带答案高中物理必修一第三章相互作用力微公式版典型例题.docx

通用版带答案高中物理必修一第三章相互作用力微公式版典型例题1单选题1、2021年11月19日杭州二中高二年级举行了一场精彩的拔河比赛，如图所示为某班级正在比赛时的场景，假定所有同学穿的都是平底鞋，对比赛中所涉及的物理知识，以下分析中正确的是（）A获胜队伍对绳的拉力大于对方队伍对绳的拉力B因为绳子的拉力处处相等，所以两队队员受到的地面摩擦力总是相等C双方相持时，若绳子拉力增大，则地面对运动员的作用力增大D双方相持时，运动员身体后倾，减小与地面间的夹角，是为了增加与地面间的正压力答案：CA对绳子分析可知，两队对绳子的拉力是一对平衡力，大小相等，方向相反，故A错误；B对两队整体分析可知，当整体突然向获胜的一方移动时，获胜一方受到的静摩擦力大于另一方受到的静摩擦力，故B错误；CD双方相持时，对人进行受力分析，竖直方向上有N=mg因为人的重力不变，故人与地面间的正压力不变。水平方向上有f=T当绳子的拉力增大时，地面对运动员的摩擦力增大，而支持力不变，故支持力和摩擦力的合力增大，即地面对运动员的作用力增大，故C正确，D错误。故选C。2、如图所示，弹簧一端系一质量为m的物块，另一端固定在长木板上，缓慢抬起木板的一端，物块与木板始终保持相对静止。当木板与水平面成=30，物块与木板间恰好没有摩擦力。当木板与水平面成=60时物块所受摩擦力（）A等于零B大小为32mg，方向沿斜面向上C大小为3-12mg，方向沿斜面向上D大小为mg，方向沿斜面向上答案：C设弹簧的弹力为F，当木板与水平面成=30时，根据平衡条件可得F=mgsin30当木板与水平面成=60时，弹簧的弹力不变，重力沿斜面向下的分力变大，则物块受到的摩擦力方向沿斜面向上；根据平衡条件可得F+f=mgsin60解得f=3-12mg故C正确、ABD错误。故选C。3、如图所示，在水平桌面上叠放着物体a、b、c，三个物体均处于静止状态。下列说法正确的是（）Ac一定受到水平桌面的摩擦力Bb对a的作用力一定竖直Cc对b的摩擦力可能水平向右Db对a的支持力与a受到的重力是一对作用力和反作用力答案：BA对a、b、c整体分析，受重力和支持力，二力平衡，c不受地面的摩擦力，故A错误；B对物体a受力分析，受重力、支持力和静摩擦力，根据平衡条件，b对a的作用力一定竖直向上，和a的重力平衡，故B正确；C以a和b整体为研究对象，受到重力、支持力和静摩擦力，根据平衡条件，c对b的静摩擦力平行接触面向上，故C错误；Db对a的支持力与a对b的压力是一对作用力和反作用力，故D错误。故选B。4、如图所示，俄国寓言故事天鹅、大虾和梭鱼中说：“有一次，天鹅、大虾和梭鱼，想把一辆大车拖着跑，他们都给自己上了套，拼命地拉呀拉呀，大车却一动也不动了。”下列对这段话理解正确的是（）A因为大车太重了，所以不动B因为天鹅、大虾和梭鱼的力气太小了，所以拉不动大车C大车其实运动了，只是因为移动距离太小，看不出来D因为大车所受的合力为零答案：D大车处于静止状态，故大车所受合力为零。故选D。5、两个共点力F1、F2的合力的最大值为7N，最小值为1N。当F1、F2的夹角为90时，合力大小为（）A5NB52NC6ND8N答案：A由题意知F1F27N，F1F21N故F14N，F23N夹角为90时F合F12+F225N故选A。