2021年人教版（新教材）物理必修第一册 第三章 相互作用——力 章末检测试卷（含答案）

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1、第三章第三章 相互作用相互作用力力 章末检测试卷章末检测试卷 (时间：90 分钟 满分：100 分) 一、单项选择题(本题共 8 小题，每小题 3 分，共 24 分在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目 要求的) 1下列说法正确的是( ) A木块放在水平桌面上受到一个向上的弹力，这是由于木块发生微小形变而产生的 B质量均匀分布、形状规则的物体的重心可能在物体上，也可能在物体外 C摩擦力的方向总是与物体的运动方向相反 D由磁铁间存在相互作用可知：力可以离开物体而单独存在 答案 B 2以下关于摩擦力的说法正确的是( ) A将酒瓶用手竖直握住停留在空中，当增大手的用力，酒瓶所受的摩擦力增大 B

2、消防队员双手握住竖立的竹竿匀速上攀时，所受的摩擦力的方向是向下的；匀速滑下时，所受的摩擦力 的方向是向上的 C人走路时，受到向前的滑动摩擦力作用 D随倾斜传送带向上匀速运动的物体，受到沿传送带向上的静摩擦力作用 答案 D 3.如图 1 所示，一只质量为 m 的萤火虫停在倾角为 的枝条上重力加速度为 g，枝条对萤火虫的作用力大 小为( ) 图 1 Amgsin Bmgcos Cmgtan Dmg 答案 D 解析 萤火虫是静止的，所以处于平衡状态，它受到的重力竖直向下，大小为 mg，还受到下面枝条的力， 说明枝条对它的力与重力的大小相等、方向相反，所以枝条对萤火虫的作用力大小为 mg，方向竖直向上

3、， D 正确 4.如图 2 所示，重型自卸车装载一巨型石块，当利用液压装置使车厢缓慢倾斜到一定角度，车厢上的石块就 会自动滑下在石块还没有下滑时，随着自卸车车厢倾角变大，以下说法正确的是( ) 图 2 A车厢对石块的支持力变大 B车厢对石块的摩擦力变大 C车厢对石块的摩擦力变小 D车厢对石块的作用力变小 答案 B 解析 车厢缓慢倾斜时，石块处于平衡状态，受力如图 则沿斜面方向有 Ffmgsin ，垂直于斜面方向有 FNmgcos ，所以倾角 增大时，车厢对石块的支持力 FN逐渐减小，摩擦力 Ff逐渐增大，车厢对石块的作用力始终与重力等大、反向，保持不变，故 B 正确 5.如图 3 所示，物块

4、A 放在倾斜的木板上，缓慢改变木板的倾角可以改变物块所受的摩擦力大小已知木板 的倾角 分别为 30 和 45 时物块所受摩擦力的大小恰好相等，则物块和木板间的动摩擦因数为( ) 图 3 A.1 2 B. 3 2 C. 2 2 D. 5 2 答案 C 解析 由题意可以推断出，当倾角 30 时，物块受到的摩擦力是静摩擦力，大小为 Ff1mgsin 30 ；当 45 时，物块受到的摩擦力为滑动摩擦力，大小为 Ff2FNmgcos 45 ，由 Ff1Ff2得 2 2 ，C 正确 6.如图 4 所示，三个相同的轻质弹簧连接在 O 点，弹簧 1 的另一端固定在天花板上，且与竖直方向的夹角 为 30 ，弹簧

5、 2 水平且右端固定在竖直墙壁上，弹簧 3 的另一端悬挂质量为 m 的物体且处于静止状态，此时 弹簧 1、2、3 的形变量分别为 x1、x2、x3，则( ) 图 4 Ax1x2x3 312 Bx1x2x3 321 Cx1x2x312 3 Dx1x2x321 3 答案 D 解析 以结点 O 为研究对象受力分析，运用合成法，如图： 由几何知识知：FT1 FT3 cos 30 FT2FT3tan 30 FT3mg 故 FT1FT2FT321 3 根据胡克定律得 FTkx 则 x1x2x321 3，故选 D. 7.如图 5 所示为某城市雕塑的一部分，将光滑的球放置在竖直的高挡板 AB 与竖直的矮挡板

