高一物理上册第三章 相互作用——力达标检测(Word版 含解析)

一、第三章 相互作用——力易错题培优（难）

1．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 。

2．如图所示，物块A 放在直角三角形斜面体B 上面，B 放在弹簧上面并紧挨着竖直墙壁，初始时A 、B 静止。现用力F 沿斜面向上推A ，但A 、B 仍未动，则施力F 后，下列说法正确的是（ ）

A ．A 、

B 之间的摩擦力一定变大 B ．B 与墙之间可能没有摩擦力

C ．B 与墙面间的弹力可能不变

D ．B 与墙面间的弹力变大

【答案】D 【解析】 【分析】 【详解】

A ．对A 物体，开始受重力、

B 对A 的支持力和静摩擦力平衡，当施加F 后，仍然处于静止，开始A 所受的静摩擦力大小为A sin m g θ，若A 2sin F m g θ=，则A 、B 之间的静摩擦力大小还是等于A sin m g θ，所以A 、B 之间的摩擦力可能不变，故A 错误； B ．对整体分析，因为AB 不动，弹簧的形变量不变，则弹簧的弹力不变，开始弹簧的弹力

等于A 、B 的总重力，施加F 后，弹簧的弹力不变，总重力不变，根据平衡知，则B 与墙之间一定有摩擦力，摩擦力大小等于力F 在竖直方向的分力，方向竖直向下，故B 错误； CD ．以整体为研究对象，开始时B 与墙面的弹力为零，施加力F 后，B 与墙面的弹力变为F cos α，弹力增大，故C 错误，D 正确。 故选D 。

3．如图所示，斜面体置于粗糙水平地面上，斜面体上方水平固定一根光滑直杆，直杆上套有一个滑块．滑块连接一根细线，细线的另一端连接一个置于斜面上的光滑小球．最初斜面与小球都保持静止，现对滑块施加水平向右的外力使其缓慢向右滑动至A 点，如果整个过程斜面保持静止，小球未滑离斜面，滑块滑动到A 点时细线恰好平行于斜面，则下列说法正确的是（ ）

A ．斜面对小球的支持力逐渐减小

B ．细线对小球的拉力逐渐增大

C ．滑块受到水平向右的外力逐渐增大

D ．水平地面对斜面体的支持力保持不变 【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】

AB ．对小球受力分析可知，沿斜面方向

cos sin T mg αθ=

在垂直斜面方向

sin cos N F T mg αθ+=

（其中α是细线与斜面的夹角，θ为斜面的倾角），现对滑块施加水平向右的外力使其缓慢向右滑动至A 点，α变小，则细线对小球的拉力T 变小，斜面对小球的支持力N F 变大，故A B 错误；

C ．对滑块受力分析可知，在水平方向则有

sin cos()

cos()sin (cos tan sin )cos mg F T mg θαθαθθθαθα

+=+=

=-

由于α变小，则有滑块受到水平向右的外力逐渐增大，故C 正确； D ．对斜面和小球为对象受力分析可知，在竖直方向则有

sin()N mg Mg F T θα'+=++

由于()αθ+变小，所以水平地面对斜面体的支持力逐渐增大，故D 错误。 故选C 。

4．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O 1的正上方，OA 与竖直方向成30°角，OA 长度与半圆柱体半径相等，OB 与竖直方向成45°角，则下列叙述正确的是

A ．小球A 、

B 受到的拉力T OA 与T OB 相等，且T OA ＝T OB ＝3mg B ．弹簧弹力大小2mg

C ．A 球质量为6m

D ．光滑半圆柱体对A 球支持力的大小为mg 【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】

A 、

B 、隔离对B 分析，根据共点力平衡得： 水平方向有：T OB sin45°=F 竖直方向有：T OB cos45°=mg ， 则2OB T mg =，弹簧弹力 F =mg ，

根据定滑轮的特性知：T OA 与T OB 相等；故A ，B 错误. C 、D 、对A 分析，如图所示：

由几何关系可知拉力T OA 和支持力N 与水平方向的夹角相等，夹角为60°，则N 和T 相等，有：2T OA sin60°=m A g ，

解得：6A m m =，由对称性可得：2OA N T mg =，故C 正确，D 错误. 故选C. 【点睛】

解决本题的关键能够正确地受力分析，运用共点力平衡进行求解．本题采用隔离法研究比较简便．

5．在一半径为R 、质量为m 的乒乓球内注入质量为M 的水，但未将乒乓球注满，用水平

“U ”形槽将其支撑住，保持静止状态，其截面如图所示。已知“U ”形槽的间距d =R ，重力加速度为g ，忽略乒乓球与槽间的摩擦力，则“U ”形槽侧壁顶端A 点对乒乓球的支持力大小为（ ）

