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20xx年高中物理必修一第三章相互作用力(二十六)

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：C
A．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，一轻质晒衣架静置于水平地面上，水平横杆与四根相同的斜杆垂直，两斜杆夹角θ=60°，一重为G的物体悬挂在横杆中点，则每根斜杆受到地面的（  ）

A．作用力为33GB．作用力为36G
C．摩擦力为34GD．摩擦力为38G
答案：B
设斜杆的弹力大小为F，以水平横杆和重物为整体，竖直方向根据受力平衡可得
4Fcos30°=G
解得
F=36G
以其中一斜杆为研究对象，其受力如图所示

可知每根斜杆受到地面的作用力应与F平衡，即大小为36G，每根斜杆受到地面的摩擦力为
f=Fsin30°=312G
B正确，ACD错误；
故选B。
3、如图所示，将一个倾角为45°的光滑斜面固定在水平地面上，斜面上方固定一半径为R的半圆形框架，框架由粗糙的细杆做成，细杆上套一个轻小圆环A，A上连一长度为R的轻绳，轻绳另一端连小球B（可视为质点），开始时轻绳与斜面平行。现给小圆环施加一始终沿半圆形细杆切线方向的拉力F，使圆环缓慢移动，直到轻绳竖直，整个过程小球位置不变，圆环重力不计，则下列说法正确的是（  ）

A．轻绳的拉力逐渐变小B．小球B对斜面的压力逐渐变大
C．半圆形杆对圆环A的摩擦力逐渐变大D．拉力F逐渐变小
答案：C
AB．对小球B进行受力分析

由受力分析结合牛顿第三定律，可知小球B对斜面的压力逐渐变小，细绳的拉力逐渐变大，故AB错误；
CD．对小圆环A进行受力分析则
FT=FN'
F=f
f=μFN'
因为FT逐渐增大，，所以FN'不断增大，即半圆形杆对A的弹力逐渐增大，所以摩擦力不断增大，所以拉力F逐渐变大，故C正确，D错误。
故选C。
4、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（  ）

A．A、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F
B．A、B间的摩擦力大小等于F，B与水平地面间的摩擦力为零
C．A、B间的摩擦力大小为2F，B与水平地面间的摩擦力大小为F
D．A、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
fBA＝F
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。
5、如图所示，工人正在清洗建筑外墙，依靠固定在屋顶的绳子保障安全。墙面对工人的作用力为F1，绳子对工人的作用力为F2，不计工人和竖直墙面之间的摩擦。当他保持同样的姿势缓慢下滑过程中，下列说法正确的是（  ）

A．F1减小  F2减小B．F1减小  F2增大
C．F1增大  F2减小D．F1增大  F2增大
答案：A
设绳子与墙面间的夹角为θ，屋顶到人之间的绳子长度为L，绳子与人的接触点到墙之间的距离为d，当他保持同样的姿势缓慢下滑过程中，由于d不变，L增大，则θ减小，对人受力分析，如图所示

可得
F1=mgtanθ
F2=mgcosθ
θ变小，tanθ变小，cosθ增大，则F1、F2均减小，故A正确，BCD错误。
故选A。
6、如图所示，重为5N的书本被20N的水平力F压在竖直墙面上处于静止状态，则书本所受静摩擦力（  ）

A．大小为5NB．大小为20NC．方向竖直向下D．方向水平向右
答案：A
书静止在墙上，受力平衡，书受到墙对它的静摩擦力与重力等大反向，故大小为5N，方向竖直向上。
故选A。
7、如图所示的装置，杆QO沿竖直方向固定，且顶端有一光滑的定滑轮，轻杆OP用铰链固定于O点且可绕O点转动，用两根轻绳分别拴接质量分别为m1、m2的小球并系于P点，其中拴接m1小球的轻绳跨过定滑轮，已知O点到滑轮顶端Q的距离等于OP，当系统平衡时两杆的夹角为α=120°，则m1：m2为（  ）

