第三章《相互作用-力》单元练习（解析版）-人教版高一物理必修第一册同步练习

第三章《相互作用一一力》单元练习

一.选择题

1.如图所示，沿光滑水平面运动的小滑块，当冲上光滑的斜面后，受到的力有（）

A.重力、弹力、上冲力

B.重力、弹力

C.重力、弹力、下滑力

D.重力、弹力、上冲力、下滑力

【解答】解：小球受重力、斜面的支持力，没有上冲力，因为该力没有施力物体，也没有下滑力,

下滑力是重力的一个分力。故B正确，A、C、D错误。

故选：Bo

2.玩具汽车停在模型桥面上，如图所示。下列说法正确的是（）

A.桥面受到汽车给它的向下的弹力,是因为桥梁发生了弹性形变

B.桥面受到汽车给它的向上的弹力,是因为汽车发生了弹性形变

C.汽车受到桥面给它的向上的弹力,是因为桥梁发生了弹性形变

D.汽车受到桥面给它的向下的弹力,是因为汽车发生了弹性形变

【解答】解：AB、桥面受到向下的弹力，是因为汽车轮胎发生了弹性形变，故AB错误；

CD、汽车受到桥面给它的向上的弹力，是因为桥面发生了弹性形变，故C正确，D错误。

故选：Co

3.如图所示，“马踏飞燕”是汉代艺术家高度智慧、丰富想象、浪漫主义精神和高超的艺术技巧的

结晶，是我国古代雕塑艺术的稀世之宝。飞奔的骏马之所以能用一只蹄稳稳地踏在飞燕上，是因

为马的重心位置和飞燕（视为质点）在一条竖直线上。下列关于重力和重心的说法中正确的是

()

A.只有静止的物体才受到重力作用

B.这件艺术品的重力大小总是恒定的

C.物体挂在弹簧测力计下，弹簧测力计的示数一定等于物体的重力

D.质量分布均匀形状规则物体的重心一定在其几何中心，但不一定在物体上

【解答】解：A、物体是否受到重力与运动状态无关，地面附近一切物体无论处于何种运动状态,

都受到重力的作用，故A错误；

B、在地球上不同位置重力加速度不同，故重力G=mg不同，故B错误；

C、物体挂在弹簧测力计下，竖直处于平衡状态时，弹簧测力计的示数等于物体的重力，当弹簧

测力计和物体有加速度时，示数不等于物体的重力，故C错误；

D、质量分布均匀形状规则物体的重心一定在其几何中心，但不一定在物体上，故D正确；

故选：D。

4.蹦床表演的安全网如图甲所示，网绳的结构为正方形格子，0、a、b、c、d等为网绳的结点，安

全网水平张紧后，运动员从高处落下，恰好落在0点上。该处下凹至最低点时，网绳dOe、bOg

均为120。，如图乙所示，此时O点受到向下的冲击力大小为2F,则这时O点周围每根网绳承

受的张力大小为（）

A.2FB.FC.~D.-

Z4

【解答】解：将运动员对o点的冲力分解成四个沿网绳的分力，设。点周围每根网绳承受的张

力大小F',根据对称性结合平行四边形法则可知：4F'cos60°=2F,解得：F'=F,故B正

确、ACD错误。

故选：Bo

5.如图所示，水平地面上静止堆放着质量分布均匀的相同原木，M、N是原木P的支撑点。原木P

的质量为10kg与水平地面的夹角为37°,地面对原木P的支持力大小为60N,不计原木堆对原

木P的摩擦力，重力加速度取g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8。下列说法正确的是（）

M

A.原木P只受三个力作用

B.原木堆对原木P的弹力竖直向上

C.地面对原木P的摩擦力大小为40N

D.地面对原木堆的摩擦力大小为30N

【解答】解：A.由题图可判断，原木P相对于地面有向左运动的趋势，所以原木P在M受到静

摩擦力的作用，即原木P受到重力、地面的支持力、原木堆的支持力、地面对它的摩擦力四个力

作用，故A错误；

B.在N点，接触面为曲面和曲面接触，则弹力的方向垂直与两曲面接触点处的切面，而原木P

与该切面平行，故原木P受到的弹力方向垂直原木P向上，故B错误；

CD.对原木P受力分析，根据共点力平衡条件可知地面对原木P的摩擦力大小为

f=(mg-N)tan37°

解得；f=30N

对整体分析可知地面对原木堆的摩擦力大小为

f=f=30N„故C错误，D正确。

故选：D。

6.一只蜗牛沿着树枝从左向右缓慢爬行，如图所示，则在此过程中（)

