2019-2020学年高中物理人教(2019)必修1学业达标检测 第三章 相互作用——力(含解析)

解析）

高中物理人教（2019）必修1学业达标检测

第三章 相互作用——力

一、选择题(本题共12小题，每小题4分，共48分．其中1～9题为单项选择题，10～12题为多项选择题．全部选对的得4分，选对但不全的得2分，错选和不选的得0分) 1、下列说法正确的是( )

A．木块放在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、如图1所示，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，则下列说法正确的是( )

图1

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方向向前 答案 C

解析 小孩和车整体受重力、支持力、拉力和摩擦力，因小车匀速前

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进，所以所受合力为零，利用正交分解法分析易知，拉力的水平分力等于小孩和车所受的摩擦力，故选项A、D错误；根据力的合成和二力平衡易知，拉力、摩擦力的合力与重力、支持力的合力平衡，重力、支持力的合力方向竖直向下，故拉力与摩擦力的合力方向竖直向上，故选项B错误，C正确．

3、三个共点力作用在同一物体上，处于平衡状态．其中一个力为4N，向北；另一个力为3N，向东；那么第三个力为( ) A．5N，向东北 C．7N，向东北 答案 B

4.如图2所示，固定斜面上有一光滑小球，分别与一竖直轻弹簧P和一平行于斜面的轻弹簧Q连接着，小球处于静止状态，则小球所受力的个数不可能是( )

B．5N，向西南 D．7N，向西南

图2

A．1 C．3 答案 A

解析 设斜面倾角为θ，小球质量为m，假设轻弹簧P对小球的拉力大小恰好等于mg，则小球只受2个力作用，二力平衡；假设轻弹簧Q对小球的拉力等于mgsinθ，则小球受到重力、弹簧Q的拉力和斜面的支持力作用，三力平衡；如果两个弹簧对小球都施加了拉力，那么除了重力，小球只有再受到斜面的支持力才能保证小球受力平衡，即四力平衡；若小球只受1个力的作用，合力不可能为零，小球不可能

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B．2 D．4

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处于静止状态．

5.在图3中，AB、AC两光滑斜面互相垂直，AC与水平面成30°角，则球对AB面和AC面的压力的大小分别为( )

图3

13A.G，G 2222C.G，G 32答案 A

解析 对小球进行受力分析如图所示，根据平衡条件知

3

B.G，3G 323D.G，G 22

1

F1＝Gcos60°＝G，

2

3

F2＝Gcos30°＝G，根据牛顿第三定律，可知A正确．

2

6、如图4所示，一个重力为10N的物体，用细线悬挂在O点，现在用力F拉物体，细线与竖直方向夹角为θ＝37°，处于静止状态，已知sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，则此时拉力F的最小值为( )

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图4

A．5N C．8N 答案 B

解析 以物体为研究对象进行受力分析，如图所示，根据三角形定则，对物体施加的力F与细线垂直时，所用的力最小，所以F的最小值为

B．6N D．10N

Fmin＝Gsin37°＝6N，所以B正确．

7.一长直木板的上表面一端放有一小木块，当木板以远离木块的另一端O为轴，如图5所示由水平位置缓慢向上转动(α角变大)时，则木块受到的摩擦力Ff随转过的角度α变化的图像，可能正确的是( )

图5

答案 C

解析 木块开始时受到的摩擦力为静摩擦力，Ff＝mgsinα；当木块相对木板滑动时受到的摩擦力变为滑动摩擦力，Ff＝μmgcosα，又

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知α角在增大，故C正确．

8.水平的皮带传输装置如图6所示，皮带的速度保持不变，物体被轻轻地放在A端皮带上，开始时物体在皮带上滑动，当它到达位置C后滑动停止，随后就随皮带一起匀速运动，直至传送到目的地B端，在传输过程中，该物体受摩擦力的情况是( )

图6

A．在AC段受水平向左的滑动摩擦力 B．在AC段受水平向右的滑动摩擦力 C．在CB段受水平向右的滑动摩擦力 D在CB段受水平向右的静摩擦力 答案 B

解析 在AC段物体相对皮带向左滑动，受水平向右的滑动摩擦力；在CB段物体相对皮带没有滑动，物体随皮带一起匀速运动，如果有摩擦力，则物体不可能处于平衡状态，所以不受摩擦力．故只有B项正确．

9、一跨过光滑动滑轮的轻绳AB与杆的两端连接，滑轮下端连接一物体，现将轻杆从如图7所示的位置开始，绕过其中点的水平轴O在竖直平面内转动一个小角度，当再次平衡后下列说法正确的是( )

