第三章 相互作用-力单元测试-2024-2025学年高一物理同步课堂（人教版2019必修第一册）解析版

第第页第三章相互作用—力单元测试卷班级姓名学号分数（考试时间：90分钟试卷满分：100分）注意事项：1．本试卷分第I卷（选择题）和第II卷（非选择题）两部分。答卷前，考生务必将自己的班级、姓名、学号填写在试卷上。2．回答第I卷时，选出每小题答案后，将答案填在选择题上方的答题表中。3．回答第II卷时，将答案直接写在试卷上。第Ⅰ卷（选择题共48分）一、选择题（共12小题，每小题4分，共48分。在每小题给出的四个选项中，第1-8题只有一项符合题目要求，第9-12题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。）1．杂技绝活《顶灯》是传统艺术殿堂中的一件瑰宝，一位男演员头顶着一盏油灯做出各种滑稽表演和杂技动作，引人入胜。如图所示，现在演员用一只脚站在一条板凳上，保持不动。下列说法中正确的是（）

A．盛放油灯的碗及碗中油的重心与油的多少无关B．油灯对人头顶的压力是因为油灯发生形变而产生的C．不管碗是倾斜的还是水平的，它都不受摩擦力D．演员伸出手臂和腿只是单纯为了姿势好看，不会影响他的重心位置【答案】B【详解】A．重心的位置与物体的形状和质量分布有关，盛放油灯的碗及碗中油的重心与油的多少有关，故A错误；B．油灯对人头顶的压力是因为油灯向上发生形变，向下恢复原状而产生的，故B正确；C．碗是倾斜的情况下一定受摩擦力，故C错误；D．物体的重心与物体的形状有关，演员伸出手臂和腿不只是单纯为了姿势好看，会影响他的重心位置，故D错误。故选B。2．三个完全相同的球形容器盛有不同体积的同种液体，置于相同的凹形槽上，如图所示。在图（1）、图（2）和图（3）中，对应凹形槽对球形容器两个弹力之间的夹角分别为、和，则三个夹角关系为（

）A．B．C．D．无法确定【答案】B【详解】图中得小球与凹槽是相同的，根据弹力方向的特点：点与球面之间的弹力的方向过球面的球心，则三个图中六个接触点对球的支持力的方向都分别过对应的球的球心，所以各对应凹槽对小球两个弹力之间的夹角分别为θ1、θ2和θ3都是相等的，与小球的重心的位置以及小球的质量都无关。故选B。3．下列关于力的合成与分解的说法中正确的有（）A．若两分力的大小不变，两分力之间的夹角越大，合力F就越大B．合力F总比两分力F1和F2中的任何一个力都大C．已知合力和两个分力的方向，分解结果是唯一的D．两个分力的夹角一定，只让其中的某个分力增大，则合力一定增大【答案】C【详解】A．令两分力间的夹角为θ，如图所示则有其中可知，若两分力的大小不变，两分力之间的夹角越大，合力F就越小，A错误；B．