新教材人教版高中物理必修第一册课时练习学业质量标准检测第三章相互作用——力

第三章学业质量标准检测

本卷分第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分。满分100分，时间90分钟。

第Ⅰ卷(选择题共40分)

一、选择题(共10小题，每小题4分，共40分，在每小题给出的四个选项中，第1～6小题只有一个选项符合题目要求，第7～10小题有多个选项符合题目要求，全部选对的得4分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分)

1．如图所示，某人静躺在椅子上，椅子的靠背与水平面之间有固定倾斜角θ，若此人所受重力为G，则椅子各部分对他的作用力的合力大小为(A)

A．G B．G sin θ

C．G cos θD．G tan θ

解析：当研究对象受到多个作用力处于静止状态时，其中一个力与其余力的合力是等大、反向的，可知椅子各部分对他的作用力的合力大小为G，选项A正确。

2．如图所示，质量相等的甲、乙两人所用绳子相同，甲拉住绳子悬在空中处于静止状态；乙拉住绷紧绳子的中点把绳子拉断了，则(D)

A．绳子对甲的拉力小于甲的重力

B．绳子对甲的拉力大于甲对绳子的拉力

C．乙拉断绳子前瞬间，绳上的拉力一定小于乙的重力

D．乙拉断绳子前瞬间，绳上的拉力一定大于乙的重力

解析：甲悬在空中静止，绳子的拉力和甲的重力是一对平衡力，甲受到绳子的拉力等于甲的重力，故A错误；绳子对甲的拉力与甲对绳子的拉力是作用力和反作用力，大小相等，故B错误；甲、乙质量相等，重力相等，绳子相同，甲悬在空中绳子未拉断，乙把绳子拉断了，所以乙拉断绳子前瞬间，绳受到的拉力一定大于乙受到的重力，故C错误，D正确，故选D。

3．图示为小孩从t＝0时刻起逐渐增加推力推动箱子过程中三个时刻(t1、t2和t3)的漫画图。据此，小王总结出四张箱子与水平地面之间的摩擦力随时间变化的关系图，其中可能正确的是(C)

解析：木箱静止的过程中受到的是静摩擦力，其大小随着推力的增大而增大； 当达到最大静摩擦力后物体开始滑动，此时摩擦力变为滑动摩擦力，而滑动摩擦力小于最大静摩擦力，并且滑动摩擦力大小与正压力成正比，压力不变，则滑动摩擦力不变，则可知只有C 正确，A 、B 、D 错误，故选C 。

4．如图所示，小娟、小明两人共提一桶水匀速前行。已知两人手臂对桶的拉力大小相等且为F ，两人手臂间的夹角为θ，水和水桶总重量为G ，则下列说法中错误的是( A )

A ．当θ＝0°时，F ＝G

B ．当θ＝120°时，F ＝G

C ．当θ＝90°时，F ＝

2

2

G D ． θ越大，F 越大

解析：由题知小娟、小明的手臂对水桶的拉力大小为F ，夹角成θ角，两人对水桶的拉力的合力与重力大小相等，由平行四边形法则可得：2F cos θ

2

＝G

解得：F ＝G

2cos

θ2

当θ＝0°时，cos θ2值最大，则F ＝G

2，即为最小

当θ为90°时，F ＝

2

2

G 当θ为120°时，F ＝G 当θ越大时，则F 越大 故B 、C 、D 正确，A 错误。

5．(2019·安徽省合肥一六八中学高一上学期期中)如图所示，为一高考倒计时牌，通过一根轻绳悬挂在铁钉O 上挂上后发现倒计时牌是倾斜的，已知∠AOB ＝90°，∠OAB ＝30°，计时牌的重力为G ，不计绳与钉之间的摩擦，则绳OB 中的张力为多大( A )

A ．

2

2G B ．12

G

C ．

3

2

G D ．G

解析：将重力沿OB 、OA 绳的方向分解，如图所示，

因不计绳与钉之间的摩擦，则F OA ＝F OB ，θ＝45°，则F OB ＝G sin 45°＝

2

2

G ，故选A 。 6．(2019·浙江省嘉兴一中高一上学期期中)我省某中学校园环境优美，景色宜人，淡如桥是同学们必走之路，淡如桥(如图甲)是座石拱桥，图乙是简化图，用四块相同的坚固石块垒成圆弧形的石拱，其中第3、4块固定在地基上，第1、2块间的接触面是竖直的，每块石块的两个侧面间所夹的圆心角为30°。假定石块间的摩擦力忽略不计，则第1、2石块间的作用力和第1、3石块间的作用力大小之比为( C )

