物理高一上册 第三章 相互作用——力单元练习(Word版 含答案)
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一、第三章 相互作用——力易错题培优（难）
1．如图所示，O点有一个很小的光滑轻质圆环，一根轻绳AB穿过圆环，A端固定，B端悬挂一个重物。另一根轻绳一端固定在C点，另一端系在圆环上，力F作用在圆环上。圆环静止时，绳OC与绳OA水平，F与OA的夹角为45°。现改变力F，圆环位置不变，且重物始终处于平衡状态，则下列说法中正确的是（ ）
A．改变F方向时绳AB中拉力将改变
B．当F沿逆时针旋转时，F先增大后减小
C．当F沿顺时针旋转时，绳OC中的拉力先增大后减小
D．F沿逆时转过的角度不能大于90°
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】
A．因为重物始终处于平衡状态，所以AB绳子的拉力的大小与重物的重力大小相等，不变化，选项A错误；
BC．对环受力分析，环受AO和BO两绳子的拉力，以及绳子CO和F的拉力；环的位置不变，则AB绳子的拉力不变，AO与BO的合力也不变，方向沿它们的角平分线，根据共点力平衡的特点可知，CO与F的合力与AO、BO的合力大小相等，方向相反；当力F的方向变化时，做出F与CO上的拉力的变化如图：
由图可知，当沿逆时针族转时，F先减小后增大，绳OC的拉力减小；而当F沿顺时针旋转时，F逐渐增大，绳OC的拉力增大，选项BC错误；
D．由于F与CO绳子的拉力的合力方向与水平方向之间的夹角是45°，可知F沿逆时转过的角度不能大于90°，选项D正确。
故选D。
2．如图所示，竖直面内有一圆环，轻绳OA的一端O固定在此圆环的圆心，另一端A拴一球，轻绳AB的一端拴球，另一端固定在圆环上的B点。最初，两绳均被拉直，夹角为θ（2）且OA水平。现将圆环绕圆心O顺时针缓慢转过90°的过程中（夹角θ始终不变），以下说法正确的是（ ）
A．OA上的张力逐渐增大 B．OA上的张力先增大后减小
C．AB上的张力逐渐增大 D．AB上的张力先增大后减小
【答案】B
【解析】
【分析】
【详解】
取球为研究对象，缓慢转动过程可视为平衡状态，物体受到重力mg，OA绳子的拉力OAF，AB绳子的拉力ABF，这三个力合力为零，可构成如图所示的矢量三角形，由动态图分析可知OAF先增大后减小，ABF一直减小到零。
故选择B。
3．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
2cos2ABmgFF
当两环间距离变小后，变小，则拉力FA、FB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FN，分析如下图所示
根据平衡条件可得
N2FMg
即N12FMg，可见水平横梁对环的支持力FN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
tanNfFF
增大时，fF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。
4．如图所示，光滑半球形容器固定在水平面上，O为球心，一质量为m的小滑块，在水平力F的作用下从半球形容器最低点缓慢移近最高点．设小滑块所受支持力为N，则下列判断正确的是（ ）
A．F缓慢增大 B．F缓慢减小 C．N不变 D．N缓慢减小
【答案】A
【解析】
【分析】
【详解】
对物体进行受力分析：物体受重力mg、支持力FN、水平力F．已知小滑块从半球形容器最低点缓慢移近最高点，我们可以看成小滑块每一个状态都是平衡状态．根据平衡条件，应用力的合成得出：
GFtanNGFsin，由于小滑块从半球形容器最低点缓慢移近最高点，所以θ减小，tanθ减小，sinθ减小．根据以上表达式可以发现F增大，FN增大．故选A.
【点睛】
物体的动态平衡依然为高考命题热点，解决物体的平衡问题，一是要认清物体平衡状态的特征和受力环境是分析平衡问题的关键；二是要学会利用力学平衡的结论（比如：合成法、正交分解法、效果分解法、三角形法、假设法等）来解答；三是要养成迅速处理矢量计算和辨析图形几何关系的能力．
5．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
cossinTmg
在垂直斜面方向
sincosNFTmg
（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NF变大，故A B错误；
C．对滑块受力分析可知，在水平方向则有
sincos()cos()sin(costansin)cosmgFTmg
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
sin()NmgMgFT
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。
6．如图所示，水平直杆OP右端固定于竖直墙上的O点，长为2Lm的轻绳一端固定于直杆P点，另一端固定于墙上O点正下方的Q点，OP长为1.2dm，重为8N的钩码由光滑挂钩挂在轻绳上处于静止状态，则轻绳的弹力大小为( )
A．10N
B．8N C．6N D．5N
【答案】D
【解析】
【分析】
根据几何关系得到两边绳子与竖直方向的夹角，再根据竖直方向的平衡条件列方程求解.
【详解】
设挂钩所在处为N点，延长PN交墙于M点，如图所示：
同一条绳子拉力相等，根据对称性可知两边的绳子与竖直方向的夹角相等，设为α，则根据几何关系可知NQ=MN，即PM等于绳长；根据几何关系可得：1.2sin0.62POPM，则α=37°，根据平衡条件可得：2Tcosα=mg，解得：T=5N，故D正确，A、B、C错误.故选D.
【点睛】
本题主要是考查了共点力的平衡问题，解答此类问题的一般步骤是：确定研究对象、进行受力分析、然后建立平衡方程进行解答.
7．如图所示，固定倾斜直杆上套有一个质量为m的小球和两根原长均为L的轻弹簧，两根轻弹簧的一端与小球相连，另一端分别固定在杆上相距为2L的A、B两点。已知直杆与水平面的夹角为θ，两弹簧的劲度系数均为k=3sinmgL，小球在距B点45L的P点处于静止状态，重力加速度为g。则小球在P点处受到摩擦力为（ ）
A．sin5mgf，方向沿杆向下 B．sin5mgf，方向沿杆向上
C．sin2mgf，方向沿杆向下 D．sin2mgf，方向沿杆向上
【答案】A
【解析】
【分析】
【详解】
小球在P点时两根弹簧的弹力大小相等，设为F，根据胡克定律有
45FkLL
设小球静止时受到的摩擦力大小为f，方向沿杆向下，根据平衡条件有
sin2mgfF
解得
sin5mgf
方向沿杆向下，选项A正确，BCD错误。
故选A。
8．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32mg
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
cos30cos60aTN
在竖直方向上有
sin30sin30aTNmg
解得
aNTmg
选项A正确，B错误；
C．c受到绳子拉力的大小为
2sin30TTmg
选项C错误；
D．以c为对象受力分析，在竖直方向上有
cNmgT
解得
2cNmgmgmg
选项D错误。
故选A。
9．如图所示，用一轻绳将光滑小球P系于竖直墙壁上的O点，在墙壁和球P之间夹有一正方体物块Q，P、Q均处于静止状态,现有一铅笔紧贴墙壁压在轻绳上从O点开始缓慢下移(该过程中，绳中张力处处相等)，P、Q始终处于静止状态，则在铅笔缓慢下移的过程中( )
A．P所受的合力增大
B．Q受到墙壁的摩擦力不变
C．P对Q的压力逐渐减小
D．绳的拉力逐渐减小
【答案】B
【解析】
【分析】
对物体进行受力分析，根据绳子拉力方向变化，对各个力的大小进行分析可求解。
【详解】
A．P始终处于静止状态，所受合力始终为零，故A错误；
B．小球P光滑，所以PQ间没有摩擦，因此Q受到的墙壁的摩擦力与Q受到的重力是平衡性，保持不变，故B正确；
