2020年高中物理 第三章 相互作用单元练习 新人教版必修1

2020年高中物理 第三章 相互作用单元练习 新人教版必修1

第三章相互作用 一、单选题（本大题共10小题，共40.0分）‎ 1. 下列说法中，正确的是（　　）‎ A. 有受力物体，就必定有施力物体 B. 力只能产生在相互接触的物体之间 C. 施力物体施力在先，受力物体受力在后 D. 力是一个物体就能产生的，而并不需要其他物体的存在 2. 关于物体的重心，下列说法中不正确的是（　　）‎ A. 质量一定的物体，其重心位置不仅与形状有关，还与质量分布情况有关 B. 质量分布均匀的物体，其重心一定在该物体上 C. 有规则几何形状的物体，其重心不一定在几何中心位置 D. 重心是物体各个部分所受重力的合力的等效作用点，重心不一定在物体上 3. 一个弹簧受10N拉力时总长为‎7cm，受20N拉力时总长为‎9cm，已知当拉力撤销时弹簧都能恢复原长，则弹簧原长为（　　）‎ A. ‎8cm B. ‎9cm C. ‎7cm D. ‎‎5cm 4. 关于滑动摩擦力的公式f=μN，下列说法中正确的是（　　）‎ A. 公式中的压力一定是重力 B. 有弹力必有摩擦力 C. 有摩擦力必有弹力 D. 同一接触面上的弹力和摩擦力一定相互平行 5. 如图所示，质量为m的木块在置于水平桌面的木板上滑行，木板静止，它的质量M=‎3m，已知木块与木板间、木板与桌面间的动摩擦因数均为μ，那么木板所受桌面给的摩擦力大小是（　　）‎ A. mgμ B. 2mgμ C. 3mgμ D. 4mgμ 6. 水平桌面上一重 200N的物体，与桌面间的滑动摩擦因数是 0.2，当依次用 15N和80N的水平拉力拉此物体时，物体受到的摩擦力依次为（设最大静摩擦力等于滑动摩擦力）（　　）‎ A. 15 N，40 N B. 0 N，15 N C. 0 N，40 N D. 15 N，80 N 7. 图示为三种形式的吊车的示意图，OA为杆，重力不计，AB为缆绳，当它们吊起相同重物时，杆OA受力的关系是（　　） ‎ ‎ A. a＞b＞c B. a＞c=b C. a=b＞c D. a=b=c 8. 如图所示，用三根轻绳将质量为m的物块悬挂在空中．已知ac绳和bc绳与竖直方向的夹角分别为30°和60°，则ac绳和bc绳中的拉力分别为（　　）‎ A. mg，mg B. mg，mg ‎ 9‎ C. mg，mg D. mg，mg ‎ 1. 物体同时受到同一平面内的三个力的作用，下列几组力的合力不可能为零的是（　　）‎ A. 5 N，7 N，8 N B. 5 N，2 N，3 N C. 1 N，5 N，10 N D. 10 N，10 N，10 N 2. 如图所示，质量为m的物体在恒力F的作用下沿天花板匀速滑动，F与水平方向的夹角为θ，物体与天花板之间的动摩擦因数为μ，则物体受到的摩擦力大小是（　　）‎ A. Fcosθ B. Fsinθ C. μ（Fsinθ+mg） D. μ（mg-Fsinθ）‎ 二、多选题（本大题共5小题，共20.0分）‎ 3. 如图，半圆形支架BAD，两细绳OA和OB结于圆心O，下悬重为G的物体，使OA绳固定不动，将OB绳的B端沿半圆支架从水平位置逐渐移至竖直位置C的过程中，分析OA绳和OB绳所受的力大小如何变化？（　　） ‎ A. OA绳拉力逐渐变大 B. OA绳拉力逐渐变小 C. OB绳拉力先变小后变大 D. OB绳拉力逐渐变小 4. 用水平力F将木块压在竖直墙上，如图所示，已知木块重G=6N，木块与墙壁之间的动摩擦因数μ=0.25，以下说法正确的是（　　）‎ A. 当F=25N时，木块没有动，木块受到的摩擦力为6N B. 