A．1：2B．3：2C．1：1D．3：1
答案：D
以结点P为研究对象，受力分析如图所示

则拴接小球m1轻绳的拉力大小等于m1g，由力的平衡条件将杆OP的支持力与轻绳的拉力合成，由相似三角形可得
m1g=2m2gcos30∘
解得
m1:m2=3:1
故ABC错误，D正确。
故选D。
8、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16mg
B．每对钢缆AD中拉力大小为13mg
C．每对钢缆CM中拉力大小为22mg
D．BB'的长度为6m
答案：C
A．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

tanθ=16mgTAD=13
由几何关系可得
BB'=AA'+A'B'tanθ=（2+9×13）m=5m
故D错误。
故选C。
9、下列说法正确的是（　　）

A．伽利略使用图甲斜面进行实验，得出力和运动的关系
B．图乙中，落在球网中的足球受到弹力是由于足球发生了形变
C．图丙中，平衡车的重力与地面对平衡车的支持力是一对作用力与反作用力
D．图丁中，百米赛跑运动员跑到终点时不能立刻停下来是由于惯性
答案：D
A．伽利略使用图甲斜面实验中得到的结论外推到斜面倾角为 90° 的情形，从而间接证明了自由落体运动是匀加速直线运动，故A错误；
B．根据弹力的概念知图乙中，落在球网中的足球受到弹力是由于球网发生了形变，故B错误；
C．图丙中，平衡车的重力与地面对平衡车的支持力大小不相等，且两力均作用在同一物体上，根据牛顿第三定律可知，这两个力不是一对相互作用力，故C错误；
D．根据惯性的概念可知图丁中，百米赛跑运动员跑到终点时不能立刻停下来是由于惯性，故D正确。
故选D。
10、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（  ）
A．2cmB．4cmC．6cmD．8cm
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。
多选题
11、力的合成和分解在生产和生活中有着重要的作用，下列说法中正确的是（　　）
A．高大的桥要建很长的引桥，减小桥面的倾角，是为了减小汽车重力沿桥面向下的分力，达到行车方便和安全的目的
B．幼儿园的滑梯很陡，是为了增加小孩滑滑梯时受到的重力，使小孩下滑得更快
C．运动员做引体向上（缓慢上升）动作时，双臂张开很大的角度时要比双臂竖直平行时觉得手臂用力大，是由于张开时手臂产生的合力增大的缘故
D．帆船能顺风行驶，说明风力一定能分解出沿船前进方向的分力
答案：AD
A．汽车上桥时，重力沿桥面向下的分力为mgsin θ，当引桥长时，倾角θ小，重力沿桥面向下的分力小，汽车行驶方便安全，故A正确；
B．滑梯很陡与小孩重力互不相干，故B错误；
C．双臂产生的合力大小均等于运动员的重力，故C错误；
D．风吹船帆使其向前航行，一定是风力分解出沿船前进方向的分力，故D正确。
故选AD。
12、如图所示，一质量为M、倾角为θ的斜面体置于水平面上，一质量为m的滑块通过一跨过两定滑轮的轻绳与一重力为G的钩码相连（两滑轮间的绳水平），现将滑块置于斜面上，滑块在斜面上匀速上滑，滑块运动过程中，斜面体一直保持静止，则下列说法中正确的是（  ）