在右

A.树枝对蜗牛的支持力先减小后增大

B.树枝对蜗牛的摩擦力先减小后增大

C.树枝对蜗牛的作用力先减小后增大

D.树枝对蜗牛的作用力先增大后减小

【解答】解：CD.根据受力平衡可知，树枝对蜗牛的作用力与蜗牛的重力等大，反向，故作用力

大小不变，故CD错误；

AB.蜗牛缓慢爬行，根据受力平衡，摩擦力和支持力的合力与重力等值反向，如图：

故Ff=Gcos0,FN=Gsin0

蜗牛从左侧向上爬行，e增加，故摩擦力减小，支持力增加，根据对称性，蜗牛从顶端向右爬行,

摩擦力增加，支持力减小，故A错误，B正确；

故选：B=

7.如图所示，两个物体A和B,质量分别为M和m,用跨过定滑轮的轻绳相连，A静止于水平地

面上，不计摩擦，则A对绳的作用力Fi和地面对A的作用力F2的大小分别是（）

A.F1=mg,Fz=MgB.Fi=Mg-mg,Fz=Mg

C.Fi=mg,F2=Mg-mgD.F]=Mg+mg,F2=Mg-mg

【解答】解：以B为对象，受力平衡Fi=mg

以A为对象，受力平衡Fi+F2=Mg

解得F2=Mg-Fi=Mg-mg

故ABD错误，C正确。

故选：C=

8.气象研究小组用如图所示的简易装置测定水平风速。在水平地面上竖直固定一直杆，质量为0.4kg

的塑料球（可视为质点）用细线悬于杆顶端O,当水平风吹来时，球在风力的作用下飘起来。已

知风力大小正比于风速，测得当风速大小为3m/s时，塑料球平衡状态下细线与竖直方向的夹角

为37°,取重力加速度大小g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8。下列说法正确的是（）

A.此时塑料球对细线的拉力大小为4N

B.此时塑料球受到的合力大小为1N

C.若风速增大到一定值，则细线可能水平

D.当风速大小为4m/s时，塑料球在平衡状态下细线与竖直方向的夹角为45

【解答】解：B.塑料球处于平衡状态，合力为0,故B错误；

A.对塑料球进行受力分析，如图所示

F[=mgtanO,代入数据解得Fi=3N

mg

TI=/^7,代入数据解得T=5N

故A错误；

C.对塑料球进行分析，任意两个力的合力与第三个力等大反向，由于重力与风力的合力方向斜

向右下方，可知，若风速增大到一定值，则细线不可能水平，故c错误；

D.当风速大小为3m/s时，水平风力

Fi=kvi，代入数据解得k=l

则当风速大小为4m/s时，水平风力

F2=kv2，代入数据解得F2=4N

令此时细线与竖直方向的夹角为a,对塑料球进行受力分析，结合上述，根据平衡条件有

F2—mgtana

解得a=45°

故D正确。

故选：D。

9.风洞（如图甲）是测试飞机性能、研究流体力学的一种重要设备。某次飞行实验中，处于平衡状

态的飞机机身水平，简化模型如图乙所示。其中发动机产生的牵引力Fi沿水平方向，与机身所在

平面（图中ab方向）平行；气流产生的升力F2的方向与机翼所在平面（图中cd方向）垂直，ab

与cd之间的夹角为a=30°。飞机的质量为m,重力加速度为g。下列关系式正确的是（）

A.Ft=—mgB.FT=43mgC.F2=43mgD.F2=2mg

【解答】解：飞机受力分析如图所示，列平衡方程可求解。

F2cos30°=mg

F2sin30°=Fi

解得Fi=^ng,F2=故A正确，BCD错误。

故选：Ao

10.如图，物体在水平力F作用下静止在斜面上,若稍许增大水平力F,而物体仍能保持静止时（)

