第三章 相互作用——力单元测试卷(解析版)

一、第三章 相互作用——力易错题培优（难） 1．如图所示，质量为M 的四分之一圆柱体放在粗糙水平地面上，质量为m 的正方体放在圆柱体和光滑墙壁之间，且不计圆柱体与正方体之间的摩擦，正方体与圆柱体的接触点的切线与右侧墙壁成θ角，圆柱体处于静止状态，则（ ）A ．地面对圆柱体的支持力大于（M ＋m ）gB ．地面对圆柱体的摩擦力为mg tan θC ．墙壁对正方体的弹力为tan mg θD ．正方体对圆柱体的压力为cos mg θ 【答案】C【解析】【分析】【详解】CD ．以正方体为研究对象，受力分析，并运用合成法如图所示墙壁对正方体的弹力N 1=tan mg θ圆柱体对正方体的支持力为 2sin mg N θ= 根据牛顿第三定律，正方体对圆柱体的压力为sin mg θ。

选项C 正确，D 错误；AB ．以圆柱体和正方体整体为研究对象，地面对圆柱体的支持力N =(M ＋m ）g水平方向受力平衡，地面对圆柱体的摩擦力f =N 1=tan mg θ选项AB 错误。

故选C 。

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 2A B mgF 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 12F 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．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，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。

5．如图所示，光滑的圆柱置于斜面上，挡板AB可绕固定轴B转动，使挡板AB从图示位θ<︒）缓慢转到水平位置，在此过程中，挡板AB受到的压力大小将（）置（90A．逐渐变大B．逐渐变小C．先变大后变小D．先变小后变大【答案】D【解析】【分析】【详解】在挡板角度变化的过程中，圆柱在重力及两个接触面的弹力作用下处于动态平衡，受力分析如下三个力可以构成一个闭合的矢量三角形如下图由图可知，随着木板的转动，木板对圆柱体的压力1F 先变小后变大，根据牛顿第三定律，挡板受到的压力1F '也先变小后变大。

故选D 。

6．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 ＝3mgB ．弹簧弹力大小2mgC ．A 球质量为6mD ．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．7．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。

8．如图所示，顶端附有光滑定滑轮的斜面体静止在粗糙水平地面上，三条细绳结于0点，一条绳跨过定滑轮平行于斜面连接物块P，一条绳连接小球Q，P、Q两物体处于静止状态，另一条绳OA在外力F的作用下处于水平状态。

现保持结点O位置不变，使OA绳逆时针缓慢旋转至竖直方向，在此过程中，P、Q及斜面均保持静止，则（）A．斜面对物块P的摩擦力一直减小B．斜面对物块P的支持力一直增大C．地面对斜面体的摩擦力一直减小D．地面对斜面体的支持力一直增大【答案】C【解析】【详解】缓慢逆时针转动绳OA的方向至竖直的过程中，OA拉力的方向变化如图从1位置到2位置再到3位置，如图所示，可见绳OA的拉力先减小后增大，绳OB的拉力一直减小。

A．由于不清楚刚开始绳子拉力与重力沿斜面向下的分力大小关系，所以当连接P物体的绳子拉力一直减小，不能判断斜面对物块P的摩擦力变化情况，故A错误；B．P物体一直在斜面上处于静止状态，则斜面对P的支持力等于重力在垂直斜面向下的分力，保持不变，故B错误；C．以斜面体和P的整体为研究对象受力分析，根据平衡条件：斜面受地面的摩擦力与OB 绳子水平方向的拉力等大反向，因绳OB的拉力一直减小，与水平方向的夹角不变，故其水平分力一直减小，则地面向左的摩擦力一直减小，故C正确；D．以斜面体和P整体为研究对象受力分析，由于绳OB的拉力一直减小，其竖直向下的分力一直减小，根据竖直方向受力平衡，知地面对斜面体的支持力不断减小，故D错误。

故选C。

9．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 2.4L R=和22.5L R=，则这两个小球的质量之比为12mm，小球与半球之间的压力之比为12NN，则以下说法正确的是A ．122425m m = B ．122524m m = C ．122524N N = D ．122425N 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1m 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：1111,Th TR m g N l l ==…①同理，以右侧小球为研究对象，得：2222Th TR m g N l l ==，…②，由①：②得12212524m l m l ==，12212524N l N l ==10．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。