图7

A．若将杆逆时针转动，绳AB上拉力不变 B．若将杆逆时针转动，绳AB上拉力变大

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C．若将杆顺时针转动，绳AB上拉力不变 D．若将杆顺时针转动，绳AB上拉力变大 答案 B

解析 滑轮左侧绳与右侧绳为同一根绳的两部分，绳上的拉力大小相等．设两侧绳的夹角大小为θ，两绳的拉力大小为F，则有2Fcosθ2

mg＝mg，即F＝当杆逆时针转过一个较小的角度时，滑轮向中间θ2cos

2

移动，两侧绳的夹角变大，故F变大；同理可知，杆顺时针转动时，

F变小．

10、如图8所示，A、B两球用轻杆相连，用两根细线l1、l2将它们悬挂在水平天花板上的O点，现有一水平力F作用于小球B上，使A、

B两球和轻杆组成的系统保持静止状态且A、B两球在同一水平线上，

细线l1垂直于轻杆，已知两球的重力均为G，轻杆与细线l1的长度均为L，则( )

图8

A．细线l2的拉力的大小为2G B．细线l2的拉力大小为2G C．水平力F的大小为2G D．水平力F的大小为G 答案 BD

解析 因为A球受到细线l1的拉力与其重力是一对平衡力，所以轻杆

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对A球的作用力为零，轻杆对B球的作用力也为零，故B球只受到重力G、细线l2的拉力F′和水平拉力F的作用，根据力的正交分解知识和力的平衡条件有F＝G，F′＝2G，所以B、D正确．

11.如图9所示，物体A、B用细绳与轻弹簧连接后跨过滑轮．物体A静止在倾角为45°的粗糙斜面上，物体B悬挂着．已知质量mA＝3mB，不计滑轮摩擦，现将斜面倾角由45°减小到30°，那么下列说法中正确的是( )

图9

A．弹簧的弹力将增大 B．物体A对斜面的压力将增大 C．物体A受到的静摩擦力将减小 D．物体A可能被拉动 答案 BC

12.如图10所示，质量均为m＝1kg的两滑块A、B放在光滑的水平地面上，中间用一轻质结实的细线相连，轻杆OA、OB放在滑块上，且可绕铰链O自由转动，两杆长度相等，夹角θ＝60°，g取10m/s2，当竖直向下的力F＝150N作用在铰链上时( )

图10

A．A滑块对地面的压力为85N B．A滑块对地面的压力为75N C．A、B滑块间细线的张力为253N

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D．A、B滑块间细线的张力为503N 答案 AC

解析 对O点受力分析，如图所示：

对两个细杆的作用力进行合成，有FAcos＋FBcos＝F，且FA＝FB，

22故FA＝FB＝＝N＝503N，

θ32cos

22×2所以地面对A的支持力

θθF150

θFN＝mg＋FAcos＝85N，

2

由牛顿第三定律得A滑块对地面的压力为85N，滑块间细线的张力

F′＝FAsin＝253N，故A、C正确．

2

二、实验题(本题共2小题，共12分)

13.(6分)用如图11的装置做“探究两个互成角度的力的合成规律”实验，主要步骤如下：

θ

图11

①在水平桌面上放一块方木板，在方木板上铺一张白纸，用图钉把白纸钉在方木板上；

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②用图钉把橡皮条的一端固定在木板上的A点，在橡皮条的另一端系上两条细绳，细绳的另一端系着绳套；

③用两个弹簧测力计分别钩住绳套，互成角度地拉橡皮条，使橡皮条伸长，橡皮条与细绳的结点到达某一位置O，记下O点的位置及两个弹簧测力计的示数F1和F2；

④只用一个弹簧测力计，通过细绳套拉橡皮条使其伸长，读出弹簧测力计的示数F.记下F的大小和方向；

⑤选好标度，分别作出力F1、F2、F的图示，以F1、F2为邻边作平行四边形，并画出对角线F′； ⑥多次进行实验，归纳得到结论． 回答下列问题：

(1)步骤③中遗漏的重要操作是________． (2)步骤④中遗漏的重要操作是________． (3)下列措施中，能减小误差的措施是________． A．F1、F2的大小要尽量小些

B．在不超过弹簧测力计量程的情况下，F1、F2的大小要尽量大些 C．拉橡皮条时，弹簧测力计、橡皮条、细绳应贴近木板且与木板平面平行

D．拉橡皮条的细绳要长些，标记同一细绳方向的两点要近些 答案 (1)未记录两细绳套的方向(2分)

(2)未明确是否把橡皮条与细绳的结点拉到位置O(2分) (3)BC(2分)

14．(6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．

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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(1分) (2)4(1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4cm，弹簧弹力为2N时，

F弹簧的长度为8cm，伸长量为4cm，根据胡克定律F＝kΔx，有k＝

Δx2＝N/m＝50N/m. 0.04

(3)由题图丙得到弹簧的弹力为3.0N，根据题图乙得到此时弹簧的长度为10cm.

