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20xx年高中物理必修一第三章相互作用力(二)

1

单选题
1、南宁的夏天温度较高，天气炎热，此时喝一瓶冰水降暑是一件很幸福的事情。若保持手握瓶子一起静止，以下操作能让摩擦力变大的是（　　）
A．增大手的挤压力
B．增大手与瓶子的接触面积
C．把手弄湿
D．往瓶中加入少量的水
答案：D
若保持手握瓶子一起静止，根据二力平衡可知瓶子所受静摩擦力始终与重力大小相等，增大手的挤压力、增大手与瓶子的接触面积或把手弄湿都不能使摩擦力变大，往瓶中加入少量的水，重力增大，可以使瓶子所受静摩擦力增大。
故选D。
2、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。
3、如图所示，关于下列各图受力情况说法正确的是（　　）

A．甲图中原木P在M、N两点各受一个弹力，且均竖直向上
B．乙图中BC杆对滑轮的弹力一定由B指向C
C．丙图中铁块所受重力可以分解为下滑力和对斜面的压力
D．丁图中弹簧一定处于压缩状态
答案：D
A．甲图，在M点的弹力方向垂直地面向上，在N点的弹力方向垂直原木P向上，故A错误；
B．乙图中BC杆斜插入墙壁中，则BC杆对滑轮的作用力与两侧绳的拉力的合力平衡，方向不一定由B指向C，故B错误；
C．铁块对斜面的压力是斜面受到的力 、重力的分力都是铁块所受的力，故C错误；
D．弹簧对小球的弹力只能沿弹簧的轴线方向，由平衡条件知，弹簧对小球弹力沿弹簧向右，即弹簧一定处于压缩状态，故D正确。
故选D。
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，根据受力平衡可知，B对A的摩擦力与水平力F平衡，则有
fAB=F
以物块A、B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，根据受力平衡可知B与水平地面间的摩擦力为零，B正确，ACD错误；
故选B。
5、如图所示，把静止在斜面上的物体的重力mg分解为F1、F2两个力，下列说法正确的是（  ）

A．F1是斜面作用在物体上使物体下滑的力，F2是物体对斜面的压力
B．物体受到mg、FN、f、F1、F2 5个力作用
C．物体受到的合力为mgsinθ
D．物体受到的合力为0
答案：D
A．F1是重力的分力，不是斜面作用在物体上使物体下滑的力，F2是重力的分力，不是物体对斜面的压力，A错误。
B．物体只受重力、支持力和斜面对物体的摩擦力三个力，B错误；
CD．物体处于静止状态，则物体受到的合力为零，C错误，D正确。
故选D。
6、如图，某同学脚穿旱冰鞋去推一张放在水平地面上的桌子，结果没推动。下列说法正确的是（　　）

A．他推桌子的力大于桌子对他的推力
B．他推桌子的力小于桌子对他的推力
C．他推桌子的力与桌子对他的推力是平衡力
D．他推桌子的力与桌子对他的推力是作用与反作用力
答案：D
没有推动桌子说明桌子仍处于平衡状态，推力与地面对桌子的静摩擦力是一对平衡力；他推桌子的力与桌子推他的力是作用与反作用，大小相等、方向相反，作用在彼此上面。
故选D。
7、如图所示，质量为m的物体A在竖直向上的力F(F<mg)作用下静止于斜面上，若减小力F，则（  ）

A．物体所受合力变小B．斜面对物体A的支持力不变
C．斜面对物体A的摩擦力变大D．斜面对物体A的摩擦力可能为零
答案：C
A．在拉力F作用下对物体受力分析，如图所示，设支持力为N，根据共点力平衡条件，依题意有

N=(mg-F)cosθ
因F<mg，物体能静止于斜面的条件为
(mg-F)sinθ≤μN=μ(mg-F)cosθ
可知
 μ≥tanθ
这是物体能够静止在斜面上的条件，与F是否减小无关，即力F减小后，物体仍能静止于斜面上，则其合力仍为零，故A错误；
BCD．依题意，在拉力F作用下对物体受力分析，如图1所示，设支持力为N，摩擦力为f，根据共点力平衡条件，有
f=(mg-F)sinθ
N=(mg-F)cosθ
若减小力F其他不变，可知N变大，f变大，故BD错误，C正确。
故选C。
8、如图所示，用轻绳系住一质量为2m的匀质大球，大球和墙壁之间放置一质量为m的匀质小球，各接触面均光滑。系统平衡时，绳与竖直墙壁之间的夹角为α，两球心连线O1O2与轻绳之间的夹角为β，则α、β应满足（  ）

