第三章相互作用-力单元测试卷(解析版)

第三章相互作用-力单元测试卷学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________（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．物理爱好者陈老师购买了一把电脑椅，某天她舒适地躺在电脑椅上，如图所示。则电脑椅对陈老师的作用力方向为（

）

A．竖直向上 B．垂直椅背斜向右上 C．水平向右 D．无法确定【答案】A【详解】陈老师静止，则电脑椅对陈老师的作用力与陈老师的重力等大方向，即方向竖直向上。故选A。2．如图所示，两个半圆柱体甲、乙相接触并静置于水平地面上，其上有一光滑圆柱体丙，三者半径相同。现用水平向左的力拉甲，使甲缓慢向左移动直至丙恰好降到地面，整个过程中乙保持静止。已知甲和乙的质量均为m，丙的质量为，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g。则下列判断正确的是（）

A．没有加拉力时，甲与地面间的摩擦力大小为B．没有加拉力时，甲与地面间的摩擦力大小为C．整个过程中，甲的位移为D．整个过程中，甲的位移为【答案】D【详解】AB．没有加拉力时，根据对称性可知，甲乙对丙的弹力大小相等，令为，对丙进行受力分析，如图所示

则有没有加拉力时，对甲进行受力分析如图所示

则有根据牛顿第三定律有解得故AB错误；CD．令半径为R，没有加拉力时，甲乙两球心之间的距离为丙恰好降到地面时，丙地面相切，令甲丙球心连线与地面夹角为，则有解得此时甲乙两球心之间的距离为则整个过程中，甲的位移为故C错误，D正确。故选D。3．如图甲所示是斧子砍进木桩时的情境，其横截面如图乙所示，斧子的剖面可视作顶角为θ的等腰三角形，当施加竖直向下的力F时，则（）

A．同一斧子，若施加的力F越小，越容易劈开木桩B．同一斧子，若施加的力F越大，越不容易劈开木桩C．施加相同的恒力F，θ越大的斧子，越容易壁开木桩D．施加相同的恒力F，θ越小的斧子，越容易劈开木桩【答案】D【详解】AB．同一斧子，θ一定，F越大，其分力越大，越容易劈开木桩，故AB错误；CD．F一定时，θ越小的斧子，其分力越大，越容易劈开木桩，故C错误，D正确。故选D。4．如图所示，静止悬挂的木箱重力为G，绳的拉力为，则（

）

A． B． C． D．【答案】A【详解】设竖直绳子的拉力为T，木箱处于静止状态，根据共点力平衡可知以O点为研究对象，根据受力平衡得联立上式解得故选A。5．两个相同的小球A、B，半径均为R，质量均为m，用两根长均为R的细绳、拴住小球A、B后按照如图所示的方法悬挂起来，重力加速度大小为g，则A、B两球之间的弹力大小F为（）

A． B． C． D．【答案】C【详解】由几何关系可知，两球的球心与O点构成一等边三角形；对其中一个小球进行受力分析，由力的平衡知识可知，A、B两球之间的弹力大小为故选C。6．物体b在力F作用下将物体a压在光滑的竖直墙壁上，a始终处于静止状态。如图所示，当F逐渐增大时，下列说法中正确的是（）

A．a受到的摩擦力有两个 B．a与b间的最大静摩擦力大小随F的增大而增大C．a受到的摩擦力大小不随F的增大而变化 D．b相对a的运动趋势方向竖直向下【答案】C【详解】AD．竖直墙面光滑，a受到的摩擦力只有一个，即b对a竖直向上的静摩擦力，AD错误；BC．a与b间的静摩擦力大小与a的重力平衡，不随F的增大而变化，B错误，C正确。故选C。7．如图所示，可视为质点的机器人通过磁铁吸附在船舷外壁面检测船体。壁面可视为斜面，与竖直方向夹角为。船和机器人保持静止时，机器人仅受重力、支持力、摩擦力和磁力的作用，磁力垂直壁面。下列关系式正确的是（

）

A． B． C． D．【答案】C【详解】如图所示，将重力垂直于斜面方向和沿斜面方向分解

AC．沿斜面方向，由平衡条件得故A错误，C正确；BD．垂直斜面方向，由平衡条件得故BD错误。故选C。8．如图所示，半径为的光滑大圆管固定在水平面上，把两个半径均为R的均质圆管A、B放置在大圆管内，平衡时圆管B的圆心与大圆管圆心的连线与竖直线的夹角为，已知，则A、B两圆管的质量之比为（）

A． B． C． D．【答案】A【详解】设大圆圆心为，圆管A、B的圆心为、，由题意可知为正三角形，设平衡时圆管A的圆心与大圆管圆心的连线与竖直线的夹角为，有由于A、B处于平衡状态，二者重力关于点力矩总和为零，有解得根据三角函数关系有可得，可得A、B两圆管的质量之比为故选A。9．如图甲所示，一人用由0逐渐增大的水平力F推静止于水平地面上质量为10kg的木箱，木箱所受的摩擦力Ff与F的关系如图乙所示，g取10m/s2，下列说法正确的是（）