A.斜面对物体的静摩擦力及支持力一定增大

B.斜面对物体的静摩擦力及支持力都不一定增大

C.斜面对物体的摩擦力一定增大，支持力不一定增大

D.斜面对物体的摩擦力不一定增大，支持力一定增大

【解答】解：如下图所示，对物体进行受力分析有：

在水平方向上：F^.x=Fcos0+f-Gsin0=O

在竖直方向上：F^y=FN-Gcos0-Fsin0=O

联立解得

f=Gsin0-FcosO

故当f为正值时，F增大则f减小，若f为负值即沿斜面向下时，当F增大则f亦增大。

根据上述方程可求得支持力：FN=Gcos0+Fsin0

当F增大时，则支持力增大。

故ABC错误，D正确。

故选：D。

11.如图所示，一根不可伸长轻绳的右端固定于O点，左端跨过固定光滑轴P悬挂重力为G的物体

A,OP段水平，长度为L。现在OP段某处用光滑挂钩悬挂一重物，平衡后，A上升L。则挂钩

和重物的总重力为（）

pp

AQ

LLG

A.V3GB.V2GC.GD.-

【解答】解：如图所示，A上升L时绳长在右侧的总长为2L,则左右两边均为L,挂钩光滑则根

据对称性可知绳子与竖直方向的夹角为30°

A处于平衡状态，则绳子拉力F=G

根据平衡和对称性可知，挂钩和重物的总重力G'=2Fcos30°=V3G,故A正确，BCD错误。

故选：Ao

12.高空玻璃清洁机器人可以帮助人们解决高空、室外擦窗等困难和危险问题，它一般使用吸盘或

底部真空风机装置，使其能牢牢吸附在玻璃上。当它静止在竖直玻璃上时，它受到重力、弹力、

摩擦力及吸附力的作用。则（）

A.它受到的重力与墙壁对它的摩擦力是一对平衡力

B.它受到的吸附力与墙壁对它的弹力是一对相互作用力

C.它受到的吸附力越大，摩擦力也越大

D.当它在玻璃上匀速运动时，受到的摩擦力比静止时大

【解答】解：A、它竖直方向上只受到重力和摩擦力，根据平衡条件可知，它受到的重力与墙壁

对它的摩擦力是一对平衡力，故A正确；

B、相互作用力的受力物体是不同的，它受到的吸附力与墙壁对它的弹力是一对平衡力，故B错

误；

C、摩擦力一直等于重力，大小不变，故C错误；

D、匀速运动时，根据平衡条件可得，它受到的重力与墙壁对它的摩擦力是一对平衡力，摩擦力

依然等于重力，故D错误。

故选：Ao

二.多选题

13.建筑工地上，工人用如图所示的方式将重物从平台运到地面。甲、乙两人在同一高度手握轻绳,

不计重力的光滑圆环套在轻绳上，下端吊一重物。甲站在A点静止不动，乙从B点缓慢向A点

移动一小段距离。此过程中，下列说法正确的是（）

B.甲所受平台的支持力增大

C.甲所受平台的摩擦力变小

D.绳对圆环拉力的合力变小

【解答】解：A、根据题图可知，绳子与圆环构成“活结”，则两段绳子上的拉力大小始终相同。

设绳子与竖直方向的夹角为。，对结点处受力分析如图所示。

mg

根据平衡条件有：2TcosO=mg

mg

得丁=

2cos0

当乙从B点缓慢向A点移动一小段距离后，绳子与竖直方向的夹角。将减小，则知绳子上的拉

力T将减小，故A正确；

BC、对甲受力分析如图所示。

根据平衡条件有

FN=G甲+TCOS。，f=Tsin9

mgmgmg

结合T=2cos6'可得FN=G甲+2，f=2tan。

可知，当乙从B点缓慢向A点移动一小段距离后，绳子与竖直方向的夹角e将减小，甲所受平

台的支持力FN不变，而摩擦力f变小，故B错误，C正确；

D、绳对圆环的拉力合力的大小始终等于重物的重力，则绳对圆环拉力的合力不变，故D错误。

故选：ACo

