人教版高中物理精講精練-必修1第三章《相互作用-力》培優(yōu)卷解析版

第三章《相互作用-力》單元基礎與培優(yōu)鞏固達標檢測卷(培優(yōu)卷）

一：單項選擇題：本題共8小題，每小題4分，共32分。在每小題給出的四個選項中，只有一項是符合題

目要求的。

一、單選題

1．下列說法正確的是()

A．木塊放在桌面上受到向上的支持力，這是由于木塊發(fā)生微小形變而產生的

B．壓彈簧時，彈簧的彈力總跟壓縮量成正比

C．壓力和支持力的方向總是垂直接觸面指向受力物體．

D．細繩、輕桿上產生的彈力方向總是在沿著繩、桿的直線上

【答案】C

【詳解】A．木塊放在桌面上受到向上的支持力是由于桌面發(fā)生形變而產生的，故A錯誤；

B．壓彈簧時，在不超過彈簧彈性限度的時候，彈簧的彈力總跟壓縮量成正比，選項B錯誤；

C．支持力和壓力的方向總是垂直接觸面指向受力物體，故C正確；

D．輕桿上的彈力可以沿任意方向，而繩子上的彈力是沿繩的直線方向上；故D錯誤。

故選C。

2．如圖所示是東北某地爺孫倆在水平的雪地里玩耍時狗拉雪橇的圖片，忽略摩擦力以外的其他阻力，以下

說法正確的是（）

A．狗拉雪橇勻速前進時，雪橇的運動速度越大，狗拉雪橇的力也越大

B．如果摩擦力可忽略不計，沒有狗的拉力，雪橇也能做勻速度直線運動

C．狗拉雪橇做加速運動時，狗拉雪橇的力大于雪橇拉狗的力

D．狗拉雪橇的力和雪橇拉狗的力是一對平衡力，大小始終相等

【答案】B

【詳解】A．狗拉雪橇勻速前進時，狗拉雪橇的力等于雪橇所受的滑動摩擦力，跟雪橇的運動速度大小無關，

故A錯誤；

B．如果摩擦力可忽略不計，沒有狗的拉力，雪橇由于慣性也能做勻速度直線運動，故B正確；

CD．狗拉雪橇的力和雪橇拉狗的力是一對相互作用力，大小總是相等，故CD錯誤。

故選B。

3．如圖為傾斜式停車設備，汽車開上水平托架后，托架能自動升起擋板，并緩慢傾斜至一定角度，則下列

說法正確的是（）

A．托架傾斜過程中汽車有相對托架向上滑動的趨勢

B．擋板對汽車的支持力與托架對汽車的摩擦力方向相反

C．托架傾斜過程中托架對汽車的支持力方向不斷變化

D．托架受到的壓力是由于托架發(fā)生形變產生的

【答案】C

【詳解】A．托架傾斜過程中汽車有相對托架向下滑動的趨勢，故A錯誤；

B．擋板對汽車的支持力平行斜面向上，根據(jù)A選項分析可知托架對汽車的摩擦力平行斜面向上，兩個力的

方向相同，故B錯誤；

C．托架傾斜過程中托架對汽車的支持力始終垂直斜面向上，托架傾斜過程中托架對汽車的支持力方向不斷

變化，故C正確；

D．由彈力產生的條件可知托架受到的壓力是由于汽車發(fā)生形變產生的，故D錯誤。

故選C。

4．已知兩個共點力的合力大小為50N，分力F1的方向與合力F的方向成30°角，分力F2的大小為25N，則

（）