6、如图所示，在大小均为F的两个水平力的作用下，长方体物块A、B相对于水平地面保持静止，下列说法正确的是（）AA、B间的摩擦力大小为F，B与水平地面间的摩擦力大小也为FBA、B间的摩擦力大小等于F，B与水平地面间的摩擦力为零CA、B间的摩擦力大小为2F，B与水平地面间的摩擦力大小为FDA、B间的摩擦力大小为2F，B与水平地面间的摩擦力为零答案：B以物块A为对象，根据A在水平方向上受力平衡可知，B对A的摩擦力fBA与水平力F平衡，则有fBAF以物块AB为整体，由于作用在物块A上的水平力F，与作用在物块B上的水平力F大小相等，方向相反。且水平方向受力平衡可知，设地面对B的摩擦力为f地，则有F-F+f地=0所以f地=0即B与水平地面间的摩擦力为零。故B正确，ACD错误。故选B。小提示：“共同体”模型一般都需要同时采用整体法和隔离法进行受力分析。7、如图所示，A、B为竖直墙面上等高的两点，AO、BO为长度相等的两根轻绳，AOB在同一水平面内，初始时AOBNO，则在不断增加重物G重力的过程中（绳OC不会断）（）AON绳先被拉断BOM绳先被拉断CON绳和OM绳同时被拉断D因无具体数据，故无法判断哪条绳先被拉断答案：A按照力的作用效果将OC绳对结点O的拉力分解，如图所示FMO与OM绳的拉力相等，FNO与ON绳的拉力相等，且FNOFMO因此ON绳先被拉断，BCD错误，A正确。故选A。9、如图所示，半径相同、质量分布均匀的圆柱体E和半圆柱体M靠在一起，E、M之间无摩擦力，E的重力为G，M下表面粗糙，E、M均静止在水平地面上，现过E的轴心施以水平作用力F，可缓慢地将E拉离地面一直滑到M的顶端，整个过程中，M始终处于静止状态，对该过程的分析，下列说法不正确的是（）A地面所受M的压力不变B地面对M的摩擦力逐渐增大C开始时拉力F最大，且为3G，以后逐渐减小为0DE、M间的压力开始时最大，且为2G，以后逐渐减小到G答案：BA取整体为研究对象，地面所受M的压力不变，总等于二者的总重力，A正确，不符合题意；CD圆柱体E受重力G、拉力F、半圆柱体的支持力N作用处于平衡状态，这三个力构成封闭三角形，如图所示开始时N与竖直方向成60角，对应图中的最大三角形，此时拉力F和半圆柱体的支持力N都最大，其大小分别为Fm=Gtan60=3GNm=Gcos60=2G随着E向上移动，三角形逐渐减小，拉力F、半圆柱体的支持力N都逐渐减小，当E移动到M顶端时，F减小到零，N减小到G，故开始时拉力F最大，且为3G，以后逐渐减小为0，E、M间的压力开始时最大，且为2G，以后逐渐减小到G，CD正确，不符合题意；B取整体为研究对象，地面对M的摩擦力等于拉力F，所以摩擦力随拉力F的减小而减小，B错误，符合题意。故选B。10、如图所示，两根相同的轻质弹簧一端分别固定于M、N两点，另一端分别与轻绳OP、OQ连接于O点。现用手拉住OP、OQ的末端，使OM、ON两弹簧长度相同（均处于拉伸状态），且分别保持水平、竖直。最初OP竖直向下，OQ与OP成120夹角。现使OP、OQ的夹角不变，在保持O点不动的情况下，将OP、OQ沿顺时针方向缓慢旋转70。已知弹簧、轻绳始终在同一竖直平面内，则在两轻绳旋转的过程中（）AOP上的作用力一直减小BOQ上的作用力一直减小COP上的作用力先增大后减小DOQ旋转至水平位置时，OQ上作用力最大答案：A初状态系统平衡时，两弹簧弹力相等，合力与两弹簧夹45斜向左上方，则由O点受力平衡知：OP、OQ两绳拉力合力斜向下与OP夹45角。保持O点不动，则两弹簧伸长状态不变，合力不变，将OP、OQ沿顺时针方向缓慢旋转70，此过程OP、OQ合力不变，而两力夹角不变，根据力三角形法可作图如下：红线表示OQ拉力，蓝线表示OP拉力。由图可以看出，在旋转70的过程中，表示OP的拉力TOP长度一直在减小，说明OP上的作用力一直减小；表示OQ的拉力TOQ长度线增大后减小，说明上的作用力先增大后减小；当OQ旋转至水平位置时，OQ对应的圆周角为180-60-45=7590说明此时OQ拉力不是最大值。