研究物体间的相互作用单元测试

第三章研究物体间的相互作用

一、选择题

1．关于地球上的物体，下列说法正确的是()．

A．物体只有静止时才受到重力作用

B．物体只有落向地面时才受到重力作用

C．物体落向地面时比物体上抛时所受的重力大

D．物体所受重力的大小与物体的质量有关，与物体是否运动及怎样运动无关

2．如图所示，一劲度系数为k的弹簧，下端悬挂一质量为m的重物，平衡时物体在a

位置．现用力将物体向下拉长x至b位置，则此时弹簧的弹力为()

A．kx

B．mg＋kx

C．mg－kx

(第2题) D．以上说法都不正确

3．关于摩擦力，下列说法正确的是()．

A．只要两个物体接触且有相对运动，这两个物体之间就一定有摩擦力

B．摩擦力的方向一定与物体运动的方向相反

C．静止的物体一定受到静摩擦力，运动的物体一定受到滑动摩擦力

D．摩擦力一定阻碍物体的相对运动或相对运动趋势

4．下列说法正确的是()．

A．只有直接接触的物体才有力的作用B．有弹力就一定有摩擦力

C．有摩擦力就一定有弹力D．加速度减小，速度可能增大

5．码头上两个人用水平力推集装箱，但推不动，其原因是()．

A．集装箱太重B．推力之和总小于摩擦力

C．集装箱所受合外力始终为零D．推力之和总小于最大静摩擦力

6．关于两个大小不变的共点力与其合力的关系，下列说法正确的是()．

A．两个分力夹角小于180°时，合力大小随夹角的减小而增大

B．合力大小随两力夹角增大而增大

C．合力一定大于每一个分力

D ．合力的大小不能小于分力中最小者

7．下列各组共点力分别作用在一个物体上，有可能使物体达到平衡状态的是( )． A ．7 N ，5 N ，3 N B ．3 N ，4 N ，8 N C ．4 N ，10 N ，5 N

D ．4 N ，12 N ，8 N

8．如图所示，物体A 在共点力F 1、F 2、F 3作用下处于平衡状态，现将F 2逆时针转过60°(其他力均不变)，那么物体A 的合力大小变为( )．

A ．F 3

B ．F 1＋F 3

C ．2F 2

D ．F 2

9．如图所示，水平地面上的木块在拉力F 作用下，向右做匀速直线运动，则F 与物体受到的地面对它的摩擦力的合力方向为( )．

A ．竖直向下

B ．竖直向上

C ．水平向左

D ．水平向右

10．如图所示，一根弹性杆的一端固定在倾角为30°的斜面上，杆的另一端固定一个重量是2 N 的小球，小球处于静止状态时，弹性杆对小球的弹力( )．

A ．大小为2 N ，方向平行于斜面向上

B ．大小为1 N ，方向平行于斜面向上

C ．大小为2 N ，方向垂直于斜面向上

D ．大小为2 N ，方向竖直向上

11．人站在自动扶梯的水平踏板上，随扶梯斜向上匀速运动，如图所示．下列说法正确的是( )．

A ．人受到重力和支持力的作用

B ．人受到重力、支持力和摩擦力的作用

C ．人受到的合外力为零

D ．人受到的合外力方向与速度方向相同

12．如图所示，质量为m 的物体悬挂在轻质的支架上，斜梁OB 与竖直方向的夹角为 θ．设水平横梁OA 和斜梁OB 作用于点O 的弹力分别为F 1和F 2，以下结果正确的是( )．

A ．F 1＝mg sin θ

B ．F 1=θ

sin mg

C ．F 2＝mg cos θ

D ．F 2=

θ

cos mg

(第9题)

(第10题)

(第11题)

(第12题)