A．F1的大小有兩個可能值B．F2的方向是唯一的

C．F2有兩個可能的方向D．F2可取任意方向

【答案】B

【詳解】已知一個分力F1有確定的方向，與F成30°夾角，

知另一個分力F2的最小值為

Fsin30°=25N

則當分力F2的大小為25N時，F(xiàn)1的大小為

F1Fcos30253N

且是唯一的，F(xiàn)2的方向與F1垂直，是唯一的。

故選B。

5．如圖所示，輕質網兜兜住重力為G的足球，用長為l的輕繩掛于光滑豎直墻壁上的A點，輕繩與墻的夾

角為θ，輕繩的拉力為FT，墻壁對足球的支持力為FN，則下列說法正確的是（）

GG

A．FB．F

TsinNtan

C．減小繩長l，墻壁的支持力FN變大D．減小繩長l，輕繩的拉力FT變小

【答案】C

【詳解】AB．足球受重力、拉力和支持力平衡，受力如圖

根據(jù)幾何知識得,懸繩對球的拉力

G

F

Tcos

墻壁對足球的支持力

FNGtan

故AB錯誤；

CD．減小繩長l，角增大，cos減小，懸繩的拉力增大；tan增大，墻壁對足球的支持力增大，故C正

確，D錯誤。

故選C。

6．如圖所示，水平桌面上平放有54張卡片，每一張卡片的質量均為m。用一手指以豎直向下的力壓第1張卡

片，并以一定速度向右移動手指，確保第1張卡片與第2張卡片之間有相對滑動。設最大靜摩擦力與滑動摩

擦力相同，手指與第1張卡片之間的動摩擦因數(shù)為1，卡片之間、卡片與桌面之間的動摩擦因數(shù)均為2，

且有12，則下列說法正確的是（）

A．任意兩張卡片之間均可能發(fā)生相對滑動

B．上一張卡片受到下一張卡片的摩擦力一定向左

C．第1張卡片受到手指的摩擦力向左

D．最后一張卡片受到水平桌面的摩擦力向右

【答案】B

【詳解】A．對第2張卡片受力分析，它對第3張卡片的壓力等于上面兩張卡片的重力及手指的壓力，最大

靜摩擦力為

（）

Fmax22mgF

而受到的第1張卡片的滑動摩擦力為

（）

f2mFFmax

則第2張卡片與第3張卡片之間不發(fā)生相對滑動。同理，第3張與第4張卡片也不發(fā)生相對滑動，故A錯誤

；

B．根據(jù)題意，因上一張卡片相對下一張卡片向右滑動或有向右滑動的趨勢，因此上一張卡片受到下一張卡

片的摩擦力一定向左，故B正確；

C．第1張卡片受到手指的靜摩擦力與手指的運動方向相同，即受到手指的摩擦力向右，故C錯誤；

D．對第1張卡片外的53張卡片研究，水平方向受到第1張卡片向右的滑動摩擦力，可知最后一張卡片受到

桌面的摩擦力方向向左，故D錯誤。

故選B。

7．如圖所示，質量均為M的A、B兩滑塊放在粗糙水平面上，兩輕桿等長，桿與滑塊、桿與桿間均用光滑

鉸鏈連接，在兩桿鉸合處懸掛一質量為m的重物C，整個裝置處于靜止狀態(tài)，設桿與水平面間的夾角為θ.

下列說法正確的是()

