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2023人教版带答案高中物理必修一第三章相互作用力微公式版知识汇总大全

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、北京冬奥会上，中国年轻的冰壶运动员掷出的冰壶在冰面上滑行，冰壶滑行过程中受到的力有（　　）

A．重力、支持力B．重力、摩擦力
C．重力、支持力、摩擦力D．重力、支持力、推力
答案：C
被运动员掷出的冰壶在冰面上滑行过程中，竖直方向上受重力和支持力，冰壶最终会停止，是因为它水平方向上还受到滑动摩擦力，由于冰壶已被掷出，不再受到推力。
故选C。
3、如图所示，用一根细线系住重力为G、半径为R的球，其与倾角为α的光滑斜面接触，处于静止状态，球与斜面的接触面非常小，当细线悬点O固定不动，斜面缓慢水平向左移动直至绳子与斜面平行的过程中，下述正确的是（  ）

A．细绳对球的拉力先减小后增大B．细绳对球的拉力先增大后减小
C．细绳对球的拉力一直减小D．细绳对球的拉力最小值等于G
答案：C
以小球为研究对象，其受力分析如图所示：

因题中“缓慢”移动，故小球处于动态平衡，由图知在题设的过程中，F一直减小，当绳子与斜面平行时，F与FN垂直，F有最小值，且Fmin＝Gsinα，故选项C正确，ABD错误；
故选C。
4、韶州公园池塘里的荷花盛开了，荷花吸引了大量鱼儿前来觅食，如图所示，鱼儿摆尾击水跃出水面吞食荷花花瓣，下列说法正确的是（　　）

A．研究鱼儿摆尾击水跃出水面的动作可把鱼儿视为质点
B．鱼儿摆尾击水时受到水的作用力
C．鱼儿跃出水面过程，水对鱼儿的作用力大于鱼儿对水的作用力
D．鱼儿沉入水里过程，水对鱼儿的作用力小于鱼儿对水的作用力
答案：B
A．研究鱼儿摆尾击水跃出水面的具体动作时不能把鱼儿视为质点，故A错误；
B．鱼儿摆尾击水时受到水的作用力，鱼儿对水的作用力和水对鱼儿的作用力是一对作用力与反作用力，故B正确；
CD．鱼儿跃出水面过程和沉入水里过程，鱼儿对水的作用力和水对鱼儿的作用力都是一对作用力与反作用力，大小相等，方向相反，故C、D错误。
故选B。
5、如图所示，半径为R、质量为M的半球形物体P放在水平地面上，通过最高点处的钉子用水平细线拉住半径为r、质量为m的光滑球Q，P对地面压力大小为F1，P对地面的摩擦力大小为F2，细线对Q的拉力大小为F3，P对Q的支持力大小为F4，下列说法不正确的是（  ）

A．F1＝（M＋m）g，若增大光滑球半径r，F1一定不变
B．若增大光滑球的半径r，F2一定不变
C．F3＝r(r+2R)Rmg，若增大光滑球半径r，F3可能减小
D．F4＝R+rRmg，若增大光滑球半径r，F4增大
答案：C
AB．利用整体法分析，只受重力与支持力，所以P对地面压力大小为
F1=（M+m）g
P对地面的摩擦力大小为
F2=0
所以AB正确，不符合题意；
CD．对Q受力分析如图所示

由几何关系可得
cosθ=RR+r
sinθ=2Rr+r2R+r
由平衡条件可得
F3=mgtanθmgrr+2RR
F4=mgcosθ=mgR+rR
若增大光滑球半径r，则F3增大，F4增大，所以C错误，符合题意；D正确，不符合题意；
故选C。
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、如图为两种形式的吊车的示意图，OA为可绕O点转动的轻杆，轻杆的重力不计，AB为缆绳，当它们吊起相同重物时，杆OA在图（a）、（b）中的受力分别为Fa、 Fb，则下列关系正确的是（  ）