A．绳子的拉力可能小于墙壁的支持力
B．墙壁的支持力一定小于两球的重力
C．3tanα=tan（α+β）
D．3tanα=3tan（α+β）
答案：C
A．设绳子拉力为F，墙壁支持力为N，两球之间的压力为T，将两个球作为一个整体进行受力分析，如图1所示。根据图1中几何关系可得绳子的拉力大于墙壁的支持力，故A错误；
B．根据平衡条件可得
N=3mgtanα
由于α大小不确定，所以墙壁的支持力不一定小于两球的重力，故B错误；
CD．对小球进行受力分析，如图2所示，根据平衡条件可得
N=mgtanθ
根据几何关系可得
θ=α+β
则
N=mgtan（α+β）
联立得
3tanα=tan（α+β）
故C正确，D错误。
故选C。
 小提示：
9、长直木板上表面上静置一物体，木板由水平位置缓慢转至物体恰好在木板上滑动时，物体所受摩擦力Ff与木板倾角θ间关系图像正确的是（  ）
A．B．
C．D．
答案：D
木板由水平位置缓慢抬起时，物体保持相对静止直至恰好在木板上滑动时，根据平衡条件可得摩擦力大小为
Ff=mgsinθ
结合数学知识可知D图像符合题意，故选D。
10、小帅同学用轻质圆规做了如图所示的小实验，圆规两脚A与B分别模拟横梁与斜梁，钥匙模拟重物，重力为mg。将钥匙重力分解为拉伸A脚的分力F1和压缩B脚的分力F2，则（  ）

A．F1=mgtanαB．F1=mgsinαC．F2=mgtanαD．F2=mgsinα
答案：A
如图所示，拉伸A的分力
F1=mgtanα
压缩B的分力
F2=mgcosα

故选A。
多选题
11、如图甲所示，力F（未画出）变化时弹簧长度不断变化，取水平向左为正方向，得外力F与弹簧长度的关系如图乙所示，则下列说法正确的是（    ）

A．弹簧原长为5 cm
B．弹簧的劲度系数为400 N/m
C．l=10 cm时，弹簧对墙壁的弹力方向水平向右
D．l=10 cm时，弹簧对墙壁的弹力大小为20 N
答案：BD
A．根据图像可知，当
F=0
时，弹簧处于自然伸长状态，即自然长度
l0=15cm
A错误；
B．由胡克定律可得
k=Fx=40（25-15）×10-2N/m=400N/m
B正确；
CD．由题意知，弹簧长度为10 cm时，F方向向左，弹簧处于压缩状态，弹簧对墙壁的弹力水平向左，大小为
F=k（l0-l）=400×（0.15-0.10）N=20N
C错误，D正确。
故选BD。
12、如图所示，一光滑的轻滑轮用细绳OO’悬挂于O点；另一细绳跨过滑轮，其一端悬挂质量为m的物块A，另一端系一位于固定光滑斜面上的质量为2m的物块B，斜面倾角θ=45°，外力F沿斜面向上拉物块B，使物块B由滑轮正下方位置缓慢运动到和滑轮等高的位置，则（  ）

A．细绳OO’的拉力先减小后增大
B．细绳对物块B的拉力大小不变
C．斜面对物块B的支持力逐渐减小
D．外力F逐渐变大
答案：BD
AB．对物体A分析可知，细绳的拉力T=mg，则细绳对物块B的拉力大小不变；因滑轮两边细绳的拉力大小相等且不变，而两绳的夹角逐渐变大，则两绳的合力逐渐减小，即细绳OO′的拉力逐渐减小，选项A错误，B正确；
CD．对物块B受力分析如图所示

