高一物理上册第三章 相互作用——力综合测试卷(word含答案)

一、第三章 相互作用——力易错题培优（难）

1．如图所示，竖直面内有一圆环，轻绳OA 的一端O 固定在此圆环的圆心，另一端A 拴一球，轻绳AB 的一端拴球，另一端固定在圆环上的B 点。最初，两绳均被拉直，夹角为θ（2

π

θ>

）且OA 水平。现将圆环绕圆心O 顺时针缓慢转过90°的过程中（夹角θ始终不

变），以下说法正确的是（ ）

A ．OA 上的张力逐渐增大

B ．OA 上的张力先增大后减小

C ．AB 上的张力逐渐增大

D ．AB 上的张力先增大后减小

【答案】B 【解析】 【分析】 【详解】

取球为研究对象，缓慢转动过程可视为平衡状态，物体受到重力mg ，OA 绳子的拉力

OA F ，AB 绳子的拉力AB F ，这三个力合力为零，可构成如图所示的矢量三角形，由动态图

分析可知OA F 先增大后减小，AB F 一直减小到零。 故选择B 。

2．如图，一固定的粗糙水平横杆上套有a 、b 两个轻环，系在两环上的两根等长细绳拴住一重物处于静止状态，现将两环距离适当变小后重物仍处于静止状态，则（ ）

A ．两绳对重物的合力变大

B ．细绳对重物的拉力变小

C ．杆对a 环的支持力变大

D ．b 环对杆的摩擦力变大

【答案】B 【解析】 【分析】 【详解】

A ．根据平衡条件可知，两绳对重物的合力大小始终等于物体的重力大小，所以合力不变，A 错误；

B ．对重物受力分析，如图所示

根据平衡条件，分析可得

2cos

2

A B mg F F α==

当两环间距离变小后，α变小，则拉力F A 、F B 均变小，B 正确；

C ．以两个轻环和钩码组成的系统为研究对象，设系统总质量为M ，横梁对铁环的支持力F N ，分析如下图所示

根据平衡条件可得

N 2F Mg =

即N 1

2

F Mg =

，可见水平横梁对环的支持力F N 不变，C 错误； D ．以b 侧环为研究对象，受力分析如下图

根据平衡条件可得

tan N

f F F θ

=

θ增大时，f F 变小，根据牛顿第三定律可知，b 环对杆的摩擦力也变大，D 错误。

故选B 。

3．如图，A 、B 是两根竖直立在地上的木杆，轻绳的两端分别系在两杆上不等高的P 、Q 两点，C 为一质量不计的光滑滑轮，滑轮下挂一物体，下列说法正确的是（ ）

A ．将Q 点缓慢上移，细绳中的弹力不变

B ．将P 点缓慢上移，细绳中的弹力变小

C ．减小两木杆之间的距离，细绳中的弹力变大

D ．增大两木杆之间的距离，细绳中的弹力不变 【答案】A 【解析】 【分析】 【详解】

设滑轮所受绳子拉力为T ，到左边木杆距离为x 1，到右边木杆距离为x 2，左侧细绳长度为L 1，右侧细绳长度为L 2，受力分析如图所示。

物体受力平衡，由平衡条件可知

sin sin T T αθ=

cos cos T T mg αθ+=

解得

αθ=，2cos mg

T α

=

设两木杆之间的距离为d ，绳的总长为L ，由几何关系有

11sin L x α= 22sin L x θ=

由于αθ=，两式相加可得

1212()sin L L x x α+=+

可解得

sin d L

α=

AB ．上下移动P 或者Q ，因为两杆的宽度d 不变，绳子的长度L 也不变，故有α角度不变，由上面的分析

2cos mg

T α

=

可知细绳中的弹力不变，故A 正确，B 错误； C ．减小两木杆之间的距离，即d 变小，由sin d

L

α=可知，两侧绳与竖直方向夹角α减小，由2cos mg

T α

=

可知，α减小，cos α增大，则细绳中弹力减小，故C 错误； D ．同理，增大两木杆之间的距离，即d 变大，α增大，cos α减小，则细绳中弹力增

大，故D 错误。 故选A 。

4．如图所示，在粗糙地面上放有一装有定滑轮的粗糙斜面体，将两相同的A 、B 两物体通过细绳连接处于静止状态，用水平力F 作用于物体B 上，缓慢拉开一小角度，斜面体与物体A 仍然静止。则下列说法正确的是（ ）（不计绳的质量和绳与滑轮间的摩擦）

