高一物理第三章 相互作用——力(篇)(Word版 含解析)

一、第三章 相互作用——力易错题培优（难）

1．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 。

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．半径为R 的球形物体固定在水平地面上，球心正上方有一光滑的小滑轮，滑轮到球面B 的距离为h ，轻绳的一端系一小球，靠放在半球上的A 点，另一端绕过定滑轮后用力拉住，使小球静止，如图所示，现缓慢地拉绳，在使小球由A 到B 的过程中，半球对小球的支持力N 和绳对小球的拉力T 的大小变化的情况是（ ）

A ．N 不变，T 变小

B ．N 不变，T 先变大后变小

C ．N 变小，T 先变小后变大

D ．N 变大，T 变小

【答案】A 【解析】 【分析】 【详解】

对小球受力分析如图所示，根据矢量三角形和力的图示的特点可知

mg N T

h R R L

==+ 小球由A 到B 的过程，只有定滑轮左侧的绳子L 变短，h 和R 均不变，所以N 不变，T 变小，故A 正确，BCD 错误．

故选A 。

4．如图所示，质量为m 的正方体和质量为M 的正方体放在两竖直墙和水平面间，处于静止状态。m 与M 的接触面与竖直方向的夹角为α，若不计一切摩擦，下列说法正确的是（ ）

A ．水平面对正方体M 的弹力大小大于（M +m ）g

B ．水平面对正方体M 的弹力大小为（M +m ）g ·cosα

C ．墙面对正方体M 的弹力大小为mg tanα

D ．墙面对正方体M 的弹力大小为tan mg

α

【答案】D 【解析】 【分析】 【详解】

AB ．对M 和m 构成的整体进行受力分析，受重力G 、底面支持力N ，两侧面的支持力M N 和m N ，如图：

两物体受力平衡，根据共点力平衡条件有 水平方向，墙面对正方体M 的弹力大小

M m N N =

竖直方向，水平面对正方体M 的弹力大小

N G M m g ==+（）

选项AB 错误；

CD ．对m 进行受力分析，受重力mg 、墙面支持力N m ，M 的支持力N '，如图：

在木块受力平衡的过程中，根据共点力平衡条件有 竖直方向

sin mg N α'=

水平方向

cos m N N α'=

解得

sin mg

N α

'=

cot tan m mg

N mg αα

==

所以墙面对正方体M 的弹力大小

tan M m mg

N N α

==

选项C 错误，D 正确。 故选D 。

5．如图所示，横截面为直角三角形的斜劈P ，靠在粗糙的竖直墙面上，力F 通过球心水平作用在光滑球Q 上，系统处于静止状态。当力F 增大时，系统仍保持静止，下列说法正确的是（ ）

A ．斜劈P 所受合外力增大

B ．斜劈P 对竖直墙壁的压力不变

C ．墙面对斜劈P 的摩擦力可能增大

D ．球Q 对地面的压力不变

【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】

A ．由于系统仍保持静止，斜劈P 所受合外力仍为零，保持不变，A 错误；

B ．将斜劈和球作为一个整体，当F 增大时，斜劈P 对竖直墙壁的压力也增大，B 错误；

C ．如果斜劈原来受到的摩擦力向上，增大F 时，球对斜劈斜面的压力变大，斜劈受到的摩擦力可能减小，而如果斜劈原来受到的摩擦力向下，增大F 时，球对斜劈的压力变大，斜所受摩擦力变大，C 正确；

D ．将斜劈和球作为一个整体，在竖直方向上，如果斜劈与墙壁间的摩擦力变化，球对地面的压力也会变化，D 错误。 故选C 。

6．如图所示，用一轻绳将光滑小球P 系于竖直墙壁上的O 点，在墙壁和球P 之间夹有一正方体物块Q ，P 、Q 均处于静止状态,现有一铅笔紧贴墙壁压在轻绳上从O 点开始缓慢下移(该过程中，绳中张力处处相等)，P 、Q 始终处于静止状态，则在铅笔缓慢下移的过程中( )