当物块B上移时α先从45°减小到0°再增加到-45°，在垂直斜面方向根据平衡方程可知
N=mgcosθ-Tcosα
斜面对物块B的支持力先减小后增大；在沿斜面方向根据平衡条件可知
F=mgsinθ-Tsinα
外力F逐渐变大，选项C错误，D正确。
故选BD。
13、如图所示，质量为M的物块A放置在光滑水平桌面上，右侧连接一固定于墙面的水平轻绳，左侧通过一倾斜轻绳跨过光滑定滑轮与一竖直轻弹簧相连，轻弹簧的另一端与质量为m的物块B连接，物块B套在光滑水平杆上，轻弹簧此时恰好处于原长状态。若对物块B施加一水平外力F使之沿光滑水平杆缓慢向左运动，物块A始终处于静止状态，轻绳不可伸长，弹簧始终在弹性限度内，则这个过程中（  ）

A．水平外力F一直增大
B．水平杆对物块B的弹力一直减小
C．物块A右侧轻绳的拉力一直增大
D．桌面对物块A的弹力一直增大
答案：AC
分别对物块A和物块B受力分析如图所示

AB．两物块均受四个力处于动态平衡状态，正交分解可得，若对物块B施加水平外力F使之沿光滑水平杆缓慢向左运动，弹簧的弹力越来越大，画一个以弹簧原长为半径的辅助圆，由图可知，圆外的长度即为伸长量且越来越大，则弹簧的弹力越来越大，弹簧弹力的水平分量和竖直分量都越来越大，即水平外力F越来越大，水平杆对物块B的弹力先减小再反向增大，故A正确，B错误；
CD．由于物块A一直处于静止状态，物块A左侧绳的拉力等于弹簧弹力，也一直增大，所以桌面对物块A的弹力一直减小，右侧轻绳的拉力一直增大，故C正确，D错误。
故选AC。
14、如图所示，质量为m的小球被一根橡皮筋AC和一根绳BC系住，当小球静止时，橡皮筋处在水平方向上。下列判断中正确的是（  ）

A．在AC被突然剪断的瞬间，BC对小球的拉力不变
B．在AC被突然剪断的瞬间，小球的加速度大小为gsinθ
C．在BC被突然剪断的瞬间，小球的加速度大小为gcosθ
D．在BC被突然剪断的瞬间，小球的加速度大小为gsinθ
答案：BC
AB．设小球静止时BC绳的拉力为F，AC橡皮筋的拉力为T，由平衡条件可得
Fcosθ=mg，Fsinθ=T
解得
F=mgcosθ，T=mgtanθ
在AC被突然剪断的瞬间，BC上的拉力F发生了突变，小球的加速度方向沿与BC垂直的方向且斜向下，大小为
a=gsinθ
B正确，A错误；
CD．在BC被突然剪断的瞬间，橡皮筋AC的拉力不变，小球的合力大小与BC被剪断前拉力的大小相等，方向沿BC方向斜向下，故加速度
a=gcosθ
C正确，D错误。
故选BC。
15、如图所示，在一水平面上放置了一个顶端固定有滑轮的斜面，物块B、C重叠放置在斜面上，细绳的一端与B物块相连，另一端有结点O，结点处还有两段细绳，一段连接重物A，另一段用外力F拉住。现让外力F将物块A缓慢向上拉动，将OO'从竖直拉至水平，拉动过程中始终保证夹角α=120°，且绳子OO'始终拉直，物块B和C以及斜面体始终静止，则下列说法正确的是（  ）

A．绳子OO'的拉力先增大后减小
B．B对C的摩擦力一直在增大
C．斜面对B的摩擦力可能一直在减小
D．地面对斜面体的摩擦力先增大后减小
答案：AD
A．结点O转动过程中，动态分析图如下