A．木箱所受的最大静摩擦力Fmax=21NB．木箱所受的最大静摩擦力Fmax=20NC．木箱与地面间的动摩擦因数μ=0.21D．木箱与地面间的动摩擦因数μ=0.2【答案】AD【详解】AB．由图可知，木箱所受的最大静摩擦力Fmax=21N，选项A正确，B错误；CD．木箱与地面间的滑动摩擦力为f=20N，则动摩擦因数选项C错误，D正确。故选AD。10．如图甲所示，挡板与挡板夹角为，的角平分线沿竖直方向，将一个重的铅球放在两挡板之间，现将整个装置以过O点的水平线为轴沿逆时针方向缓慢地转动，直到沿竖直方向位置如图乙所示，整个过程两挡板的夹角保持不变，忽略一切摩擦力，则（

）

A．挡板对小球的作用力逐渐减小B．挡板对小球的作用力先增大后减小C．转动前挡板对小球的作用力大小为60ND．图乙中挡板对小球的作用力大小为【答案】AC【详解】AB．整个过程球处于动态平衡，由力的平衡条件可知两支持力的合力与重力等大反向，两挡板的支持力之间的夹角始终为，受力分析如图所示

当装置转动到挡板竖直时，由图可知该过程中挡板对球的作用力逐渐减小，挡板对球的作用力逐渐增大，故A正确，B错误；C．根据对称性可知，转动前挡板对球的作用力大小等于挡板对球的作用力大小，根据受力平衡可得解得转动前挡板对球的作用力大小为故C正确；D．转动后，以球为对象，根据受力平衡可得可得挡板对球的作用力大小为故D错误。故选AC。11．如图，在粗糙水平面与竖直墙壁之间放置木块A和质量为的光滑球B，系统处于静止状态；O为B的球心，C为A、B接触点，CO与竖直方向夹角为，重力加速度大小为g，则（）

A．木块对球B的支持力大小为B．地面对木块的摩擦力大小为C．若木块右移少许，系统仍静止，地面对木块的摩擦力变小D．若木块右移少许，系统仍静止，地面对木块的支持力变大【答案】AC【详解】A．以B球为研究对象，受力分析如图所示，

木块A对球B的支持力大小为选项A正确；B．以整体为研究对象，水平方向的摩擦力等于墙与B之间的作用力F，则摩擦力f=F=mgtan60°=mg选项B错误；C．把木块A右移少许，系统仍静止，θ角变小，墙壁对球B的支持力等于地面对木块的摩擦力mgtanθ变小，选项C正确；D．把木块A右移少许，系统仍静止，地面对木块A的支持力等于整体受到的重力，所以不变，选项D错误；故选AC。12．如图所示，小球A置于固定在水平面上的光滑半圆柱体上，小球B用水平轻弹簧拉着系于竖直板上，两小球A、B通过光滑滑轮O用轻质细线相连，两球均处于静止状态，已知B球质量为m。O点在半圆柱体圆心的正上方，OA与竖直方向成角，OA长度与半圆柱体半径相等，OB与竖直方向成角，则下列叙述正确的是（）

A．A球质量为B．光滑半圆柱体对A球支持力的大小为mgC．此时地面对半圆柱体的摩擦力的大小为D．若用力拉动小球B使小球A一直沿着半圆柱体缓慢向上运动，则小球A受到绳的拉力变小【答案】ACD【详解】ABC．分别对A、B进行受力分析如图所示对B，根据受力可知弹簧处于伸长状态，则解得对A，由几何关系可知、与竖直方向的夹角相等，夹角为，则其中代入解得A正确，B错误；C．对半圆柱体和A球看作整体，对系统受力分析得，此时地面对半圆柱体的摩擦力的大小为C正确；D．根据共点力平衡和三角形定则，结合相似三角形可得若小球B缓慢下降，使小球A一直沿着半圆柱体缓慢向上运动，由于不断减小，可得小球A受到绳的拉力变小，D正确。故选ACD。第II卷（非选择题共52分）二、实验题（满分12分）13．小明和小红同学对图所示自制“橡皮筋测力计”进行标度（均在橡皮筋的弹性限度内）．

（1）小明测量了不挂钩码和挂1个钩码时指针指在刻度尺上的位置分别为5.00cm和5.60cm，然后根据所学弹簧弹力知识，经过类比，按弹簧测力计的刻度规律在刻度尺上依次进行了标度，则小明应在刻度尺cm处标示挂5个钩码时指针的位置。（2）小红分别测量了不挂钩码、挂1个钩码、挂2个钩码……指针在刻度尺上的位置，并按实际测量进行标度，其数据如表所示所挂钩码的个数/个01234567指针在刻度尺上的位置/cm5.005.606.307.208.309.6011.0012.50