A ．水平力F 变小

B ．物体A 所受合力变大

C ．物体A 所受摩擦力不变

D ．斜面体所受地面的摩擦力变大

【答案】D 【解析】

先对物体B 进行受力分析，根据共点力平衡条件求出绳的拉力，再对A 进行受力分析，同样根据共点力平衡条件得出各个力的情况，对斜面体所受地面的摩擦力可以用整体法进行分析。 【详解】

A ．对

B 物体进行受力分析，如图

根据共点力平衡条件

B tan F m g θ=，B cos m g

T θ

=

在缓慢拉开B 的过程中，θ角度变大，故绳上的张力T 变大，水平力F 增大，故A 错误； B ．因物体A 始终处于静止，故A 所受合外力为0，B 错误；

C ．物体A 受重力、支持力、细线的拉力，可能没有摩擦力，也可能有沿斜面向下的静摩擦力，还有可能受斜面向上的静摩擦力。故拉力T 增大后，静摩擦力可能变小，也可能变大，故C 错误；

D ．对整体分析可以知道，整体在水平方向受拉力和静摩擦力作用，因拉力变大，故静摩擦力一定变大，故D 正确。 故选D 。 【点睛】

整体法与隔离法相结合。

5．如图所示，木块B 静止在水平地面上，木块A 叠放在B 上。A 的左侧靠在光滑的竖起墙面上。关于A 、B 的受力情况，下列说法中正确的是（ ）

A ．

B 对A 的作用力方向一定竖直向上 B ．B 对A 的作用力一定大于A 的重力

C ．地面对B 的摩擦力方向可能向右

D ．地面对B 的支持力大小等于A 、B 的总重力

【解析】

【分析】

【详解】

AB．对A受力分析可知：若A与B的接触面光滑，则A受重力、支持力及墙壁对A的支持力作用，A处于静止状态，合力为零，由于A、B之间的接触面倾斜，则B对A的支持力垂直接触面斜向上，且大于A的重力。若接触面粗糙，A受到重力、B对A的支持力，还可能受到B对A的摩擦力，有可能A还受到墙壁的支持力；当墙壁对A没有支持力时，B 对A的支持力与摩擦力的合力与A的重力大小相等，方向相反。由以上分析可知，故A错误，B错误；

C．若A与B的接触面光滑，木块B受重力、地面的支持力、A对B斜向下的压力以及地面的摩擦力处于静止状态，合力为零，则摩擦力方向水平向左。若接触面粗糙，木块B受重力、地面的支持力、A对B斜向下的压力以及A对B的静摩擦力，其中A对B斜向下的压力以及A对B的静摩擦力的合力与A的重力大小相等，方向竖直向下，所以B不受地面的摩擦力，故C错误；

D．对整体进行受力分析可知，整体在竖直方向合外力为零，故地面对B的支持力一定等于两物体的重力，故D正确。

故选D。

6．如图，倾角θ=30楔形物块A静置在水平地面上，其斜面粗糙，斜面上有小物块B。

A、B间动摩擦因数μ=0.75；用平行于斜面的力F拉B，使之沿斜面匀速上滑。现改变力F 的方向（图示）至与斜面成一定的角度，仍使物体B沿斜面匀速上滑。在B运动的过程中，楔形物块A始终保持静止。关于相互间作用力的描述正确的有（）

A．拉力F大小一定减小且当F与斜面夹角为37?斜向上时有最小值

B．A对B的摩擦力可能增大也可能不变

C．物体B对斜面的作用力可能不变

D．地面受到的摩擦力大小可能不变

【答案】A

【解析】

【分析】

【详解】

AB．拉力F平行斜面向上时，先对物体B受力分析如图

根据平衡条件，平行斜面方向

334

sin30cos30sin308

F f mg mg mg mg μ+=+?=?+?=

拉力改变方向后，设其与斜面夹角为α，根据平衡条件 平行斜面方向

cos sin30F f mg α'='+?

垂直斜面方向

sin cos30N F mg α'+'=?

其中

f N μ'='

解得

()sin30cos30(334)cos sin 10sin(53)

mg mg

F μαμαα?+?+'=

?+=

+ cos sin f mg F μθα'=-'（）

当F 与斜面夹角为37?斜向上时有最小值，拉力F 大小一定减小，A 对B 的滑动摩擦力减小，故A 正确，B 错误；

CD ．对物体A 受力分析，受重力、支持力、B 对A 的压力、B 对A 的滑动摩擦力、地面对A 的静摩擦力，如图所示

根据平衡条件，水平方向有

sin30cos30f N f =?+?静

结合前面A 、B 选项分析可知，当拉力改变方向后，N 和f 都减小，故N 和f 的合力一定减小（物体B 对斜面的作用力就是N 和f 的合力），静摩擦力也一定减小，故C 、D 错误； 故选A 。