14.间距为10m的两根固定的竖直杆间有一根腔衣绳，晾衣绳两端等高，长度为14m且不可伸长。

将一件衣服通过晾衣架挂在晾衣绳上，衣架能沿晾衣绳自由滑动，衣架挂钩和晾衣绳之间的摩擦

力忽略不计。无风时，衣服和衣架的悬挂点刚好位于晾衣绳的中间位置，如图甲所示；有风时,

有水平向右的风作用在衣服上，稳定后衣架悬挂点两侧的晾衣绳刚好垂直，如图乙所示。己知衣

服和衣架的总质量为1.4kg,重力加速度g取10m/s2,风对晾衣绳的作用力忽略不计，则下列说

A.无风时，晾衣绳中的拉力大小为7N

B.有风时，晾衣绳中的拉力大小为10N

C.有风时，风对衣服的作用力大小为2N

D.有风时，晾衣绳对衣架的作用力大小为12N

【解答】解：A、无风时，设悬挂点两侧的晾衣绳与竖直方向的夹角为仇由几何关系可知sin0=

COS0=对悬挂点受力分析，可知2TcosO=mg,解得T=,,故A错误；

B、有风时，设悬挂点左侧的晾衣绳长度为Li，右侧长度为L2,因为衣架悬挂点两侧的晾衣绳刚

好垂直，则根据勾股定理有肾+玲=l（）2m,J十L2=14m,解得L[=8m,L2=6m,设左侧晾

衣绳与竖直方向的夹角为。1，右侧晾衣绳与竖直方向的夹角为。2，由几何关系可知sin9i=0.8,

sine2=0.6,设此时细线中的拉力大小为T,对悬挂点受力分析，竖直方向有Tcosei+Tcos02=

mg,解得T，=10N,故B正确；

C、水平方向有Tsin0i=Psine2+F,解得F=2N,故C正确;

D、衣服和衣架稳定后，晾衣绳对其作用力大小等于其重力和风力的矢量和，则FT=

“2+血2g2,解得FT=10V^N,故D错误。

故选：BCo

15.如图为汽车的机械式手刹（驻车器）系统的结构简化示意图，结构对称。当驻车时拉动手刹拉

杆，手刹拉索（不可伸缩）就会拉紧，拉索OD、0C的作用力分别作用于两边轮子的制动器上,

从而实现驻车的目的。则以下说法正确的是（）

A.若汽车处于驻车状态，则拉索OD、0C是拉紧的

B.拉动手刹拉杆时，拉索0D和OC中的拉力一定小于AO上的拉力

C.若保持OD、0C两拉索拉力不变，OD、0C两拉索夹角越小，拉动拉索A0越费力

D.当OD、OC两拉索夹角为60°时，三根拉索的拉力大小相等

【解答】解：A.若汽车处于驻车状态，拉索OD、OC的作用力变大，拉索OD、OC是拉紧的，

故A正确；

C.令NDOC=e,则若保持OD、OC两拉索拉力不变，OD、OC两拉索夹角越小，合力F合=2Fcos

e

5越大，即拉动拉索AO越费力，故C错误；

e

BD.拉动手刹拉杆时，由FAO=F^=2Fcos],可得。=120°时，FAO=F，即当OD、OC两拉索

夹角大于120°时，拉索AO上拉力比拉索OD和O中任何一个拉力小，当。=120°时，三个力

大小相等，故B错误，D正确。

故选：AD。

三.实验题

16.小明在探究“两个互成角度的力的合成规律”时，用到两根相同的橡皮筋、木板、白纸、笔、

图钉、细线和刻度尺。请帮助他完善以下步骤。

（2）用刻度尺测量橡皮筋a的原长，记为Lo。

（3）如图乙所示，在木板上固定白纸，在白纸上的01点固定橡皮筋b的上端，用手拉动橡皮筋

a的自由端，记录此时橡皮筋a的长度Li和结点O的位置。

（4）如图丙所示，左手拉动橡皮筋a的自由端，右手拉动细线P,使得O点两次位置重合，记

录此时橡皮筋a的长度L2和0

（5）把橡皮筋a和细线P互换位置再拉动，使,记录0

（6）根据胡克定律可知，橡皮筋a的弹力大小和形变是成正比，以形变量的大小作为弹力F、F]