根据拉密定理有
mgsinα=Fsinβ=F1sinγ
由于α保持不变，结点O转动至水平的过程中，β角一直减小到直角，γ角从60∘一直增大到150∘增大，可得，F一直增大，绳子的拉力F1先增大后减小，故A正确；
B．对C受力分析，C一直处于平衡状态，B、C间的摩擦力一直不变，故B错误；
C．对B、C整体受力分析可知，绳子的拉力与摩擦力的合力等于重力沿斜面向下的分力，由于绳子的拉力F1先增大后减小，所以斜面对B的摩擦力不可能一直减小，故C错误；
D．对B、C以及斜面整体分析，绳子对整体水平方向的受力先增大后减小，则摩擦力也是先增大后减小，故D正确。
故选D。
故选AD。
16、《大国工匠》节目中讲述了王进利用“秋千法”在1000kV的高压线上带电作业的过程。如图所示，绝缘轻绳OD一端固定在高压线杆塔上的O点，另一端固定在兜篮上。另一绝缘轻绳跨过固定在杆塔上C点的定滑轮，一端连接兜篮，另一端由工人控制。身穿屏蔽服的王进坐在兜篮里，缓慢地从C点运动到处于O点正下方E点的电缆处。轻绳OD一直处于伸直状态，兜篮、王进及携带的设备总质量为m，不计一切阻力，重力加速度为g。关于王进从C点运动到E点的过程，下列说法正确的是（  ）

A．工人对轻绳的拉力一直变小
B．轻绳OD的拉力一直变小
C．当轻绳CD与竖直方向的夹角为30°时，轻绳OD的拉力为33mg
D．当轻绳CD与竖直方向的夹角为30°时，工人对轻绳的拉力为33mg
答案：ACD
AB．对兜篮、王进及携带的设备整体受力分析如图所示

绳OD的拉力为F1，与竖直方向的夹角为θ，绳CD的拉力为F2，与竖直方向的夹角为α。根据几何知识知
θ+2α=π2
由正弦定理可得
F1sinα=F2sinθ=mgsinπ2+α
可知α增大，θ减小，则F1增大。
F2=mgsinθsinπ2+α=mgsinθπ2-2αcosα=mgcos2αcosα
又有0≤α≤π4，α增大，cos2αcosα的值减小，则F2减小，故A正确，B错误；
CD．α=30°时
θ=30°
则
2F2cos30°=mg
可得
F1=F2=33mg
故CD正确。
故选ACD。
17、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：BCD
AC．当F > F1 > Fsinθ时，根据平行四边形定则，如图所示

有两组解，当F1 > Fsinθ时不一定有两解，若F1 > F，只有一组解，A错误、C正确；
B．当F = Fsinθ时，两分力和合力恰好构成直角三角形，有唯一解，B正确；
D．F1 < Fsinθ时，分力和合力不能构成三角形，无解，D正确。
故选BCD。
18、如图所示，某健身爱好者手拉着轻绳，在粗糙的水平地面上缓慢地移动，保持绳索始终平行于地面。为了锻炼自己的臂力和腿部力量，可以在O点悬挂不同的重物C，则（  ）

A．若健身者缓慢向右移动，绳OA的拉力变小
B．若健身者缓慢向左移动，绳OB的拉力变小
C．若健身者缓慢向右移动，绳OA、OB拉力的合力不变
D．若健身者缓慢向左移动，健身者与地面间的摩擦力变大
答案：BC
A．对O点受力分析，根据平衡条件有
FAcosθ-mg=0
FAsinθ-FB=0
解得
FA=mgcosθ，FB=mgtanθ
当健身者缓慢向右移动时，θ角变大，则FA、FB均变大，A错误；
B．当健身者缓慢向左移动时，θ角变小，则FA、FB均变小，B正确；
C．不论健身者向哪个方向移动，两绳拉力的合力一定等于重物的重力，保持不变，C正确；
D．因为健身者受到的摩擦力大小与绳OB的拉力大小相等，故健身者与地面摩擦力变小，D错误；
故选BC。
19、如图所示，重为G＝100 N的物体在沿斜面向上的力F＝30 N的作用下静止于倾角θ＝30°的斜面上，当F发生下列变化时，物体仍静止。关于摩擦力的变化情况判断正确的是（  ）