7．如图所示，在水平放置的木棒上的M、N两点，系着一根不可伸长的柔软轻绳，绳上套有一光滑小金属环。现将木棒绕其左端逆时针缓慢转动一个小角度，则关于轻绳对M、N 两点的拉力F1、F2的变化情况，下列判断正确的是

A．F1和F2都变大B．F1变大，F2变小

C．F1和F2都变小D．F1变小，F2变大

【答案】C

【解析】

【详解】

由于是一根不可伸长的柔软轻绳，所以绳子的拉力相等。

木棒绕其左端逆时针缓慢转动一个小角度后，绳子之间的夹角变小，合力等于重力不变，所以绳子上的拉力变小。

选项C正确，A、B、D错误。

8．如图所示，在斜面上放两个光滑球A和B，两球的质量均为m(不随r改变)，它们的半径分别是R和r，球A左侧有一垂直于斜面的挡板，两球沿斜面排列并静止，以下说法正确的是（）

A．斜面倾角θ一定，R>r时，R越大，r越小，B对斜面的压力越小

B．斜面倾角θ一定，R=r时，两球之间的弹力最小

C．斜面倾角θ一定时，A球对挡板的压力随着r减小而减小

D．半径确定时，随着斜面倾角θ逐渐增大，A受到挡板作用力先增大后减小

【答案】B

【解析】

【分析】

用整体法和隔离体法分别对B球和AB整体进行受力分析，再根据R与r的关系变化及倾角变化，分析各个力的变化。

【详解】

B．对B球的受力分析，如图所示

N 1、N 2的合力与重力mg 等大反向，在右侧力的三角形中，竖直边大小等于m g ，当倾斜角

θ一定时，N 2的方向保持不变，R =r 时，N 1恰好垂直于N 2，此时N 1最小，故B 正确；

A ．当R >r 时，R 越大，r 越小，N 1越向下倾斜，N 2都越大，即斜右对

B 的支持力越大，根据牛顿第三定律，B 对斜面的压力也越大，故A 错误；

C ．将两个球做为一个整体，档板对A 的支持力等于两球重力的下滑分力，斜面倾角θ一定时，下滑分力一定，与R 及r 无关，故C 错误；

D ．半径确定时，而当斜面倾角θ逐渐增大，两球的下滑分析增大，因此A 对档板的压力一直增大，故D 错误。 故选B 。 【点睛】

动态分析时将各个力移动到一个三角形中进行分析，比较容易发现各个力的大小变化。

9．如图所示，细绳一端固定在A 点，跨过与A 等高的光滑定滑轮B 后在另一端悬挂一个沙桶Q ．现有另一个沙桶P 通过光滑挂钩挂在AB 之间，稳定后挂钩下降至C 点，∠ACB=120°，下列说法正确的是

A ．若只增加Q 桶的沙子，再次平衡后C 点位置不变

B ．若只增加P 桶的沙子，再次平衡后

C 点位置不变

C ．若在两桶内增加相同质量的沙子，再次平衡后C 点位置不变

D ．若在两桶内增加相同质量的沙子，再次平衡后沙桶Q 位置上升 【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】

A 、

B 、对砂桶Q 分析有T Q F G =，设两绳的夹角为θ，对砂桶P 的

C 点分析可知受三力而

平衡，而C 点为活结绳的点，两侧的绳张力相等，有2cos

2

T P F G θ

=，联立可知

2cos

2

Q P G G θ

=，故增大Q 的重力，夹角θ变大，C 点上升；增大P 的重力时，夹角θ变

小，C 点下降；故A ，B 均错误. C 、由平衡知识2cos

2

Q P G G θ

=，而120θ，可得P Q G G =，故两砂桶增多相同的质

量，P 和Q 的重力依然可以平衡，C 点的位置不变；故C 正确，D 错误. 故选C. 【点睛】

掌握活结绳上的张力处处相等，三力平衡的处理方法，连体体的平衡对象的选择.