故A正确，BCD错误。故选A。11、一学校物理项目学习小组研究悬索桥的受力特点，实际的悬索桥在工程上是复杂的，他们进行了合理简化，悬索桥的简化模型如下：吊桥六对钢杆悬吊，六对钢杆在桥面上分列两排，其上端挂在两根钢缆上，如图为其一侧面图。已知图中相邻两钢杆间距离为9m，靠桥面中心的钢杆长度为2m（即AA=DD=2m），BB=EE，CC=PP，又已知两端钢缆CM、PN与水平方向成45角，若钢杆钢缆自重不计，每根钢杆承受拉力相同，桥面总质量m，每根钢杆拉力均为T。以下说法正确的是（）A每根钢杆拉力大小为16mgB每对钢缆AD中拉力大小为13mgC每对钢缆CM中拉力大小为22mgDBB的长度为6m答案：CA桥面总质量m，每根钢杆拉力均为T，由平衡条件可得12T=mg解得T=mg12故A错误；C对整体受力分析如图，由平衡条件可得2TMCsin45=mg解得TMC=mg2sin45=2mg2故C正确；B对左边的悬索受力分析如图所示，由平衡条件可得TAD=TMCcos45=mg2故B错误；D对A点受力分析如图所示，由平衡条件可得tan=16mgTAD=13由几何关系可得BB=AA+ABtan=（2+913）m=5m故D错误。故选C。12、如图将光滑的重球放在斜面上，被竖直的挡板挡住而静止，设球对斜面的压力为N1，对挡板的压力为N2，当挡板从竖直缓慢地转到水平位置的过程中（）AN1变小，N2变大BN1变大，N2变小CN1变小，N2先变小后变大DN1和N2都变小答案：C以球为研究对象，受力分析如图小球受到重力G、斜面的支持力N1和挡板的支持力N2，N1与N1是作用力和反作用力，大小相等，方向相反，N2与N2是作用力和反作用力，大小相等，方向相反，由平衡条件得知，N1和N2的合力与重力G大小相等、方向相反，作出多个位置N1和N2的合力，如图，由图看出，N1逐渐减小，N2先减小后增大，当N1和N2垂直时，N2最小，根据牛顿第三定律得知，N1逐渐减小，N2先变小后变大，故C正确，ABD错误。故选C。13、一轻质弹簧原长6cm，劲度系数为100N/m，在2N的拉力作用下（弹簧未超过弹性限度）该弹簧的长度为（）A2cmB4cmC6cmD8cm答案：D根据胡克定律F=kx=kl-l0=2N则该弹簧的长度为l=Fk+l0=2100m+6cm=8cm故选D。14、如图甲所示，质量为M、倾角为的直角劈B放在水平面上，在劈的斜面上放一质量为m的物体A，将一竖直向下的力F作用于A上，物体A刚好沿斜面匀速下滑。若将一斜向下的力F作用在A上时，A加速下滑，如图乙所示，则在图乙中关于水平面对劈的摩擦力f及支持力FN的结论正确的是（）Af=0，FNMgCf方向向右，FNMgDf方向向右，FNMgB正确，ACD错误。故选B。15、下列关于力的说法中，正确的是（）A运动的物体一定受到阻力B一个挂在绳子上的物体，它受到的重力就是绳对它的拉力C重力的方向竖直向下，也就是指向地心D在地面上同一地点，质量大的物体受的重力大答案：DA力按作用效果分类可以分成动力、阻力等，运动的物体不一定受阻力，例如真空状态下的自由落体运动，故A错误；B绳子的拉力是弹力，由形变产生，与重力本质不同，故B错误；C重力的方向竖直向下，只有在地球的两极点和赤道处重力才指向地心，其它位置重力不指向地心，故C错误；D在地面上同一点重力加速度相同，根据G=mg可知，质量大的物体重力就大，故D正确。故选D。