高一物理人教版必修1练习（三）相互作用力

素养培优练(三)相互作用——力一、重力、弹力和摩擦力(物理观念)1.如图所示，一只小鸟站在一水平放置的木板上，有关小鸟和木板的受力情况，下列说法正确的是()A．当小鸟站在木板上时，木板受到的重力增大B．当小鸟站在木板右侧时，木板的重心右移C．木板在小鸟的压力下发生了形变D．小鸟对木板的压力就是小鸟受到的重力【解析】选C。木板受到的重力：G＝mg，当小鸟站在木板上时，木板的质量不变，故木板的重力不变，故A错误；当小鸟站在木板右侧时，木板的质量分布和形状并未发生变化，故重心位置不变，故B错误；小鸟站在木板上，小鸟对木板向下的压力使木板发生弹性形变，木板发生弹性形变后，要恢复原状，对小鸟有一个向上的弹力，故C正确；小鸟对木板的压力是弹力，与小鸟受到的重力不是同一性质的力，故二力不同，故D错误。2.如图所示，有黑白两条毛巾交替折叠地放在水平地面上，白毛巾的中部用细线与墙连接，黑毛巾的中部用细线拉住。设细线均水平，欲使黑白毛巾分离开，若每条毛巾的质量均为m、毛巾之间及其与地面之间的动摩擦因数均为μ，则将黑毛巾匀速拉出需施加的水平拉力F为()A．2μmgB．4μmgC．5μmgD．2.5μmg【解析】选C。以黑毛巾为研究对象，其水平受力如图所示。其中f1＝eq\f(1,2)μmg，f2＝μmg，f3＝eq\f(3,2)μmg，f4＝2μmg，故F＝f1＋f2＋f3＋f4＝5μmg，故C正确。3.如图所示，将一张A4纸(质量可忽略不计)夹在一本字典内，字典对A4纸的压力为3N，A4纸与字典之间的动摩擦因数为0.4，假设滑动摩擦力与最大静摩擦力相等，要把A4纸从字典中拉出，拉力至少应为()A．0.6NB．1.2NC．2.4ND．3N【解析】选C。A4纸双面都受滑动摩擦力，单面所受滑动摩擦力Ff＝μFN＝1.2N，则拉力至少为F＝2Ff＝2.4N，故C正确。4.如图所示，一木板B放在水平地面上，木块A放在木板B的上面，木块A的右端通过轻质弹簧固定在竖直墙壁上。木块与木板之间、木板与地面之间的动摩擦因数相同，用力F向左拉木板B，使B以速度v匀速运动，稳定后，弹簧的拉力为T。下列说法正确的是()A．木板B受到A的滑动摩擦力的大小等于TB．地面受到的滑动摩擦力的大小等于TC．若木板B以2v的速度匀速运动，木块A受到的滑动摩擦力的大小等于2TD．若用力2F拉木板B，木块A受到的滑动摩擦力的大小等于2【解析】选A。A受力平衡，故fA＝μmAg＝T，即A受B的滑动摩擦力大小为T，则B受A的滑动摩擦力大小等于T，故A正确；木板B受地面的滑动摩擦力大小f＝μ(mA＋mB)g＞μmAg＝T，故地面受到的摩擦力大小大于T，故B错误；滑动摩擦力的大小与相对速度无关，故木板B以2v的速度匀速运动时，木块A受到的滑动摩擦力的大小仍为T，故C错误；若用2F的力拉木板B，A与B间压力不变，动摩擦因数不变，故滑动摩擦力大小不变，木块A所受摩擦力大小仍为T，故D二、力的合成和分解(科学思维)5.弹跳能力是职业篮球运动员重要的身体素质指标之一，许多著名的篮球运动员因为具有惊人的弹跳能力而被球迷称为“弹簧人”。弹跳过程是身体肌肉、骨骼关节等部位一系列相关动作的过程，屈膝是其中一个关键动作，如图所示，人屈膝下蹲时，膝关节弯曲的角度为θ，设此时大、小腿部的肌群对膝关节的作用力F的方向水平向后，且大腿骨、小腿骨对膝关节的作用力大致相等，那么脚掌所受地面竖直向上的弹力约为()A．eq\f(F,2sin\f(θ,2)) B．eq\f(F,2cos\f(θ,2))C．eq\f(F,2tan\f(θ,2)) D．eq\f(1,2)Ftaneq\f(θ,2)【解析】选D。设大腿骨、小腿骨对膝关节的作用力为F1，则他们之间的夹角为θ，F即为他们合力的大小，则有2F1coseq\f(θ,2)＝F，脚掌所受地面竖直向上的弹力约为N＝F1sineq\f(θ,2)，联立可得：N＝eq\f(1,2)Ftaneq\f(θ,2)，故选项D正确。6.如图所示，一轻质细杆两端分别固定着质量为mA和mB的两个小球A和B(可视为质点)。将其放在一个直角形光滑槽中，已知轻杆与槽右壁成α角，槽右壁与水平地面成θ角时，两球刚好能平衡，且α≠θ，则A、B两小球质量之比为()A．eq\f(cosα·cosθ,sinα·sinθ) B．eq\f(cosα·sinθ,sinα·cosθ)C．eq\f(sinα·sinθ,cosα·cosθ) D．eq\f(sinα·cosθ,cosα·sinθ)【解析】选C。