第三章 相互作用力 （答案含解析）-人教版（2019）高中物理必修第一册跟踪训练

第三章相互作用力章末测试卷

一、单选题

1.如图，滑块A置于水平地面上，滑块B在一水平力作用下紧靠滑块A（A、2接触面竖直），此时

A恰好不滑动，8刚好不下滑,已知A与8间的动摩擦因数为〃1,A与地面间的动摩擦因数为〃2，

最大静摩擦力等于滑动摩擦力.A与B的质量之比为（）

一►叵A

11一〃1〃2c1+〃1〃2「2+〃]〃2_______________________

A.B.C.D.

从〃2〃1〃2

2.如图所示，物体A、8和C叠放在水平面上，水平力为凡=5N,Fc=10N,分别作用于物体8、

C上，A、8和C仍保持静止，以丹、F2、/3分别表示A与3、B与C、C与桌面间的静摩擦力的大

小，则（）

A.Fi=5N,F2=0,F3=5N

B.尸i=5N,尸2=5N,6=0

C.Fi=0,F2=5N,尸3=5N

D.Fi=0,尸2=ION,尸3=5N

3.如图，一物块在水平拉力厂的作用下沿水平桌面做匀速直线运动.若保持厂的大

小不变，而方向与水平面成60。角，物块也恰好做匀速直线运动.物块与桌面间的动

摩擦因数为（）F

ZWW：/.'7,.......;?■"：''7/ZWW

A.2-73B.立C.BD.正

’632

4.如图所示，长方体物块在粗糙水平面上，光滑圆球在光滑竖直墙壁和物块上处于静止状态。现用

水平向右的拉力/拉动长方体物块缓慢移动一小段距离，在这个运动过程中（）

A.球对墙壁的压力逐渐减小

B.球对长方体物块的压力逐渐增大

C.地面对长方体物块的支持力逐渐减小

D.地面对长方体物块的支持力逐渐增大

5.在如图所示装置中，轻杆一端固定着一个质量可以忽略不计的定滑轮，两物体质量分别为mi、m

轻绳一端固定于a点，悬点a、b间的距离远大于滑轮的直径，动滑轮质量和一

切摩擦不计。整个装置稳定时下列说法正确的是（）IL

A.a可能大于/由

苣］

B.加［一定大于根2

C.如可能大于2侬

D.轻杆受到绳子的作用力2加2gcos，

6.如图所示，光滑半球形容器固定在水平面上，。为球心，一质量为小的小滑块，在水平力尸的作

用下静止尸点。设滑块所受支持力为Bv,。尸与水平方向的夹角为仇下列关系正确的是

A.

tang

B.F=mgtan0

C.FN=R

tan。

D.FN=mgtan0

7.如图所示，在粗糙水平面上静置一个截面为等腰三角形的斜劈A,其质量为M,两个底角均为

30。.两个完全相同的、质量均为m的小物块p和q恰好能沿两侧面匀速运动.若

现在对p物块施加一个平行于斜劈侧面向下的恒力F,则在p和q下滑的过程

中，下列说法正确的是（

A.斜劈A对地面的压力大小等于（M+2m）g

B.斜劈A对地面的压力大于（M+2m）g

C.斜劈A对地向右运动

D.斜劈A受到地面向右的摩擦力作用

8.半圆柱体P放在粗糙的水平地面上，其右端有固定放置的竖直挡板MN,在P和MN之间放有一个

光滑均匀的小圆柱体Q,整个装置处于静止状态，如图所示是这个装置的截面图，若用外力

使MN保持竖直且缓慢地向右移动，在Q落到地面以前，发现P始终保持静止，在此过程中，

下列说法中正确的是

A.MN对Q的弹力逐渐减小

B.地面对P的摩擦力逐渐增大

C.P、Q间的弹力先减小后增大

D.Q所受的合力逐渐增大

9.如图所示，甲、乙两个小球的质量均为m,两球间用细线2连接，甲球用细线1悬挂在天花板上.现

分别用大小相等的力尸水平向左、向右拉两球，平衡时细线都被拉紧.则平衡时两球的可能位置是

下列选项中的（）

10.如图所示，一倾角为45。的斜面固定于墙角，为使一光滑的铁球静止于图示位置，需加一水平力

F,且F通过球心.下列说法正确的是（）

A.铁球一定受墙水平向左的弹力

B.铁球可能受墙水平向左的弹力

C.铁球一定受斜面通过铁球的重心的弹力

D.铁球可能受斜面垂直于斜面向上的弹力

二、多选题

11.如图所示，质量为根的物体A放在质量为M、倾角为8的斜面2上，斜面B置于粗糙的水平地

面上，用平行于斜面的力尸拉物体A,使其沿斜面向下匀速运动，斜面8始终静止

不动，则下列说法中正确的是（）

A.斜面B相对地面有向右运动的趋势B.地面对斜面B的静摩擦力大小为

Feos。

C.地面对斜面B的支持力大小为（M+?n）g+FsineD.斜面B与物体A间的动摩擦因数为tang

12.将物体所受重力按力的效果进行分解，下列图中正确的是（）

13.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。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08的拉力变小