3

13．用一水平力F 将两铁块A 和B 紧压在竖直墙上而静止，如图所示，则下列说法中正确的是( )．

A ．铁块A 受到4个力的作用

B ．铁块B 受到4个力的作用

C ．A 对B 的摩擦力向上

D ．A 、B 间可能没有摩擦力作用

14．三段不可伸长的细绳OA 、OB 、OC 能承受的最大拉力相同，它们共同悬挂一重物，如图所示，其中OB 是水平的，A 、B 端固定．若逐渐增加C 端所挂物体的质量，则最先断的绳( )．

A ．必定是OA

B ．必定是OB

C ．必定是OC

D ．可能是OB ，也可能是OC

15．如图所示，把球夹在竖直墙壁AC 和木板BC 之间，不计摩擦．设球对墙壁的压力大小为F 1，对木板的压力大小为F 2，现将木板BC 缓慢转至水平位置的过程中( )．

A ．F 1、F 2都减小

B ．F 1、F 2都增大

C ．F 1减小，F 2增大

D ．F 1增大，F 2减小 二、填空题

16．用手握着一个玻璃杯，处于静止状态．如果将手握得更紧，手对玻璃杯的静摩擦力将 ，如果手的握力不变，而向杯中倒入一些水(杯仍处于静止状态)，手对杯的静摩擦力将 ．

17．某同学在做测定木板的动摩擦因数的实验时，设计了两种实验方案：方案A ：木板水平固定，通过弹簧测力计水平拉动木块，如图(a )所示；方案B ：木块固定，通过细线水平拉动木板，如图(b )所示．

(第17题) (第14题)

(第15题)

(第13题)

（1）上述两种方案中，你认为更合理的方案是 ，原因是 ． （2）该实验中应测量的物理量是 ． 18．如图所示，物体放在水平桌面上，在水平方向上受到F 1、F 2和摩擦力三个力的作用，其中F 1＝15 N ，F 2＝5 N ，物块处于静止状态．若撤去F 1，则物块受到的摩擦力大小为 N ，方向是 ．

19．如图所示，一个准确的弹簧测力计被置于水平粗糙的地面上，用F 1＝3.2 N 的水平力拉圆环，用F 2＝3.0N 的水平力拉另一端的秤钩，弹簧测力计处于静止状态，这时弹簧测力计受到的静摩擦力大小是_____N ，

方向____________，弹簧测力计的示数为_________N ．

20．用一根长1 m 的轻质细绳将一副质量为1 kg 的画框对称悬挂在墙壁上，已知绳能承受的最大张力为10 N ，为使绳不断裂，画框上两个挂钉的间距最大为___________．(g 取10m/s 2)

三、实验题

21．某同学在做“探究弹力和弹簧伸长量的关系”的实验中，组成了如图所示的装置，所用的每个钩码的质量都是30 g ．他先测出不挂钩码时弹簧的自然长度，再将5个钩码逐个挂在弹簧的下端，每次都测出相应的弹簧总长度，将数据填在了下面的表中．(弹簧认为是轻弹簧，弹力始终未超出弹性限度，取g ＝10 m/s 2)(结果保留三位有效数字)

（1）试根据这些实验数据在下图给定的坐标纸上作出弹簧所受弹力大小跟弹簧总长之间的函数关系的图线．

(第18题) (第19题) (第20题)

(第21题)

（2）该图线跟横轴的交点表示的物理意义是．

（3）该弹簧的劲度系数k是．

22．某同学做“验证力的平行四边形定则”实验时，主要步骤是：

A．在桌上放一块方木板，在方木板上铺一张白纸，用图钉把白纸钉在方木板上．B．用图钉把橡皮条的一端固定在板上的点A，在橡皮条的另一端拴上两条细绳，细绳的另一端系着绳套．