6、CD 之间，CD 与 AB 挡板的距离小于球的直径由于长时间作用，CD 挡板的 C 端略向右偏移了少许则与 C 端未偏移时 相比，下列说法正确的是( ) 图 5 AAB 挡板对球的支持力变小，C 端对球的支持力变小 BAB 挡板对球的支持力变小，C 端对球的支持力变大 CAB 挡板对球的支持力变大，C 端对球的支持力变大 DAB 挡板对球的支持力变大，C 端对球的支持力变小 答案 C 解析 对球受力分析， 如图所示， 由图可知， F1Gtan ， F2 G cos ， 当 CD 挡板的 C 端略向右偏移少许时， 变大，则 F1和 F2均变大，故选 C. 8.如图 6 所示，截面为等腰直角三角形

7、的斜面体 A 放在光滑水平面上，光滑球 B 的重力为 G，放在斜面体 和竖直墙壁之间，要使 A 和 B 都处于静止状态，作用在斜面体上的水平力 F 的大小为( ) 图 6 AG B. 2G C1.5G D2G 答案 A 解析 以 B 为研究对象，它受到重力 G、斜面体对它的支持力 FN1、墙壁对它的弹力 FN2的作用(如图甲所 示)而处于平衡状态，根据平衡条件有：FN1cos 45 G，FN1sin 45 FN2，解得：FN2Gtan 45 G；选取 A 和 B 整体为研究对象，它受到重力 G总、地面支持力 FN、墙壁的弹力 FN2和 F 的作用(如图乙所示)而处于平衡 状态，根据平衡条件有：

8、FFN2G，故 A 正确 二、 多项选择题(本题共 4 小题， 每小题 4 分， 共 16 分 在每小题给出的四个选项中， 有多项符合题目要求 全 部选对的得 4 分，选对但不全的得 2 分，有选错的得 0 分) 9.如图 7 所示，一个质量为 m 的滑块静止置于倾角为 30 的粗糙斜面上，一根轻弹簧一端固定在竖直墙上的 P 点，另一端连接在滑块上，弹簧与竖直方向的夹角为 30 ，重力加速度为 g，则( ) 图 7 A滑块可能只受到三个力作用 B弹簧一定处于压缩状态 C斜面对滑块的支持力可能为零 D斜面对滑块的摩擦力大小一定等于mg 2 答案 AD 解析 弹簧可能处于原长状态， 滑块只受重力、

9、 支持力和静摩擦力三个力作用而处于平衡状态， 故 A 正确， B 错误；将滑块所受重力沿平行于斜面方向和垂直于斜面方向分解，根据共点力平衡条件可知，斜面对滑 块的静摩擦力的大小一定等于 mgsin 30 mg 2 ，斜面对滑块的支持力不可能为零，故 C 错误，D 正确 10.如图 8 所示，一根粗糙的水平横杆上套有 A、B 两个轻环，系在两环上的等长细绳拴住的书本处于静止 状态，现将两环距离变小后书本仍处于静止状态，则( ) 图 8 A杆对 A 环的支持力不变 B杆对 B 环的摩擦力变小 C杆对 A 环的力不变 D与 B 环相连的细绳对书本的拉力变大 答案 AB 解析 将 A、B 两个轻环、绳

10、及书本视为整体，在竖直方向上，整体受到向下的重力和向上的支持力作用， 两个支持力大小之和等于重力，FN1 2mg，大小保持不变，A 正确；设细绳与竖直方向的夹角为 ，对 B 环 进行受力分析，FfFNtan 1 2mgtan ，两环距离变小，tan 减小，Ff变小，B 正确；对 A 环受力分析与 B 环类似，杆对环的力为支持力 FN和摩擦力 Ff的合力，与 FT大小相等，FT FN cos ，当 变小时，FT变小， C 错误；对书本受力分析如图所示，FTcos 1 2mg，两环距离变小，cos 变大，细绳对书本的拉力变小，D 错误 11.气象研究小组用如图 9 所示简易装置测定水平风速在水平地

11、面上竖直固定一根直杆，质量为 m 的薄空 心塑料球用细线悬于杆顶端 O，当水平风吹来时，球在水平风力的作用下飘起来已知风力大小正比于风 速，当风速 v03 m/s 时，测得球平衡时细线与竖直方向的夹角 30 ，重力加速度为 g，则( ) 图 9 A30 时，细线拉力大小为 FT2 3mg 3 B风速增大到某一值时， 可能等于 90 C细线拉力与风力的合力大于 mg D30 时，风力大小 F 3 3 mg 答案 AD 解析 选取小球为研究对象，则小球受重力、细线拉力和风力而处于平衡状态，如图所示，根据共点力平 衡条件得，细线拉力 FT mg cos 2 3mg 3 ，风力 Fmgtan 3 3

