高中物理-相互作用测试题(含答案)

高中物理-相互作用测试题（含答案）

1.如图所示,两根刚性轻杆上端由自由旋转轴A 连接,轻杆下端固定一根自然伸长的匀质轻弹簧,围成边长为L 的等边三角形ABC ,将此装置竖直放在光滑水平面上,在轴A 处施加竖直向下的大小为F 的作用力,弹簧被拉伸一定长度,若此时弹簧弹力大小恰为

,则弹簧的劲度系数为( )

2.一质量为m 的铁球在水平推力F 的作用下,静止在倾角为θ的斜面和竖直墙壁之间,铁球与斜面的接触点为A ,推力F 的作用线通过球心O ,如图所示,假设斜面、墙壁均光滑．若水平推力缓慢增大,则在此过程中( )

A.墙对铁球的作用力大小始终等于推力F

B.墙对铁球的作用力大小始终大于推力F

C.斜面对铁球的作用力缓慢增大

D.斜面对铁球的支持力大小始终等于

cos mg

3.如图所示,一倾角为30?的光滑斜面固定在地面上,一质量为m 的小木块在水平力F 的作用下静止在斜面上.若只改变F 的方向而不改变F 的大小,仍使木块静止,则此时力F 与水平面的夹角为( )

A.60?

B.45?

C.30?

D.15?

4.如图所示,倾角为θ的斜面体C 置于水平地面上,小物块B 置于斜面上,通过细绳跨过光滑的定滑轮与物体A 相连接,连接物体B 的一段细绳与斜面平行,已知A B C 、、都处于静止状态.则( )

A.物体B 受到斜面体C 的摩擦力一定不为零

B.斜面体C 受到水平面的摩擦力一定为零

C.斜面体C 有沿地面向右滑动的趋势,一定受到地面向左的摩擦力

D.将细绳剪断,若B 物体依然静止在斜面上,此时水平面对斜面体C 的摩擦力一定不为零 5.如图,用两根等长轻绳将木板悬挂在竖直木桩上等高的两点,制成一简易秋千.某次维修时将两轻绳各剪去一小段,但仍保持等长且悬挂点不变.木板静止时,1F 表示木板所受合力的大小,2F 表示单根轻绳对木板拉力的大小,则维修后( )

A.1F 不变,2F 变大

B.1F 不变,2F 变小

C.1F 变大,2F 变大

D.1F 变小,2F 变小

6.有两根完全相同的轻绳,分别按如图甲、乙的方式固定在A B 、和D E 、两点.将一挂有质量为

m 的重物的光滑轻质动滑轮挂于轻绳上,当滑轮静止后,设图甲、乙中绳子的张力大小分别为

1T 、2T .现将图甲中绳子的B 端缓慢向下移动至C 点,图乙中绳子的E 端缓慢向右移动至F 点,

在两绳移动的过程中,下列说法正确的是( )

A ．1T 、2T 都变大

B ．1T 变大,2T 变小

C ．1T 、2T 都不变

D ．1T 不变,2T 变大

7.如图所示,木板A 的质量为m ,滑块B 的质量为M ,木板A 用绳拴住,绳与斜面平行.B 沿倾角为θ的斜面在A 下面匀速下滑,若2M m =,A B 、间以及B 与斜面间的动摩擦因数相同,则该动摩擦因数μ为( )

A.tan θ

B.2tan θ

C.1

tan 3

D.1

tan 2

θ 8.质量为m 的物体用轻绳AB 悬挂于天花板上.用水平向左的力F 缓慢拉动绳的中点O ,如图所示.用T 表示绳OA 段拉力的大小,在O 点向左移动的过程中( )