A．當m一定時，θ越小，滑塊對地面的壓力越大

B．當m一定時，θ越大，輕桿受力越大

C．當θ一定時，M越大，滑塊與地面間的摩擦力越大

D．當θ一定時，M越大，可懸掛重物C的質量m越大

【答案】D

【詳解】A.對A、B、C整體分析可知，對地面壓力為FN＝(2M＋m)g，與θ無關，故A錯誤；

B.將C的重力按照作用效果分解，如圖所示：根據(jù)平行四邊形定則，有

1

mgmg

FF2

12sin2sin

故m一定時，θ越大，輕桿受力越小，故B錯誤；

C.對A分析，受重力、桿的推力、支持力和向右的靜摩擦力，根據(jù)平衡條件，有

mg

fFcos

12tan

與M無關，故C錯誤；

D.當θ一定時，M越大，M與地面間的最大靜摩擦力越大，則可懸掛重物C的質量m越大，故D正確．

8．如圖甲的玩具吊車，其簡化結構如圖乙所示，桿AB固定于平臺上且不可轉動，其B端固定一光滑定滑

輪；輕桿CD用較鏈連接于平臺，可繞C端自由轉動，其D端連接兩條輕繩，一條輕繩繞過滑輪后懸掛一

質量為m的重物，另一輕繩纏繞于電動機轉軸O上，通過電動機的牽引控制重物的起落。某次吊車將重物

吊起至一定高度后保持靜止，此時各段輕繩與桿之間的夾角如圖乙所示，其中兩桿處于同一豎直面內，OD

繩沿豎直方向，γ=37°，θ=90°，重力加速度大小為g，則（）

A．α一定等于β

B．AB桿受到繩子的作用力大小為3mg

C．CD桿受到繩子的作用力方向沿∠ODB的角平分線方向，大小為mg

D．當啟動電動機使重物緩慢下降時，AB桿受到繩子的作用力將逐漸增大

【答案】D

【詳解】A．桿AB固定于平臺，桿力不一定沿桿，同一條繩的力大小相等，其合力一定在其角平分線上，

由于桿力不一定沿桿，所以α不一定等于β，故A錯誤；

B．如圖所示

兩個力T所作力的平行四邊形為菱形，根據(jù)平衡條件可得

Tmg

根據(jù)幾何關系可得

53

對角線為F桿，則AB桿受到繩子的作用力大小為

53

F桿2Tcos3mg

2

故B錯誤；

C．根據(jù)題意D端連接兩條輕繩，兩條輕繩的力不一定大小相等，且CD桿為鉸鏈連接，為“活”桿，桿力沿

著桿的方向，水平方向，根據(jù)

'

F桿cos53Tcos37mgcos37

解得

'4

F桿mg

3

故C錯誤；

D．當啟動電動機使重物緩慢下降時，即Tmg不變，DBM變小，根據(jù)

DBM

F桿2Tcos

2

可知F桿變大，故D正確。

故選D。

二：多項選擇題：本題共4小題，每小題5分，共20分。在每小題給出的四個選項中，有多項符合題目要

求。全部選對的得5分，選對但不全的得2分，有選錯的得0分。

9．質量為m的物體靠在粗糙豎直的墻壁上，且受到水平力F的作用，下列說法正確的是（）

A．若物體沿墻壁向下運動，則墻壁對物體的摩擦力大小一定為μmg

B．若物體靜止，當F增大時，物體受到的靜摩擦力仍不變

C．若物體與墻壁間的動摩擦因數(shù)為μ，重力加速度為g，則撤去F后，物體受到的滑動摩擦力大小等于

μmg

D．若撤去F，物體沿墻壁下滑時，物體不受滑動摩擦力的作用

【答案】BD

【詳解】A．當物體沿墻壁向下運動時，墻壁對物體的摩擦力為滑動摩擦力，其大小為

fFN

不一定等于μmg，A錯誤；

B．若物體靜止，當F增大時，物體受到的靜摩擦力一直與物體的重力平衡，方向一直豎直向上，B正確；

CD．若物體與墻壁間的動摩擦因數(shù)為μ，重力加速度為g，則撤去F后，物體沿墻壁下滑時，豎直墻面對物

體沒有彈力，則豎直墻面對物體沒有滑動摩擦力，D正確，C錯誤。

故選BD。

10．某同學在學校衛(wèi)生大掃除中用拖把拖地，沿拖桿方向對拖把施加推力F，如圖所示，此時推力與水平方

向的夾角為，且拖把剛好做勻速直線運動，則（）

A．拖把頭所受地面的摩擦力大小為Fsin

B．地面對拖把頭的作用力方向與水平向左方向的夾角大于

C．同學對拖桿的作用力與拖桿對拖把頭的作用力是一對作用力與反作用力

D．保持力F的大小不變，減小夾角，地面對拖把頭的支持力變小

【答案】BD

【詳解】A．根據(jù)受力平衡可知，拖把頭所受地面的摩擦力大小為

fFcos

故A錯誤；

B．設地面對拖把頭的作用力方向與水平向左方向的夾角為，拖把頭的質量為m，地面對拖把頭的支持力

為

NmgFsin

則有

NmgFsin

tantan

fFcos

可知地面對拖把頭的作用力方向與水平向左方向的夾角大于，故B正確；

C．同學對拖桿的作用力與拖桿對拖把頭的作用力不是一對作用力與反作用力，故C錯誤；

D．保持力F的大小不變，減小夾角，根據(jù)