A．Fa=FbB．Fa>FbC．Fa个力的合力的最大值是（  ）
A．3NB．4NC．5ND．7N
答案：D
根据力的合成可知，当这两个力的方向相同时，合力的值最大，即
F合max=3N+4N=7N
故选D。
9、两根细绳AO和BO连接于O点，O点的下方用细绳CO悬挂一花盆并处于静止状态。在保持O点位置不动的情况下，调整细绳BO的长度使悬点B在竖直墙壁上向下移动，此过程中绳AO受到的拉力（  ）

A．逐渐增大B．逐渐减小C．先增大后减小D．先减小后增大
答案：A
对结点O受力分析如图：

FCO始终等于重力，不变，现将细绳BO的悬点缓慢地向B1、B2、B3移动过程中，分别画出平行四边形，B1点对应红色的力，B2点对应绿色的力，B3点对应蓝色的力，从平行四边形中我们可以看出：FAO一直在逐渐增大，故A正确；BCD错误。
故选A。
10、图中是某运动员三级跳远腾空的照片。关于该选手在空中的受力情况分析，说法正确的是（    ）

A．不受力的作用B．重力、空气阻力C．重力和跳跃力、空气阻力D．仅受到重力作用
答案：B
运动员三级跳远腾空时受到自身的重力，由于空气阻力不能忽略，故还受空气阻力。
故选B。
11、如图甲所示，将一个力传感器固定在滑块上，另一个力传感器钩住它向右拉滑块，观察到这对拉力随时间变化的曲线如图乙所示，下列说法正确的是(  )

A．作用力大时，反作用力小

B．作用力和反作用力的大小总是相等
C．反作用力总是在作用力出现后才产生的
D．图乙所示的曲线，只有在滑块静止或做匀速运动时才能得到
答案：B
ABC．观察分析两个力传感器的相互作用力随时间变化的曲线，可以看出作用力与反作用力总是大小相等、方向相反、而且同时变化，A、C错误，B正确；
D．作用力与反作用力总是等大、反向、共线的关系，与物体的运动状态无关，D错误。
故选B。
12、如图所示，一物块用一根不可伸长的细线悬挂于O点，在细线上的A点绑上另一根细线，在该细线上施加一与OA段细线始终垂直的力F，使物块缓慢移动到图示位置，C点为细线与物块的连接点，则（  ）

A．AC段细线上的拉力逐渐变大B．OA段细线上的拉力逐渐减小
C．力F先变大后变小D．OA段细线上拉力不可能与力F大小相等
答案：B
A．分析可知AC段细线上的拉力始终等于物块的重力，故A错误；
BC．设OA段细线与竖直方向的夹角为θ，结点A受力平衡，结合受力分析构建如图所示的矢量三角形

可得OA段细线上的拉力
FOA=mgcosθ
力F满足
F=mgsinθ
随着θ角的增大，可知FOA逐渐减小，力F逐渐增大，故B正确，C错误；
D．根据以上分析可知当θ等于45°时，OA段细线上的拉力与F大小相等，故D错误。
故选B。
13、如图所示，质量m1=2 kg的物块A被沿着斜面的轻质细绳系住放在倾角α=30°的斜面上。物块A与斜面之间的动摩擦因数μ=36，细绳绕过定滑轮O，右端固定在天花板上，将质量为m2的重物B通过动滑轮挂在细绳上。当物块A与重物B都保持静止时，细绳与竖直方向的夹角θ=60°。已知重力加速度g=10 m/s2，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，不计滑轮重力及摩擦。则下列说法正确的是（  ）

