人教版高一上册物理 第三章 相互作用——力单元测试卷 (word版,含解析)

一、第三章相互作用——力易错题培优（难）

1．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

【答案】D

【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。

2．如图所示的装置中，在A端用外力F把一个质量为m的小球沿倾角为30°的光滑斜面匀速向上拉动，已知在小球匀速运动的过程中，拴在小球上的绳子与水平固定杆之间的夹角从45°变为90°，斜面体与水平地面之间是粗的，并且斜面体一直静止在水平地面上，不计滑轮与绳子之间的摩擦．则在小球匀速运动的过程中，下列说法正确的是（）

A ．地面对斜面体的静摩擦力始终为零

B ．绳子对水平杆上的滑轮的合力一定大于绳子的拉力

C ．绳子A 端移动的速度大小大于小球沿斜面运动的速度大小

D ．外力F 一定增大

【答案】D

【解析】

【分析】

【详解】

D ．设连接小球的绳子与水平方向的夹角为θ，对小球沿斜面方向，由平衡条件有

cos -30sin 30T mg θ?=?（）

则当θ角从45°变为90°的过程中，绳子的拉力T 变大，因F =T ，则外力F 一定增大，选项D 正确；

A ．对小球和斜面的整体，地面对斜面体的静摩擦力等于绳子拉力的水平分量，则地面对斜面体的静摩擦力

cos f T θ=

可知随θ角的增加，地面对斜面的静摩擦力f 是变化的，选项A 错误；

B ．当θ=90°时，滑轮两边绳子的夹角为120°，根据几何关系和平行四边形定则可知此时刻绳子对水平杆上的滑轮轴的合力等于绳子的拉力，选项B 错误；

C ．将小球的速度v 分解可知，绳子的速度

cos 30v v θ=-?绳()

可知绳子移动的速度大小小于小球沿斜面运动的速度的大小，选项C 错误。

故选D 。

3．如图所示，物块正在沿粗糙的斜面匀速下滑，斜面保持静止状态。在下列几种情况中，物块仍沿斜面下滑，则关于地面对斜面体的摩擦力正确说法是（ ）

A ．若对物块施加竖直向下的外力，地面对斜面体的摩擦力水平向左

B ．若对物块施加垂直于斜面向下的外力，地面对斜面体的摩擦力水平向左

C．若对物块施加沿斜面向下的外力，地面对斜面体的摩擦力水平向右

D．若对物块施加沿斜面向下的外力，地面对斜面体没有摩擦力

【答案】D

【解析】

【分析】

【详解】

物块沿粗糙的斜面匀速下滑，物块处于平衡状态，斜面体对物块的力竖直向上与重力平衡，物块对斜面体的力竖直向下，地面对斜面体没有摩擦力。

A．若对物块施加竖直向下的外力，相当于物块的重力增加了，物块仍做匀速运动，地面对斜面体的摩擦力仍为零，A错误；

CD．若对物块施加沿斜面向下的外力，此时，物块对斜面体的摩擦力与匀速下滑时相等，物块对斜面体的压力与匀速时相等，因此斜面受力没变，地面对斜面体的摩擦力仍为零，C 错误，D正确；

B．若对物块施加垂直于斜面向下的外力，把该外力分解为竖直向下的和沿斜面向上的两个分力（两个分力不再相互垂直），两个分力单独作用时，竖直向下的外力不会造成地面对斜面体有摩擦，沿斜面向上的分力只能使物块减速运动，物块对斜面体的压力和摩擦力不变，也不会造成地面对斜面体产生摩擦力，两个分力同时作用时，地面对斜面体的摩擦力仍为零，即若对物块施加垂直于斜面向下的外力，地面对斜面体的摩擦力仍为零，B错误。