根据合力与分力的关系，将平行四边形转化为三角形，根据边角关系，可知合力F可能比两分力F1和F2中的任何一个力都大，可能比两分力F1和F2中的任何一个力都小，也可能与两分力F1和F2大小相等，B错误；C．力的分解遵循平行四边形定则，已知合力和两个分力的方向，即已知平行四边形的两邻边与对角线方向，就能够确定该平行四边形，可知已知合力和两个分力的方向，分解结果是唯一的，C正确；D．令两分力间的夹角为θ，如图所示若θ、F1一定，则有若图中初始位置的夹角α为锐角，当增大F2时，夹角α逐渐增大至，可知合力F先减小后增大，D错误。故选C。4．如图所示，老师握住一个装满水的圆柱形杯子，杯子始终静止。下列说法正确的是（）A．握杯子用的力越大，杯子所受的摩擦力越大B．杯子表面越粗糙，所受的摩擦力越大C．随着杯子内的水量减少，杯子所受的摩擦力也减小D．杯子和水的总重力一定等于手与杯子间的最大静摩擦力【答案】C【详解】ABD．瓶子保持静止，处于平衡状态。瓶子受到的受重力和静摩擦力是一对平衡力，但静摩擦不一定等于最大静摩擦力。当杯子和水的总重力不变时，杯子受到的静摩擦力不变，故ABD错误；C．因为摩擦力与重力平衡，随着杯子内的水量减少，杯子和水的总重力减小，杯子所受的摩擦力也减小。故C正确。故选C。5．如图所示，被轻绳系住静止在光滑斜面上的小球，若按力的实际作用效果来分解，小球受到的重力G的两个分力方向分别是图中的（）A．1和4 B．2和4 C．3和4 D．1和3【答案】C【详解】图中小球重力G的实际效果分别是拉紧轻绳和压紧斜面，因此若按力的实际作用效果来分解，则两个分力的方向分别是沿绳方向斜向下和垂直斜面向下，分别是图中的3和4。故选A。6．如图所示，一个与水平方向夹角为的传送带，现将一物块轻轻地放在传送带最上端，各接触面粗糙。关于物块刚放上传送带的一小段时间内，下列说法正确的是（）A．当传输带逆时针转动时，物块轻放后受静摩擦力B．当传输带顺时针转动时，物块轻放后摩擦力方向沿斜面向上C．如果传送带不运动，物块一定不受摩擦力作用D．传送带的速度越大，物块轻放后受到的摩擦力越大【答案】B【详解】A．当传输带逆时针转动时，物块轻放后受沿传送带向下的滑动摩擦力，选项A错误；B．当传输带顺时针转动时，物块轻放后受沿斜面向上的摩擦力，选项B正确；C．如果传送带不运动，物块轻放后可能下滑，受沿斜面向上的滑动摩擦力，也可能静止，受沿斜面向上的静摩擦力，选项C错误；D．物块轻放后受到的滑动摩擦力等于μmgcosθ，与传送带的速度大小无关，选项D错误。故选B。7．杆秤是延续千年的华夏国粹，如图所示，三根轻绳与秤盘的捆绑点E、F、G将秤盘三等分，捆绑点到结点O的长度均为26cm，秤盘的直径为20cm，质量为80g，重力加速度g取．某次称量药材时，保持杆秤静止，称得盘中药材的质量为120g，则此时每根绳子的拉力大小为（