A.F 逐渐变大,T 逐渐变大

B.F 逐渐变大,T 逐渐变小

C.F 逐渐变小,T 逐渐变大

D.F 逐渐变小,T 逐渐变小

9.如图所示,用一水平力F 把A B 、两个物体挤压在竖直的墙上,A B 、两物体均处于静止状态,下列判断正确的是（）

A.A物体对B物体的静摩擦力方向向下

B.F增大时,A和墙之间的摩擦力也增大

C.若B的重力大于A的重力,则B受到的摩擦力大于墙对A的摩擦力

D.不论A B

、的重力哪个大,B受到的摩擦力一定小于墙对A的摩擦力

10.两个轻环a和b套在位于竖直面内的一段固定圆弧上：一细线穿过两轻环,其两端各系一质量为m的小球.在a和b之间的细线上悬挂一小物块.平衡时,a和b间的距离恰好等于圆弧的半径.不计所有摩擦.小物块的质量为( )

m C.m D.2m

11.2018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

12.如图所示,斜面上放有两个完全相同的物体a b

、,两物体间用一根细线连接,在细线的中点加一与斜面垂直的拉力F,使两物体均处于静止状态.则下列说法正确的是( )

A.无论F如何改变,a b

、两物体均受四个力作用

B.a b

、两物体对斜面的压力不同

C.a b

、两物体受到的摩擦力大小一定相等

D.当逐渐增大拉力F时,地面对斜面的静摩擦力增大

13.根据《日经新闻》的报道,日本将在2020年东京奥运会开幕之前使“无人驾驶”汽车正式上路并且投入运营.高度详细的3D地图技术能够为“无人驾驶”汽车提供大量可靠的数据,这些数据可以通过汽车内部的机器学习系统进行全面的分析,以执行不同的指令.如下图所示为一段公路拐弯处的3D地图,你认为以下说法正确的是( )

A.如果弯道是水平的,则“无人驾驶”汽车在拐弯时受到重力、支持力、摩擦力和向心力

B.如果弯道是水平的,则“无人驾驶”汽车在拐弯时收到的指令应让车速小一点,防止汽车作离心运动而发生侧翻

C.如果弯道是倾斜的,3D地图上应标出内(东)高外(西)低

D.如果弯道是倾斜的,3D地图上应标出外(西)高内(东)低

14.如图所示,轻质不可伸长的晾衣绳两端分别固定在竖直杆M、N上的a、b两点,悬挂衣服的衣架钩是光滑的,挂于绳上处于静止状态.如果只人为改变一个条件,当衣架静止时,下列说法正确的是( )

A.绳的右端上移到b’,绳子拉力不变

B.将杆N向右移一些,绳子拉力变大

C.绳的两端高度差越小,绳子拉力越小

D.若换挂质量更大的衣服,则衣架悬挂点右移

15.如图所示,一光滑的轻滑轮用细绳OO'悬挂于O点;另一细绳跨过滑轮,其一端悬挂物块a,另一端系一位于水平粗糙桌面上的物块b.外力F向右上方拉b,整个系统处于静止状态.若F方向不变,大小在一定范围内变化,物块b仍始终保持静止,则( )

A.绳OO'的张力也在一定范围内变化

B.物块b所受到的支持力也在一定范围内变化

C.连接a和b的绳的张力也在一定范围内变化

D.物块b与桌面间的摩擦力也在一定范围内变化

16.明朝谢肇淛《五杂组》中记载：“明姑苏虎丘寺庙倾侧,议欲正之,非万缗不可.一游僧见之,曰：无烦也,我能正之”游僧每天将木楔从塔身倾斜一侧的砖缝间敲进去,经月余扶正了塔身.假设所用的木楔为等腰三角形,木楔的顶角为θ,现在木楔背上加一垂直三角形底边的力F,如

F,则( )

图所示,木楔两侧产生推力

A.若θ一定,F越小时

F越大

B.若θ一定,F越大时

F越大

C.若F一定,θ越大时

F越大

D.若F一定,θ越小时

F越大

17.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量的关系.

(1)为完成实验,还需要的实验器材有：______.

(2)实验中需要测量的物理量有：______.

(3)图乙是弹簧弹力F与弹簧伸长量x的Fx图线,由此可求出弹簧的劲度系数为______N/m.