当F=10N时，木块沿墙面下滑，木块受到的摩擦力为2.5N C. 当F变大时，木块受到的摩擦力也会一直变大 D. 当F=0时，物体将向下做自由落体运动 ‎ 5. 下列说法中正确的是（　　）‎ A. 一个2N的力可以分解为7N和6N的两个力 B. 一个2N的力可以分解为8N和12N的两个力 C. 一个5N的力可以分解为两个5N的力 D. 一个8N的力可以分解为4N和3N的两个力 6. 如图所示，A、B两物体均静止，关于B物体的受力情况，下列叙述正确的有（　　） ‎ A. 可能受到三个力，也可能受到四个力 B. 一定受到四个力的作用 C. 必受到地面的静摩擦力作用 D. 必受到地面的支持力作用 7. 如图所示，相同的细绳OA、OB共同吊起质量为m的物体。OA与OB互相垂直。OB与竖直墙壁成60°角，OA、OB对O点的拉力分别为T1、T2。则（设O点以下细绳不断） ‎ 9‎ A. T1、T2之比为：1 B. T1、T2之比为∶‎3 ‎C. 若逐渐增加m的质量，OA绳一定先断 D. 若逐渐增加m的质量，OB绳一定先断 三、实验题探究题（本大题共1小题，共10.0分）‎ 1. ‎“探究求合力的方法”的实验如图甲所示，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．图乙所示是在白纸上根据实验结果画出的图． （1）图乙中的______ 是力F1和F2的合力的理论值；______ 是力F1和F2的合力的实际测量值． （2）在实验中，如果将细绳也换成橡皮筋，那么实验结果是否会发生变化？答：______ （选填“变”或“不变”）． （3）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．‎ ‎ ‎ 四、计算题（本大题共3小题，共30.0分）‎ 2. 如图所示，一个重10N的光滑重球被一根细绳挂在竖直墙壁上的A点，绳子和墙壁的夹角θ为37°，取cos37°=0.8，sin37°=0.6． （1）分析重球的受力并在图上画出重球的受力 （2）求绳子对重球的拉力T的大小． （3）求墙壁对重球的支持力N的大小． ‎ ‎ ‎ 3. 如图所示，轻质弹簧的劲度系数为20N/cm，用其拉着一个重200N的物体在水平面上运动．当弹簧的伸长量为‎4cm时，物体恰在水平面上做匀速直线运动． （1）求物体与水平面间的动摩擦因数； （2）当弹簧的伸长量为‎6cm时，物体受到的水平拉力有多大？这时物体受到的摩擦力有多大？ （3）如果在物体运动的过程中突然撤去弹簧，而物体在水平面上能继续滑行，这时物体受到的摩擦力有多大？‎ 9‎ ‎ ‎ 1. 9‎ 如图所示，斜面倾角为θ=37°，一质量为m=‎7kg的木块恰能沿斜面匀速下滑，（sin37°=0.6cos37°=0.8，g=‎10m/s2） （1）物体受到的摩擦力大小 （2）物体和斜面间的动摩擦因数？ （3）若用一水平恒力F作用于木块上，使之沿斜面向上做匀速运动，此恒力F的大小． ‎ 答案和解析 ‎【答案】‎ ‎1. A 2. B 3. D 4. C 5. A 6. A 7. C 8. C 9. C 10. A 11. BC 12. ABD 13. AC 14. BCD 15. AC ‎ ‎16. F；F′；不变；B  ‎ ‎17. 解：（1）如图所示，重球受到重力G，绳子的拉力T，墙壁的支持力N，力的示意图如图； （2）据共点力的平衡条件有： 绳子对重球的拉力：T==N=12.5N （3）墙壁对重球的支持力：N=Gtan37°=10×N=7.5 N 答：（1）受力示意图如图所示； （2）绳子对重球的拉力12.5N； （2）墙壁对重球的支持力7.5 N．  ‎ ‎18. 解：（1）根据胡克定律得，弹簧的拉力F=kx，由平衡条件得： 滑动摩擦力：f=F 支持力：FN=G 又f=μFN，联立代入得到   μ===0.4； （2）当弹簧的伸长量增加为‎6cm时，弹力增加为F=kx=20N/cm×‎6cm=120N； 由于动摩擦因数μ不变，物体对地面的压力大小FN不变，则滑动摩擦力f不变，f=μG=80N （3）突然撤去弹簧物体在水平面继续滑行，物体受滑动摩擦力， 由于压力不变，故滑动摩擦力不变，为80N； 答：（1）物体与水平面间的动摩擦因数0.4； （2）当弹簧的伸长量为‎6cm时，物体受到的水平拉力有120N；这时物体受到的摩擦力有80N； （3）如果在物体运动的过程中突然撤去弹簧，而物体在水平面上能继续滑行，这时物体受到的摩擦力有80N  ‎ ‎19. 解：（1）不受推力时匀速下滑，物体受重力，支持力，摩擦力，沿运动方向有：mgsinθ-f=0 所以：f=mgsinθ=7×10×sin37°=42N （2）又：f=μmgcosθ 解得：μ=tanθ=0.75 （3）受推力后仍匀速运动则： 沿斜面方向有：Fcosθ-mgsinθ-μFN=0 垂直斜面方向有：FN-mgcosθ-Fsinθ=0 解得：F=240N 答：（1）物体受到的摩擦力大小是42N； （2）物体和斜面间的动摩擦因数是0.75； （3）若用一水平恒力F作用于木块上，使之沿斜面向上做匀速运动，此恒力F的大小是240N  ‎ ‎【解析】‎ ‎1. 解：A．因为力是物体对物体的作用，一个力必然涉及两个物体：一个是施力物体，一个是受力物体，故A正确； B．在空中飞行的物体尽管没有和地球接触，仍受重力作用，故B错误； C．由于力的作用是相互的，物体受力的同时也对施力物体产生力的作用，故C错误； D．由力的概念知，力是物体对物体的作用，所以说“一个物体就能产生力”这种说法是错误的，故D 9‎ 错误 故选：A 两个物体不接触也可能有力产生．力是一个物体对另一个物体的作用，有受力物体，就必定有施力物体．施力物体施力和受力物体受力是同时的． 本题关键从力的概念进行分析．抓住力是两个物体之间的相互作用，总是成对出现，作用力与反作用力是同时产生的．‎ ‎2. 解： A、物体的重心位置不仅与形状有关，还与质量分布情况有关，故A正确． B、质量分布均匀的物体，其重心可能在该物体上，也可能在物体之外，比如均匀圆环，故B错误． C、物体的重心位置与物体的形状和质量分布情况都有关，所以有规则几何形状的物体，其重心不一定在几何中心位置，故C正确． D、物体的各部分都受到重力，重心是物体各个部分所受重力的合力的等效作用点，重心不一定在物体上，故D正确． 本题选错误的，故选：B． 重力的作用点，叫做物体的重心；形状规则、质量分布均匀的物体的重心在物体的几何中心上；重心只是重力在作用效果上的作用点，重心可以在物体上，也可以在物体之外． 本题关键要理解重心的定义、重心位置的决定因素，知道重心可以在物体上，也可以在物体之外．‎ ‎3. 解：弹簧在大小为10N拉力作用下，其总长为‎7cm，设弹簧原长为l0，根据胡克定律公式F=kx，有：  10=k×（0.07-l0）…① 弹簧在大小为20N拉力作用下，其总长为‎9cm，据胡克定律公式F=kx，有：  20=k×（0.09-l0）…② 联立解得：l0=‎0.05m=‎5cm 故选：D 弹簧挂10N的重物时，弹簧的弹力大小等于10N．弹簧挂20N的重物时，弹簧的弹力大小等于20N，弹簧的伸长等于弹簧的总长减去原长．根据胡克定律求解弹簧的原长． 