A．当m2=34 kg时，物块A与斜面之间的摩擦力为5 N，沿着斜面向上
B．当m2=1 kg时，物块A与斜面之间的摩擦力为零
C．当m2=1 kg时，斜面与地面之间的摩擦力为零
D．当m2=54 kg时，物块A与斜面之间的摩擦力为10 N，沿着斜面向下
答案：B
A．以物块A为研究对象，最大静摩擦力
Ffmax=μm1gcosα=5 N
以重物B为研究对象，受力分析可知
2FT1cos60°=m2g
解得
FT1=m2g
当m2=34 kg时，物块A受到沿着斜面向上的拉力7.5 N
m1gsinα=10 N>7.5 N
故有
FT1-m1gsinα=Ffl
解得
Ff1=-2.5 N
静摩擦力沿着斜面向上，物块A在斜面上保持静止，A错误；
B．当m2=1 kg时，有
2FT2cos60°=m2g
解得
FT2=m2g=10 N
以物块A为研究对象
FT2=m1gsinα
即
Ff2=0
B正确；
C．将物块A与斜面看成一个整体，整体受到斜向右上的拉力，斜面与地面之间的摩擦力
Ff地=FT2cos30°=53 N
C错误；
D．当m2=54 kg时，同理有
FT3=m2g=12.5 N>m1gsinα
即物块A受到沿着斜面向下的摩擦力，由
FT3-m1gsinα=Ff3
解得
Ff3=2.5 N
静摩擦力沿着斜面向下，D错误。
故选B。
14、关于静摩擦力，下列说法中正确的是（　　）
A．两个表面粗糙的物体，只要直接接触就会产生静摩擦力
B．静摩擦力总是阻碍物体的运动
C．静摩擦力的方向跟物体间相对运动趋势的方向相反
D．两个物体之间的静摩擦力总是一个定值
答案：C
A．由于静摩擦力产生在彼此直接接触且相互挤压、接触面粗糙又有相对运动趋势的物体之间，故A错误；
BC．静摩擦力的作用是阻碍物体间的相对运动趋势，方向与物体间相对运动趋势的方向相反，不能说成阻碍物体的运动，故B错误C正确；
D．两物体间静摩擦力的大小通常随物体所受其他外力的变化而变化，故D错误。
故选C。
15、如图所示，当爬壁机器人沿竖直墙壁缓慢攀爬时，其受到的摩擦力（　　）

A．大于重力B．等于重力C．小于重力D．与其跟墙壁间的压力成正比
答案：B
机器人缓慢攀爬时，竖直平面内竖直方向合力为零。重力和摩擦力为一对平衡力，大小相同。
故选B。
多选题
16、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。
17、如图所示，在同一水平面上，有表面粗糙程度相同、质量不同（mp
F1=μmPg
F2=μmQg
所以
F1=F2
故A错误；
BCD．对丙图中整体，根据平衡条件得
F3=μ(mP+mQ)g
对丁图中整体，根据平衡条件得
F4=μmPg+μmQg=μ(mP+mQ)g
由此可知
F2两个拉力，如图所示。将两个拉力合成，其合力与第三个力（重力）平衡，由图像可以看出，绳OB所受的拉力先减小后增大，绳OA受到的拉力一直减小，故AD正确，BC错误。

故选AD。
19、如图用三根细线a、b、c将两个小球1和2连接并悬挂，其中小球1的重力G1＝7 N，小球2的重力G2＝9 N，两小球处于静止状态，已知细线a与竖直方向的夹角为37°，细线c水平，重力加速度为g，sin37°＝0.6，则（  ）

A．细线a对小球1的拉力为20 N
B．细线b对小球2的拉力为15 N
C．细线c对小球2的拉力为10 N
D．细线c对小球2的拉力为15 N
答案：AB
ACD．将两小球和细线b视为整体，对整体受力分析如图甲所示

根据共点力的平衡条件有
Fa=G1+G2cos37°=20N
Fc=G1+G2tan37°=12N
A正确，CD错误；
B．对小球2进行受力分析如下图所示

根据共点力的平衡条件有
Fb=G22+Fc2=15N
B正确。
故选AB。
20、一个大人拉着载有两个小孩的小车（其拉杆可自由转动）沿水平地面匀速前进（如图所示），则对小孩和车下列说法正确的是（　　）