A ．()M m g +

B ．

()3

3

M m g + C ．3()M m g +

D ．2()M m g +

【答案】B 【解析】 【分析】 【详解】

以乒乓球和水为研究对象，受力分析如图

根据平衡条件有

()2sin 2sin60F F M m g θ=?=+

A 点对乒乓球的支持力大小为

()3

3

F M m g =

+ 选项B 正确，ACD 错误。 故选B 。

6．如图所示，轻杆的一端固定一光滑球体，杆以另一端O 为自由转动轴，而球又搁置在光滑斜面上，若杆与竖直墙面的夹角为β，斜面倾角为θ，开始时β<θ，且β+θ<90°，则为使斜面能在光滑水平面上缓慢向右运动，在球体离开斜面之前，作用于斜面上的水平外力F 的大小、轻杆受力T 和地面对斜面的支持力N 的大小变化情况是（ ）

A ．F 逐渐增大，T 逐渐减小，N 逐渐减小

B ．F 逐渐减小，T 逐渐减小，N 逐渐增大

C ．F 逐渐增大，T 先减小后增大，N 逐渐增大

D ．F 逐渐减小，T 先减小后增大，N 逐渐减小 【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】

对小球受力分析，受到重力mg 、支持力N 和杆的支持力T ，如图

根据共点力平衡条件，有

sin sin sin()

N T mg

βααβ==+ 解得

sin sin()sin cot cos mg N mg βαβββα=

=+?+，

sin sin()

T mg α

αβ=+ 对斜面体受力分析，受到推力F 、重力Mg 、支持力F N 和压力N ，如图

根据共点力平衡条件，有

N sin α=F

Mg +N cos α=F N

解得

sin sin sin cot cos cot cot mg mg

F N mg αααβαβα

?==

=?++

N cos tan cot 1

mg

F Mg N Mg ααβ=+=+

?+

故随着β的增大，T 减小，F 增大，F N 增大；故ABD 错误，C 正确。 故选C 。

7．将一弹性绳对折，相当于将此弹性绳剪成相同长度的两段绳，每段绳在相同的外力作用下，其伸长量为原来的一半。现有一根原长20cm 的弹性细绳，其外力F 与伸长量x 的关系如图所示，将此细绳对折，其两端点固定于天花板同一位置，并在对折点处竖直悬系一物体，然后再缓慢放手，平衡后发现物体下降了2cm ，则该物体所受重力约为（ ）

A ．0.8N

B ．1.6N

C ．3.2N

D ．6.4N

【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】

根据题意将一弹性绳对折，相当于将此弹性绳剪成相同长度的两段绳，每段绳在相同的外力作用下，伸长量变为原来的一半，根据胡克定律F kx =可知劲度系数变为原来的两倍。根据图像可知弹性细绳的劲度系数

4

N/cm 0.4N/cm 10

F k x ?=

==? 则对折后，劲度系数变为

20.8N/cm k =

所以物体的重力为

220.82N 0.82N 3.2N G kx kx =+=?+?=

ABD 错误，C 正确。 故选C 。

8．如图所示，光滑的圆环固定在竖直平面内，圆心为O ，三个完全相同的小圆环a 、b 、c 穿在大环上，小环c 上穿过一根轻质细绳，绳子的两端分别固定着小环a 、b ，通过不断调

整三个小环的位置，最终三个小环恰好处于平衡位置，平衡时绳子ac 、bc 段夹角为120°，已知小环的质量为m ，重力加速度为g ，轻绳与c 的摩擦不计。则（ ）

A ．a 与大环间的弹力大小为mg

B ．绳子的拉力大小为

3

mg C ．c 受到绳子的拉力大小为3mg D ．c 与大环间的弹力大小为3mg

【答案】A 【解析】 【分析】 【详解】

AB ．三个小圆环能静止在光的圆环上，由几何知识知aoc 恰好能组成一个等边三角形，对a 受力分析如图所示：

在水平方向上有

cos30cos 60a T N ?=?

在竖直方向上有

sin 30sin 30a T N mg ?+?=

解得

a N T mg ==

选项A 正确，B 错误； C ．c 受到绳子拉力的大小为

2sin 30T T mg '=?=

选项C 错误；

D ．以c 为对象受力分析，在竖直方向上有

c N mg T '=+

解得

2c N mg mg mg =+=

选项D 错误。 故选A 。

9．如图（a）所示，两段等长细线将质量分别为2m、m的小球A、B悬挂在O点，小球A 受到水平向右的恒力F1的作用、小球B受到水平向左的恒力F2的作用，当系统处于静止状态时，出现了如图（b）所示的的状态，小球B刚好位于O点正下方。则F1与F2的大小关系正确的是（）