A ．1

2

B ．

33

C ．

3

2

D ． 3

解析：取第一块石头为研究对象进行受力分析，石头受到重力，第2块石头对它的作用力F N ，第3块石头对它的作用力F ，如图，则F N F ＝cos 30°＝3

2

，故选C 。

7．(2019·浙江省温州十五校联合体高一上学期期中联考)下面对教材中的插图理解正确的是( ACD )

A ．甲图中飞机上的人与地面上的人观察跳伞者运动不同的原因是选择了不同的参考系

B ．乙图中重力的分力F 2就是压力

C ．丙图高大的桥要造很长的引桥目的是为了减小车的重力沿桥面方向的分力

D ．丁图桌面以上的装置可以观察桌面微小形变

解析：A项：飞机上的人观察跳伞者是以飞机为参考系，地面上的人是以地面为参考系，所以观察到的运动不相同，故A正确；B项：F2是重力的一个分力，而压力作用在斜面上，故B错误；C项：造很长的引桥是为了减小汽车重力沿桥面的分力，故C正确；D项：图丁中所示的实验是用来观察桌面微小形变，其利用了光线照射后将形变“放大”，故采用了放大的思想，故D正确。

8．(2020·河南省鹤壁市高级中学高一上学期检测)图中弹簧秤、绳和滑轮的重量均不计，绳与滑轮间的摩擦力不计，物体的质量都是m，在图甲、乙、丙三种情况下，弹簧秤的读数分别是F1、F2、F3，则(AB)

A．F3＝F1B．F1>F2

C．F1＝F2D．F3>F1

解析：根据图可知，甲和丙的弹簧秤读数相等即F1＝F3＝mg，乙图中弹簧秤的读数F2＝

mg cos 30°＝

3

2mg，故有F1＝F3>F2，所以选项A、B正确。

9．(2018·江苏省苏州实验中学高一上学期期中)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T1，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角固定，绳b的拉力变为T2；再转过θ角固定，绳b的拉力为T3，则(AD)

A．T1＝T3＞T2B．T1＜T2＜T3

C．T1＝T3＜T2D．绳a的拉力减小

解析：以小球为研究对象，分析受力：重力、a、b两绳的拉力T、T2，根据平衡条件得知，T和T2的合力方向竖直向上，大小与重力相等，保持不变，作出b绳在三个不同位置时，两个拉力的变化，如图，由图得到，T1＝T3＞T2。由图看出，绳a的拉力减小，故A、D正确。

10．如图所示，A、B、C、D四个人做杂技表演，B站在A的肩上，双手拉着C和D，A 撑开双手水平支持着C和D。若四个人的质量均为m，他们的臂长相等，重力加速度为g，不

计A手掌与C、D身体间的摩擦。则下列结论正确的是(ABC)

A．A受到地面的支持力为4 mg

B．B受到A的支持力为3 mg

C．B受到C的拉力约为23

3mg

D．C受到A的推力约为23

3mg

解析：把四人看成整体，分析受力，由二力平衡可知A受到地面支持力为4 mg。把BCD 看成整体，分析受力，由二力平衡可知B受到A的支持力为3 mg。由题图可知，B手臂与竖直方向的夹角大约为30°，设B对C的拉力为F1，A对C的推力为F2，对C分析受力，由受

力分析和力的平衡条件可得，F1cos 30°＝mg，解得F1＝23

3mg。F1sin 30°＝F2，解得F2＝mg tan

30°＝

3

3mg，故选项A、B、C正确，D错误。

第Ⅱ卷(非选择题共60分)

二、填空题(共3小题，共18分。把答案直接填在横线上)

11．(5分)如图，把一个弹簧测力计的一端固定在墙上，用另一个弹簧测力计水平向左拉金属板，金属板向左运动，此时两个测力计的示数稳定(图中已把弹簧测力计的示数放大画出)，则物块P与金属板间的滑动摩擦力的大小是__2.60__ N。若用弹簧测力计测得物块P重13 N，根据表中给出的动摩擦因数，可推算出物块P的材料为__木头__。

(A)材料动摩擦因数

金属—金属0.10

橡胶—金属0.50

木头—金属0.20

皮革—金属0.28

解析：分析物块P的受力情况可知，物块P受金属板给P的滑动摩擦力F f，方向向左，受弹簧测力计向右的拉力F，由二力平衡可知，F f＝F，测力计读数为2.60 N，所以F f＝2.60 N；