）

A． B． C． D．【答案】C【详解】对结点O受力分析，如图所示杆秤静止，根据平衡条件可知结点O受到向上的力等于杆秤和盘中药材的总重力，设绳子的拉力，与竖直方向的夹角为，根据平衡条件和力的合成可得即代入数据得解得故选C。8．如图甲所示生活中拉旅行箱的方式可以简化为如图乙所示模型，一质量为m的物块在拉力F的作用下做匀速运动，拉力F与水平方向的夹角为。已知物块与地面间的动摩擦因数为，重力加速度为g，则下列说法正确的是（）A．物块受到地面的摩擦力为B．物块受到地面的作用力为C．若将从0°逐渐增大到90°，且仍使物块做匀速运动，则物块受到地面的作用力先增大后减小D．若将从0°逐渐增大到90°，且仍使物块做匀速运动，则物块受到的拉力F先减小后增大【答案】D【详解】AB.物块的受力分析图如图甲所示：由平衡条件可得可得则物块受到地面的摩擦力为物块受到地面的作用力是摩擦力和支持力的合力，大于，故AB项错误；CD.在拉力F的作用下物块始终匀速运动，受力分析如图乙所示：物块受到重力G、拉力F、地面的支持力和滑动摩擦力作用，由可知，支持力和滑动摩擦力的合力方向不变，可用替代，将G、F、三个力合成，如图所示的三角形中，将从0°逐渐增大到90°，一直减小，故物块受到地面的作用力一直减小，拉力F先减小后增大，故C错误，D正确。故选D。9．一物体受三个共点力的作用，下面4组组合可能使物体处于平衡状态的是（）A．、、 B．、、C．、、 D．、、【答案】ACD【详解】A．、，则、的合力范围为可知、、三力的合力可以为零，可使物体处于平衡状态，故A正确；B．、，则、的合力范围为可知、、三力的合力不可以为零，不可使物体处于平衡状态，故B错误；C．、，则、的合力范围为可知、、力的合力可以为零，可使物体处于平衡状态，故C正确；D．、，则、的合力范围为可知、、三力的合力可以为零，可使物体处于平衡状态，故D正确。故选ACD。10．如图所示，一根竖直的轻弹簧悬挂在天花板上，下端连接一个质量为m的光滑，小球处于斜面和挡板之间，小球和斜面挡板均接触，下列说法正确的是（）A．若小球和斜面之间有弹力，则小球和挡板之间一定有弹力B．若小球与斜面之间有弹力，则小球和弹簧之间不一定有弹力C．若小球与挡板之间有弹力，则小球与弹簧之间一定有弹力D．若小球与挡板之间有弹力，则小球与斜面之间不一定有弹力【答案】AB【详解】AB．已知小球处于静止状态，即小球受力平衡。对小球受力分析，有重力，若小球和斜面之间有弹力，弹力方向斜向左上方与斜面垂直，将这个弹力分解到水平方向和竖直方向。要想使小球受力平衡：若小球与弹簧之间有弹力，则小球与挡板之间一定有弹力；若小球与弹簧之间没有弹力，则小球与挡板之间一定有弹力。所以，小球与挡板之间一定有弹力，小球与弹簧之间不一定有弹力，故AB正确；CD．已知小球处于静止状态，即小球受力平衡。对小球受力分析，有重力，若小球与挡板之间有弹力，弹力方向水平向右。要想使小球受力平衡：若小球与弹簧之间有弹力，小球与斜面之间一定有弹力；若小球与弹簧之间没有弹力，小球与斜面之间一定有弹力。所以若小球与挡板之间有弹力，小球与弹簧之间不一定有弹力，小球与斜面之间一定有弹力，故CD错误。故选AB。11．如图所示，晾晒衣服的绳子轻且光滑，悬挂衣服的衣架的挂钩也是光滑的，轻绳两端分别固定在两根竖直杆上的A、B两点，衣服处于静止状态。如果保持绳子A端位置不变，将B端分别移动到不同的位置时，下列判断正确的是（）A．B端移到B1位置时，绳子张力不变B．B端移到B2位置时，绳子张力变小C．B端在杆上位置不动，将杆移动到虚线位置时，绳子张力变小D．B端在杆上位置不动，绳长增加时（衣服没有接触地面），绳子张力变小【答案】ACD【详解】设绳子间的夹角为2θ，绳子总长为L，两杆间距离为d。根据几何关系有得AB．当B端移到B1位置或B2位置时，d、L都不变，则θ也不变。由平衡条件可知得可见，绳子张力F也不变，选项A正确，B错误；C．B端在杆上位置不动，将杆移动到虚线位置时，d减小，L不变，则θ减小，cosθ增大，所以F减小，选项C正确；D．B端在杆上位置不动，绳长增加时，d不变，L增大，则θ减小，cosθ增大，所以F减小，选项D正确。故选ACD。12．如图所示，重力的物体在沿斜面向上的力的作用下静止于倾角的斜面上，当F发生下列变化时，关于摩擦力的变化情况判断正确的是（