本题考查胡克定律的应用能力．要知道胡克定律公式F=kx中，x是弹簧伸长的长度或压缩的长度，不是弹簧的长度．‎ ‎4. 解：A、公式中的压力是正压力，不一定等于重力；故A错误； B、有弹力而无相对运或相对运动趋势就没有摩擦力；故B错误； C、摩擦力产生的条件中包含弹力的产生的条件，故有摩擦力必有弹力；故C正确； D、同一接触面上的弹力和摩擦力一定相互垂直；故D错误； 故选C． 公式中的压力是正压力，不一定等于重力，摩擦力产生的条件中包含弹力的产生的条件，故有摩擦力必有弹力，反之则不一定对． 本题考查了滑动摩擦力的知识，抓住产生滑动摩擦力产生的条件，以及摩擦力的方向判断．‎ ‎5. 解：对小滑块受力分析，受重力mg、长木板的支持力FN和向右的滑动摩擦力f1，有： f1=μFN FN=mg 得：f1=μmg 再对长木板受力分析，受到重力Mg、小滑块的对长木板向下的压力FN、小滑块对其向左的滑动摩擦力f1、地面对长木板的支持力FN′和向右的静摩擦力f2，根据共点力平衡条件，有： f1=f2 得：f2=μmg 故选：A 9‎ ‎． 先对小滑块受力分析，受重力、长木板的支持力和向右的滑动摩擦力；再对长木板受力分析，受到重力、小滑块的对长木板向下的压力、小滑块对其向左的滑动摩擦力、地面对长木板的支持力和向右的静摩擦力；然后根据共点力平衡条件判断． 滑动摩擦力与正压力成正比，而静摩擦力随外力的变化而变化，故静摩擦力通常可以根据共点力平衡条件求解，或者结合运动状态，然后根据牛顿第二定律列式求解．‎ ‎6. 解：因物体所受最大静摩擦力Fmax等于滑动摩擦力，而滑动摩擦力为：F=μFN=μmg=0.2×200N=40N， 当水平拉力F=15N＜Fmax，则物体未被拉动，受到静摩擦力作用，摩擦力等于拉力，故摩擦力大小为15N． 当水平拉力F=80N＞Fmax，则物体被拉动，受到滑动摩擦力作用，摩擦力大小为：f=μFN=μmg=40N．故A正确，BCD错误． 故选：A． 物体静止置于水平桌面上，对地面的压力等于物体的重力，由最大静摩擦力等于滑动摩擦力求出最大静摩擦力．根据水平拉力与最大静摩擦力的关系判断物体的状态，确定摩擦力的大小． 本题考查摩擦力的计算，在计算摩擦力时，首先要分析物体的状态，确定是什么摩擦力．当水平拉力小于等于最大静摩擦力时，物体拉不动，受到的是静摩擦力；当水平拉力大于最大静摩擦力时，物体被拉动，受到的是滑动摩擦力．‎ ‎7. 解：分别对三种形式的结点进行受力分析，设杆子的作用力分别为F1、F2、F3，各图中T=mg． 在图（a）中，． 在图（b）中，． 在图（c）中，．可知a=b＞c，故C正确，A、B、D错误． 故选C． 分别对结点A受力分析，运用共点力平衡求出杆子对A点的作用力大小，从而比较出杆‎0A的受力大小关系． 解决本题的关键能够正确地进行受力分析，运用共点力平衡进行求解．‎ ‎8. 解：对结点C受力分析，受到三根绳子拉力，将Fa和Fb合成为F， ​ 根据三力平衡得出：F=Fc=mg 已知ac和bc与竖直方向的夹角分别为30°和60°，所以α=30° 根据三角函数关系得出： Fa=F•cosα=mg Fb=F•sinα=mg 故选：C． c点进行受力分析，然后根据平衡条件和三角函数表示出力与力之间的关系． 该题的关键在于能够对结点c进行受力分析，利用平衡状态条件解决问题；力的计算离不开几何关系和三角函数．‎ ‎9. 解：A、5N与7N合成时，合力最大12N，最小2N，可以为8N，故三个力合力可能为零； B、5N与2N合成时，合力最大7N，最小3N，可能为3N，故三个力合力可能为零； ‎ 9‎ C、1N与5N合成时，合力最大6N，最小4N，不可能为10N，故三个力合力不可能为零； D、10N与10N合成时，合力最大20N，最小0N，可能为10N，故三个力合力可能为零； 本题选合力不可能为零的，故选：C． 