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内蒙古自治区包头市第九中学上册第三章 相互作用——力单元测试卷(含答案解析)-

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一、第三章 相互作用——力易错题培优(难)
1如图所示,一轻质光滑定滑轮固定在倾斜木板上,质量分别为m2m的物块AB通过不可伸长的轻绳跨过滑轮连接,AB间的接触面和轻绳均与木板平行。AB间、B与木板间的动摩擦因数均为μ,设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。当木板与水平面的夹角45°时,物块AB刚好要滑动,则μ的值为(

A1
3B1
4C1
5D1
6【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】
当木板与水平面的夹角为45时,两物块刚好滑动,对A物块受力分析如图

沿斜面方向,AB之间的滑动摩擦力
f1Nmgcos45
根据平衡条件可知
Tmgsin45mgcos45
B物块受力分析如图




沿斜面方向,B与斜面之间的滑动摩擦力
f2N3mgcos45
根据平衡条件可知
2mgsin45Tmgcos453mgcos45
两式相加,可得
2mgsin45mgsin45mgcos45mgcos453mgcos45
解得

故选C
15

2如图,AB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PQ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x1,到右边木杆距离为x2,左侧细绳长度为L1,右侧细绳长度为L2,受力分析如图所示。




物体受力平衡,由平衡条件可知
TsinTsin
TcosTcosmg
解得
Tmg 2cos设两木杆之间的距离为d,绳的总长为L,由几何关系有
L1sinx1 L2sinx2
由于,两式相加可得
(L1L2sinx1x2
可解得
sind
LAB.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,故有角度不变,由上面的分析
T
mg 2cos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小,由Td可知,两侧绳与竖直方向夹角Lmg可知,减小,cos增大,则细绳中弹力减小,故C错误; 2cosD.同理,增大两木杆之间的距离,即d变大,增大,cos减小,则细绳中弹力增大,故D错误。 故选A

3如图所示,斜面体置于粗糙水平地面上,斜面体上方水平固定一根光滑直杆,直杆上套有一个滑块.滑块连接一根细线,细线的另一端连接一个置于斜面上的光滑小球.最初斜面与小球都保持静止,现对滑块施加水平向右的外力使其缓慢向右滑动至A点,如果整个过程斜面保持静止,小球未滑离斜面,滑块滑动到A点时细线恰好平行于斜面,则下列说


法正确的是(

A.斜面对小球的支持力逐渐减小 B.细线对小球的拉力逐渐增大 C.滑块受到水平向右的外力逐渐增大 D.水平地面对斜面体的支持力保持不变 【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】
AB.对小球受力分析可知,沿斜面方向
Tcosmgsin
在垂直斜面方向
FNTsinmgcos
(其中是细线与斜面的夹角,为斜面的倾角),现对滑块施加水平向右的外力使其缓慢向右滑动至A点,变小,则细线对小球的拉力T变小,斜面对小球的支持力FN大,故A B错误;
C.对滑块受力分析可知,在水平方向则有
FTcos(mgsincos(mgsin(costansin
cos由于变小,则有滑块受到水平向右的外力逐渐增大,故C正确; D.对斜面和小球为对象受力分析可知,在竖直方向则有
mgMgFNTsin(
由于(变小,所以水平地面对斜面体的支持力逐渐增大,故D错误。 故选C

4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从图示位置(90)缓慢转到水平位置,在此过程中,挡板AB受到的压力大小将(


A.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F1先变小后变大,根据牛顿第三定律,挡板受到的压力F1也先变小后变大。 故选D

5在一半径为R、质量为m的乒乓球内注入质量为M的水,但未将乒乓球注满,用水平U”形槽将其支撑住,保持静止状态,其截面如图所示。已知“U”形槽的间距d=R,重力加速度为g,忽略乒乓球与槽间的摩擦力,则“U”形槽侧壁顶端A点对乒乓球的支持力大小为(

A(Mmg 【答案】B 【解析】
B
3Mmg
3C3(Mmg
D2(Mmg



【分析】 【详解】
以乒乓球和水为研究对象,受力分析如图

根据平衡条件有
2Fsin2Fsin60Mmg
A点对乒乓球的支持力大小为
F选项B正确,ACD错误。 故选B
3Mmg
3

6如图所示,在水平放置的木棒上的MN两点,系着一根不可伸长的柔软轻绳,绳上套有一光滑小金属环。现将木棒绕其左端逆时针缓慢转动一个小角度,则关于轻绳对MN两点的拉力F1F2的变化情况,下列判断正确的是

AF1F2都变大 CF1F2都变小 【答案】C 【解析】 【详解】
由于是一根不可伸长的柔软轻绳,所以绳子的拉力相等。
木棒绕其左端逆时针缓慢转动一个小角度后,绳子之间的夹角变小,合力等于重力不变,所以绳子上的拉力变小。 选项C正确,ABD错误。
BF1变大,F2变小 DF1变小,F2变大