C．用两个弹簧测力计分别勾住绳套，互成角度地拉橡皮条，使橡皮条伸长，结点到达某一位置O．记录下点O的位置，读出两个弹簧测力计的示数．

D．按选好的标度，用铅笔和刻度尺作出两个弹簧测力计的拉力F1和F2的图示，并用平行四边形定则求出合力F．

E．只用一个弹簧测力计，通过细绳套拉橡皮条使其伸长，读出弹簧测力计的示数，记下细绳的方向，按同一标度作出这个力F′的图示．

F．比较F′和F的大小和方向，看它们是否相同，得出结论．

上述步骤中：

（1）有重要遗漏的步骤的序号是_______________和_______________．

（2）遗漏的内容分别是_______________和_______________．

（3）如果在验证力的平行四边形定则的实验中，两弹簧测力计

拉力的图示在图中作出，方格每边的长度表示1 N，O是橡皮筋的

一个端点．用两个直角三角板按照作图法作出合力F的图示，得到

的合力的大小为N．

四、计算题(第22题)

23．在粗糙水平地面上与墙平行放着一个截面为半圆的柱状物体A ，A 与竖直墙之间放一光滑圆球B ，整个装置处于静止状态．现对B 加一竖直向下的力F ，F 的作用线通过球心，设墙对B 的作用力为F 1，B 对A 的作用力为F 2，地面对A 的作用力为F 3．若F 缓慢增大而整个装置仍保持静止，截面如图所示，则在此过程中，F 1与F 3会如何变化？

24．氢气球重10 N ，空气对它的浮力为16 N ，用绳拴住，由于受水平风力作用，绳子与竖直方向成30°角，则绳子的拉力大小是多大？水平风力的大小是多大？

25．质量m =5.0 kg 的物块放在木板上，当木板与水平方向夹角为37°时，物块恰能沿木板匀速下滑．(sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，g ＝10m/s 2)

（1）物块与木板间的动摩擦因数μ是多少？

（2）当木板水平放置时，用水平拉力F 使物块能沿木板匀速滑动，给物块施加的力F 应多大？

26．质量为 m 的木箱受到与水平面成 夹角的推力 F 作用，沿水平地面做直线运动，

(第23题) (第24题)

如图所示．已知木箱与地面之间的动摩擦因数为μ，求木箱受到的摩擦力．

(第26题)

27．用与竖直方向成α＝30°斜向右上方、大小为F的推力把一个重量为G的木块压在粗糙竖直墙上保持静止，求墙对木块的正压力大小N和墙对木块的摩擦力大小f．

(第27题)

参 考 答 案

一、选择题

1．D ． 2．B ． 3．D ． 4．CD ． 5．CD ． 6．A ． 7．AD ．

解析：判断三个力的合力范围即得． 8．D ． 9．B ．

解析：物体处于受力平衡状态，可把拉力F 按水平向右和竖直向上两个方向分解，水平向右的分力与水平向左的滑动摩擦力抵消，故只剩下竖直向上的分力与重力抵消．故拉力F 与水平向左的滑动摩擦力的合力即为竖直向上的分力大小与物体重力相等．

10．D ． 11．AC ． 12．D ．

解析：点O 受力如图所示，由平衡条件得F 2＝θ

cos mg

， F 1＝mg tan θ．

13．A ．

解析：受力分析可知A 受到4个力作用，B 受到5个力作用，故A 正确，B 错误；A 、B 间一定存在摩擦力作用，A 对B 的摩擦力向下，故C 、D 错误．

14．A ．

解析：将OC 绳的拉力沿AO 、BO 方向分解，作平行四边形，可知OA 绳拉力最大． 15．A ． 二、填空题 16．不变；变大．

17．（1）B ；不受木板如何运动的限制(或摩擦力的测量更方便、准确)． （2）木块的重力、每次拉木板时木块和木板间的摩擦力． 18．5；水平向右． 19．0.2；水平向右；3．

20．解：熟练应用力的合成和分解以及合成与分解中的一些规律，

(第12题答图)

是解决本题的根本；一个大小方向确定的力分解为两个等大的力时，合力在分力的角平分线上，且两分力的夹角越大，分力越大．题中当绳子拉力达到F =10N 的时候，绳子间的张角最大，即两个挂钉间的距离最大；画框受到重力和绳子的拉力，三个力为共点力，受力情况如图所示．绳子与竖直方向的夹角为θ，绳子长为L 0＝1 m ， 则mg ＝2F cos θ，两个挂钉的间距L ＝2·