又根据F f ＝μG 可得：μ＝F f

G

＝0.2，从表中对比得知，物块P 为木头。

12．(6分)如图(甲)所示，用铁架台、弹簧和多个已知质量且质量相等的钩码，探究在弹性限度内弹簧弹力与弹簧伸长的关系实验。

(1)实验中还需要的测量工具有__毫米刻度尺__ 。

(2)如图(乙)所示，根据实验数据绘图，纵轴是钩码质量m ，横轴是弹簧的形变量x ，由图可知：图线不通过原点的原因是由于__弹簧自身重力__;_弹簧的劲度系数k ＝__5.0__ N/m(g 取10 m/s 2) (计算结果保留2位有效数字)；

(3)如图(丙)所示，实验中用两根不同的弹簧a 和b ，画出弹簧弹力F 与弹簧长度L 的F －L 图像。下列正确的是( B )

A ．a 的原长比b 的长

B ．a 的劲度系数比b 的大

C ．a 的劲度系数比b 的小

D ．弹力与弹簧长度成正比

解析：(1)实验需要测量弹簧伸长的长度，故需要刻度尺；

(2)由k ＝ΔF Δx ＝57.5×10－

3×10

(12－0.5)×10－2

N/m ＝5.0 N/m 。由图可知，当F ＝0时，x ＝0.5 cm ，说明

没有挂重物时，弹簧伸长，是由于弹簧自身的重力造成的。故图线不过原点的原因是由于弹簧有自重，实验中没有考虑(或忽略了)弹簧的自重。

(3)F －L 图像横坐标的截距表示原长，故b 的原长比a 的长，选项A 错误；由k ＝ΔF Δx ＝

ΔF

ΔL 知，a 的劲度系数比b 的大，选项B 正确、C 错误；图线的物理意义是表明弹簧的弹力大小和弹簧伸长量大小成正比，选项D 错误。

13．(7分)(2018·重庆巴蜀中学高一上学期期中)在“验证力的平行四边形定则”实验中： (1)部分实验步骤如下，请完成有关内容：

A ．将一根橡皮筋的一端固定在贴有白纸的竖直平整木板上，另一端绑上两根细线。

B ．在其中一根细线上挂上5个质量相等的钩码，使橡皮筋拉伸，如图甲所示，记录__钩码个数(或细线拉力)__、__橡皮筋与细线结点的位置O __、__细线的方向__。

C ．将步骤B 中的钩码取下，分别在两根细线上挂上4个和3个质量相等的钩码，用两光

滑硬棒B 、C 使两细线互成角度，如图乙所示，小心调整B 、C 的位置，使__橡皮筋与细线结点的位置与步骤B 中结点位置重合__，记录__钩码个数和对应的细线方向__。

(2)如果力的平行四边形定则得到验证，那么图乙中cos αcos β＝__3

4

__。

解析：(1)根据实验原理可知，图甲中需要记录合力的大小和方向后，画出来的合力是实际值，该实验中根据钩码个数来表示拉力大小，因此需要记录的是：钩码个数(或细线拉力)，橡皮筋与细线结点的位置O ，细线的方向；该实验采用“等效代替”法，因此在用两个绳套拉橡皮筋时，要将橡皮筋与细线结点拉到与步骤B 中结点位置重合，同时记录钩码个数和对应的细线方向。

(2)根据O 点处于平衡状态，正交分解有： 竖直方向：4mg sin α＋3mg sin β＝5mg ① 水平方向：4mg cos α＝3mg cos β② 联立①②解得：cos αcos β＝3

4

。

三、论述、计算题(本题共4小题，共42分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)

14．(9分)(2018·新疆建设兵团二师华山中学高一上学期期中)如图所示，质量为2 kg 的物体放在水平地板上，用一原长为8 cm 的轻质弹簧水平拉该物体，当其刚开始运动时，弹簧的长度为11 cm ，当弹簧拉着物体匀速前进时，弹簧的长度为10.5 cm ，已知弹簧的劲度系数k ＝200N/m 。(g 均取10 m/s 2)求：

(1)物体所受的最大静摩擦力为多大？ (2)物体所受的滑动摩擦力为多大？ (3)物体与地板间的动摩擦因数是多少？ 答案：(1)6 N (2)5 N (3)0.25