NmgFsin

可知地面對拖把頭的支持力變小，故D正確。

故選BD。

11．明朝謝肇制的《五雜組》中記載：“明姑蘇虎丘寺塔傾側，議欲正之，非萬緡不可。一游僧見之曰：無

煩也，我能正之。”游僧每天將木楔從塔身傾斜一側的磚縫間敲進去，經月余扶正了塔身。假設所用的木楔

為等腰三角形，木楔的頂角為θ，現(xiàn)在木楔背上加一力F，方向如圖所示，木楔兩側產生推力FN，則（）

A．若F一定，θ大時FN大B．若F一定，θ小時FN大

C．若θ一定，F(xiàn)大時FN大D．若θ一定，F(xiàn)小時FN大

【答案】BC

【詳解】如圖所示

把力F分解在垂直于木楔兩側的方向上，根據(jù)力的作用效果可知

F

FFF

12N

2sin

2

則若F一定，θ小時FN大；若θ一定，F(xiàn)大時FN大。

故選BC。

12．如圖，傾角為30°的斜面體放置于粗糙水平地面上，物塊A通過跨過光滑定滑輪的柔軟輕繩與小球B

連接，O點為輕繩與定滑輪的接觸點．初始時，小球B在水平向右的拉力F作用下，使輕繩OB段與水平

拉力F的夾角θ＝120°，整個系統(tǒng)處于靜止狀態(tài)．現(xiàn)將小球向右上方緩慢拉起，并保持夾角θ不變，從初始

到輕繩OB段水平的過程中，斜面體與物塊A均保持靜止不動，則在此過程中（）

A．拉力F逐漸增大

B．輕繩上的張力先增大后減小

C．地面對斜面體的支持力逐漸增大

D．地面對斜面體的摩擦力先增大后減小

【答案】AD

【詳解】AB．小球B受重力mg、輕繩OB的拉力FT和拉力F，由題意可知，三個力的合力始終為零，矢

量三角形如圖所示

在FT轉至水平的過程中，輕繩OB的拉力FT逐漸減小，拉力F逐漸增大，故A正確，B錯誤；

CD．整體（含斜面體，物塊A和小球B）受向下的重力、向上的支持力、向左的摩擦力以及拉力四個力的

作用，根據(jù)對小球的受力分析可知，拉力F的豎直方向分力逐漸增大，水平方向分力先增大后減小，所以

地面對斜面體的支持力逐漸減小，地面對斜面體的摩擦力先增大后減小，故C錯誤，D正確。

故選AD。

三：實驗題:本題共2小題，第一小題小題5分，第二小題7分，共12分。

13．某同學做“驗證力的平行四邊形定則”的實驗情況如圖甲所示，其中A為固定橡皮條的圖釘，O為橡皮

條與細繩的結點，OB與OC為細繩。圖乙是在白紙上根據(jù)實驗結果畫出的圖。

（1）如果沒有操作失誤，圖乙中的F與??′兩力中，方向一定沿AO方向的是。

（2）本實驗采用的科學方法是。

A．理想實驗法B．等效替代法

C．控制變量法D．建立物理模型法

（3）在實驗操作過程中，其中對減小實驗誤差有益的說法是()