对A球受力分析，受重力、杆的弹力、斜面的支持力，如图所示，根据共点力平衡条件，有：eq\f(F,sin（90°－θ）)＝eq\f(m1g,sinα)，再对B球受力分析，受重力、杆的弹力、斜面的支持力，如图所示，根据平衡条件，有：eq\f(m2g,sin（90°－α）)＝eq\f(F,sinθ)，解得：eq\f(m1,m2)＝eq\f(sinα·sinθ,cosα·cosθ)，故选C。三、物体的动态平衡(科学思维)7.如图所示，一小球在斜面上处于静止状态，不考虑一切摩擦，如果把竖直挡板由竖直位置缓慢绕O点转至水平位置，则此过程中球对挡板的压力F1和球对斜面的压力F2的变化情况是()A．F1先增大后减小，F2一直减小B．F1先减小后增大，F2一直减小C．F1和F2都一直减小D．F1和F2都一直增大【解析】选B。小球受力如图甲所示，因挡板是缓慢转动，所以小球处于动态平衡状态，在转动过程中，此三力(重力、斜面支持力、挡板弹力)组成矢量三角形的变化情况如图乙所示(重力大小方向均不变，斜面对其支持力方向始终不变)，由图乙可知此过程中斜面对小球的支持力不断减小，挡板对小球弹力先减小后增大，再由牛顿第三定律知B正确。8.如图所示，光滑半球的半径为R，有一质量为m的小球(可视为质点)用一细线挂靠在半球上，细线上端通过一个定滑轮，在用力将小球缓慢往上拉的过程中，细线对小球的拉力F大小和小球紧压球面的力F2大小的变化情况是()A．两者都变小 B．两者都变大C．F变小，F2不变 D．F不变，F2变小【解析】选C。在小球往上移动的过程中，小球所受的重力不变，拉力F与重力的分力F1大小相等、方向相反，并且随着小球上移，F1与F2的方向均发生变化，此时力的平行四边形的形状变化规律不直观，力随角度变化的关系也难建立。而此处所求的力的变化关系是由于OA段细线缩短引起的，因此可建立与OA线段长度之间的变化关系。设OA段长为L，O点到半球顶的距离为d，△OO′A与力的矢量三角形相似，由此可得eq\f(G,d＋R)＝eq\f(F1,L)＝eq\f(F2,R)。当小球往上移动时，L减小，d、G和R都不变，因此F1减小(即F减小)，F2不变，故C项正确。四、整体法和隔离法(科学思维)9．如图所示，一质量为M的楔形木块放在水平桌面上，它的顶角为90°，两底角为α和β；a、b为两个位于斜面上质量均为m的小木块，已知所有接触面都是光滑的。现发现a、b沿斜面下滑，而楔形木块静止不动，这时楔形木块对水平桌面的压力等于()A.Mg＋mgB．Mg＋2mgC．Mg＋mg(sinα＋sinβ)D．Mg＋mg(cosα＋cosβ)【解析】选A。对木块a受力分析，如图，受重力和支持力，由几何关系，得到：N1＝mgcosα，故木块a对楔形木块的压力为N1′＝mgcosα①同理，木块b对楔形木块的压力为N2′＝mgcosβ②对楔形木块受力分析，如图，根据共点力平衡条件，得到：N2′cosα－N1′cosβ＝0③F支－Mg－N1′sinβ－N2′sinα＝0④根据题意有：α＋β＝90°⑤由①～⑤式解得：F支＝Mg＋mg，根据牛顿第三定律，楔形木块对水平桌面的压力等于Mg＋mg，故选项A正确。10.如图所示，用完全相同的轻弹簧A、B、C将两个相同的小球连接并悬挂，小球处于静止状态，弹簧A与竖直方向的夹角为30°，弹簧C水平，则弹簧A、C的伸长量之比为()A．eq\r(3)∶4 B．4∶eq\r(3)C．1∶2 D．2∶1【解析】选D。方法一：分别对两个小球受力分析，如图甲所示。FAsin30°－FBsinα＝0，FB′sinα－FC＝0，FB＝FB′，得FA＝2FC，即弹簧A、C的伸长量之比为2∶1，选项D正确。方法二：将两个小球作为一个整体，进行受力分析，如图乙所示。由平衡条件知：FAsin30°＝FC，解得FA＝2FC，即弹簧A、C的伸长量之比为2∶1，故选项D正确。11.(2021·温州高一检测)如图所示，物块A放置在倾角为45°的斜面B上，A、B间接触面光滑；在物块A上施加一水平力F，使A、B一起沿水平面向左匀速滑动。若B与水平面间的动摩擦因数为μ，则A与B的质量之比为()A．eq\f(μ,1－μ)B．eq\f(μ,1＋μ)C．eq\f(1－μ,μ)D．eq\f(1＋μ,μ)【解析】选A。对物块A受力分析可知：F＝mAgtan45°＝mAg；对AB整体有：F＝μ(mA＋mB)g，联立解得：eq\f(mA,mB)＝eq\f(μ,1－μ)，故A正确，B、C、D错误12．(多选)如图所示，质量分别为m1、