及F2,根据记录的信息作出平行四边形，比较对角线F与F的大小和方向是否大致相同，从而判

断两个互成角度的力的合成是否遵循平行四边形定则。

【解答】解：（4）实验时要记录力的大小和方向，力的大小可以通过橡皮筋的形变量获得，力的

方向可以沿橡皮筋作直线获得，即需要记录此时橡皮筋a的长度L2和Oa与OP的方向。

（5）把橡皮筋a和细线P互换位置再拉动，需要使两次力的作用效果相同，故需要再次使O点

位置重合且拉动方向均不变，需要记录橡皮筋a的长度L3。

故答案为：（4）Oa与OP的方向；（5）O点位置再次重合且拉动方向均不变，橡皮筋a的长度

L3。

17.一个实验小组做“探究弹簧弹力与弹簧伸长关系”的实验

(1)采用如图甲所示装置，质量不计的弹簧下端挂一个小盘，在小盘中增添祛码，改变弹簧的

弹力，实验中做出小盘中祛码重力随弹簧伸长量X的图像如图乙所示。(重力加速度g=10m/s2)

利用图乙中图像，可求得该弹簧的劲度系数为N/m,小盘的质量为kg；

(2)为了制作一个弹簧测力计，乙同学选了A、B两根规格不同的弹簧进行测试，根据测得的数

据绘出如图丙所示的图像，为了制作一个精确度较高的弹簧测力计，应选弹簧=(填

“A”或“B”)

【解答】解：(1)弹簧的劲度系数为

AF6-2

k=——W/cm=2N/cm=200N/m

由图乙可知，不放祛码时，有

mg=kxi

kxi200x0.005

解得m=—=-----------kg=0.1kg

yu

(2)丙图中纵坐标为弹簧伸长量，横坐标为拉力，图线斜率的倒数为劲度系数，由图可知弹簧A

的劲度系数小，为了制作一个精确度较高的弹簧测力计，故应选弹簧A。

故答案为：(1)0.1；(2)Ao

四.解答题

18.如图所示，质量为mi=20kg的物体甲通过三段轻绳悬挂，三段轻绳的结点为O,轻绳OB水平

且B端与放在水平面上的质量为m2=60kg的人相连，轻绳OA与竖直方向的夹角6=37°,物

体甲、人均处于静止状态。已知sin37°=0.6,cos37°=0.8,g=10m/s2,设最大静摩擦力等于

滑动摩擦力。求：

(1)轻绳OA、OB受到的拉力大小；

(2)人受到的摩擦力。

【解答】解：（1）对结点0受力分析如图所示:

mig3

Q

对O点，由平衡条件可得：FoB=migtan。，FOi4解得：Y0B=mrgtan37=20x10x-

N=150N；

migmi。20x10

F。/-cos3~cos370-5~N=250N；

5

（2）以人为研究对象,受力分析如图所示:

对人，由平衡条件可得：f=FoB'，由牛顿第三定律可知：FOB=FOB'，联立解得：f=150N,

方向水平向左。

答：（1）轻绳OA、OB受到的拉力大小分别为250N和150N；

（2）人受到的摩擦力的大小为150N,方向水平向左。

19.如图所示，建筑工地上某人正在用图示装置缓慢拉升质量为mo=2OOkg的重物，在某一时刻，

OA绳与竖直方向夹角8=37°,OA与OB绳恰好垂直。已知人的质量m=60kg,人与地面间的

动摩擦因数（1=0.5,并视最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取重力加速度g=10m/s2,sin37°=

0.6,cos37°=0.8。则:

（1）此时0A绳的拉力为多大；

（2）保持各绳之间的角度关系。为保证工人的安全，使其能静止在水平面上，需要对工人施加

一个水平向右的拉力F,求拉