C.若健身者缓慢向右移动，绳04拉力的合力变大

D.若健身者缓慢向左移动，健身者与地面间的摩擦力变小

14.如图所示，物体4、8叠放在水平面上，水平力厂作用在A上，使二者一起向右做匀速直线运

动，下列说法正确的是（）

A.A、B之间无摩擦力B.A受到的摩擦力水平向右

C.8受到A的摩擦力水平向右D.地面对8的摩擦力为滑动摩擦力，水平向左

三、实验题

15.某同学用图（a）所示的装置测量木块与木板之间的动摩擦因数。跨过光滑定滑轮的细线两端分

别与木块和弹簧测力计相连，滑轮和木块间的细线保持水平，在木块上方放置祛码缓慢向左拉动水

平放置的木板，当木块和祛码相对桌面静止且木板仍在继续滑动时，弹簧测力计的示数即为木块受

到的滑动摩擦力的大小。某次实验所得数据已在下表中给出，其中人的值可从图（b）中弹簧测力

计的示数读出。

祛码的质量机/依0.050.100.150.200.25

滑动摩擦力//N2.152.362.55A2.93

回答下列问题：

（1）A=N：

（2）在图（c）的坐标纸上补齐未画出的数据点并绘出了-机图线；

（3）/与M、木块质量M、木板与木块之间的动摩擦因数〃及重力加速度大小g之间的关系式为

f=，%图线（直线）的斜率的表达式为左=O

（4）取g=9.80%,由绘出的;•一加图线求得4=。（保留2位有效数字）

16.某学生实验小组设计了一个“验证力的平行四边形定则”的实验，装置如图甲所示，在竖直放置

的木板上部附近两侧，固定两个力传感器，同一高度放置两个可以移动的定滑轮，两根细绳跨过定

滑轮分别与两力传感器连接，在两细绳连接的结点。下方悬挂钩码，力传感器1、2的示数分别为

后、F2,调节两个定滑轮的位置可以改变两细绳间的夹角.实验中使用若干相同的钩码，每个钩码

质量均为100g,取g=9.8m/s2.

（1）关于实验，下列说法正确的是.

A.实验开始前，需要调节木板使其位于竖直平面内

B.每次实验都必须保证结点位于。点

C.实验时需要记录钩码数量、两力传感器的示数和三细绳的方向

D.实验时还需要用一个力传感器单独测量悬挂于。点钩码的总重力

（2）根据某次实验得到的数据，该同学已经按照力的图示的要求画出了分、请你作图得到B、Fz

的合力网只作图，不求大小），并写出该合力不完全竖直的一种可能原因______________.

四、解答题

17.如图所示，物体的质量为2kg,两根轻绳AB和AC的一端连接于竖直墙上，另一端系于物体

上，在物体上另施加一个方向与水平方向成夕=60。的拉力F,若要使两绳都能伸直，求拉力F的大

小范围（g取10m/S?）。

18.如图甲所示，轻杆OB可绕B点自由转动，另一端O点用细绳拉住，固定在左侧墙壁上，质量为

m的重物用细绳OC悬挂在轻杆的O点，OA与轻杆的夹角NBOA=30。.乙图中水平轻杆OB一端固定

在竖直墙壁上，另一端0装有小滑轮，用一根绳跨过滑轮后悬挂一质量为m的重物，图中/BOA=3

00,求：

(1)甲、乙两图中细绳OA的拉力各是多大？

(2)甲图中轻杆受到的弹力是多大？AA家I

(3)乙图中轻杆对滑轮的作用力是多大？11

19.如图所示，一个半球形的碗放在桌面上，碗口水平，O点为其球心，碗的内表面及碗口是光滑

的，一根细线跨在碗口上，线的两端分别系有质量为㈣和色的小球，当它们处

于平衡状态时，质量为㈣的小球与。点的连线和水平方向间的夹角a=60°°

则两小球的质量之比四为多少？

20.如图所示，质量相=2kg的物体静置于水平面上，一质量不计的弹簧原长为10cm,一端固定于

物体上，另一端施一水平拉力凡物体与水平面间的动摩擦因数为02逐渐增大凡当弹簧长度为

12cm时,物体刚好被拉动(g好0m/s2).试求：

(1)弹簧的劲度系数；

(2)当弹簧拉长到11cm时，物体所受的摩擦力；

(3)当弹簧拉长到13cm时，物体所受的摩擦力(设最大静摩擦力与滑动摩擦力相等).