2

L sin θ，解得L ＝23m ．

三、实验题

21．解：（1）如图所示． （2）弹簧的原长．

（3）25.9 N/m 或26.0 N/m ．

22．思路：本题考查学生对实验原理的理解，对实验过程、实验步骤的掌握情况．

解析：据验证力的平行四边形定则的操作规程可知，有重要遗漏的步骤的序号是C 、E ．在C 中未记下两条细绳的方向，E 中未说明是否把橡皮条的结点拉到了同一位置O ．

答案：（1）C ；E ．

（2）记下两条绳的方向；把橡皮条的结点拉到同一位置O ． （3）合力F 的图示如图所示；7．

说明：这类题的解答关键是理解实验原理，复习时要引起重视，然后合理设计实验步骤完成实验．

四、计算题

23．解析：力F 产生了两个作用效果，一个是使B 压紧竖直墙面的力F 1，另一个是压紧A 的力F 2．用整体法进行分析可知，F 1和地面对A 的摩擦力f 3的大小相等，地面对A 的弹力 F N 3 =F +(m A + m B )g ．

当力F 缓慢增大时，合力的方向和两个分力的方向都没有发生变化，所以F 2缓慢增大，F 1也缓慢增大，地面对A 的摩擦力f 3也缓慢增大，地面对A 的弹力F N 3也缓慢增大，即地面对A 的作用力F 3也缓慢增大．

24．解析：气球受到四个力的作用：重力G 、浮力F 1、水平风力F 2和绳的拉力F 3

，如

F 1(第23题答图)

(第22题答图)

图所示由平衡条件可得

F 1＝

G ＋F 3 cos30°，F 2＝F 3 sin30°． 解得F 3＝

301cos G F -＝43N ，F 2＝23N ．

25．解析：（1）木块沿木板匀速下滑时，受重力、支持力F N 和摩擦力 f 作用处于平衡，则

F N －mg cos37°＝0 ， mg sin37°－f ＝0， f ＝μF N ，

代入数据解得μ=0.75．

（2）由平衡条件有 f ＝μmg ＝0， 代入数据解得 F ＝37.5 N ．

26．答案：f ＝μF N ＝μ(G ＋F sin θ)．

解析：木箱受到重力 G 、地面支持力F N 、推力 F 、滑动摩擦力 f 等四个力的作用，取水平速度方向为 x 轴正方向，竖直向上为 y 轴正方向，则F N 、G 、f 都在坐标轴上，只要将 F 分解为 F x ＝F cos θ，F y ＝F sin θ 就可以了．由于物体在竖直方向上没有运动，

∵ F N ＝G 十F y ＝G ＋F sin θ， ∴ f ＝μF N ＝(G ＋F sin θ)．

说明：此题未说明木箱的运动情况，不能认为是匀速直线运动，因而不能根据平衡条件求解，只能根据滑动摩擦力的定义f ＝μF N 来求解．由于木箱受到互成角度的四个力作用，因此采用正交分解法求解较为方便．

27．解析：从分析木块受力可知，重力为G ，竖直向下，推力F 与竖直成30°斜向右上方，墙对木块的弹力大小跟F 的水平分力平衡，所以F N ＝F sin30°＝

2

F

． 墙对木块的摩擦力是静摩擦力，其大小和方向由F 的竖直分力F cos30°和重力大小G 的关系而决定：

当F ＝

3

2G 时，f ＝0；当F ＞

3

2G 时，f ＝

23

F －

G ，方向竖直向下；当F ＜3

2G (第25题答图)

时，f ＝G －

3

2F ，方向竖直向上．

说明：静摩擦力是被动力，其大小和方向均随外力的改变而改变，因此，在解决这类问题时，思维要灵活，思考要全面，否则就很容易造成漏解或错解．