多选题16、下列各组的三个共点力中，可能平衡的有（）A3N，5N，7NB3N，4N，8NC1N，2N，4ND7N，6N，13N答案：ADA3N、5N的合力范围为2N，8N，7N在合力范围之内，所以三个力的合力可能为零，三个力可能平衡，故A正确；B3N、4N的合力范围为1N，7N，8N不在合力范围之内，所以三个力的合力不可能为零，三个力不可能平衡，故B错误；C1N、2N的合力范围为1N，3N，4N不在合力范围之内，所以三个力的合力不可能为零，三个力不可能平衡，故C错误；D7N、6N的合力范围为1N，13N，13N在合力范围之内，所以三个力的合力能为零，三个力可能平衡，故D正确。故选AD。17、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是滑轮与细线的交点且O点在半圆柱体圆心O1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TOA与TOB相等，且TOA=TOB=2mgB弹簧弹力大小为2mgCA球质量为6mD光滑半圆柱体对A球支持力的大小为mg答案：ACAB根据题意，对B受力分析，受弹簧的弹力F，绳子的拉力TOB和本身重力，根据共点力平衡得，水平方向有TOBsin45=F竖直方向有TOBcos45=mg解得TOB=2mg，F=mg根据定滑轮的特性知TOA与TOB相等，故B错误，A正确；CD对A受力分析，如图所示由几何关系可知拉力TOA和支持力FN与水平方向的夹角相等，夹角为60，则FN和TOA相等，夹角为60，则FN和TOA相等，为2mg，对A由平衡条件有2TOAsin60=mAg解得mA=6m故D错误，C正确。故选AC。18、如图所示，光滑水平面上静止着一辆小车，在酒精灯燃烧一段时间后塞子喷出。下列说法正确的是（）A塞子喷出时，塞子受到的冲击力将大于小车受到的冲击力B塞子喷出时，塞子受到的冲击力将小于小车受到的冲击力C塞子喷出瞬间，小车对水平面的压力大于小车整体的重力D若增大试管内水的质量，则可以增大小车整体的惯性答案：CDAB根据牛顿第三定律，塞子受到的冲击力等于小车受到的冲击力，故AB错误；C塞子没有喷出之前，系统对地面的压力等于系统的重力，塞子喷出的瞬间，冲击力的竖直分力大于塞子的重力，说明地面受到的压力变大，故C正确；D质量越大，惯性越大，故D正确。故选CD。19、如图所示，质量为M、半径为R的半球形物体A放在水平地面上，通过最高点处大小不计的钉子用水平细线拉住一质量为m、半径为r的光滑球B，重力加速度为g，则（）AA对地面的压力等于（Mm）gBA对地面的摩擦力方向向左CA对B的支持力大小为R+rRmgD细线对B的拉力大小为rRmg答案：ACAB对A、B整体受力分析，受重力和支持力，相对地面无相对滑动趋势，故不受摩擦力，根据平衡条件知，支持力等于整体的重力，根据牛顿第三定律知，整体对地面的压力与地面对整体的支持力大小相等，故A对地面的压力等于（Mm）g，故A正确，B错误；CD对B受力分析，如图所示，根据平衡条件得FmgcosFTmgtan其中cosRR+rtan(R+r)2-R2R故FR+rRmgFTmg(R+r)2-R2R故C正确，D错误。故选AC。20、如图所示，物体A放在水平桌面上，通过水平细绳绕过光滑定滑轮悬挂一个重为8N的物体B，且已知物体A与桌面间的最大静摩擦力为3N。要使A静止，需加一水平向左的力F1，则F1的取值可以为（）A3NB8NC10ND13N答案：BC当A所受最大静摩擦力方向向左时，F1有最小值为F1min=GB-fAmax=5N当A所受最大静摩擦力方向向右时，F1有最大值为F1max=GB+fAmax=11N所以F1的取值范围是11NF15N故AD不可能，BC可能。