A．地面对斜面体的摩擦力方向水平向右，大小为Gsinθ
B．滑块对斜面体的摩擦力方向沿斜面向上，大小为G-mgsinθ
C．地面对斜面体的支持力大小为(M+m)g+G
D．地面对斜面体的支持力大小为(M+m)g
答案：BD
A．将滑块m和斜面体M看作一个系统进行受力分析，水平方向受到向左的拉力
T=G
由系统静止可知地面对斜面体的摩擦力方向水平向右，大小为G，故A错误；
B．沿斜面方向对滑块进行受力分析可得
T=mgsinθ+f
斜面体对滑块的摩擦力为
f=G-mgsinθ
方向沿斜面向下；由牛顿第三定律可知，滑块对斜面体的摩擦力方向沿斜面向上，大小为G-mgsinθ，故B正确；
CD．对滑块m和斜面体M组成的整体进行受力分析，竖直方向
N=mg+Mg
即地面对斜面体的支持力大小为(M+m)g，故C错误，D正确。
故选BD。
13、下列各组的三个共点力中，可能平衡的有（　　）
A．3N，5N，7NB．3N，4N，8NC．1N，2N，4ND．7N，6N，13N
答案：AD
A．3N、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；
B．3N、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；
C．1N、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；
D．7N、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。
14、如图所示，放置在粗糙水平地面上的物体A、B中间由轻质弹簧连接且弹簧处于伸长状态，物体A、B受到的重力大小都为10N，对物体B施加5N的水平向右的外力F，整个装置静止不动。下列说法正确的是（  ）

A．物体A有可能不受摩擦力B．物体B有可能不受摩擦力
C．物体B和地面间的动摩擦因数为0.5D．增大外力F，弹簧弹力可能不变
答案：BD
A．弹簧处于伸长状态，弹簧对物体A有拉力，根据平衡条件，物体A一定受摩擦力作用，A错误；
BD．弹簧处于伸长状态，弹簧对物体B的弹力向左，可能等于拉力F，根据平衡条件，物体B可能不受摩擦力，若此时增大外力F，开始产生静摩擦力，物体B不运动，弹簧的弹力不变，BD正确；
C．无法求出物体B和地面间的动摩擦因数，C错误。
故选BD。
15、某商场为了节能安装了智能化电动扶梯。在无人乘梯时，扶梯缓慢运转；有人站上扶梯时，它会先慢慢加速再匀速运转。如图所示，一顾客乘该扶梯上楼，恰好经历了这两个过程，则下列说法正确的是（　　）

A．顾客仅在加速阶段受摩擦力的作用
B．顾客受到摩擦力作用时，摩擦力的方向斜向右上方
C．顾客受到的支持力总是大于重力
D．扶梯对顾客作用力的合力方向先指向右上方，再竖直向上
答案：AD
A. 顾客仅在加速阶段受摩擦力的作用，A正确；
B. 顾客的加速度沿斜面向上，有水平向右的分量的加速度，此时水平方向
f=max
受到的摩擦力方向水平向右，B错误；
C. 匀速阶段，顾客受到的支持力等于重力，C错误；
D. 加速阶段，扶梯对顾客支持力大于重力，摩擦力水平向右，支持力和摩擦力的合力方向指向右上方，匀速阶段没有摩擦力，扶梯对人的作用力就是支持力，竖直向上，D正确。
故选AD。
16、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（  ）

A．A对地面的压力等于（M＋m）g
B．A对地面的摩擦力方向向左
C．A对B的支持力大小为R+rRmg
D．细线对B的拉力大小为rRmg
答案：AC
AB．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（M＋m）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
F＝mgcosθ
FT＝mgtanθ
其中
cosθ＝RR+r
tanθ＝(R+r)2-R2R
故
F＝R+rRmg
FT＝mg(R+r)2-R2R
故C正确，D错误。
故选AC。

17、如图甲所示，一弹簧一端固定在传感器上，传感器与电脑相连，当对弹簧施加变化的作用力（拉力或压力）时，在电脑上得到了弹簧长度的形变量与弹簧产生的弹力大小的关系图像（如图乙）。则在弹簧的弹性限度内，下列判断正确的是（　　）