）

A．当F变为时，摩擦力为，方向沿斜面向上B．当F变为时，摩擦力为0C．当F变为时，摩擦力为，方向沿斜面向下D．当F从逐渐变为的过程中，摩擦力先减小后增大【答案】BD【详解】A．当F变为时方向沿斜面向上，故A错误；B．当F变为时故B正确；C．当F变为时，如果物体相对斜面静止，则方向沿斜面向下；如果物体已经发生滑动，摩擦力变为滑动摩擦，由于摩擦因数未知，故摩擦力未知，方向沿斜面向下，故C错误；D．当F从逐渐变为的过程中，摩擦力先沿斜面向上逐渐减小，当F=50N之后，摩擦力方向沿斜面向下逐渐增大，故D正确。故选BD。第II卷（非选择题共52分）二、实验题（满分14分）13．如图甲所示，用铁架台、弹簧和多个已知质量且质量相等的钩码探究在弹性限度内弹簧弹力与弹簧伸长量的关系。（1）为完成实验，还需要的实验器材有：（2）图乙是弹簧弹力F与弹簧伸长量x的F­x图像，由此可求出弹簧的劲度系数为N/m（3）图像不过原点的原因是（4）为完成该实验，设计的实验步骤如下：A．以弹簧伸长量为横坐标，弹力为纵坐标，描出各组（x，F）对应的点，并用平滑的曲线连接起来；B．记下弹簧不挂钩码时其下端在刻度尺上的刻度l0；C．将铁架台固定于桌子上，并将弹簧的一端系于横梁上，在弹簧附近竖直固定一把刻度尺；D．依次在弹簧下端挂上1个、2个、3个、4个、……钩码，并分别记下钩码静止时弹簧下端所对应的刻度，并记录在表格内，然后取下钩码；E．以弹簧伸长量为自变量，写出弹力与弹簧伸长量的关系式，首先尝试写成一次函数，如果不行，则考虑二次函数；F.解释函数表达式中常数的物理意义；G.整理仪器。请将以上步骤按操作的先后顺序排列出来：【答案】刻度尺200弹簧自身存在重力CBDAEFG【详解】（1）[1]此实验需要测量弹簧的伸长量，故还需要刻度尺。（2）[2]弹簧弹力F与弹簧伸长量l的F－l图线的斜率为弹簧的劲度系数，如图所示可得（3）[3]弹簧自身重力不可忽略，导致竖直放置的弹簧因自身重力而伸长，故图线不过原点。（4）[4]实验中要先组装器材，即CB，然后进行实验，即D，最后数据处理，分析解释表达式，最后整理仪器；即AEFG，故先后顺序为CBDAEFG。14．在“探究两个互成角度的力的合成规律”的实验中，如图甲所示，橡皮条的一端固定，另一端系一轻质小圆环，自然长度为GE。图乙中，用手通过两个弹簧测力计共同拉动小圆环，小圆环在拉力F1、F2的作用下处于O点，橡皮条伸长的长度为EO。图丙中，改用一个力F'单独拉住小圆环，仍然使小圆环处于O点。（1）本实验采用的科学方法是；A．理想实验法

B．控制变量法C．等效替代法

D．建立物理模型法（2）关于此实验，下列说法中正确的是；A．弹簧测力计的读数越大越好，且一定要取整数B．力F1、F2的方向要垂直，便于合力计算C．两次拉橡皮条时需保证橡皮条伸长量相同D．每次拉橡皮条时，弹簧秤、橡皮条、细绳应贴近木板且与木板平面平行（3）该同学用力的图示法分别描述F'、F1、F2的大小及方向，并以F1、F2为邻边，作平行四边形，得其对角线为F，如图丁所示。则力F1、F2合力的理论值是，实际测量值是。（选填“F'”或“F”）【答案】CCD/DCFF'【详解】（1）[1]本实验采用的科学方法是等效替代法。故选C。（2）[2]A．弹簧测力计的读数适当大些，但不一定要取整数，故A错误；B．力F1、F2之间的夹角适当大一些，不一定要垂直，故B错误；C．两次拉橡皮条时都要使小圆环从E点拉至O点，橡皮条伸长量相等，故C正确；D．为了作图的精确性，每次拉橡皮条时，弹簧秤、橡皮条、细绳应贴近木板且与木板平面平行，故D正确。故选CD。（3）[3][4]力F1、F2合力的理论值是利用作图法所得的F，F'是实际值。三、计算题（满分38分）15．如图，两个竖直挡板之间，用轻绳和轻弹簧挂着一个小球（可看作质点），小球静止时，轻绳与竖直方向的夹角为37°，弹簧恰好水平。已知小球的质量为2kg，轻绳的绳长，轻弹簧的原长为12cm，竖直挡板间的水平距离为40cm，重力加速度g取，求：（1）此时轻绳的拉力大小；（2）轻弹簧的劲度系数k。【答案】（1）；（2）150N/m【详解】（1）对小球受力分析可得（2）弹簧弹力为弹簧形变量为由胡克定律得解得16．某同学为了研究三角形承重结构各部分受力大小的规律，设计如图所示的装置：一长度的轻质细杆，A端通过光滑铰链连接于竖直墙上，B端系上轻质细绳，细绳水平，另一端系于竖直墙上C点，B点悬挂一质量为3kg的重物，该系统保持静止状态。已知此时细绳长度为，重力加速度，试求；（1）此时轻绳BC和轻杆AB受到的弹力大小？（2）若保持细杆AB位置不动，只改变轻绳BC的长度及C点位置，要使系统静止且绳子承受的拉力最小，求此时轻绳BC的长度及所受拉力大小？【答案】（1），；（2），【详解