故选D。

4．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

可知劲度系数变为原来的两倍。力作用下，伸长量变为原来的一半，根据胡克定律F kx

根据图像可知弹性细绳的劲度系数

4N/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 。

5．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3mg

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 。

6．如图所示，一质量为m 的木块靠在竖直粗糙墙壁上，且受到水平力F 的作用，下列说法正确的是（ ）

A ．若撤去F ，木块沿墙壁下滑时，木块受滑动摩擦力大小等于mg

B ．若木块静止，当F 增大时，木块受到的静摩擦力随之增大

C ．若木块与墙壁间的动摩擦因数为μ，则当撤去F 时，木块受到的滑动摩擦力大小等于μmg

D ．若木块静止，则木块受到的静摩擦力大小等于mg ，方向竖直向上

【答案】D

【解析】

【分析】

【详解】

AC ．若撤去推力后，墙壁对物体的支持力减小为零，故最大静摩擦力减为零，物体只受重力，做自由落体运动；故AC 错误；

BD ．木块在推力作用下静止时，处于平衡态，受推力F 、重力G 、向上的静摩擦力f 和向右的支持力N ，如图

根据共点力平衡条件：F =N ，G =f ，当推力增大时，物体仍然保持静止，故静摩擦力的大小不变，始终与重力平衡；B 错误，D 正确；

故选D 。

7．倾角为45°的斜面固定于竖直墙上，为使质量分布均匀的光滑球静止在如图所示的位置，需用一个水平推力F 作用于球上，F 的作用线通过球心。设球的质量为m ，竖直墙对球的弹力为N 1，斜面对球的弹力为N 2，则下列说法正确的是（重力加速度为g ）（ ）

A ．N 2一定大于mg

B ．N 2一定大于N 1

C ．N 1可能等于F

D ．F 可能等于mg

【答案】AD

【解析】

【分析】

【详解】

AB ．对球受力分析，如图

根据共点力平衡条件，有

12cos 45N N F +?=

2sin 450N mg ?-=

解得

22N mg =

1N F mg =-

则N 2一定不为零且大于mg ，N 2可能等于F ，不一定大于N 1，选项A 正确，B 错误； CD ．由1N F mg =-可知N 1一定小于F ，N 1等于0时，F 等于mg ，选项C 错误，D 正确。 故选AD 。

8．如图所示两个半圆柱A 、B 紧靠着静置于粗糙水平地面上，其上有一光滑圆柱C ，三者半径均为R ，A 、B 半圆柱与水平地面间动摩擦因数保持不变。现用水平向左的力拉B ，使B 缓慢移动，直至C 恰好与地面接触前瞬间，整个过程中A 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 ，则（ ）

A ．整个过程中A 、C 间相互作用力先增大后减小

B ．整个过程中A 、

C 间相互作用力一直增大

C ．A 与地面间摩擦力大小不变

D ．B 与地面间摩擦力大小不变

【答案】BD

【解析】

【分析】

【详解】

AB ．设圆柱C 的质量为m ，则A 、B 的质量为12

m ，对圆柱C 受力分析，如图所示

由于B 缓慢移动，可认为A 、B 、C 处于平衡状态，根据平衡条件可知

1cos cos 2

A B F F mg θθ== 当B 向左运动时，A F 、B F 之间夹角θ逐渐变大，则cos θ值变小，可得A F 、B F 的大小一直增大，根据牛顿第三定律可知，整个过程中A 、C 间的相互作用力也一直增大，所以A 错误，B 正确；

C ．对圆柱A 受力分析，如下图

由AB 项分析可知，当B 向左运动时，A F 的值逐渐变大，根据牛顿第三定律可知，A F '的值也逐渐增大，根据平衡条件可得

1sin f A F F θ'=

由于θ逐渐变大，所以1f F 逐渐增大，即地面对A 的摩擦力逐渐变大，C 错误； D ．对圆柱B 受力分析，如下图

由于B 缓慢移动，所以处于平衡状态，根据平衡条件可知，地面对B 的支持力为

21cos 2

N B F F mg θ'=+ 由AB 项分析可知

1cos cos 2

B B F F mg θθ'==

可得 2N F mg =

由于B 与地面之间是滑动摩擦力，根据公式f N F F μ=可知

2f F mg μ=

所以B 与地面间的摩擦力大小不变，D 正确。

故选BD 。

9．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 3cos 3

F α=

当=0α?时，拉力F 最大为 233F 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

()23cos 60T α=

?- 开始时=60α?，拉力T 最大，且

max 232sin 303

T mg mg =

>? 最后=0α?，拉力T 最小，且 min 32sin 30T mg mg =

D ．因为

()23cos 60T mg α=

?- 即T 逐渐减小，故D 错误。

故选AC 。

10．如图所示，M 、N 两物体叠放在一起，在恒力F 作用下，一起向上做匀加速直线运动，则关于两物体受力情况的说法正确的是（ ）

A ．物体M 一定受到4个力

B ．物体N 可能受到4个力

C ．物体M 与墙之间一定有弹力和摩擦力

D ．物体M 与N 之间一定有摩擦力

【答案】AD

【解析】

【分析】

【详解】

M 、N 两物体一起向上做匀加速直线运动，合力向上，对MN 整体进行受力分析，受到重力和F ，墙对M 没有弹力，否则合力不能向上，也就不可能有摩擦力；对N 进行受力分析，得：N 受到重力，M 对N 的支持力，这两个力的合力不能向上，所以还受到M 对N 向上的静摩擦力，则N 也给M 一个沿斜面向下的静摩擦力，再对M 进行受力分析，得：M 受到重力、推力F 、N 对M 的压力以及N 给M 沿斜面向下的静动摩擦力，一共4个力，故AD 正确，BC 错误; 故选AD ．