(4)为完成该实验,设计的实验步骤如下：

x F对应的点,并用平滑的曲线连接起A.以弹簧伸长量为横坐标,以弹力为纵坐标,描出各组(,)

来；

B.记下弹簧不挂钩码时其下端在刻度尺上的刻度

L；

C.将铁架台固定于桌子上,并将弹簧的一端系于横梁上,在弹簧附近竖直固定一把刻度尺；

D.依次在弹簧下端挂上1个、2个、3个、4个钩码,并分别记下钩码静止时弹簧下端所对应的刻度,并记录在表格内,然后取下钩码；

E.以弹簧伸长量为自变量,写出弹力与弹簧伸长量的关系式.首先尝试写成一次函数,如果不行,则考虑二次函数；

F.解释函数表达式中常数的物理意义；

G.整理仪器.

请将以上步骤按操作的先后顺序排列出来：______.

18.某同学用如图所示的实验装置来验证“力的平行四边形定则”.弹簧测力计A 挂于固定点P ,下端用细线挂一重物M ,弹簧测力计B 的一端用细线系于O 点,手持另一端向左拉,使结点O 静止在某位置.分别读出弹簧测力计A 和B 的示数,并在贴于竖直木板的白纸上记录O 点的位置和拉线的方向.

(1)本实验用的弹簧测力计示数的单位为______,图乙的示数为__________N . (2)下列的实验要求中不必要是__________. A ．细线应尽可能长一些 B ．应测量重物M 所受的重力

C ．细线AO 与BO 之间的夹角应尽可能大于90

D ．改变拉力的大小与方向,进行多次实验,每次都要使O 点静止在同一位置 (3)图丙是在白纸上根据实验结果画出的力的图示,下列说法正确的是__________.

A ．图中的F 是力1F 和2F 合力的理论值

B ．图中的'F 是力1F 和2F 合力的理论值

C ．F 是力1F 和2F 合力的实际测量值

D ．本实验将细绳都换成橡皮条,同样能达到实验目的

19.某同学在做“验证力的平行四边形定则”实验,将橡皮条一端固定在A 点,另一端系上两根细绳及绳套,用两个弹簧测力计通过细绳套互成角度的拉动橡皮条,将结点拉到O 点,如图甲所示.

(1)此时要记录下弹簧测力计a b 、的示数1F 、2F ,________________以及O 点的位置； (2)图乙中'F 是用一个弹簧测力计拉细绳套时,在白纸上根据实验结果画出的图示.F 与'F 中,方向一定沿AO 方向的是________________；

(3)如图丙,使弹簧测力计b 从水平位置开始顺时针缓慢转动至竖直方向,在这个过程中保持O 点位置和弹簧测力计a 的拉伸方向不变,则在整个过程中关于弹簧测力计a b 、的读数变化是________________________________. A .a 增大,b 减小 B .a 减小,b 增大

C .a 减小,b 先增大后减小

D .a 减小,b 先减小后增大

20.某探究小组做“验证力的平行四边形定则”实验,将画有坐标轴(横轴为x 轴,纵轴为y 轴,最小刻度表示1mm)的纸贴在水平桌面上,如图(a)所示.将橡皮筋的一端Q 固定在y 轴上的B 点(位于图示部分之外),另一端P 位于y 轴上的A 点时,橡皮筋处于原长.

（1）.用一只测力计将橡皮筋的P 端沿y 轴从A 点拉至坐标原点O ,此时拉力F 的大小可由测力计读出.测力计的示数如图(b)所示,F 的大小为__________N.

（2）.撤去1中的拉力,橡皮筋P 端回到A 点;现使用两个测力计同时拉橡皮筋,再次将P 端拉至O 点.此时观察到两个拉力分别沿图(a)中两条虚线所示的方向,由测力计的示数读出两个拉力的大小分别为1 4.2N F =和2 5.6N F =.

①用5mm 长度的线段表示1N 的力,以O 为作用点,在图(a)中画出力12F F 、的图示,然后按平行四边形定则画出它们的合力F 合.

②F 合的大小为________N,F 合与拉力F 的夹角的正切值为_________.