A．弹簧产生的弹力和弹簧的长度成正比
B．弹簧长度的增加量与对应的弹力增加量成正比
C．该弹簧的劲度系数是200 N/m
D．对该弹簧施加拉力或压力时，劲度系数不变
答案：BCD
A．根据胡克定律可知
F=k（l-l0）=kx
即弹簧弹力与弹簧的形变量成正比，与弹簧长度不成正比，故A错误；
B．根据胡克定律知
ΔF=kΔx
则弹簧长度的增加量与弹力增加量成正比，故B正确；
C．弹力与弹簧形变量的关系图像的斜率表示劲度系数，由此可知该弹簧的劲度系数是
k=300.15=200N/m
故C正确；
D．由于图像斜率不变，说明对该弹簧施加拉力或压力时，劲度系数不变，故D正确。
故选BCD。
18、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：CD
AC．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。
19、三个共点力大小分别为2N、5N、8N，它们的合力的大小可能为（  ）
A．0NB．1NC．5ND．16N
答案：BC
三个共点力大小分别为2N、5N、8N，它们的合力的最小值为1N，它们合力的最大值为15N，它们合力的取值范围是
1N≤F≤15N
故选BC。
20、如图，水平地面上竖直固定一根粗细均匀、光滑的直杆，杆上套有圆环A，地面上有一个滑块B，A、B用轻杆通过活动铰链连接，轻杆与竖直方向的夹角为θ，A、B处于静止状态。现增大θ角，A、B仍处于静止状态，在θ角增大的前、后两个状态，下列说法正确的是（  ）

A．A、B间轻杆的弹力增大
B．物块B对地面的压力变小
C．直杆对圆环A的弹力减小
D．地面对物块B的摩擦力增大
答案：AD
A．设轻杆上的弹力为F，对圆环A研究，有
Fcosθ=mAg
可知θ越大，F越大，选项A正确；
B．地面对B的支持力等于A、B整体的重力，始终不变，选项B错误；
C．直杆对A的弹力
N=mAgtanθ
可知θ越大，N越大，选项C错误；
D．对整体研究，地面对B的摩擦力
f=N
θ越大，N越大，因此地面对B的摩擦力增大，选项D正确。
故选AD。
填空题
21、力的合成与分解所体现的思想方法是_________；通过观察激光经平面镜多次反射后光斑的位置变化来感受物体的微小形变，用到的实验方法是_________。
答案：     等效替代     放大法
[1]力的合成与分解所体现的思想方法是等效替代。
[2]通过观察激光经平面镜多次反射后光斑的位置变化来感受物体的微小形变，用到的实验方法是放大法。
22、如图所示，重力G=80N的物体，在动摩擦因数为0.1的水平面上向左运动，同时受到大小为24N，方向向右的水平力F的作用，则物体所受摩擦力的大小为__________N；将F在纸面内绕作用点逆时针旋转30°，则物体所受摩擦力的大小为__________N。

答案：     8     6.8
[1]物体所受摩擦力的大小为
f=μG=0.1×80N=8N
[2]将F在纸面内绕作用点逆时针旋转30°，物体对水平面的压力
N=G-Fsin30°=68N
则物体所受摩擦力的大小为
f1=μN=6.8N
23、物体仅受到大小分别为5N、8N、12N，方向不定的三个力作用。该物体所受合力的最小值为___________N，合力的最大值为___________N。
答案：     0     25
[1]根据题意可知8N和12N的力的合力范围为4N∼20N，所以可与5N的力平衡，得三个力的合力最小值为0。
[2]当三个力方向相同时合力最大为25N。
24、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：2N
[1]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=2N
25、如图所示，一根重为50N的均匀长方体木板放在水平桌面上，木板与桌面间的动摩擦因数为0.2，它与桌面间的最大静摩擦力为12N。当用F1=6N的水平力推木板时，它所受的摩擦力为______N；当用F2=30N的水平力推木板，运动到木板的三分之一伸出桌边时，它所受的摩擦力为______N。

答案：     6     10
[1]当用F1=6N的水平力推木块时，小于它与桌面间的最大静摩擦力12N，则它所受的摩擦力为6N。
[2]当用F2=30N的水平力推木块时，大于它与桌面间的最大静摩擦力12N，它所受的摩擦力为滑动摩擦力，大小为
f=μmg=10N
在木块被推动过程中，当木块伸出桌边三分之一时，因正压力和动摩擦因数都不变，则它所受的摩擦力仍为10N。

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