A．当F变为40 N时，摩擦力为40 N，方向沿斜面向上
B．当F变为50 N时，摩擦力为0
C．当F变为60 N时，摩擦力为10 N，方向沿斜面向下
D．当F从30 N逐渐变为60 N的过程中，摩擦力一直在减小
答案：BC
A．重力沿斜面向下的分力为
G′＝mgsin 30°＝50 N
当F＝40 N时
Ff＝G′－F＝10 N
方向沿斜面向上，A错误；
B．当F＝50 N时
Ff＝G′－F＝0
B正确；
C．当F＝60 N时
Ff＝F－G′＝10 N
方向沿斜面向下，C正确；
D．根据以上计算知当F从30 N逐渐变为60 N的过程中，摩擦力先减小后增大，D错误。
故选BC。
20、建筑工地上搬运石板、水泥板等板材是很困难的事情，智慧的劳动人民发明了一种巧妙的搬运工具如图甲所示，图乙是它的结构示意图，提手柄的两端都由一个“∧”形固定角架和两个偏心轮（表面材料为硬橡胶）组成，使用时板材被紧紧夹在两个偏心轮之间，依靠摩擦力提起板材来实现搬运。已知板材与偏心轮之间的动摩擦因数为μ。则下列说法正确的是（  ）

A．搬运板材时，偏心轮与板材之间的摩擦力f=μFN，其中FN为偏心轮对板材的正压力
B．每个“∧”形固定角架上的两个偏心轮对板材的正压力大小一定相等
C．每个偏心轮与板材之间的摩擦力大小一定等于板材重力大小的14
D．人工搬运板材的过程中需要消耗人体的化学能
答案：BD
A．搬运板材时，偏心轮与板材之间的摩擦力属于静摩擦力，不能用滑动摩擦力公式来计算，A错误；
B．每个“∧”形固定角架上的两个偏心轮对板材的正压力一定大小相等、方向相反，对板材而言属于一对平衡力，B正确；
C．板材被提起时并不是匀速直线运动，因此偏心轮与板材间的摩擦力大小无法确定，C错误；
D．人工搬运板材时需要消耗人体的化学能，D正确。
故选BD。
填空题
21、2021年10月16日，“神舟十三号”载人飞船与“天和核心舱”成功对接。对接过程中，“神舟十三号”通过向不同方向喷气来调整位置，说明力的作用是___________的。对接后，以“神舟十三号”为参照物，“天和核心舱”是___________的。
答案：     相互     静止
[1][2]“神舟十三号”通过向不同方向喷气来调整位置，说明力的作用是相互的。对接后，以“神舟十三号”为参照物，“天和核心舱”位置没有发生变化，是静止的。
22、大小分别为10N、7N和5N的三个力的合力，可能的最大值为___________N，可能的最小值为___________N。
答案：     22     0
[1]三个力的合力，当三个力同方向时为最大值，即
Fmax=10N+5N+7N=22N
[2] 10N、7N和5N的三个力可以组成三角形，由矢量三角形法则最小值为
Fmin=0
23、如图所示是一种显示微小形变的装置，它可以把微小形变放大到直接看出来，方法是这样的：在一张桌子上放两个平面镜M和N，让一束光依次被这两面镜子反射，最后射到一个刻度尺P上，形成一个光点，如果当在箭头所指处用力向下压桌面，使桌面发生形变时，M上的入射角_________（选填“变大”、“变小”或“不变”），光点会在刻度尺上出现明显的移动，在图中，刻度尺上光点将会向_________（选填“上”或“下”）移动。 

答案：     变小     下
用力压桌面，桌面会发生形变，M、N将向中间倾斜，M上的入射角减小，根据光的反射定律可知，光点的位置下降，光路图如图所示

24、大小分别为3N、4N、5N的三个共点力的合力的最大值为______N，最小值为______N。
答案：     12     0
[1]当三个力同方向时合力有最大值，即
Fmax=3N+4N+5N=12N
[2]3N、4N合力取值范围为
1N≤F≤7N
5N在这个范围内，所以3N、4N、5N的三个共点力的合力的最小值为0。
25、如图所示是探究某根弹簧的伸长量x与所受拉力F之间的关系图，由图可知，弹簧的劲度系数是_________N/m；当弹簧受F=20N的拉力作用时（在弹性限度内），弹簧的伸长量为__________cm。

答案：     200     10
[1]根据胡克定律F=kx可知F-x图像中图线斜率表示其劲度系数，故由图可知
k=8-04-0×10-2N/m=200N/m
[2]当弹簧受F=20N的拉力作用时，由胡克定律有
x=Fk=20200m=0.1m=10cm

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