7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(




A0.8N 【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】
B1.6N C3.2N D6.4N
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,每段绳在相同的外力作用下,伸长量变为原来的一半,根据胡克定律Fkx可知劲度系数变为原来的两倍。根据图像可知弹性细绳的劲度系数
k则对折后,劲度系数变为
F4N/cm0.4N/cm x102k0.8N/cm
所以物体的重力为
G2kx2kx0.82N0.82N3.2N
ABD错误,C正确。 故选C

8如图所示,在斜面上放两个光滑球AB,两球的质量均为m(不随r改变,它们的半径分别是Rr,球A左侧有一垂直于斜面的挡板,两球沿斜面排列并静止,以下说法正确的是(

A.斜面倾角θ一定,R>r时,R越大,r越小,B对斜面的压力越小 B.斜面倾角θ一定,R=r时,两球之间的弹力最小 C.斜面倾角θ一定时,A球对挡板的压力随着r减小而减小
D.半径确定时,随着斜面倾角θ逐渐增大,A受到挡板作用力先增大后减小 【答案】B 【解析】 【分析】
用整体法和隔离体法分别对B球和AB整体进行受力分析,再根据Rr的关系变化及倾


角变化,分析各个力的变化。 【详解】
B.对B球的受力分析,如图所示

N1N2的合力与重力mg等大反向,在右侧力的三角形中,竖直边大小等于mg,当倾斜角一定时,N2的方向保持不变,R=r时,N1恰好垂直于N2,此时N1最小,故B正确;
A.当R>r时,R越大,r越小,N1越向下倾斜,N2都越大,即斜右对B的支持力越大,根据牛顿第三定律,B对斜面的压力也越大,故A错误;
C.将两个球做为一个整体,档板对A的支持力等于两球重力的下滑分力,斜面倾角θ定时,下滑分力一定,与Rr无关,故C错误;
D.半径确定时,而当斜面倾角θ逐渐增大,两球的下滑分析增大,因此A对档板的压力一直增大,故D错误。 故选B 【点睛】
动态分析时将各个力移动到一个三角形中进行分析,比较容易发现各个力的大小变化。

9如图(a)所示,两段等长细线将质量分别为2mm的小球AB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F1F2的大小关系正确的是(

AF1=4F2 【答案】A 【解析】
BF1=3F2 CF1=2F2 DF1=F2
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:

OA绳与竖直方向的夹角为α,则由平衡条件得:
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。

10如图所示,半圆形框架竖直放置在粗糙的水平地面上,光滑的小球P在水平外力F作用下处于静止状态,P和半圆圆心O的连线与水平面的夹角为,重力加速度为g。现将力F在竖直面内沿顺时针方向缓慢地转过90°,框架与小球始终保持静止状态,则在此过程中,下列说法正确的是(

A.框架对小球的支持力先减小后增大 B.框架对地面的压力先减小后增大 C.地面对框架的摩擦力先减小后增大 D.拉力F的值先减小后增大 【答案】D 【解析】 【分析】 【详解】
AD.以小球为研究对象,分析受力情况,作出受力示意力图,如图所示

框架与小球始终保持静止,根据几何关系可知,当F顺时针转动至竖直向上之前,支持力


逐渐减小,F先减小后增大,故A错误,D正确;
BC.以框架与小球组成的整体为研究对象,整体受到重力、地面的支持力、地面的摩擦力以及力F的作用;设F在顺时针转动的过程中与水平面的夹角为α,小球质量为m,框架质量为M,根据平衡有
fNcos

NFsinMmg

F转动过程中α增大,故可知地面对框架的摩擦力始终在减小,地面对框架的支持力始终在减小,根据牛顿第三定律可知框架对地面的压力始终减小,故B错误,C错误。 故选D

11如图,柔软轻绳ON的一端O固定,其中间某点M拴一重物,用手拉住绳的另一端N.初始时,OM竖直且MN被拉直,OMMN之间的夹角为α2.现将重物向右上方缓慢拉起,并保持夹角α不变.在OM由竖直被拉到水平的过程中(

AMN上的张力逐渐增大 BMN上的张力先增大后减小 COM上的张力逐渐增大 DOM上的张力先增大后减小 【答案】AD 【解析】 【分析】 【详解】
以重物为研究对象,受重力mgOM绳上拉力F2MN上拉力F1,由题意知,三个力合力始终为零,矢量三角形如图所示,

F2转至水平的过程中,MN上的张力F1逐渐增大,OM上的张力F2先增大后减小,所以


AD正确;BC错误.