A ．P 所受的合力增大

B ．Q 受到墙壁的摩擦力不变

C ．P 对Q 的压力逐渐减小

D ．绳的拉力逐渐减小 【答案】B 【解析】 【分析】

对物体进行受力分析，根据绳子拉力方向变化，对各个力的大小进行分析可求解。 【详解】

A ．P 始终处于静止状态，所受合力始终为零，故A 错误；

B ．小球P 光滑，所以PQ 间没有摩擦，因此Q 受到的墙壁的摩擦力与Q 受到的重力是平衡性，保持不变，故B 正确； CD ．对P 球进行受力分析如图

根据平衡条件可得

cos T mg θ=

sin T θ

N

整理得

tan N mg θ=，cos mg

T θ

=

随铅笔向下移动，θ变大，则tan θ增大，即Q 对P 的支持力增大，根据作用力和反作用力，P 对Q 的压力增大；而cos θ减小，因此绳子拉力变大，故CD 错误。 故选B 。

7．2018年10月23日，港珠澳跨海大桥正式通车．为保持以往船行习惯，在航道处建造了单面索（所有钢索均处在同一竖直面内）斜拉桥，其索塔与钢索如图所示．下列说法正确的是（ ）

A ．增加钢索的数量可减小索塔受到的向下的压力

B ．为了减小钢索承受的拉力，可以适当降低索塔的高度

C ．索塔两侧钢索对称且拉力大小相同时，钢索对索塔的合力竖直向下

D ．为了使索塔受到钢索的合力竖直向下，索塔两侧的钢索必须对称分布 【答案】C 【解析】 【详解】

A 、以桥身为研究对象，钢索对桥身的拉力的合力与桥身的重力等大反向，则钢索对索塔的向下的压力数值上等于桥身的重力，增加钢索的数量钢索对索塔的向下的压力数值不变，故A 错误；

B 、由图甲可知2cos T Mg α=，当索塔高度降低后，α变大，cos α 变小，故T 变大，故B 错误

C 、由B 的分析可知，当钢索对称分布时，2cos T Mg α=，钢索对索塔的合力竖直向下，故C 正确

D 、受力分析如图乙，由正弦定理可知，只要

sin sin AC AB

F F αβ

= ，钢索AC 、AB 的拉力F AC 、F AB

进行合成，合力竖直向下，钢索不一定要对称分布，故D 错误；综上分析：答案为C

8．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F 1的作用、小球B 受到水平向左的恒力F 2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F 1与F 2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。

9．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N1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

11 1.253543

N mg N mg '＝＝

选项C 错误，D 正确。 故选BD 。

10．如图所示，两个半圆柱A 、B 紧靠着静置于水平地面上，其上有一光滑圆柱C ，三者半径均为R 、C 的质量为m ，A 、B 的质量都为0.5m ，与地面的动摩擦因数均为μ。现用水平向右的力拉A ，使A 一直缓慢向右移动，直至C 恰好降到地面。整个过程中B 保持静止。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g 。下列说法正确的是（ ）

A ．未拉A 时，C 受到

B 作用力的大小F mg = B ．动摩擦因数的最小值min 32

μ=

C ．整个过程中，C 的位移大小为(31)R -

D ．A 移动过程中，受到的摩擦力大小为A f mg μ= 【答案】BD 【解析】 【分析】 【详解】

A ．未拉A 时，对C 进行受力分析，由平衡条件可知

2cos30F mg =

解得

33

F mg =

故A 错误；

B ．

C 恰好降落到地面时，B 对C 的支持力最大为F m ，对物体B 进行受力分析，由平衡条件有

m C 2cos 60F m g =

C m min B cos30()2

m g

F m g μ=+

由于m c =m ，m B =0.5m 代入解得

min 3μ=

故B 正确；

C ．整个过程中，由数学关系可知C 的位移大小为

22sin154sin15x R R =?=

故C 错误；

D ．A 移动过程中，A 对地面的正压力有

C N A 2

m g

F m g mg =+

= 地面对A 的摩擦力等于

A N f F mg μμ==

故D 正确。 故选BD 。

11．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

12．如图所示，把倾角为30°的粗糙斜面体C 固定于水平地面上，质量为2m 的物块A 通过跨过光滑轻定滑轮的轻绳与质量为m 的小球B 连接，O 点为轻绳与定滑轮的接触点，初始时，小球B 在水平向右的拉力F 作用下，使轻绳OB 段与水平拉力F 的夹角为θ=120°，A 、B 均保持静止状态。现改变拉力F ，并保持夹角θ大小不变，将小球B 向右上方缓慢拉起至OB 水平，物块A 始终保持静止状态。g 为重力加速度，关于该过程下列说法正确的是（ ）