解析：(1)当物体刚开始被拉动时，弹簧的伸长量为Δx 1＝11 cm －8 cm ＝3 cm ，根据胡克定律可得：弹簧的弹力为：F 1＝k Δx ＝200 N/m ×0.03 m ＝6 N ，此时物体所受的最大静摩擦力等于弹簧的弹力，即F f max ＝6 N 。

(2)当物体匀速滑动时，弹簧的伸长量为Δx 2＝10.5 cm －8 cm ＝2.5 cm ，根据胡克定律可得：弹簧的弹力为：F 2＝k Δx 2＝200 N/m ×0.025 m ＝5 N ，此时物体所受的滑动摩擦力等于弹簧的弹力，即F f ＝5 N 。

(3)由滑动摩擦力公式可得：F f ＝μF N ＝μmg ，求得μ＝0.25。

15．(10分)(2019·北京市东城区高一学期期末)三段不可伸长的轻绳OA 、OB 、OC 共同悬挂一质量为m 的物块，如图所示，其中A 端、B 端都固定，OB 沿水平方向，OA 与竖直方向的夹角为θ，重力加速度用g 表示，请：

(1)画出结点O受力的示意图；

(2)求OA绳上拉力的大小F。

答案：(1)(2)F＝mg

cos θ

解析：(1)以结点O为研究对象，受力图见答案。

(2)根据平衡条件，结合受力图可知：F＝mg

cos θ。

16．(11分)(2020·天津市部分高中高一上学期期中联考)如图所示，某人用轻绳牵住一只质量m＝0.6 kg的氢气球，因受水平风力的作用，系氢气球的轻绳与水平方向成37°角。已知空气对气球的浮力为15 N，人的质量M＝50 kg，且人受的浮力忽略不计(g取10 N/kg，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8)。求：

(1)水平风力的大小；

(2)人对地面的压力大小；

(3)若水平风力增强，人对地面的压力如何变化？(要求说明理由)

答案：(1)12 N

(2)491 N

(3)不变

解析：(1)对氢气球进行受力分析，并分解如图：

由平衡条件列式：

竖直方向：F浮＝mg＋T sin 37°

水平方向：F风＝T cos 37°

解得：F风＝12 N，T＝15 N

(2)对人进行受力分析，并分解如图： 由平衡条件列式：

竖直方向：F N ＝Mg －T sin 37°＝500 N －15×0.6 N ＝491 N

(3)若风力增强，只改变了水平方向的力，视气球及人为一整体可知，竖直方向上的受力情况没改变，人对地面的压力不变。

17．(12分)(2018·浙江省9＋1联盟高一上学期联考)如图所示，质量为m 1的物体甲通过三段轻绳相连，三段轻绳的结点为O ，轻绳OB 水平且B 端与站在水平面上的质量为m 2的人相连，轻绳OA 与竖直方向的夹角θ＝37°，物体甲及人均处于静止状态。(已知sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，tan 37°＝0.75，g 取10 m/s 2。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力)求：

(1)轻绳OA 、OB 受到的拉力是多大？ (2)人受到的摩擦力是多大？方向如何？

(3)若人的质量m 2＝60 kg ，人与水平面之间的动摩擦因数为μ＝0.3，则欲使人在水平面上不滑动，物体甲的质量m 1最大不能超过多少？

答案：(1)54m 1g 34m 1g (2)3

4m 1g 方向水平向左

(3)24 kg

解析：(1)以结点O 为研究对象，如图，沿水平方向和竖直方向建立直角坐标系，将F OA

分解，由平衡条件有：

F OB －F OA sin θ＝0，F OA cos θ－m 1g ＝0 联立得：F OA ＝

m 1g cos θ＝5

4m 1

g

F OB ＝m 1g tan θ＝3

4

m 1g

故轻绳OA 、OB 受到的拉力分别为54m 1g 、3

4m 1g

(2)人水平方向受到OB 绳的拉力和水平面的静摩擦力， f ＝F OB ＝3

4

m 1g 方向水平向左

(3)当甲的质量增大到人刚要滑动时，质量达到最大，此时人受到的静摩擦力达到最大值。 当人刚要滑动时，静摩擦力达到最大值f m ＝μm 2g 由平衡条件得：F OBm ＝f m 又F OB m ＝m 1m g tan θ＝3

4m 1m g

联立得：m 1m ＝

4F OB m 3g ＝4μm 2g

3g

＝24 kg 即物体甲的质量m 1最大不能超过24 kg 。