10．如图，半圆柱体半径为4R ，固定在水平面上。竖直挡板紧靠柱体低端，使半径为R 的光滑小球停在柱体与挡板之间，球与柱体接触点为M 。现将挡板保持竖直，缓慢的向右移动距离R 后保持静止，球与柱体接触点为N （未画出）。以下判断正确的是（ ）

A ．挡板移动过程中，挡板对小球的弹力变小

B ．挡板移动过程中，柱体对小球的弹力变大

C ．小球在M 、N 两点所受挡板的作用力大小之比为3∶4

D ．小球在M 、N 两点所受柱体的作用力大小之比为3∶4 【答案】BD 【解析】 【分析】 【详解】

AB ．设小球的质量为m ，先对小球受力分析，受重力、半圆柱体对小球的支持力N 1和挡板对小球的支持力N 2，如图：

根据共点力平衡条件，有：

1cos N mg θ=

2tan N mg θ=

当挡板向右移动时，θ增大，挡板对小球得支持力增大，柱体对小球的弹力变大。选项A 错误，B 正确；

C ．连接半圆柱体的圆心O 1和小球的圆心O 2，则

1245O O R R R =+=

过O 2做竖直线与地面交于P 点，则

143

O P R R R =-=

所以

()()

22

2121

4

O P O O O P R

-=

＝

所以

2

12

1

2

4

cos0.8

5

3

tan0.75

4

O P R

O O R

O P R

O P R

θ

θ

=

=

＝＝

＝＝

所以

1

1.25mg

cos0.8

mg mg

N

θ

＝＝＝

当将挡板保持竖直，缓慢地向右移动距离R后保持静止后，由几何关系可得

cos0.6

θ=

所以

1

5

3

N mg

'

＝

所以小球在M、N两点所受柱体的作用力大小之比为

1

1

1.253

54

3

N mg

N mg

'

＝＝

选项C错误，D正确。

故选BD。

11．如图所示，内壁光滑的绝缘半圆容器静止于水平面上，带电量为q A的小球a固定于圆心O的正下方A点，带电量为q质量为m的小球b静止于B点，∠AOB=30°，由于小球a 电量的变化，现发现小球b沿容器内壁缓慢向上移动，最终静止于C点（未标出），

∠AOC=60°．下列说法正确的是

A．水平面对容器的摩擦力为0

B．容器对小球b的弹力始终与小球b的重力大小相等

C．出现上述变化时，小球a的电荷量可能减小

D．出现上述变化时，可能是因为小球a的电荷量逐渐增大为

3

2

23

A

q

-

-

（）

【答案】ABD

【解析】

A ．对整体进行受力分析，整体受到重力和水平面的支持力，两力平衡，水平方向不受力，所以水平面对容器的摩擦力为0，A 正确；

B ．小球b 在向上缓慢运动的过程中，所受的外力的合力始终为0，如图所示，小球的重力不变，容器对小球的弹力始终沿半径方向指向圆心，无论小球a 对b 的力如何变化，由矢量三角形可知，容器对小球的弹力大小始终等于重力大小，B 正确；

C ．若小球a 的电荷量减小，则小球a 和小球b 之间的力减小，小球b 会沿半圆向下运动，与题意矛盾，C 错误；

D ．小球a 的电荷量未改变时，对b 受力分析可得矢量三角形为顶角为30°的等腰三角形，此时静电力为22sin15A

qq mg k L

?=，a ，b 的距离为2sin15L R =?，当a 的电荷量改变后，静电力为2A

qq mg k

L '='，a ，b 之间的距离为L R '=，由静电力122

q q F k L

=，可得32

23A A q q -'=

-（），D 正确。

12．如图所示，A 、B 两个物体中间用一根不可伸长的轻绳相连，在物体B 上施加一斜向上的力F ，使A 、B 两物体保持相对静止一起沿水平地面向右匀速运动，当力F 与水平面的夹角为θ时，力F 最小。已知A 、B 两物体的质量分别为m 1=0.5kg 、m 2=2.5kg ，物体A 与地面间的动摩擦因数3

3

μ=

，g 取10m/s 2，不计空气阻力，则下列说法正确的是（ ）

A ．θ=30°

B ．θ=60°

C ．力F 的最小值为12N

D ．力F 的最小值为15N

【答案】AD 【解析】

【详解】

对AB 两物体，采用整体法进行受力分析，由受力平衡和正交分解法，在竖直方向上，

12()sin N F m m g F θ=+-

滑动摩擦力为

N f F μ=

在水平方向上

cos f F θ=

解得

12()cos sin m m g

F μθμθ

+=

+

由三角函数知识，得F 的最小值为

12min 2

15N 1F μ

=

=+

此时有

3tan θμ==

30θ=?