二力合成时，合力范围为：|F1-F2|≤F≤|F1+F2|；先合成两个力，如果合力范围包括第三个力，则三力可以平衡． 本题关键明确二力合成时，合力范围为：|F1-F2|≤F≤|F1+F2|；两力同向时合力最大，反向时合力最小．‎ ‎10. 解：A、B、对物体受力分析，将推力F正交分解，如图 根据共点力平衡条件 水平方向Fcos θ-f=0 则物体受到摩擦力大小f=Fcosθ．故A正确，B错误． C、D、竖直方向Fsin θ-N-mg=0 摩擦力大小f =μN=μ（Fsinθ-mg），故C错误，D错误． 故选：A． 对物体受力分析，受推力、重力、支持力、摩擦力而做匀速运动，根据平衡条件用正交分解法列式求解． 本题是力平衡问题，关键是分析物体的受力情况，作出力图，列方程即可求解． 选择恰当的方法，往往可以使问题简化，常用方法有：正交分解法；相似三角形法；直角三角形法；隔离法与整体法；极限法．‎ ‎11. 解：对结点O受力分析如图： 结点O始终处于平衡状态，所以OB绳和OA绳上的拉力的合力大小保持不变，方向始终是竖直向上的． 所以OA绳受力大小变化情况：逐渐变小；OB绳受力大小变化情况是：先变小后变大 故选BC． OB绳的B端沿半圆支架从水平位置逐渐移至竖直的位置C的过程中，物体始终处于平衡状态，找出不变的物理量，画出平行四边形进行分析． 此题为物体平衡条件的一个应用：动态分析，处理这个类型的题需要找出不变的物理量，然后作图或找变化的物理量与不变的物理量之间的关系再加以分析，就是以不变应万变．‎ ‎12. 解：A、当F=25N时，木块的最大静摩擦力fm1=μF1=0.25×25=6.25N＞G，故物体静止不动；根据平衡条件可得木块受到的摩擦力为f1=G=6N；故A正确； B、当F=10N时，木块的最大静摩擦力fm2=μF2=0.25×10=2.5N＜G 故物体将要下滑，木块受到的摩擦力为f2=μF2=0.25×10=2.5N；故B正确； C、F变大时，若物体处于静止状态，则受到的摩擦力一直等于重力；大小保持不变；故C错误； D、当压力为零时，物体与墙之间没有摩擦力，物体做自由落体运动；故D正确； 故选：ABD 9‎ ‎． 先根据木块的重力和最大静摩擦力的关系，分析出木块处于静止状态，再由平衡条件求摩擦力． 当木块的重力大于最大静摩擦力，木块将向下滑动，由摩擦力公式求解f=μN摩擦力． 本题考查摩擦力的临界问题，要注意明确静摩擦力与最大静摩擦力之间的关系，能根据最大静摩擦力判断物体是否发生滑动，从而明确摩擦力的计算方法．‎ ‎13. 解：A、7N与6N的合力范围是1N≤F≤13N．可能为2N．故A正确． B、8N与12N的合力范围是4N≤F≤20N．不可能为2N．故B错误． C、5N与5N的合力范围是0N≤F≤10N．可能为5N．故C正确． D、3N与4N的合力范围是1N≤F≤7N．不可能为8N．故D错误． 故选AC． 两个力的合力范围是大于等于两个力之差的绝对值，小于等于两个力之和，根据该规律判断选项的正确与否． 解决本题的关键的掌握两个力的合力范围，知道合力与分力的关系．‎ ‎14. 解：物体A受重力和拉力，二力平衡； 对物体B受力分析： 地球表面的一切物体都受到重力，故重力一定受； 绳子对B有向左上方的拉力； 地面对B有向右的静摩擦力； 有摩擦力一定有弹力，故地面对物体B一定有向上的支持力； 故选：BCD． 