A．兩細繩必須等長

B．彈簧秤、細繩、橡皮條都應與木板平行

C．兩次拉橡皮筋時，需將橡皮筋結點拉到同一位置O，這樣做的目的是保證兩次彈簧測力計拉力的效果

相同

D．用兩彈簧秤同時拉細繩時兩彈簧秤拉力的夾角必須為90°；

【答案】F′BBC

【詳解】(1)[1]由于F是根據(jù)平行四邊形定則所作出的，所以圖乙中的F與F′兩力中，方向一定沿AO方向

的是F′；

(2)[2]本實驗采用的主要科學方法是等效替代法；故選B。

(3)[3]A．兩細繩可以不等長，因為繩子的長短不影響力的大小和方向的表示，故Ａ錯誤；

B．彈簧秤、細繩、橡皮條都應與木板平行，故B正確；

C．兩次拉橡皮筋時，為了使兩次達到效果相同，橡皮筋結點必須拉到同一位置O，故C正確；

D．兩繩之間的夾角不能太大，也不能太小，不需要垂直，故D錯誤。

故選BC。

14．某同學做“驗證平行四邊形定則”實驗情況如圖甲所示，其中A為固定橡皮條的圖釘，O為橡皮條與細

繩的結點，OB和OC為細繩。

（1）實驗記錄紙如圖乙所示，兩彈簧測力計共同作用時，O點為結點的位置，拉力F1和F2的方向分別過P1

和P2點，一個彈簧測力計拉橡皮筋時，拉力F3的方向過P3點。力F1的大小如彈簧測力計所示，F(xiàn)1N

（已知F22.63N，F(xiàn)34.41N）。

（2）同學們在操作過程中有如下議論，其中正確的是

A．兩根細繩必須等長

B．彈簧秤、細繩、橡皮條都應與木板平行

C．同一次實驗中只要橡皮筋的伸長量相同，結點O點的位置可以變動

D．橡皮條應該與兩繩夾角的角平分線在同一直線上

（3）請在答題紙上作出F1和F2的合力F（標度已給出），并求出合力FN。

【答案】2.92B見解析4.30

【詳解】（1）[1]由圖知1N的力之間有10小格，因此一個小格代表0.1N，所以彈簧測力計的示數(shù)為2.92N

（2.91N~2.94N皆可）。

（2）[2]A．通過兩細繩用兩個彈簧秤互成角度地拉橡皮條時，并非要求兩細繩等長，故A錯誤；

B．測量力的實驗要求盡量準確，為了減小實驗中因摩擦造成的誤差，操作中要求彈簧秤、細繩、橡皮條都

應與木板平行，故B正確；

C．本實驗采用“等效法”，為了使兩次拉伸橡皮條的效果相同，要求兩次拉橡皮條時必須將其結點拉至同一

個位置，結點O的位置不可以變動，故C錯誤；

D．兩細線拉橡皮條時，只要確保拉到同一點即可，不一定橡皮條要在兩細線的夾角平分線上，故D錯誤。

故選B。

（3）[3]根據(jù)平行四邊形定則先作出F2與F1的合力，如圖所示

（4）[4]由圖得F1、F2的合力大小4.30N（4.1N~4.4N皆可）。

四：解答題:本題共4小題,第一小題小題6分，第二小題8分，第三小題10分，第四小題12分，共36分。

15．如圖所示，水平面上有兩個可視為質點的物塊1和2，中間用一輕彈簧連接起來，當1和2間距為15cm

時，2所受彈簧彈力為向左的14N；當1和2間距為5cm時，1所受彈簧彈力為向左的6N；（彈簧始終處于

彈性限度內，測量時物體均處于靜止狀態(tài)）

（1）求物塊1不受彈簧彈力時，1和2間距應為多少？

（2）若物塊1重100N，物塊2重200N，兩物塊與地面之間的動摩擦因數(shù)均為0.5，則二者之間的最大間

距應為多少？（設最大靜摩擦力等于滑動摩擦力）

【答案】（1）8cm；（2）33cm

【詳解】（1）根據(jù)胡克定律得：當1和2間距為15cm時，有

F1（kL1L0）

當1和2間距為5cm時，有

F2（kL0L2）

兩式相除得

FLL

110

F2L0L2

代入得

