高一物理上册 第三章 相互作用——力(篇)(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 。

2．如图所示，轻杆的一端固定一光滑球体，杆以另一端O 为自由转动轴，而球又搁置在光滑斜面上，若杆与竖直墙面的夹角为β，斜面倾角为θ，开始时β<θ，且β+θ<90°，则为使斜面能在光滑水平面上缓慢向右运动，在球体离开斜面之前，作用于斜面上的水平外力F 的大小、轻杆受力T 和地面对斜面的支持力N 的大小变化情况是（ ）A ．F 逐渐增大，T 逐渐减小，N 逐渐减小B ．F 逐渐减小，T 逐渐减小，N 逐渐增大C ．F 逐渐增大，T 先减小后增大，N 逐渐增大D ．F 逐渐减小，T 先减小后增大，N 逐渐减小 【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】对小球受力分析，受到重力mg 、支持力N 和杆的支持力T ，如图根据共点力平衡条件，有sin sin sin()N T mgβααβ==+ 解得sin sin()sin cot cos mg N mg βαβββα==+⋅+，sin sin()T mg ααβ=+ 对斜面体受力分析，受到推力F 、重力Mg 、支持力F N 和压力N ，如图根据共点力平衡条件，有N sin α=F Mg +N cos α=F N解得sin sin sin cot cos cot cot mg mgF N mg αααβαβα⋅===⋅++N cos tan cot 1mgF Mg N Mg ααβ=+=+⋅+故随着β的增大，T 减小，F 增大，F N 增大；故ABD 错误，C 正确。

故选C 。

3．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mgB ．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 。

4．20世纪末，由于生态环境的破坏，我国北方地区3、4月份沙尘暴天气明显增多。

近年来，我国加大了环境治理，践行“绿水青山就是金山银山”的发展理念，沙尘天气明显减少。

现把沙尘上扬后的情况简化为沙尘颗粒悬浮在空中不动。

已知风对沙尘的作用力表达式为F =αρAv 2，其中α为常数，ρ为空气密度，A 为沙尘颗粒的截面积，v 为风速。

设沙尘颗粒为球形，密度为ρ0，半径为r ，风速竖直向上，重力加速度为g ，则v 的表达式为（ ）ABCD【答案】B 【解析】 【分析】 【详解】沙尘悬浮时受力平衡，根据平衡条件有mg F =其中30043m V r ρρπ⨯==由题意知22F AvA rαρπ==，联立以上四式得43grvραρ=选项B正确，ACD错误。

故选B。

5．在一竖直平面内有一高速逆时针旋转的飞轮，内壁粗糙，当把一物体静止放在圆心正下方A点，随着飞轮旋转，物体也会运动，运动最高点C后又滑下来，最后静止在B点。

若∠AOB=α，∠COB=β，物体与接触面间的摩擦因素为μ，则下列说法中正确的是（）A．物体上升时受到的滑动摩擦力与运动方向相反B．物体与接触面间的摩擦因素μ=tanαC．若增大转速，则物体停留的位置在B点左上方D．若仅增大物体的质量，物体最后静止的位置在B点左上方。

【答案】B【解析】【分析】分析摩擦力对于物体是运动的动力还是阻力，可很快分析出摩擦力的方向，由于虽物体静止于B点但受到的仍为滑动摩擦力，与飞轮转动速度大小无关，当物体处于静止状态时，对物体进行受力分析可求解。

【详解】A．物体上升的过程中，受到的摩擦力是物体上升的动力，与运动方向相同，A错误；B．当静止在B点时，受力平衡，对物体进行受力分析，可得sin cosmg mgαμα=因此，可以推出tanμα=B正确；C．由于物体力受到的摩擦力为滑动摩擦力，与运动速度无关，因此增大转速后，物体仍停留在B点，C错误；D ．当物体停留在B 点时，满足sin cos mg mg αμα=两边质量消去，因此停留的位置与物体的质量无关，D 错误。