故选BC。21、电动平衡车是时下热门的一种代步工具。如图所示，人站在电动平衡车上在某水平地面上沿直线前进，不计空气阻力，下列说法正确的是（）A电动平衡车加速行驶时，车对人的作用力大小大于人对车的作用力大小B电动平衡车加速行驶时，车对人的作用力方向竖直向上C电动平衡车匀速行驶时，车对人的作用力大小等于人对车的作用力大小D电动平衡车匀速行驶时，人受到的重力和平衡车对人的支持力是一对平衡力答案：CDAC作用力与反作用力总是相等，因此电动平衡车无论加速还是匀速行驶，车对人的作用力大小都等于人对车的作用力大小，选项A错误，C正确；B电动平衡车加速行驶时，车对人有支持力和摩擦力，因此车对人的作用力方向不是竖直向上，选项B错误；D电动平衡车匀速行驶时，人受到的重力和平衡车对人的支持力大小相等、方向相反，作用在同一个物体上，是一对平衡力，选项D正确。故选CD。22、如图所示，将一质量为m的滑块轻轻放置于传送带的左端，已知传送带以速率v0顺时针运动，滑块与传送带间的动摩擦因数为，传送带左右距离足够长，重力加速度为g。当滑块速度达到v0时突然断电，传送带以大小为a的加速度匀减速至停止。关于滑块放上去后受到的摩擦力，下列说法正确的是（）A滑块始终没有受到静摩擦力作用B滑块刚放上去时受到的滑动摩擦力大小为mgC滑块受到的摩擦力一直不变D传送带减速时滑块受到的摩擦力大小可能变为ma答案：BDB滑块刚放上传送带时，受到水平向右的滑动摩擦力Ff=mg故B正确；ACD若传送带的加速度ag则滑块和传送带一起匀减速至停止，滑块受到的静摩擦力Ff=ma故AC错误，D正确。故选BD。23、某小城街道两旁的仿古路灯如图所示，灯笼悬挂在灯柱上，若风沿水平方向由右向左吹来，且风力缓慢增大，则（）A灯柱对灯笼的作用力逐渐减小B灯柱对灯笼的作用力逐渐增大C灯柱对灯笼的作用力与竖直方向的夹角逐渐增大D灯柱对灯笼的作用力与竖直方向的夹角逐渐减小答案：BC对灯笼受力分析可得下图所示由勾股定理可得，风力越来越大，则灯柱对灯笼的作用力逐渐增大，灯柱对灯笼的作用力与竖直方向的夹角逐渐增大，AD错误，BC正确。故选BC。24、某班物理兴趣小组在研究三力作用下的平衡问题时，设计了如图所示的简单而常见的情景模型：将一可视为质点的质量为m的小球用轻质柔软的细线悬挂于天花板上的O点，在外力F、细线拉力FT和重力mg的作用下处于平衡状态。细线与竖直方向的夹角为，与F的夹角为，开始时F水平。小组成员经过讨论形成了如下结论，你认为正确的是（）A保持角及小球位置不变，逐渐缓慢减小角直至F竖直向上，则F、FT都逐渐减小B保持F水平，逐渐缓慢增大角，则F、FT都逐渐增大C保持角不变，逐渐缓慢增大角，直至悬线水平，则FT逐渐减小，F逐渐增大D只增加细线的长度，其他条件不变，F、FT都减小答案：BCA如图所示对小球受力分析，小球受重力、拉力F和细线的拉力FT作用，角不变，角减小到90时，F最小，因此角减小的过程中，FT逐渐减小，F先减小后增大，故A错误；B保持F水平，则F=mgtan，FT=mgcos角增大时F、FT都逐渐增大，故B正确；C保持角不变，增大角，细线和拉力F的方向都逆时针转动，如图F水平时FT最大，FT水平时F最大，所以FT逐渐减小，F逐渐增大，故C正确；D只增加细线的长度，对F、FT没有影响，故D错误。故选BC。25、如图甲所示，一物块静止在倾角为的固定斜面上，现给物块施加一个平行于斜面底边且逐渐增大的水平力F作用，物块所受摩擦力f和推力F的大小关系如图乙所示，图中a、b、F0均为已知量。