A．拉力的水平分力等于小孩和车所受的合力
B．拉力与摩擦力的合力大小等于车和小孩重力大小
C．拉力与摩擦力的合力方向竖直向上
D．小孩和车所受的合力为零
答案：CD
A．小孩和车整体受重力、支持力、拉力和摩擦力，根据共点力平衡条件，拉力的水平分力等于小孩和车所受的摩擦力，故A错误；
BC．小孩和车整体受重力、支持力、拉力和摩擦力，根据共点力平衡条件，拉力、摩擦力的合力与重力、支持力的合力平衡，重力、支持力的合力竖直向下，故拉力与摩擦力的合力方向竖直向上，故B错误，C正确；
D．小孩和车做匀速直线运动，故所受的合力为零，故D正确；
故选CD。
21、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。
22、如图所示，光滑的轻滑轮通过支架固定在天花板上，一足够长的细绳跨过滑轮，一端悬挂小球b，另一端与套在水平细杆上的小球a连接，在水平拉力F作用下小球a从图示虚线位置开始缓慢向右移动。己知小球a的质量为m，小球b的质量是小球a的2倍，滑动摩擦力等于最大静摩擦力，小球a与细杆间的动摩擦因数为33，重力加速度大小为g。则下列说法正确的是（  ）

A．水平拉力F的大小一直增大
B．水平拉力F的大小先减小后增大
C．支架对轻滑轮的作用力大小逐渐减小
D．当细绳与细杆的夹角为60°时，拉力F的大小为2-32mg
答案：AC
AB．设a的质量为m，则b的质量为2m；以b为研究对象，竖直方向受力平衡，可得绳子拉力始终等于b的重力，即
T=2mg
保持不变；以a为研究对象，受力如图所示，设绳子与水平方向夹角为θ，支持力
FN=2mgsinθ-mg
向右缓慢拉动的过程中，θ角逐渐减小；θ≥30∘时，水平方向
F=2mgcosθ+f=2mgcosθ+μ(2mgsinθ-mg)=2mg(cosθ+μsinθ)-μmg
由于
cosθ+μsinθ=cosθ+33sinθ=23(sin60∘cosθ+cos60∘sinθ)=23sin(60∘+θ)
由于θ从90∘开始逐渐减小30∘，可知水平拉力增大；θ<30∘时，水平方向
F=f+2mgcosθ=2mgcosθ+μ(mg-2mgsinθ)=2mg(cosθ-μsinθ)+μmg
由于
cosθ-μsinθ=cosθ-33sinθ=23(sin60∘cosθ-cos60∘sinθ)=23sin(60∘-θ)
由于θ从30∘开始逐渐减小0，可知水平拉力增大。

以上分析可知，水平拉力F的大小一直增大，选项A正确，B错误；
C．向右缓慢拉动的过程中，两个绳子之间的夹角逐渐增大，绳子的拉力不变，所以绳子的合力减小，则绳子对滑轮的作用力逐渐减小，根据共点力平衡的条件可知，支架对轻滑轮的作用力大小逐渐减小，选项C正确；
D．当细绳与细杆的夹角为60∘时，拉力F的大小为
F=2mg(cosθ+μsinθ)-μmg=2mg(cos60∘+33sin60∘)-33mg=(2-33)mg
选项D错误。
故选AC。
23、用如图所示的装置做“探究弹力与弹簧伸长量的关系”实验，下列说法正确的是（  ）

A．要记录弹簧的伸长及所挂钩码的质量
B．为减小实验误差，应多测几组数据
C．每次增加的钩码数量必须相等
D．通过实验可知，在弹性限度内，弹力与弹簧的长度成正比
答案：AB
A．弹簧被拉伸时，要记录弹簧的伸长及所挂钩码的质量，方便研究力与形变量的关系，故A正确；
B．多测几组数据，可以减小实验产生的偶然误差，故B正确；
C．每次增加的钩码数量不必相等，故C错误；
D．在弹性限度内，弹力与形变量成正比，故D错误。
故选AB。
24、如图所示，水平MN细杆固定不动与半圆的直径重合，质量为m1的a小球套在MN杆上，且在半圆的球心位置静止，并通过轻绳与质量为m2的b小球连接，b小球通过轻绳跨过光滑轻质小定滑轮与质量m3的c小球相连，轻绳与竖直方向的夹角都为θ，三小球处于静止状态，b小球与光滑半圆接触，下列说法正确的是（  ）