12如图所示,倾角为30°的斜面体静止在水平地面上,轻绳一端连着斜面上一质量为m的物体A,轻绳与斜面平行,另一端通过两个滑轮相连于天花板上的P点。动滑轮上悬挂物体B,开始时悬挂动滑轮的两绳均竖直.现将P点缓慢向右移动,直到动滑轮两边轻绳的夹角为120°时,物体A刚好要滑动。假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,物体A与斜面间的动摩擦因数为3。整个过程斜面体始终静止,不计滑轮的质量及轻绳与滑轮间的摩2擦。下列说法正确的是(

A.物体B的质量为1.25m
B.物体A受到的摩擦力先减小再增大
C.地面对斜面体的摩擦力一直水平向左并逐渐增大 D.斜面体对地面的压力逐渐增大 【答案】AC 【解析】 【分析】 【详解】
A.随着P点缓慢向右移动,拉物体B的两边绳子拉力越来越大,当夹角为120o时绳子拉力恰好等于B物体的重力,此时物体A恰好达到最大静摩擦力将向上滑动,则
mgsin30omgcos30omBg
解得
mB1.25m
A正确;
B.初始时刻,拉物体B的两边绳子竖直时,绳子拉力
T
1mBg0.625mmgsin30o
2此时A受摩擦力沿斜面向下,因此当P缓慢移动过程中,绳子拉力逐渐增大,A受斜面的摩擦力一直增大,B错误;
C.将物体A与斜面体做为一个整体,设拉物体B的绳子与水平方向夹角为 ,则斜面体受地面的摩擦力
fTcos
P点缓慢移动,绳子拉力T越来越大,绳子与水平夹角越来越小,地面对斜面体的摩擦力越来越大,C正确;



D.将物体AB及斜面体做为一个整体,在P向右缓慢移动的过程中,绳子拉力的竖直分量为
Tsin1mBg
2保持不变,因此地面的支持力保持不变,D错误。 故选AC

13如图所示,重力为G的圆柱体A被平板B夹在板与墙壁之间,平板B与底座C右端的铰链相连,左端由液压器调节高度,以改变平板B与水平底座C间的夹角θBCD重力也为G,底座C与水平地面间的动摩擦因数为μ(0.5μ1,平板B的上表面及墙壁是光滑的。底座C与地面间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力,则下列说法正确的是(

AC与地面间的摩擦力总等于2μG不变
Bθ角增大时,地面对C的摩擦力可能先增大后不变 C.要保持底座C静止不动,应满足tanθ≥2μ
D.若保持θ=45°不变,圆柱体重力增大ΔG,仍要保持底座C静止,则ΔG 的最大值ΔGm=21G 1【答案】BD 【解析】 【分析】
用整体法和隔离体法对圆柱体和整体进行受力分析,再根据力的正交分解可求得各力。 【详解】
AB.对A进行受力分析,如图所示


N1cosG N1sinN2
BCD做为一个整体受力分析,如图所示




根据平衡条件,则地面摩擦力为
fN2
联立得
fGtan
可知,随角增大,地面对C的摩擦力增大,当摩擦力超过最大静摩擦力后,变为滑动摩擦力,此时f2G,保持不变,故A错误,B正确; C.最大静摩擦力
fm2G
因此,要保持底座C静止不动,应满足
ffm
整理可得
tan2
C错误;
D.若保持θ=45°不变,圆柱体重力增大ΔG,仍要保持底座C静止,则
fGGtanfm2GG
代入数据,整理得
ΔGD正确。 故选BD
21G 1
14如图所示,将质量为m的小球用橡皮筋悬挂在竖直墙的O点,小球静止在Q点,PO点正下方一点,OP间的距离等于橡皮筋原长,在P点固定一光滑圆环,橡皮筋穿过圆环。现对小球施加一个外力F,使小球沿以PQ为直径的圆弧缓慢向上运动,不计一切阻力,重力加速度为g,则下列说法正确的是(




A.小球在QP运动的过程中外力F的方向始终跟橡皮筋垂直 B.小球在QP运动的过程中外力F的方向始终水平向右 C.小球在QP运动的过程中外力F逐渐增大 D.小球在QP运动的过程中外力F先变大后变小 【答案】AC 【解析】 【分析】 【详解】
设圆的半径为R,则
PQ2R
OP为橡皮筋的原长,设劲度系数为k,开始时小球二力平衡有
k2Rmg
当移动到橡皮筋与竖直方向成角时,受力分析:

弹力大小为
T2kRcosmgcos
所以有
Fmgsin
且方向跟橡皮筋垂直,移动过程中一直增大,sin一直增大,F一直增大,AC正确,BD错误。 故选AC

15如图所示,放在水平桌面上的木块A处于静止状态,所挂的砝码和托盘的总质量为


0.6 kg,弹簧测力计读数为2 N,滑轮摩擦不计。若轻轻取走盘中的部分砝码,使砝码和托盘的总质量减少到0.3 kg,则将会出现的情况是(g10m/s)(
2

A.弹簧测力计的读数将不变 CA与桌面间的摩擦力不变 【答案】AB 【解析】 【分析】
BA仍静止不动 DA所受的合力将要变大
由题可知本题考查摩擦力的大小与受力平衡。 【详解】
当砝码和托盘的总质量为m10.6kg时,有
Ffm1g

f4N
可知A与桌面间的最大静摩擦力至少为4 N
当砝码和托盘的总质量为m10.3kg时,假设A仍不动,此时F不变,有
Ffm2g

f1N4N
故假设成立,
A仍静止不动,A所受的合力仍为零,A与桌面间的摩擦力变为1 N,弹簧测力计的读数不变,选项AB正确,选项CD错误。 故选AB 【点睛】
涉及摩擦力大小时要注意判断是静摩擦力还是滑动摩擦力。



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