11．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 。

12．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 。

13．A 、B 两三角形物块叠放在地面C 上且均保持静止，如图甲所示。在物块A 上施加一个竖直向下、大小为F 的力而让系统保持静止，当所加竖直向下的力按图乙所示规律变化时（ ）

A ．0~t 2时间内物块A 可能下滑

B ．物块A 受到的摩擦力在0~t 1时间内减小，t 2时刻恢复原来的大小

C ．地面C 受到物块B 的摩擦力为零

D ．物块B 受到地面C 的支持力不变

【答案】BC

【解析】

【分析】

【详解】

A ．设斜面的倾角为θ，物块与斜面间的动摩擦因数为μ，A 的重力为G ，以A 为研究对象，未加F 时物块静止在斜劈上，则有

sin cos G G θμθ≤

即有

sin cos θμθ≤

当用竖直向下的力F 作用于物块上时，受力情况如图所示

沿斜面向下的分力为

()sin G F θ+

最大静摩擦力为

()cos m f G F μθ=+

由于

sin cos θμθ≤

则有

()sin m G F f θ+≤

故当F 先减小后增大的过程，此关系式仍然满足，故A 所受合力为零，一直处于静止状态，不可能下滑，故A 错误；

B ．由A 项分析，可知A 一直处于静止状态，合力为零，此时所受的摩擦力为静摩擦力，根据平衡条件有

()sin f G F θ=+

由乙图可知，F 在先减小后增大到原来的大小过程中，静摩擦力也是先减小后增大到原来的大小，故B 正确；

CD ．以AB 整体为研究对象受力分析，受重力、向下的力F 、地面给B 向上的支持力，因F 是在竖直方向先减小后增大，而水平方向上没有分量，所以B 不会运动也没有运动趋势，所以B 不会受水平地面的摩擦力作用，即地面C 受到物块B 的摩擦力为零；而在竖直方向上整体的重力不变，但向下的F 先减小后增大，所以地面对B 向上的支持力也是先减小后增大，故C 正确，D 错误。

故选BC 。

14．如图所示，小车的质量为M ，人的质量为m ，人用恒力F 拉绳，若人与车保持相对静止，且地面为光滑的，又不计滑轮与绳的质量，则车对人的摩擦力可能是（ ）

A ．(M m m M -+)F ，方向向左

B ．(m M m M

-+)F ，方向向右 C ．(m M m M

-+)F ，方向向左 D ．(M m m M -+)F ，方向向右 【答案】CD

【解析】 【分析】

【详解】

取人和小车为一整体，

由牛顿第二定律得：2F ＝(M ＋m)a

设车对人的摩擦力大小为F f ，方向水平向右，则对人由牛顿第二定律得：

F －F f ＝ma ，解得：F f ＝

M m M m -+F 如果M>m ，F f ＝M m M m

-+F ，方向向右，D 正确． 如果M

-+F ，负号表示方向水平向左，C 正确，B 错误

15．如图，重为8N 的物块静止在倾角为30°的斜面上，若用平行于斜面且沿水平方向、大小为3N 的力F 推物块时，物块刚好被推动．现施加平行于斜面的力F 0推物块，使物块在斜面上做匀速运动，此时斜面体与地面间的摩擦力大小为f 。设最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等，斜面始终保持静止。则（ ）

A ．F 0可能为0.5N

B ．F 0可能为5N

C ．f 可能为3N

D ．f 可能为9N

【答案】BC

【解析】

【详解】

对滑块受力分析，受推力F 、重力G 、支持力N 和静摩擦力f ，如图

将重力按照作用效果分解为沿斜面向下的分力

F 1=mg sin θ=4N

和垂直斜面向上的分力

F 2=mg cos θ=3N

在与斜面平行的平面内有

2222134N 5N f F F =+=+=

当施加平行于斜面的力F 0推物块时，在斜面上，相当于物块受到F 0、F 1（4N ）、f （5N ）

三个力作用处于平衡状态，由三力平衡的特点可知，选项BC正确，AD错误。故选BC。