故选B 。

6．2018年10月23日，港珠澳跨海大桥正式通车．为保持以往船行习惯，在航道处建造了单面索（所有钢索均处在同一竖直面内）斜拉桥，其索塔与钢索如图所示．下列说法正确的是（ ）A ．增加钢索的数量可减小索塔受到的向下的压力B ．为了减小钢索承受的拉力，可以适当降低索塔的高度C ．索塔两侧钢索对称且拉力大小相同时，钢索对索塔的合力竖直向下D ．为了使索塔受到钢索的合力竖直向下，索塔两侧的钢索必须对称分布 【答案】C 【解析】 【详解】A 、以桥身为研究对象，钢索对桥身的拉力的合力与桥身的重力等大反向，则钢索对索塔的向下的压力数值上等于桥身的重力，增加钢索的数量钢索对索塔的向下的压力数值不变，故A 错误；B 、由图甲可知2cos T Mg α=，当索塔高度降低后，α变大，cos α 变小，故T 变大，故B 错误C 、由B 的分析可知，当钢索对称分布时，2cos T Mg α=，钢索对索塔的合力竖直向下，故C 正确D 、受力分析如图乙，由正弦定理可知，只要sin sin AC ABF F αβ= ，钢索AC 、AB 的拉力F AC 、F AB进行合成，合力竖直向下，钢索不一定要对称分布，故D 错误；综上分析：答案为C7．如图，半圆柱体半径为4R，固定在水平面上。

竖直挡板紧靠柱体低端，使半径为R的光滑小球停在柱体与挡板之间，球与柱体接触点为M。

现将挡板保持竖直，缓慢的向右移动距离R后保持静止，球与柱体接触点为N（未画出）。

以下判断正确的是（）A．挡板移动过程中，挡板对小球的弹力变小B．挡板移动过程中，柱体对小球的弹力变大C．小球在M、N两点所受挡板的作用力大小之比为3∶4D．小球在M、N两点所受柱体的作用力大小之比为3∶4【答案】BD【解析】【分析】【详解】AB．设小球的质量为m，先对小球受力分析，受重力、半圆柱体对小球的支持力N1和挡板对小球的支持力N2，如图：根据共点力平衡条件，有：1cosN mgθ=2tanN mgθ=当挡板向右移动时，θ增大，挡板对小球得支持力增大，柱体对小球的弹力变大。

选项A 错误，B正确；C．连接半圆柱体的圆心O1和小球的圆心O2，则1245O O R R R=+=过O2做竖直线与地面交于P点，则143O P R R R=-=所以()()2221214O P O O O P R-=＝所以212124cos0.853tan0.754O P RO O RO P RO P Rθθ==＝＝＝＝所以11.25mgcos0.8mg mgNθ＝＝＝当将挡板保持竖直，缓慢地向右移动距离R后保持静止后，由几何关系可得cos0.6θ=所以153N mg'＝所以小球在M、N两点所受柱体的作用力大小之比为111.253543N mgN mg'＝＝选项C错误，D正确。

故选BD。

8．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，OM与MN之间的夹角为α（2πα>）．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( )A．MN上的张力逐渐增大B．MN上的张力先增大后减小C．OM上的张力逐渐增大D．OM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mg，OM绳上拉力F2，MN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，在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A 、D 正确；B 、C 错误．9．如图所示，两个半圆柱A 、B 紧靠着静置于水平地面上，其上有一光滑圆柱C ，三者半径均为R 、C 的质量为m ，A 、B 的质量都为0.5m ，与地面的动摩擦因数均为μ。

现用水平向右的力拉A ，使A 一直缓慢向右移动，直至C 恰好降到地面。

整个过程中B 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 。

下列说法正确的是（ ）A ．未拉A 时，C 受到B 作用力的大小F mg = B ．动摩擦因数的最小值min 32μ=C ．整个过程中，C 的位移大小为(31)R -D ．A 移动过程中，受到的摩擦力大小为A f mg μ= 【答案】BD 【解析】 【分析】 【详解】A ．未拉A 时，对C 进行受力分析，由平衡条件可知2cos30F mg =解得3F mg =故A 错误；B ．C 恰好降落到地面时，B 对C 的支持力最大为F m ，对物体B 进行受力分析，由平衡条件有m C 2cos 60F m g =C m min B cos30()2m gF m g μ=+由于m c =m ，m B =0.5m 代入解得min 32μ=故B 正确；C ．整个过程中，由数学关系可知C 的位移大小为22sin154sin15x R R =⨯=故C 错误；D ．A 移动过程中，A 对地面的正压力有C N A 2m gF m g mg =+= 地面对A 的摩擦力等于A N f F mg μμ==故D 正确。