21.如图所示，斜面的倾角6=30°,A、8用跨过滑轮O的轻绳相连，且Q4段与

斜面平行，物体所受的重力ION,A与斜面间的最大静摩擦力Ff=

AGA=3.462Vo

为了使A能静止在斜面上，物体8所受的重力G-应在什么范围内？（绳与滑轮间

的摩擦不计）

参考答案

1.B

【解析】

【分析】

【详解】

试题分析：对A、B整体分析，受重力、支持力、推力和最大静摩擦力，根据平衡条件，有：

F=|i2(mi+m2)g®

再对物体B分析，受推力、重力、向左的支持力和向上的最大静摩擦力，根据平衡条件，有：

水平方向：F=N

竖直方向：m2g=f

其中：f=|iiN

联立有：m2g『1F②

m.1一〃口

联立①②解得：,=一空之

叫四〃2

故选B.

【考点定位】

物体的平衡

【点睛】

本题关键是采用整体法和隔离法灵活选择研究对象，受力分析后根据平衡条件列式求解，注意最大

静摩擦力约等于滑动摩擦力.

2.C

答案第1页，总15页

【解析】

【分析】

【详解】

以A为研究对象，根据平衡条件得到：A对B的静摩擦力大小耳=0,否则A水平方向所受的合力

不为零，不能保持平衡；以AB整体为研究对象，根据平衡条件得到：

再以三个物体整体为研究对象，根据平衡条件得：

F3=Fc-Fh=10N-5N=5N

方向水平向左；所以4=0,F2=5N,玛=5N,故ABD错误，C正确；

故选C。

3.C

【解析】

【分析】

【详解】

当拉力水平时，物体匀速运动，则拉力等于摩擦力，即：F=/nmg,当拉力倾斜时，物体受力分析

如图

mg

答案第2页，总15页

由平衡条件得：FN^mg-Fsind,/=Fcos60,又/=〃，，得摩擦力为:

f=pi(mg-Fsinff')=Fcos60,联立解得：〃=1_,故选C.

4.B

【解析】

【分析】

小球受力平衡，对小球进行受力分析，作出受力分析图，当水平向右的拉力F缓慢拉动长方体物块

时，9增大，根据几何关系判断墙对小球的压力和物块对球支持力的大小变化情况，再结合牛顿第

三定律判断球对墙壁的压力和球对长木板的压力变化情况，对小球和长方形物块整体进行受力分析,

整体处于平衡状态，受力平衡，根据平衡条件及滑动摩擦力公式判断地面对长方体物块的支持力和

地面对长方体物块的摩擦力变化情况，再对长方形物块受力分析，根据水平方向受力平衡列式求解

水平拉力F的变化情况。

【详解】

A、B项：对小球进行受力分析，如图所示：

小球受力平衡，则有：NFGtan。,N=---当水平向右的拉力F缓慢拉动长方体物块时，9

2cos6*

增大，则tan。增大，所以N工增大，墙壁对球的支持力逐渐增大，cos。减小，球对长方体物块的

压力逐渐增大，故A错误，B正确；

C、D项：对小球和长方形物块整体进行受力分析，整体处于平衡状态，受力平衡，受到重力、地

面的支持力、拉力F和墙壁对球水平向右的压力以及水平向左的滑动摩擦力，竖直方向受力平衡,

答案第3页，总15页

则地面对物块的支持力等于整体的重力，不发生改变，故C、D错误。

故选：Bo

【点睛】

本题主要考查了共点力平衡条件的直接应用，要求同学们能灵活选择研究对象，并能正确对物体进

行受力分析，根据平衡条件结合几何关系求解，特别要注意对整体受力分析后，根据共点力平衡条

件得出支持力不变，从而判断摩擦力为恒力。

5.D

【解析】

【分析】

对分析可知绳子的拉力大小，对滑轮分析，由于滑轮放在一根绳子上，绳子两端的张力相等，故

可知两绳子和竖直方向上的夹角相等，由共点力的平衡关系可得出两质量的关系.