A．F1=4F2B．F1=3F2C．

F1=2F2D．F1=F2

【答案】A

【解析】

小球A受到F1水平向右的力，B受到F2的水平向左的力，以整体为研究对象，分析受力如图：

设OA绳与竖直方向的夹角为α，则由平衡条件得：

以B球为研究对象，受力如图。设AB绳与竖直方向的夹角为β，则由平衡条件得：

由几何关系得到：α=β，联立解得：F1=4F2，故选项A正确。

10．表面光滑、半径为R的半球固定在水平地面上，球心O的正上方'O处有一无摩擦定滑轮，轻质细绳两端各系一个可视为质点的小球挂在定滑轮上，如图所示．两小球平衡时，若滑轮两侧细绳的长度分别为1 2.4

L R

=和

2

2.5

L R

=，则这两个小球的质量之比为1

2

m

m，小球与半球之间的压力之比为

1

2

N

N，则以下说法正确的是

A．1

2

24

25

m

m

=B

．1

2

25

24

m

m

=

C．1

2

25

24

N

N

=D．1

2

24

25

N

N

=

【答案】BC

【解析】

【分析】

【详解】

试题分析：先以左侧小球为研究对象，分析受力情况：重力

1

m g、绳子的拉力T和半球的支持力N，作出力图．

由平衡条件得知，拉力T和支持力N的合力与重力mg大小相等、方向相反．设

OO h

'=，根据三角形相似得：，解得：11

11

,

Th TR

m g N

l l

==…①同理，

以右侧小球为研究对象，得：22

22

Th TR

m g N

l l

==

，…②，由①：②得12

21

25

24

m l

m l

==，

12

21

25

24

N l

N l

==

11．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

143O P R R R =-=

所以

24O P R =

所以

212124cos 0.853tan 0.75

4O P R

O O R

O P R

O P R

θθ=

=＝＝＝＝

所以

1 1.25mg cos 0.8mg 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 cos 0.6θ=

所以

153

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。

12．如图所示，倾角为30°的斜面体静止在水平地面上，轻绳一端连着斜面上一质量为m 的物体A，轻绳与斜面平行，另一端通过两个滑轮相连于天花板上的P点。动滑轮上悬挂物体B，开始时悬挂动滑轮的两绳均竖直.现将P点缓慢向右移动，直到动滑轮两边轻绳的夹角为120°时，物体A刚好要滑动。假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，物体A与斜面间的动摩擦因数为

3

2

。整个过程斜面体始终静止，不计滑轮的质量及轻绳与滑轮间的摩擦。下列说法正确的是（）

A．物体B的质量为1.25m

B．物体A受到的摩擦力先减小再增大

C．地面对斜面体的摩擦力一直水平向左并逐渐增大

D．斜面体对地面的压力逐渐增大

【答案】AC

【解析】

【分析】

【详解】

A．随着P点缓慢向右移动，拉物体B的两边绳子拉力越来越大，当夹角为120o时绳子拉力恰好等于B物体的重力，此时物体A恰好达到最大静摩擦力将向上滑动，则

o o

B

sin30cos30

mg mg m g

μ

+=

解得

B

1.25

m m

=

A正确；

B．初始时刻，拉物体B的两边绳子竖直时，绳子拉力

o

B

1

0.625sin30

2

T m g m mg

==>

此时A受摩擦力沿斜面向下，因此当P缓慢移动过程中，绳子拉力逐渐增大，A受斜面的摩擦力一直增大，B错误；

C．将物体A与斜面体做为一个整体，设拉物体B的绳子与水平方向夹角为θ，则斜面体

受地面的摩擦力

cos f T θ=

随P 点缓慢移动，绳子拉力T 越来越大，绳子与水平夹角θ越来越小，地面对斜面体的摩擦力越来越大，C 正确；

D ．将物体A 、B 及斜面体做为一个整体，在P 向右缓慢移动的过程中，绳子拉力的竖直分量为

B 1

sin 2

T m g θ=

保持不变，因此地面的支持力保持不变，D 错误。 故选AC 。

13．如图所示，一定质量的物块用轻绳悬挂在空中，其中轻绳OA 与水平线夹角α保持不变，轻绳OB 在竖直平面内由水平方向缓慢向上转动（O 点位置始终保持不变），则在绳

OB 由水平转至竖直的过程中，以下说法正确的是

A ．轻绳OA 的张力大小将一直变小

B ．轻绳OA 的张力大小先变小后变大

C ．轻绳OB 的张力大小将一直变小

D ．轻绳OB 的张力大小先变小后变大 【答案】AD 【解析】 【分析】 【详解】

对O 点受力分析，受重力和两个拉力，如图所示．

三个力平衡，根据矢量三角形可知：OB绳子的拉力先减小后增加，OA绳子的拉力一直减小，

AB.根据图像可知：OA绳子的拉力一直减小，故A正确；B错误；

CD.根据图像可知：OB绳子的拉力先减小后增加，故C错误，D正确；

故选AD

14．如图所示，斜面体A静止在水平面上，质量为m的滑块B在外力1F和2F的共同作用下沿斜面向下运动，当1F方向水平向右，2F方向沿斜面向下时，地面对斜面体摩擦力的方向水平向左，则下列说法正确的是（）