已知最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g，下列说法正确的是（）A由图可求出物块的质量B由图可求出物块与斜面间的动摩擦因数CF小于F0时物块保持静止状态DF大于F0后物块做匀变速运动答案：ABCA设物块的质量为m，当推力F0时，物块所受的摩擦力为amgsin可以得出物块的质量magsin故A正确；B当推力F增大到F0时，物块开始滑动，所受的摩擦力为bmgcos可得出物块与斜面之间的动摩擦因数bmgcosbtana故B正确；CF小于F0时，摩擦力仍在增大，物块保持静止状态，故C正确；DF大于F0后物块开始运动，滑动摩擦力不变，随着F的增大，根据平行四边形定则，物块所受合力逐渐变大，故F大于F0后物块做非匀变速运动，故D错误。故选ABC。填空题26、某同学准备在墙壁上敲一个光滑的钉子，要挂一幅宽0.8m、高0.5m、重83N的画，画的背后边框的中点B和C处系好了长1.0m、最大张力8N的挂绳，如图1所示。请通过计算，判断挂绳是否会断：_（填写“会”、“不会”）；为了美观，该同学准备钉两个等高的钉子，将挂绳隐藏在背后，如图2所示，为确保绳子不会断，两钉子间的最小距离是_m。答案：会0.61根据题意，绳子与水平方向成37角，绳子的拉力为2Fsin37=G解得F=11.5N8N绳子会断。2设绳子与水平方向的夹角为，根据平衡条件得2Fmsin=G解得=60设两个钉子之间的最小距离为x21-x2cos60+x=0.8解得x=0.6m27、质量为5kg的木箱静止在水平地面上，木箱与地面间的动摩擦因数为0.2，g取10m/s2，当木箱受到水平拉力F=2N时，未发生移动，它所受地面摩擦力的大小_。答案：2N1当木箱受到水平拉力F=2N时，未发生移动，可知木箱受到静摩擦力的作用，根据受力平衡可得f=F=2N28、如图所示为剪式千斤顶的截面图。四根等长的支持臂用光滑铰链连接，转动手柄，通过水平螺纹轴减小MN间的距离，以抬高重力大小为G的重物。保持重物不变，MP和PN夹角为120时N点受到螺纹轴的作用力为_；MP和PN夹角为60时N点受到螺纹轴的作用力为_。（不计支持臂和螺纹轴所受的重力）答案：3G33G1根据题意，当两臂间的夹角为120时，由平衡条件有2N1cos60=G解得，两臂受到的压力为N1=G对N点分析，N点受到螺纹轴的作用力为F1=2N1cos30=3G2根据题意，当两臂间的夹角为60时，由平衡条件有2N1cos30=G解得，两臂受到的压力为N2=33G对N点分析，N点受到螺纹轴的作用力为F2=2N2cos60=33G29、如图，一个人站在水平地面上的长木板上用力F向右推箱子，木板、人、箱子均处于静止状态，三者的质量均为m，重力加速度为g，箱子对木板的摩擦力方向_（选填“向左”或“向右”），木板对地面的压力大小为_，木板对地面的摩擦力大小为_。答案：向右3mg01以箱子为研究对象，在水平方向上，木板对箱子的摩擦力与人推箱子的力平衡，所以木板对箱子的摩擦力方向向左，根据牛顿第三定律，箱子对木板的摩擦力方向向右；2以木板、人、箱子组成的整体为研究对象，地面对木板的支持力与整体所受的重力平衡，所以地面对木板的支持力为3mg，根据牛顿第三定律，木板对地面的压力大小为3mg；3以整体为研究对象，三者在水平方向上不受外力作用，故地面对木板的摩擦力为0，所以木板对地面的摩擦力为0。30、如图所示，物体A和B处于静止状态，重力分别为9N和4N，不计弹簧测力计和细线的重力，不考虑摩擦，弹簧测力计的读数是_。答案：4N解：由二力平衡条件，可知题图细线中的拉力大小等于B的重力，而弹簧两侧受力相等，弹簧测力计的读数等于弹簧测力计受到的拉力，所以读数为4N。29