【详解】

对012分析可知，H12受拉力及本身的重力平衡，故绳子的拉力等于m2g；对于动滑轮分析，由于滑

轮跨在绳子上，故两端绳子的拉力相等，它们的合力一定在角平分线上；由于它们的合力与ml的重

力大小相等，方向相反，故合力竖直向上，故两边的绳子与竖直方向的夹角a和|3相等；故A错误；

由以上可知，两端绳子的拉力等于m2g,而它们的合力等于mig,因互成角度的两分力与合力组成

三角形，故可知2m2g>mig,即mi一定小于2m2.但是他1不一定大于机2,故BC错误。轻杆受到

绳子的作用力等于两边绳子的合力，大小为2乃geos7,选项D正确；故选D。

【点睛】

本题要注意题目中隐含的信息，记住同一绳子各部分的张力相等，即可由几何关系得出夹角的关系；

同时还要注意应用力的合成的一些结论.

6.A

【解析】

答案第4页，总15页

【详解】

物体处于平衡状态，对物体受力分析，根据共点力平衡条件，可求出支持力和水平推力.

对小滑块受力分析，受水平推力F、重力G、支持力FN、根据三力平衡条件，将受水平推力F和重力

G合成，如图所示，由几何关系可得尸=/啰-,FN=^~,A正确.

tan6»Nsin。

【点睛】

本题受力分析时应该注意，支持力的方向垂直于接触面，即指向圆心.本题也可用正交分解列式求

解！

7.A

【解析】

【详解】

开始时三个物体都处于平衡状态，故可以对三个物体的整体受力分析，受重力和支持力，故地面对

A的支持力为（M+23）g,没有摩擦力；对p物块施加一个平行于斜劈侧面向下的恒力F后，p、

q两个物体对斜劈的压力和摩擦力不变，故斜劈受力情况不变，故斜劈A仍保持静止，斜劈A对地

面的压力大小等于（M+2M）g,与地面间仍没有摩擦力；选项A正确，BCD错误；故选A.

【点睛】

本题关键先通过整体法得到斜劈与地面间的弹力和摩擦力情况，然后根据隔离法研究斜劈.

8.B

答案第5页，总15页

【解析】

以整体为研究对象,MN对Q的弹力和地面对P的摩擦力是一对平衡力，以Q为对象画受力分析图，

可知MN右移时MN对Q的弹力和P、Q间的弹力都是增大的；Q始终处于平衡状态，因此合力始

终为零，故只有B正确.

9.A

【解析】

【详解】

以整体为研究对象，受到向左和向右的拉力、重力和绳子1的拉力而静止，向左和向右的拉力等大

反向，合力为零，重力和绳子1的拉力合力也为零，所以绳子的拉力应竖直向上；再隔离乙球分析，

受向下的重力、水平向右的拉力和绳子2的拉力而平衡，所以绳子2的拉力应斜向左上方，故A正

确、BCD错误.

故选A.

10.B

【解析】

试题分析：小球处于平衡状态；则可知小球所受各力的合力为零；对小球进行受力分析，小球受重

力、推力、竖直墙的支持力及斜面对小球的支持力；可采用分解法将斜面支持力向水平方向和竖直

方向分解，分别列出水平和竖直方向上的平衡方程，分情况进行讨论即可求解.

对小球受力分析，如图所示，耳、鸟分别为墙壁和斜面对小球的弹力，根据几何知识可知丹、鸟的

夹角为45。,若尸=心感°，则耳=0,若/〉心爆°，则片/0,A错误B正确;若工=0,

则在F、G和4三个力的作用下，不可能保持静止，故一定受到工作用，即球一定受斜面通过铁球

重心的弹力，C正确D错误.

答案第6页，总15页

F2

11.BC

【解析】

【详解】

AB、将A和B看成一个整体，对其进行受力分析，由平衡条件可知,地面对B的静摩擦力尸尸cos4方向

水平向右，故B相对地面有向左运动的趋势，故A错误,B正确；

C、由平衡条件可知,地面对B的支持力尸2(/+加应+人皿仇故C正确；

D、对A进行受力分析可知，在平行于斜面的方向上有mgsind+F=iumgcos0,

解得〃=tan。+—,故D错误；

Tngcosu

12.ABD

【解析】

【详解】

A.A项中物体重力分解为垂直于斜面使物体压紧斜面的分力Gi和沿斜面向下使物体向下滑的分力

Gi,故选项A正确；

B.B项中物体的重力分解为沿两条细绳使细绳张紧的分力G和G,故选项B正确；

C.C项中物体的重力应分解为垂直于两接触面使物体压紧两接触面的分力Gi和G2,故选项C错误;