请在图的坐标纸上画出指针在刻度尺上所指的刻度x与所挂钩码个数的关系图像，可知橡皮筋所受的拉力与其伸长长度（选填“是”或“不是”）线性关系。（3）请你分析小明和小红的标度方法谁更科学（说明理由）．【答案】8.00

不是小红的方法更科学．因为橡皮筋所受的拉力与其伸长量不一定成线性关系，所以不能与弹簧类比，要进行实验测量【详解】（1）[1]根据题意可知挂一个钩码的伸长量为0.60，则挂五个钩码的伸长量为3.00cm，所以小明应在刻度尺8.00cm处标示挂5个钩码时指针的位置.（2）[2][3]根据表中数据，利用描点法得出刻度尺上所指的刻度x与所挂钩码个数的关系图像如图所示

由图可知橡皮筋所受的拉力与其伸长长度不是线性关系。（3）[4]小红的方法更科学．因为橡皮筋所受的拉力与其伸长量不一定成线性关系，所以不能与弹簧类比，要进行实验测量。14．如图甲所示是“探究力的平行四边形定则”的实验，其中A为固定橡皮筋的图钉，O为橡皮筋与细绳套的结点，OB和OC为细绳套，图乙是在白纸上根据实验结果画出的图。

（1）下列哪一个选项是不必要的实验要求？。（请填写选项前对应的字母）A．两个弹簧秤的夹角适当大些B．弹簧秤应在使用前校零C．拉线方向应与木板平面平行D．改变拉力，进行多次实验，每次都要使O点在同一位置（2）本实验采用的科学方法是。（请填写选项前对应的字母）A．理想实验法

B．等效替代法

C．控制变量法

D．建立物理模型法（3）图乙中F与两力中，方向一定沿AO方向的是。（4）如图丙所示，在探究“共点力合成”的实验中，橡皮筋一端固定于P点，另一端连接两个弹簧秤，分别用F1与F2拉两个弹簧秤，将结点拉至O点，且F1与F2的夹角为锐角。现让F2大小增大、方向不变，要使结点仍位于O点，则F1的大小及图中β（β>90°）角的变化可能是。（请填写选项前对应的字母）A．增大F1的同时增大β角

B．减小F1的同时减小β角C．增大F1的同时减小β角

D．减小F1的同时增大β角【答案】DBBC/CB【详解】（1）[1]ABC．此实验中，两个弹簧秤的夹角适当大些；弹簧秤应在使用前校零，以减少读数的误差；拉线方向应与木板平面平行，以减小实验误差，故ABC正确；D．改变拉力，进行多次实验，没必要每次要使O点在同一位置，故D错误。本题选择不必要的实验要求，故选D。（2）[2]合力与分力是等效替代的关系，所以本实验采用的是等效替代法。故选B。（3）[3]F是通过作图的方法得到的合力的理论值，而是通过一个弹簧秤沿AO方向拉橡皮条，使橡皮条伸长到O点，使得一个弹簧秤的拉力与两个弹簧秤的拉力效果相同，测量出的合力。故方向一定沿AO方向的是。（4）[4]AD．根据力的平行四边形定则可知，让F2大小增大、方向不变，β角不可能增大，故AD错误；B．根据题意，由力的平行四边形定则得出图甲

由此可知减小F1的同时减小β角可以实现题意要求，故B正确；C．同理根据由力的平行四边形定则得出图乙

由此可知增大F1的同时减小β角可以实现题意要求，故C正确。故选BC。三、计算题（满分40分）15．如图所示，在水平地面上有三个质量分别为m1、m2、m3的木块1、2、3，木块1和2、2和3间分别用一原长为l、劲度系数为k的轻弹簧连接起来，木块1、2与水平面间的动摩擦因数为μ，木块3和水平面之间无摩擦。现用一水平恒力向右拉木块3，求当木块一起匀速运动时木块1和3间的距离（木块视为质点，施加恒力前两轻弹簧均处于原长）。【答案】【详解】对木块1受力分析，木块1受重力、支持力、拉力和摩擦力，根据平衡条件，有kx1=μm1g对木块1和木块2整体受力分析，木块1和木块2整体受重力、支持力、摩擦力和右侧弹簧的拉力，根据平衡条件有kx2=μ（m1＋m2）g木块1与木块3之间的总长度为x=2l＋x1＋x2联立解得16．纳米微吸材料是一种新型材料，用手触碰无粘感，接触到平整光滑的硬性物体时，会牢牢吸附在物体上。图甲是一款表面采用了纳米微吸材料的手机支架，图乙是手机静止吸附在支架上的侧视图，若手机的质量为200g，手机和水平面的夹角为60°，重力加速度大小，求：（1）手机受到的摩擦力大小。（2）纳米材料对手机的作用力大小。

【答案】（1）；（2）【详解】（1）手机受到的摩擦力大小（2）手机静止时，处于平衡状态

17．如图所示，质量为的物体甲通过三段轻绳相连，三段轻绳的结点为O，轻绳OB水平且B端与站在水平地面上的质量为的人相