高一物理上册第三章 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，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。
2．如图所示，在粗糙地面上放有一装有定滑轮的粗糙斜面体，将两相同的A、B两物体通过细绳连接处于静止状态，用水平力F作用于物体B上，缓慢拉开一小角度，斜面体与物体A仍然静止。则下列说法正确的是（ ）（不计绳的质量和绳与滑轮间的摩擦）
A．水平力F变小 B．物体A所受合力变大
C．物体A所受摩擦力不变 D．斜面体所受地面的摩擦力变大
【答案】D
【解析】
【分析】
先对物体B进行受力分析，根据共点力平衡条件求出绳的拉力，再对A进行受力分析，同样根据共点力平衡条件得出各个力的情况，对斜面体所受地面的摩擦力可以用整体法进行分析。
【详解】
A．对B物体进行受力分析，如图
根据共点力平衡条件
BtanFmg，BcosmgT
在缓慢拉开B的过程中，θ角度变大，故绳上的张力T变大，水平力F增大，故A错误；
B．因物体A始终处于静止，故A所受合外力为0，B错误；
C．物体A受重力、支持力、细线的拉力，可能没有摩擦力，也可能有沿斜面向下的静摩擦力，还有可能受斜面向上的静摩擦力。故拉力T增大后，静摩擦力可能变小，也可能变大，故C错误；
D．对整体分析可以知道，整体在水平方向受拉力和静摩擦力作用，因拉力变大，故静摩擦力一定变大，故D正确。
故选D。
【点睛】
整体法与隔离法相结合。
3．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.
4．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 B．33Mmg C．3()Mmg D．2()Mmg
【答案】B
【解析】
【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
2sin2sin60FFMmg
A点对乒乓球的支持力大小为
33FMmg
选项B正确，ACD错误。
故选B。
5．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-30sin30Tmg（）
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
cosfT
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
cos30vv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。
6．如图所示，在水平放置的木棒上的M、N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M、N两点的拉力F1、F2的变化情况，下列判断正确的是
A．F1和F2都变大 B．F1变大，F2变小
C．F1和F2都变小 D．F1变小，F2变大
【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，A、B、D错误。
7．如图所示，质量为m的正方体和质量为M的正方体放在两竖直墙和水平面间，处于静
止状态。m与M的接触面与竖直方向的夹角为α，若不计一切摩擦，下列说法正确的是（ ）
A．水平面对正方体M的弹力大小大于（M+m）g
B．水平面对正方体M的弹力大小为（M+m）g·cosα
C．墙面对正方体M的弹力大小为mgtanα
D．墙面对正方体M的弹力大小为tanmg
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】
AB．对M和m构成的整体进行受力分析，受重力G、底面支持力N，两侧面的支持力MN和mN，如图：
两物体受力平衡，根据共点力平衡条件有
水平方向，墙面对正方体M的弹力大小
MmNN
竖直方向，水平面对正方体M的弹力大小
NGMmg（）
选项AB错误；
CD．对m进行受力分析，受重力mg、墙面支持力Nm，M的支持力N，如图：
在木块受力平衡的过程中，根据共点力平衡条件有
竖直方向
sinmgN
水平方向
cosmNN
解得
sinmgN
cottanmmgNmg
所以墙面对正方体M的弹力大小
tanMmmgNN
选项C错误，D正确。
故选D。
8．如图所示，一定质量的物块用轻绳悬挂在空中，其中轻绳OA与水平线夹角保持不变，轻绳OB在竖直平面内由水平方向缓慢向上转动（O点位置始终保持不变），则在绳OB由水平转至竖直的过程中，以下说法正确的是
A．轻绳OA的张力大小将一直变小
B．轻绳OA的张力大小先变小后变大
C．轻绳OB的张力大小将一直变小
D．轻绳OB的张力大小先变小后变大
【答案】AD
【解析】
【分析】
【详解】
对O点受力分析，受重力和两个拉力，如图所示．
三个力平衡，根据矢量三角形可知：OB绳子的拉力先减小后增加，OA绳子的拉力一直减小，
AB.根据图像可知：OA绳子的拉力一直减小，故A正确；B错误；
CD.根据图像可知：OB绳子的拉力先减小后增加，故C错误，D正确；
故选AD
9．倾角为45°的斜面固定于竖直墙上，为使质量分布均匀的光滑球静止在如图所示的位置，需用一个水平推力F作用于球上，F的作用线通过球心。设球的质量为m，竖直墙对球的弹力为N1，斜面对球的弹力为N2，则下列说法正确的是（重力加速度为g）（
）
A．N2一定大于mg B．N2一定大于N1
C．N1可能等于F D．F可能等于mg
【答案】AD
【解析】
【分析】
【详解】
AB．对球受力分析，如图
根据共点力平衡条件，有
12cos45NNF
2sin450Nmg
解得
22Nmg
1NFmg
则N2一定不为零且大于mg，N2可能等于F，不一定大于N1，选项A正确，B错误；
CD．由1NFmg可知N1一定小于F，N1等于0时，F等于mg，选项C错误，D正确。
故选AD。
10．如图所示两个半圆柱A、B紧靠着静置于粗糙水平地面上，其上有一光滑圆柱C，三者半径均为R，A、B半圆柱与水平地面间动摩擦因数保持不变。现用水平向左的力拉B，使B缓慢移动，直至C恰好与地面接触前瞬间，整个过程中A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，则（ ）
A．整个过程中A、C间相互作用力先增大后减小
B．整个过程中A、C间相互作用力一直增大
C．A与地面间摩擦力大小不变
D．B与地面间摩擦力大小不变
【答案】BD
【解析】
【分析】
【详解】
AB．设圆柱C的质量为m，则A、B的质量为12m，对圆柱C受力分析，如图所示
由于B缓慢移动，可认为A、B、C处于平衡状态，根据平衡条件可知