本题关键先对A受力分析，然后再对B受力分析，根据平衡条件列式分析，同时要明确摩擦力和弹力的产生条件． 解力学题，重要的一环就是对物体进行正确的受力分析．由于各物体间的作用是交互的，任何一个力学问题都不可能只涉及一个物体，力是不能离开物体而独立存在的．所以在解题时，应根据题目的要求，画一简图，运用“隔离法”（整体法也是隔离法），进行受力分析．由于物质分为实体与场，所以，力的作用方式也分为两类，一类是实物对研究对象的作用，其特点是施力物与研究对象直接接触（如摩擦力、空气阻力、弹性力等）；另一类是物体通过它所激发的场对研究对象的作用，其特点是激发场的物体与研究对象不直接接触（如重力、静电力等）．在力学中，以场方式作用于研究对象的力经常是重力．由此，得出进行受力分析的规则：在研究物体受哪些力时，除重力外，就只看该物体与之相触的物体，凡与研究对象接触的物体对研究对象都可能有力作用．‎ ‎15. 【分析】‎ 以结点为研究对象，分析受力情况，由平衡条件分析T1、T2的合力，并求出T1、T2的大小。  本题是三个力平衡的问题，分析受力情况，作出力图是关键；要注意明确三力平衡时，任意两力之和与第三力等大反向。‎ ‎【解答】‎ 以结点为研究对象，分析受力情况，如图 重物的拉力F、OA的拉力T1、OB的拉力T2，其中F=mg，根据平衡条件得知，T1、T2的合力与F大小相等、方向相反，即得T1、T2的合力大小为mg，方向竖直向上。‎ 9‎ AB.由图得，，所以T1、T2之比为，故A正确，B错误；‎ CD.因为T1>T2，若逐渐增加m的质量，OA绳一定先断，故C正确，D错误。‎ 故选AC。‎ ‎16. 解：（1）F是通过作图的方法得到合力的理论值，而F′是通过一个弹簧称沿AO方向拉橡皮条，使橡皮条伸长到O点，使得一个弹簧称的拉力与两个弹簧称的拉力效果相同，测量出的合力． （2）细绳的作用是对结点O施加不同方向的拉力F1、F2，换用橡皮筋拉结果是一样的． （3）合力与分力是等效替代的关系，所以本实验采用的等效替代法，故ACD错误，B正确． 故选：B 故答案为：（1）F；F′（2）不变　（3）B 由于实验误差的存在，导致F1与F2合成的理论值（通过平行四边形定则得出的值）与实际值（实际实验的数值）存在差别，只要O点的作用效果相同，是否换成橡皮条不影响实验结果． 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．‎ ‎17. （1）圆球受到重力G、细绳的拉力T和墙壁的弹力N作用，作出圆球的受力示意图； （2）根据平衡条件求解绳子对圆球的拉力大小； （3）根据平衡条件求解墙壁对圆球的弹力大小． 本题是简单的力平衡问题，关键是分析物体的受力情况，作出受力的示意图，要培养良好的作图习惯．‎ ‎18. （1）物体在水平面上做匀速直线运动，受到重力、水平面的支持力、滑动摩擦力和弹簧的弹力，由胡克定律求出弹簧的拉力，根据平衡条件可知，滑动摩擦力与拉力大小相等，支持力与重力大小相等，由f=μFN求出动摩擦因数． （2）当弹簧的伸长量增大时，弹簧的拉力增大，而滑动摩擦力不变． （3）撤去弹簧物体在水平面继续滑行，物体受滑动摩擦力，大小不变． 对于物体的平衡问题，首先确定研究对象，其次分析物体受力情况，再根据平衡条件列方程求解．‎ ‎19. 木块受重力，斜面支持力，摩擦力，先由木块不受推力时可以匀速下滑，列沿斜面的平衡方程，可以得到摩擦因数．进而在对受推力作用下的匀速运动，列受力平衡方程，联立沿斜面和垂直斜面的平衡方程可以解得推力F． 本题主要是解决摩擦因数，依据题目的提示，其在不受推力时能匀速运动，由此就可以得到摩擦因数．‎ 9‎