若F 合与拉力F 的大小及方向的偏差均在实验所允许的误差范围之内,则该实验验证了力的平行四边形定则.

21.某同学表演魔术时,将一小型条形磁铁藏在自己的袖子里,然后对着一悬挂的金属小球指手画脚,结果小球在他神奇的功力下飘动起来.假设当隐藏的小磁铁位于小球Q 的左上方某一位置

C （CQ 与竖直方向的夹角为37θ=?）时,金属小球偏离竖直方向的夹角也是θ,如图所示.已知

小球的质量为 4.8kg m =,该同学（含磁铁）的质量为50kg M =,重力加速度为g .求此时：

（1）悬挂小球的细线的拉力大小为多少？

（2）该同学受到地面的支持力和摩擦力大小各为多少？

22.如图所示,足够长的木板与水平地面间的夹角θ可以调节,当木板与水平地面间的夹角为37?

时,一小物块（可视为质点）恰好能沿着木板匀速下滑.若让该物块以大小

010m/s

v=的初速度从木板的底端沿木板上滑,随着θ的改变,物块沿木板滑行的距离x将发生变化.取2

10m/s

g=,sin370.6

?=,cos370.8

?=.

(1)求物块与木板间的动摩擦因数μ；

(2)当θ满足什么条件时,物块沿木板向上滑行的距离最小,并求出该最小距离.

参考答案

1.答案：B

解析：AB .对小球受力分析,受推力F 、重力G 、墙壁的支持力N 、斜面的支持力'N ,如图：

根据共点力平衡条件,有：x 方向：sin 0F N N θ-

'-=, 竖直方向：cos N mg θ'=, 解得：'cos mg

N θ

；tan N F mg θ=-. 当F 增加时,墙壁对铁球的作用力不断变大,为tan N F mg F θ=-<；故AB 错误； CD .当F 增加时,斜面的支持力为cos mg

,保持不变,故球对斜面的压力也保持不变；则斜面对球的作用力也保持cos mg

不变；故C 错误,D 正确. 故选D . 3.答案：A

解析：木块受重力、支持力和F 处于平衡,受力如图所示,根据矢量三角形知,F 向上偏转60?后,大小不变,且木块仍然能处于平衡状态,所以此时力F 与水平面的夹角为60?,故选A.

4.答案：C

解析：当物块B 满足sin B A m g m g θ=时,物体B 受到斜面体C 的摩擦力为零,选项A 错误;对BC 的整体而言,受到斜向右上方的绳子的拉力,故斜面体C 有沿地面向右滑动的趋势,一定受到地面向左的摩擦力,选项B 错误,C 正确;将细绳剪断,若B 物体依然静止在斜面上,此时对BC 的整体水平方向合力为零,即水平面对斜面体C 的摩擦力为零,选项D 错误;故选C. 5.答案：A

解析：在轻绳被剪短前后,木板都处于静止状态,所以木扳所受的合力都为零,即1F ON =.因两根轻绳等长,且悬挂点等高,故两根轻绳对木板的拉力相等,均为2F .对木板进行受力分析,如图所示,则竖直方向:22cos F G θ=,轻绳剪去一段后,θ增大,cos θ减小,故2F 变大.选项A 正确.

6.答案：D 解析：

7.答案：D

解析：对B 受力分析,如图所示,B 沿斜面方向受力平衡,则有12sin f f Mg θ+=,又因为

2M m =,1cos f mg μθ=,2()cos f M m g μθ=+,联立解得1

tan 2

μθ=

,D 正确.