A．b、c两小球的质量关系m2m3=2cosθ1
B．a小球受到的摩擦力大小一定为零
C．a小球受到的支持力大小一定为m1g
D．b小球受a小球轻绳拉力和半圆对b小球的支持力之和等于m3g
答案：AD
AD．对b小球受力分析如图所示

由平衡条件得
F2=F1+FN
2F2cosθ=m2g
又有
F2=m3g
联立可得
m2m3=2cosθ1
故AD正确；
BC．当F1=0，a小球受到重力和MN杆的支持力，a小球受到的摩擦力大小为零；当FN=0，小球a受到的摩擦力大小不为零，a小球受到的支持力大小等于F1向下的分力和自身重力之和，所以a小球受到的支持力大小不等于m1g，故BC错误。
故选AD。
25、如图所示，横截面为直角三角形的斜劈A，底面靠在粗糙的竖直墙面上，力F水平作用在光滑球B上并指向球心，系统处于静止状态，当力F增大时，系统仍保持静止，则下列说法正确的是（  ）

A．A所受合力不变B．A对竖直墙壁的压力减小
C．墙面对A的摩擦力可能减小D．A、B间的挤压弹力增大
答案：ACD
A．物块A一直处于静止，所受合外力一直为零，保持不变，A项正确；
B．以整体为研究对象，受力分析如图甲所示，

水平方向有
FN=F
FN为竖直墙壁对A的弹力，F增大，则FN增大，所以由牛顿第三定律可得，A对竖直墙壁的压力增大，B项错误；
D．对B受力分析，如图乙所示，

根据平衡条件
F=F'Nsinθ
F增大，则F'N增大，即A、B间的挤压弹力增大，D项正确；
C．对A受力分析如图丙所示，

三角形的斜劈A受到墙壁的摩擦力方向不确定，D项中已经分析得出F'N增大，若墙面对A的摩擦力方向向上，则墙面对A的摩擦力减小，C项正确；
故选ACD。
填空题
26、一根轻质弹性绳的两端分别固定在水平天花板上相距80 cm的两点上，弹性绳的原长也为80 cm。将一钩码挂在弹性绳的中点，平衡时弹性绳的总长度为100 cm，此时左、右两半段绳的伸长量均为____ cm；再将弹性绳的两端缓慢移至天花板上的同一点，则弹性绳的总长度变为____ cm（弹性绳的伸长始终处于弹性限度内）。
答案：     10     92
[1]设左、右两半段弹性绳的劲度系数为k，左、右两半段弹性绳的伸长量
x=100cm-80cm2=10cm
[2]由共点力的平衡条件可知，钩码受到的重力
G=2kx502-40250=1.2kx
将弹性绳的两端缓慢移至天花板上同一点时，钩码受到的重力
G=2kx'
解得
x'=0.6x=6cm
则弹性绳的总长度变为
80cm+2x'=92cm
27、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
28、如图所示，用两片木片夹住一块重为80N的物体，木片与物体间的动摩擦因数为0.2，设最大静摩擦力与滑动摩擦力相等：

（1）若物体能静止，则物体每边所受摩擦力大小为______N。
（2）当用竖直向上的大小为200N的力拉物体，使物体向上匀速运动，木片夹住木块的弹力为______N。
答案：     40     300
（1）[1]根据牛顿第二定律得
2Ff=G
解得
Ff=40N 
（2）[2]根据平衡条件得
F=2μFN+G 
解得
FN=300N
29、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。
30、如图所示，在μ=0.1的水平桌面上向右运动的物体，质量为20kg，在运动过程中，还受到一个方向向左的大小为30N的拉力作用。则物体受到的摩擦力大小为________N，方向为________。（本题g=10ms2）

答案：     20     向左
[1]物体受到的摩擦力大小为
f=μmg=0.1×20×10N=20N
[2]方向向左。

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