三、计算题(本题共4小题，共40分)

15.(8分)如图13所示，质量均为1kg的小球a、b在轻弹簧A、B及拉力F的作用下处于平衡状态，其中A、B两个弹簧的劲度系数均为5N/cm，B弹簧上端与天花板固定连接，轴线与竖直方向的夹角为60°，A弹簧竖直，g取10m/s2.

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图13

求两弹簧的伸长量和拉力F的大小． 答案 2cm 8cm 203N 解析 由b球处于静止得

FA＝mbg＝10N

FA由F＝kx得xA＝＝2cm，(2分)

ka、b作为一个整体，受力如图，由平衡条件得

2mgFB＝＝40N，(2分)

cos60°

FBxB＝＝8cm，(2分)

kF＝2mgtan60°＝203N．(2分)

16．(8分)如图14所示，物体A、B的质量分别为mA＝6 kg、mB＝4 kg，

A与B、B与地面之间的动摩擦因数都为μ＝0.3，不计滑轮的质量和

绳与滑轮间的摩擦，在水平外力F作用下，A和B一起向右做匀速直线运动，求地面对B和A对B的摩擦力的大小和方向．(g取10m/s2)

图14

答案 30N 向左 15N 向右

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解析 因为A、B一起在地面上运动，所以A与B间是静摩擦力，而

B与地面间是滑动摩擦力，所以地面对B的摩擦力 F地B＝F＝μ(mA＋mB)g＝30N(2分)

方向与B相对地面的运动方向相反，即向左．(1分)

A受到绳子的拉力FT＝F＝15N(1分)

由于A做匀速直线运动，由平衡条件得

12

B对A的摩擦力FBA＝FT＝15N(1分)

方向向左(1分)

由牛顿第三定律得A对B的摩擦力FAB＝FBA＝15N(1分) 方向向右．(1分)

17．(10分)如图15所示，三根轻质绳子OA、OB与OC将一质量为10kg的重物悬挂在空中而处于静止状态，其中OB与天花板夹角为30°，

OA与天花板夹角为60°.(g取10m/s2)

图15

(1)画出结点O的受力分析图，标出对应的力及角度； (2)求绳子OA、OB对应的拉力大小FA、FB；

(3)若保持O、B点位置不变，改变OA绳长度，将A点移动到D点，使得OD＝OB，求此时绳子OD对应的拉力大小FD. 答案 (1)见解析图甲 (2)503N 50N (3)100N 解析 (1)对结点O受力分析如图甲所示，(3分)

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(2)FC＝mg，根据平衡条件，由几何知识得：

FA＝mgcos30°＝503N(2分) FB＝mgsin30°＝50N．(2分)

(3)将A点移动到D点后对结点O受力分析如图乙所示，运用合成法，由几何知识得：FD＝FC＝mg＝100N．(3分)

18.(14分)如图16所示，放在粗糙斜面上的物块A和悬挂的物块B均处于静止状态，轻绳AO绕过光滑的定滑轮与轻质弹簧的右端及轻绳BO的上端连接于O点．轻质弹簧中轴线沿水平方向，轻绳OC与竖直方向的夹角θ＝60°，轻绳CA与斜面平行，斜面倾角α＝30°，物块A和B的质量分别为mA＝5kg，mB＝1.5kg，弹簧的劲度系数为k＝500N/m，重力加速度g取10m/s2.求：

图16

(1)弹簧的伸长量x；

(2)物块A受到的摩擦力Ff的大小和方向． 答案 (1)33cm (2)5N 方向沿斜面向下

解析 (1)以结点O为研究对象，受力分析并进行正交分解，如图甲所示：

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据平衡条件有

x轴方向：kx－Fsin60°＝0①(2分) y轴方向：Fcos60°－mBg＝0②(2分)

由②解得F＝＝30N，(2分)

cos60°代入①解得

330×

2Fsin60°

x＝＝m＝33cm.(2分)

k500

(2)以物块A为研究对象，A的重力沿斜面向下的分力Gx＝

mBgmAgsin30°交分解，如图乙所示：

根据平衡条件有

x′轴方向：F－mAgsin30°－Ff＝0(2分)

1

解得Ff＝F－mAgsin30°＝30－5×10×N＝5N(2分)

2

方向沿斜面向下．(2分)

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