得到弹簧的弹力为 3N ，根据图 b 得到弹簧的长度为10cm ； 【名师点睛】本题关键是明确实验原理，然后根据胡克定律 F k x  并结合图象列式求解即可。 三、计算题（本大题共 4 小题，第 15、16 题每题 9 分；第 17、18 题每题 11 分；共 40 分） 15．（9 分）质量为 2kg 的物体，静止在水平地面上。物体与地面间的动摩擦因数为 0．5，最大静摩擦力与 滑动摩擦力大小视为相等。给物体一水平拉力。 （1）当拉力大小为 5N 时，地面对物体的摩擦力是多大? （2）当拉力大小变为 12N 时，地面对物体的摩擦力是多大? （3）若撤去拉力，在物体继续滑动的过程中，地面对物体的摩擦力是多大?（取 g=10N/kg） 【答案】见解析。 【名师点睛】摩擦力大小的计算技巧 分析计算摩擦力的大小和方向时，应先分清是滑动摩擦力还是静摩擦力． 1．若是滑动摩擦力，则根据公式 Ff＝μFN 或力的平衡条件或牛顿第二定律进行分析计算，切记压力 FN 一般 情况下不等于重力． 2．若是静摩擦力，则只能根据力的平衡条件或牛顿第二定律进行分析计算，切记不能用公式 Ff＝μFN 计算 静摩擦力． 16．（9 分）南昌八一大桥是江西省第一座斜拉索桥，全长 3000 多米，设计为双独塔双索面扇形预应力斜拉 桥，如图所示。挺拔高耸的 103 米主塔似一把利剑直刺苍穹，塔两侧的多对钢索连接主梁，呈扇面展开， 如巨型琴弦，正弹奏着巨龙腾飞的奏鸣曲．假设斜拉桥中某对钢索与竖直方向的夹角都是 53°，每根钢索 中的拉力都是 5×104N，那么它们对塔柱形成的合力有多大？方向如何？ (已知 sin53°＝0.8，cos53°＝0.6) 【答案】6×104 竖直向下 【名师点睛】解决本题的关键知道合力和分力遵循平行四边形定则，会运用平行四边形定则对力进行合成 和分解。 17．（11 分）如图所示，粗糙水平地面上放置一个截面为半圆的柱状物体 A，A 与墙之间再放一光滑圆球 B， 整个装置处于平衡状态．已知 A，B 两物体的质量分别为 M 和 m，半圆球 B 同半圆的柱状物体半径均为 r， 已知 A 的圆心到墙角距离为 2r，重力加速度为 g。求： (1)物体受到地面的支持力大小；(2)物体受到地面的摩擦力． 【答案】（1）（M+m）g （2） 3 3 mg 【解析】（1）对A、B 整体，受力分析如图所示. 由平衡条件得： NA=（M+m）g ① f=NB ② NB NA f （M+m）g NB NAB mg θ θ A B 2r （2）对 B 受力分析如图，由几何关系得： 1sin = =2 2 r r  ，θ=300 ③ 由平衡条件得：NAB cosθ–mg=0 ④ NAB sinθ–NB=0 ⑤ 联立解③④⑤得 NB=mgtanθ= 3 3 mg ⑥ ∴物体受到地面的摩擦力 3 3f mg ，方向水平向左。 18．（11 分）轻弹簧秤上端固定于 O 点，下端悬挂一个光滑的定滑轮 C，已知 C 重 1N，木块 A、B 用跨过定 滑轮的轻绳连接，A、B 的重力分别为 5N 和 2N。整个系统处于平衡状态，如图所示，求(1)地面对木块 A 的 支持力大小；(2)弹簧秤的示数，(3)滑轮 C 受到的合力。 【答案】（1）3N； （2）5N；（3）0