BC 错误，AD 正确。 故选AD 。

13．粗糙水平面上a 、b 、c 、d 四个相同小物块用四根完全相同的轻弹簧连接，正好组成一个等腰梯形，系统静止。ab 之间、ac 之间以及bd 之间的弹簧长度相同且等于cd 之间弹簧长度的一半。ab 之间弹簧弹力大小为cd 之间弹簧弹力大小的一半。若a 受到的摩擦力大小为f ，则（ ）

A ．ab 之间的弹簧一定是压缩的

B ．b 受到的摩擦力大小为f

C ．c 3

D ．d 受到的摩擦力大小为2f

【答案】ABC 【解析】 【分析】

由题可知本题考查力的平衡和弹簧的弹力。 【详解】

A ．设弹簧的原长为0L ，ab 之间弹簧的长度为L ，则cd 之间弹簧长度为2L ，因为ab 之

间弹簧弹力大小为cd 之间弹簧弹力大小的一半，所以有

0022k L L k L L -=-

即有

02L L L <<

ab 之间、ac 之间以及bd 之间的弹簧一定是压缩的，选项A 正确；

B ．由对称性可知b 受到的摩擦力和a 受到的摩擦力大小相同，等于f ，选项B 正确； CD ．对a 进行受力分析可知其所受摩擦力大小等于ab 间弹簧和ac 间弹簧的合力大小，由于ab 之间、ac 之间的弹簧长度相同且都是压缩的，所以两个弹簧对a 的弹力大小相等，又因夹角为120°，所以两个弹簧对a 的弹力大小都为f 。d 受到两个弹簧的弹力，大小分别为f 、2f ，夹角为120°，由平行四边形定则与几何知识可知二者的合力等于3f ，由三力平衡条件可知d 受到的摩擦力大小为3f ，同理c 受到的摩擦力大小也为3f ，选项

C 正确，

D 错误。

故选ABC 。

14．如图所示，放在水平桌面上的木块A 处于静止状态，所挂的砝码和托盘的总质量为0.6 kg ，弹簧测力计读数为2 N ，滑轮摩擦不计。若轻轻取走盘中的部分砝码，使砝码和托盘的总质量减少到0.3 kg ，则将会出现的情况是（g 取2

10m/s ）（ ）

A ．弹簧测力计的读数将不变

B ．A 仍静止不动

C ．A 与桌面间的摩擦力不变

D ．A 所受的合力将要变大

【答案】AB 【解析】 【分析】

由题可知本题考查摩擦力的大小与受力平衡。 【详解】

当砝码和托盘的总质量为10.6kg m =时，有

1F f m g +=

则

4N f =

可知A 与桌面间的最大静摩擦力至少为4 N ，

当砝码和托盘的总质量为10.3kg m =时，假设A 仍不动，此时F 不变，有

2F f m g '+=

则

1N4N

f'=<

故假设成立，

A仍静止不动，A所受的合力仍为零，A与桌面间的摩擦力变为1 N，弹簧测力计的读数不变，选项AB正确，选项CD错误。

故选AB。

【点睛】

涉及摩擦力大小时要注意判断是静摩擦力还是滑动摩擦力。

15．如图所示，质量均为M的A

、B两滑块放在粗糙水平面上，两轻杆等长，杆与滑块。杆与杆间均用光滑铰链连接，在两杆铰合处悬挂一质量为m的重物C，整个装置处于静止状态，设杆与水平面间的夹角为θ。下列说法正确的是（）

A．当m一定时，θ越大，轻杆受力越小

B．当m一定时，滑块对地面的压力与θ无关

C．当m和θ一定时，M越大，滑块与地面间的摩擦力越大

D．只要增大m，M一定会滑动

【答案】AB

【解析】

【详解】

A．将C的重力按照作用效果分解，如图所示

根据平行四边形定则有

12

1

2

sin2sin

mg mg

F F

θθ

===

故m一定时，θ越大，轻杆受力越小，故A正确；

B．对ABC整体分析可知，地面对整体的支持力为

()

N

2

F M m g

=+

地面对整体的支持力与θ无关，则滑块对地面的压力与θ无关，故B正确；

C．对A分析，受重力、杆的推力、支持力和向右的静摩擦力，根据平衡条件有

1

cos

2tan

mg

f Fθ

θ

==

当m 和θ一定时，f 与M 的大小无关，故C 错误；

D ．以整体为研究对象，竖直方向根据平衡条件可得A 受到的支持力

1

2

N

F Mg mg '=+ 增大m ，都不能使M 沿地面滑动时满足的条件为

N

F f μ'≥ 即

122tan mg

Mg mg μθ

??+≥ ??? 解得

()tan ta 1

221n m M M m m μθθ≥

=

+??+ ???

当m →∞大时，有

1tan μθ

≥

即当1tan μθ≥

时，增大m ，不能使M 沿地面滑动；若1tan μθ

<时，增大m ，M 会滑动，故D 错误。 故选AB 。