12、mg，细线拉力和风力的合力大小等于 mg， 故 A、D 正确，C 错误；因为风力和重力的合力方向不可能水平向右，可知拉力方向不可能水平向左，则 不可能等于 90 ，故 B 错误 12.如图10所示， 在倾角30 的固定斜面上放一质量m2 kg的物块， 物块与斜面间的动摩擦因数 3 2 ， 现在用一沿斜面向上的推力F作用于物块上， 设物块与斜面间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力， g取10 m/s2， 则( ) 图 10 A当 F15 N 时，物块与斜面间的摩擦力大小为 15 N B当 F10 N 时，物块不受摩擦力 C当 F5 N 时，物块沿斜面向下滑动 D当 F35 N 时，物块沿斜面向上滑动

13、答案 BD 三、非选择题(本题共 6 小题，共 60 分) 13(6 分)小林同学用三个弹簧测力计“验证力的平行四边形定则”，如图 11 甲所示，将一薄木板放在水平 桌面上，把白纸平铺在木板上并固定三个弹簧测力计挂钩处用细绳拴接一个塑料小圆环，先将弹簧测力 计 1、 2 上端的小铁环固定在木板上， 再沿某一方向拉弹簧测力计 3， 这样小林同学一个人就能完成该实验 图 11 (1)在该实验中，需要注意的是_ A一定要沿与木板面平行的方向拉弹簧测力计 3 B一定要在塑料小圆环静止时记录数据 C连接塑料小圆环的三根细绳一定要等长 (2)小林同学记录了三个弹簧测力计拉力的大小和方向， 用 F1、 F2

14、、 F3表示， 并在图乙中作出各个力的图示， 并且以 F1、F2为邻边作平行四边形，得出对角线 F12.反向延长 F3，画出与 F3大小相等、方向相反的力 F3. 该实验中，力 F1和 F2合力的实际值是_(用符号表示) (3)在实验中如果将细绳换成橡皮绳，将对实验结果_影响(选填“有”或“无”) 答案 (1)AB(2 分) (2)F3(2 分) (3)无(2 分) 解析 (1)实验需要记录细绳上力的大小和方向，实验中需要使细绳和木板平行，A 正确；本实验是利用小 圆环处于平衡时，任意两个力之和与第三个力是平衡力这一原理得出的，故小圆环需处于静止状态，B 正 确；细绳是用来确定力的方向的，故不

15、需要同样长，C 错误 (2)小圆环处于静止状态，F1、F2的合力的实际值一定与 F3共线，理论值是根据平行四边形定则作出的，由 于实验操作过程中的误差，与 F3不一定共线，故实际值是 F3. (3)实验中细绳只是用来确定力的方向，橡皮绳也可以，故将细绳换成橡皮绳不会对实验结果产生影响 14(8 分)某同学利用如图 12 甲所示的装置做“探究弹簧弹力与形变量的关系”的实验 图 12 (1)在安装刻度尺时，必须使刻度尺保持_状态 (2)他通过实验得到如图乙所示的弹力大小 F 与弹簧长度 x 的关系图线，由此图线可得该弹簧的原长 x0 _cm，劲度系数 k_N/m. (3)他又利用本实验原理把该弹簧

16、做成一个弹簧测力计，当弹簧测力计上的示数如图丙所示时，该弹簧的长 度 x_cm. 答案 (1)竖直(2 分) (2)4(2 分) 50(2 分) (3)10(2 分) 解析 (1)弹簧是竖直的，为减小误差，刻度尺必须与弹簧平行，故必须使刻度尺保持竖直状态 (2)弹簧处于原长时，弹力为零，故原长为 4 cm，弹簧弹力为 2 N 时，弹簧的长度为 8 cm，伸长量为 4 cm， 根据胡克定律 Fkx，有 k F x 2 0.04 N/m50 N/m. (3)由题图丙得到弹簧的弹力为 3.0 N，根据题图乙得到弹力为 3.0 N 时对应的弹簧的长度为 10 cm. 15(8 分)如图 13 所示，水