答案第7页，总15页

D.D项中物体的重力分解为水平向左压紧墙的分力Gi和沿绳向下使绳张紧的分力G2,故选项D正

确。

13.BD

【解析】

【详解】

A.由于。4、02为两段细绳，因此两细绳的拉力大小不一定相等，设绳的拉力为0,绳02的

拉力为昂，重物C的质量为相，因。点始终处于平衡状态，根据平衡条件有：

FAcos0-mg=0,FAsin3-FB=0

解得：

"='"g,F=mgtan6

cosOB

当健身者缓慢向右移动时，。角变大，则尸A、鼠均变大，故A错误；

BD.当健身者缓慢向左移动时，。角变小，则后、鼠均变小，因为健身者受到的摩擦力大小与绳02

的拉力大小相等，故健身者与地面间的摩擦力变小，故BD正确；

C.不论健身者向哪个方向移动，绳0A与绳。B拉力的合力一定等于重物C的重力机g,保持不变，

故C错误.

14.CD

【解析】

【详解】

A.对2来说，它的水平方向上受到向右的F而匀速运动，由平衡条件可知，4必然受到沿力、B接触面

向左的静摩擦力，故A项错误.

BC.4受到沿4、B接触面向左的静摩擦力，故4对B的静摩擦力向右，故B项错误，C项正确.

D.以整体为研究对象，地面对B的摩擦力为滑动摩擦力，水平向左，D项正确.

答案第8页，总15页

15.2.75/j(M+m)g"g

0.40

【解析】

【详解】

(1)由图(b)可读出弹簧测力计的示数力=2.75N

(2)/-加图线如图所示。

(3)摩擦力表达式/=+m)g,其斜率左=〃g。

答案第9页，总15页

【解析】

【详解】

(1)[1].实验开始前，需要调节木板使其位于竖直平面内，以保证钩码重力等于细线中的拉力，选项

A正确；该装置每次实验不需要保证结点位于。点，选项B错误；实验时需要记录钩码数量、两力

传感器的示数和三细绳的方向，选项C正确；悬挂于。点钩码的总重力可以根据钩码的质量得出，

不需要力传感器测量，选项D错误.

(2)[2].利用平行四边形定则作出后和尸2的合力R该合力方向不完全在竖直方向的可能原因是定

滑轮有摩擦、木板未竖直放置等.

17…小

【解析】

【详解】

分析物体的受力情况，并建立坐标系如图:

答案第10页，总15页

由平衡条件得

在y轴方向：

Fsin6,+sin6f-mg=0

在Xx轴方向：

Fcos0-F2-Ficos0=0

由上述两式得

2cos82sin。

令4=0,得F最大值

=此=赃

max•八。

sin6/3

令B=。，得F最小值

F=喇=迎”

mm2sin，3

综合得F的取值范围为

遮N",迎N

33

答案第11页，总15页

18.(1)2mg；mg；(2)y/3mg；(3)mg；

【解析】

(1)图甲中，以O点为研究对象，受力分析，

根据平衡条件得:%=—巡一=2mg

sin30

mgy/3mg,,

tan30

图乙中，对绳子上的O点分析:

，受力平衡,有:"1，

(2)由牛顿第三定律:图甲中OB杆受到的弹力耳=与［=粗和g

(3)乙图中，根据题意可得，对O点受力分析：

答案第12页，总15页

滑轮受到绳子的作用力应为图中两段绳中拉力Fi和F，的合力F.

因同一根绳张力处处相等，都等于物体的重量，即R=F2=mg.

用平行四边形定则作图，因为拉力Fi和F2的夹角为120。,则由几何知识得:尸=〃际

乙图中，由于平衡，则轻杆对滑轮的作用力和轻绳对滑轮的作用力大小相等，方向相反，即

F^F^mg

综上所述本题答案是：(1)2mg；mg；(2)y/3mg;(3)mg；

19.73:3

【解析】

【详解】

方法一：正交分解法

质量为机2的小球受到重力和细线的拉力，处于平衡状态，则由二力平衡条件得

FT=m2g

以质量为㈣的小球为研究对象，受力分析如图所示，以弓的方向为y轴，以垂直于外的方向为x

轴建立平面直角坐标系。月V与工的夹角为60。，叫g与y轴成30。角。

mxgsin30°