A ．拉力F 23

B ．拉力F 一直变小

C ．物块A 所受摩擦力先变小后变大

D ．轻绳拉力先变大后变小

【答案】AC 【解析】 【分析】 【详解】

A ．设O

B 绳与水平面夹角为α，因=120θ?不变，且小球B 受力平衡，有

()cos 60cos F T αα?-= ()sin 60sin F T mg αα?-+=

代算可得

23

cos 3

F mg α=

当=0α?时，拉力F 最大为

23

F mg =

故A 正确；

B ．由题意可知α的取值范围是

060α?≤≤?

且α是从60°逐渐减小到0°，则拉力F 一直变大，故B 错误； C ．因为OB 绳的拉力T 满足

()cos 60cos F T αα?-=

则有

()23

cos 60T mg α=

?- 开始时=60α?，拉力T 最大，且

max 23

2sin 30T mg mg =

>? 最后=0α?，拉力T 最小，且

min 3

2sin 303

T mg mg =

()23

cos 603

T mg α=

?- 即T 逐渐减小，故D 错误。 故选AC 。

13．如图所示，倾角为α的粗糙斜劈放在粗糙水平面上，物体a 放在斜面上，轻质细线一端固定在物体a 上，另一端绕过光滑的滑轮固定在c 点，滑轮2下悬挂物体b ，系统处于静止状态。现将固定点c 向左缓慢移动少许，发现a 与斜劈始终静止，则在此过程中

A ．斜劈对地面的压力不变

B ．细线对物体a 的拉力增大

C ．细线对滑轮2的作用力不变

D ．地面对斜劈的摩擦力增大 【答案】AC 【解析】 【分析】 【详解】

BC ．对滑轮和物体b 受力分析，受重力和两个拉力，如图所示：

根据平衡条件，有：

2cos b m g T θ=

解得：

2cos b m g

T θ

=

将固定点c 向左移动少许，则θ减小，故拉力T 减小；细线对滑轮2的作用力等于b 的重力，保持不变，故B 错误，C 正确；

AD ．对斜面体、物体a 、物体b 整体受力分析，受重力、支持力、细线的拉力和地面的静摩擦力，如图所示：

根据平衡条件，有：

N =G 总cos T θ-=G 总2

b m g

-

N 与角度θ无关，恒定不变；根据牛顿第三定律，压力也不变；

sin tan 2

b m g

f T θθ==

将固定点c 向左移动少许，则θ减小，故摩擦力减小；故A 正确，D 错误。 故选AC ．

14．如图所示，用与竖直方向成θ角（θ＜45°）的倾斜轻绳a 和水平轻绳b 共同固定一个

小球，这时绳b 的拉力为F 1，现保持小球在原位置不动，使绳b 在原竖直平面内逆时针转过θ角，绳b 的拉力为F 2，再逆时针转过θ角固定，绳b 的拉力为F 3，则( )

A ．123F F F <<

B ．132F F F =>

C ．绳a 的拉力先减小后增大

D ．绳a 的拉力一直减小 【答案】BD 【解析】 【分析】

本题考查共点力的平衡及动态平衡 【详解】

对小球进行受力分析如图所示，根据三角形法则有

由几何关系，可知F 2与轻绳a 垂直时，此时拉力最小，故有132F F F =>，即B 选项正确，在轻绳b 逐渐向上转动过程中可以看出轻绳b 中的拉力逐渐变小，故D 选项正确。 综上所述，本题正确答案选BD 。

15．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

，由三力平衡条件可知d ，同理c 受到的摩擦力大小也为

，选项C 正确，D 错误。

故选ABC 。