17、平面上有两个可视为质点的木块 1 和 2，中间用一水平轻弹簧连接起来，当 1 和 2 间距为 12 cm 时，2 所受弹簧弹力为 44 N，方向向左；当 1 和 2 间距为 7 cm 时，2 所受弹簧弹力为 6 N， 方向向右；求木块 1 不受弹簧弹力时，1 和 2 间距应为多少？(弹簧始终处于弹性限度内) 图 13 答案 7.6 cm 解析 根据胡克定律得：当 1 和 2 间距为 12 cm 时， 有 F1k(L1L0)(3 分) 当 1 和 2 间距为 7 cm 时，有 F2k(L0L2)(3 分) 解得：L07.6 cm.(2 分) 16(10 分)(2021 泰安高一检测)如图 14

18、所示，某人用轻绳牵住一只质量 m0.6 kg 的氢气球，因受水平风 力的作用，系氢气球的轻绳与水平方向成 37 角已知空气对氢气球的浮力为 15 N，人的质量 M50 kg，且 人受到的浮力忽略不计(sin 37 0.6，cos 37 0.8，g 取 10 m/s2)求： 图 14 (1)水平风力的大小； (2)人对水平地面的压力大小 答案 (1)12 N (2)491 N 解析 (1)对氢气球进行受力分析如图 设氢气球受轻绳拉力为 FT，水平风力为 F风，由平衡条件列式： 竖直方向：F浮mgFTsin 37 ，(2 分) 水平方向：F风FTcos 37 ，(2 分) 解得：F风12 N，FT

19、15 N(2 分) (2)把人与氢气球视为整体，受力分析可得：FNmgMgF浮491 N(2 分) 由牛顿第三定律得人对水平地面的压力 FNFN491 N(2 分) 17(12 分)(2021 启东市、通州区高一期末)居民楼改造需要把建材吊运到楼顶如图 15 所示，建材的质量 m10 kg，缓慢吊运过程中，静止站在地面上的工人将建材拉离墙面一定距离，某时刻轻绳 OA、OB 与竖 直方向的夹角分别为 30 、60 ，g 取 10 m/s2.求该时刻： 图 15 (1)轻绳 OA、OB 上的拉力大小； (2)人对地面的摩擦力 答案 (1)100 3 N 100 N (2)50 3 N，方向向左 解

20、析 (1)以建材为研究对象，受到重力、OA 和 OB 轻绳的拉力，如图所示；(2 分) 在竖直方向根据平衡条件可得：FAcos mgFBcos (2 分) 在水平方向根据平衡条件可得：FAsin FBsin (2 分) 联立解得：FA100 3 N，FB100 N；(2 分) (2)以人为研究对象，水平方向根据平衡条件可得人受到的摩擦力为：FfFBsin 100 3 2 N50 3 N， 方向向左(4 分) 18(16 分)如图 16 所示，重力为 25 N 的物块甲通过三段轻绳悬挂，三段轻绳的结点为 O，轻绳 OB 平行于 倾角为 37 的斜面，且 B 端与放置在斜面上的重力为 100 N

21、的物块乙相连，轻绳 OA 与竖直方向的夹角 也为 37 ，物块甲、乙都处于静止状态，求：(sin 37 0.6，cos 37 0.8) 图 16 (1)轻绳 OA、OB 上的拉力大小 FOA、FOB； (2)物块乙所受的摩擦力； (3)若斜面光滑，用一水平向左的推力作用在乙物块上，使其仍保持静止状态，水平推力 F 的大小 答案 (1)20 N 15 N (2)75 N，方向沿斜面向上 (3)93.75 N 解析 (1)对结点 O 受力分析，受到三段轻绳的拉力，合力为零，如图所示： 根据平衡条件得： FOAG甲cos 250.8 N20 N(3 分) FOBG甲sin 250.6 N15 N(3 分) (2)物块乙处于静止状态， 受力平衡， 对乙受力分析， 受到重力、 斜面的支持力、 OB 绳的拉力以及静摩擦力， 根据平衡条件可知，沿着斜面方向有： FfG乙sin FOB75 N(4 分) 方向沿斜面向上(1 分) (3)若斜面光滑，对乙受力分析，受到重力、斜面的支持力、OB 绳的拉力以及水平向左的推力 F，根据平衡 条件可知，沿着斜面方向有：Fcos G乙sin FOB(4 分) 解得：F93.75 N(1 分)