A．若只撤去1F，在滑块B仍向下运动的过程中，A所受地面摩擦力方向可能向右B．若只撤去2F，在滑块B仍向下运动的过程中，A所受地面摩擦力方向可能向右C．若只撤去1F，在滑块B仍向下运动的过程中，A所受地面摩擦力减小

D．若同时撤去1F和2F，滑块B所受合力方向一定沿斜面向下

【答案】CD

【解析】

【分析】

【详解】

当斜劈A表面光滑（设斜面的倾角为θ，A的质量为m A，B的质量为m B），对A分析有

A．撤去1F前有

()1cos sin sin B f F m g θθθ+=

如果撤去1F ，使A 相对地面发生相对运动趋势的外力大小是

2sin cos sin N B F m g θθθ=

因为

()1cos sin cos sin sin B B m g m g F θθθθθ<+

所以A 所受地面的摩擦力仍然是静摩擦力，为

cos sin B f m g θθ'=

其方向仍然是向左而不可能向右，故A 错误；

B ．如果撤去2F ，在物体B 仍向下运动的过程中，使A 相对地面有向右滑动趋势的外力是

()1cos sin sin B F m g F θθθ=+

与2F 是否存在无关；所以撤去2F ，在物体B 仍向下运动的过程中，A 所受地面的摩擦力应该保持不变，方向仍然向左，故B 错误；

C ．由A 选项的分析可知只撤去1F ，在滑块B 仍向下运动的过程中，A 所受地面摩擦力减小；故C 正确；

D ．若同时撤去1F 和2F ，滑块B 沿斜面方向只有沿斜面向下的重力的分力。故合力方向一定沿斜面向下，故D 正确。

当斜劈A 上表面粗糙时（设A 表面的动摩擦因数为μ），在斜劈A 表面粗糙的情况下，B 在F 1、F 2共同作用下沿斜面向下的运动就不一定是匀加速直线运动，也可能是匀速直线运动。

根据题意知在B 沿斜劈下滑时，受到A 对它弹力F N 和滑动摩擦力f 1，根据牛顿第三定律，这两个力反作用于A ，斜劈A 实际上就是在这两个力的水平分力作用下有相对地面向右运动的趋势的，所以

1sin cos N F f θθ>

又因为 所以

sin cos N N F F θμθ>

即

tan μθ<

A ．如果撤去F 1，在物体

B 仍向下运动的过程中，有

1cos N B f F m g μμθ==

假设此时A 受的摩擦力f A 方向向左，则

1sin cos N A F f f θθ=+

即

sin cos (sin cos )0A N N N f F F F θμθθμθ=-=->

所以假设成立斜劈A 有相对地面向右运动的趋势，摩擦力方向是向左，故A 错误；

B ．无论A 表面是否粗糙，F 2的存在与否对斜劈受地面摩擦力大小都没有影响，故撤去F 2后，斜劈A 所受摩擦力的大小和方向均保持不变，故B 错误；

C ．撤去F 1前有

()1cos sin N B F m g F μθθ=+

结合A 选项分析可知撤去F 1后F N 变小，故f A 变小，故C 正确； D ．同时撤出F 1和F 2，由以上分析可以知道

sin tan cos B m g Bg θθ>

所以物体B 所受的合力沿斜面向下，故D 正确。

综上分析可知无论斜劈A 上表面是否光滑CD 均正确，AB 均错误。 故选CD 。

15．如图所示，两梯形木块A 、B 叠放在水平地面上，A 、B 之间的接触面倾斜，A 的左侧靠在光滑的竖直墙面上。关于两木块的受力，下列说法正确的是（ ）

A ．A 、

B 之间一定存在摩擦力作用 B ．木块A 可能只受三个力作用

C ．木块B 可能没有受到地面的摩擦力

D ．木块B 受到地面的摩擦力作用方向向右 【答案】BC 【解析】 【分析】 【详解】

AB ．由于A 、B 间接触面情况未知，若A 、B 接触面光滑，则A 、B 间没有摩擦力，此时A 受重力、B 对A 的支持力和墙壁对A 的弹力而平衡，选项A 错误，B 正确； CD ．木块B 受推力F 、A 对B 的压力，若压力向右的分力等于F ，则地面对B 没有摩擦力，选项C 正确，D 错误。 故选BC 。