1415L

0

6L05

解得

L08cm

（2）彈簧的勁度系數(shù)為

F

k12N/cm

（L1L0）

物塊1、物塊2的最大靜摩擦力為

fm1G150N，fm2G2100N

故兩物塊最大距離時物塊1拉力恰好等于最大靜摩擦力

Ffm1kLL0

解得

L33cm

16．科學地佩戴口罩，對于奧密克戎、流感等呼吸道傳染病具有預防作用。如圖所示為一側耳朵佩戴口罩

的示意圖，一側的口罩帶是由直線AB、弧線BCD和直線DE組成的。假若口罩帶可認為是一段勁度系數(shù)

為k=200N/m的彈性輕繩，在佩戴好口罩后彈性輕繩被拉長了2.5cm。此時AB段與水平方向的夾角為37°，

DE段與水平方向的夾角為53°，彈性繩涉及到的受力均在同一平面內，不計摩擦，（sin37°=0.6，cos37°=0.8）。

求耳朵受到口罩帶的作用力。

【答案】72N，方向與x軸負（水平）方向成45°角

【詳解】由胡克定律

Fkx5N

設耳朵分別受到AB、ED段口罩帶的拉力為FAB、FED，則有

FAB=FED=5N

水平方向合力

FxFABcos37FEDcos537N

豎直方向合力

FyFABsin37FEDsin537N

所以耳朵受到口罩帶的作用力

22

F合FxFy72N

方向與x軸負（水平）方向成45°角。

17．如圖甲所示，輕繩AD跨過固定在水平橫梁BC右端的定滑輪掛住一個質量為10kg的物體，∠ACB=30°，

g取10m/s2，求：

（1）輕繩AC段的張力FAC的大小；

（2）橫梁BC對C端的支持力大小及方向。

（3）若圖中橫梁BC換為水平輕桿，且B端用鉸鏈固定在豎直墻上，如圖乙所示，請在圖中畫出C點的受

力分析圖。

【答案】（1）100N；（2）100N，方向和水平方向成30°角斜向右上方；（3）見解析

【詳解】（1）物體M處于平衡狀態(tài)，根據(jù)平衡條件可判斷，與物體相連的細繩拉力大小等于物體的重力，

取C點為研究對象，進行受力分析，如圖所示

圖1中輕繩AD跨過定滑輪拉住質量為M的物體，物體處于平衡狀態(tài)，繩AC段的拉力為

FACFCDMg1010N100N

（2）根據(jù)C點的受力分析，由幾何關系得橫梁BC對C端的支持力大小為

FCFAC100N

方向和水平方向成30°角斜向右上方。

（3）若圖中橫梁BC換為水平輕桿，且B端用鉸鏈固定在豎直墻上，則C點的受力分析如圖所示

18．如圖所示，三段不可伸長的輕繩OA、OB、OC共同懸掛一質量為m1=0.6kg的甲物體，地面上有一傾

角=37°的固定粗糙斜面，輕繩OA沿水平方向，輕繩OC平行于斜面，且C端與放置在斜面上質量為m2的

乙物體相連，物體甲、乙均處于靜止狀態(tài)。（已知sin37°=0.6，cos37°=0.8，重力加速度取g=10m/s2，設最大

靜摩擦力等于滑動摩擦力）求：

（1）輕繩OA、OC的拉力大??；

（2）物體乙與斜面間的動摩擦因數(shù)0.8，則欲使物體乙在斜面上不滑動，物體乙的最小質量。

【答案】（1）TC10N，TA8N；（2）25kg

【詳解】（1）受力分析如圖所示，可得

Tmg

sin37B1

TCTC

mg

tan371

TA

代入數(shù)據(jù)解得：

TC10N，TA8N

（2）對乙受力分析，由力的平衡可得

m2gsin37TCf

fN

Nm2gcos37

聯(lián)立上式解得

m225kg

19．如圖所示，質量為m1kg圓環(huán)套在固定的水平桿上，細線一端系著圓環(huán)，另一端連接質量為M2kg的