8.答案：A

解析：以O 点为研究对象,设绳OA 与竖直方向的夹角为θ,物体的重力为G ,根据力的平衡可知,tan ,cos G

F G T θθ

==.随着O 点向左移,θ变大,则F 逐渐变大,T 逐渐变大,A 项正确. 9.答案：D

解析：隔离B 物体,竖直方向受到向下的重力,A 对它向上的静摩擦力大小等于B 的重力,所以A 错误；将A B 、视为整体,可以看出A 物体受到墙的摩擦力方向竖直向上,大小等于A B 、物体的重力之和,不会随F 的变化而变化,所以B 、C 错误,D 正确. 10.答案：C

解析：设圆弧的圆心为O ,由于两小球的质量相等.故平衡时各段细线中的张力大小相等,均为

mg ,对于a 环,两段细线的拉力关于Ob 对称,且a b 、间的距离恰好等于圆弧的半径,则Oab ?为等

边三角形,根据几何关系可知两段细线对b 环的拉力关于Ob 对称,由几何知识可知两段细线对物块的拉力之间的夹角为120°,根据共点力平衡,有1202cos '2

mg m g ?

=,解得'm m =,选项C 正确. 11.答案：C

解析：每根钢索对索塔的拉力可分解为水平分力和竖直向下的分力,竖直方向上,索塔受到的向下的压力大小等于钢索和桥面的总重力,故增加钢索数量不能减小索塔受到的向下的压力,A 错;降低索塔高度,钢索的水平倾角减小,钢索所受拉力反而会增大,B 错;不论两侧钢索是否对称分布,只要两侧钢索的水平分力相互抵消,钢索对索塔的合力就会竖直向下,C 对,D 错.

12.答案：D

解析：A.对ab 进行受力分析,如图所示：

b 物体处于静止状态,当绳子沿斜面向上的分量与重力沿斜面向下的分量相等时,摩擦力为零,所以b 可能只受3个力作用,而a 物体必定受到摩擦力作用,肯定受4个力作用,故A 错误； B.ab 两个物体,垂直于斜面方向受力都平衡,则有：

sin cos N T mg θθ+=

解得：cos sin N mg T θθ=-,则a 、b 两物体对斜面的压力相同,故B 错误；

C.根据选项A 的分析可知,b 的摩擦力可以为零,而a 的摩擦力一定不为零,故a 、b 两物体受到的摩擦力大小不一定相等,故C 错误；

D.对a 、b 、斜面体整体分析,受重力、支持力、拉力和静摩擦力,故地面的静摩擦力等于拉力的水平分力,故拉力F 增加,则地面对斜面的静摩擦力增大,故D 正确；故选：D . 13.答案：BD

14.答案：AB

解析：设两段绳子间的夹角为2α,由平衡条件可知2cos F mg α=,所以2cos mg

F α

=,设绳子总长为L ,两杆间距离为s ,由几何关系12sin sin L L s αα+=,得12sin s s

L L L

α=

=+,绳子右端上移,L 、s 都不变,α不变,绳子拉力F 也不变,A 正确；杆N 向右移动一些,s 变大,α变大,cos α变小,F 变大,B 正确；绳的两端高度差变化,不影响s 和L ,所以F 不变,C 错误；衣服质量增大,绳子上的拉力增大,由于α不会变化,悬挂点不会右移,D 错误. 15.答案：BD

解析：只要物块a 质量不变,物块b 保持静止,则连接a 和b 的细绳的张力就保持不变,细绳OO '的张力也就不变,选项AC 错误.对物块b 进行受力分析,物块b 受到细绳的拉力(不变)、竖直向下的重力(不变)、外力F 、桌面的支持力和摩擦力.若F 方向不变,大小在一定范围内变化,则物块b 受到的支持力和物块b 与桌面间的摩擦力也在一定范围内变化,选项BD 正确. 16.答案：BD

17.答案：(1)毫米刻度尺

(2)弹簧原长、伸长后总长度

(3)200

(4)C、B、D、A、E、F、G

解析：(1)实验需要测弹簧的长度、形变量,故还需要的实验器材有：毫米刻度尺

(2)为了测量弹簧的形变量;实验中还应测量弹簧原长、弹簧所受外力与对应的伸长量(或与对应的长度)

(3)图象中的斜率表示形变量,则k=7(4?0.5)×10?2=200N/m；

(4)实验中要先组装器材,即CB,然后进行实验,即D,最后数据处理,分析解释表达式,最后整理仪器；即AEFG.所以先后顺序为CBDAEFG；

18.答案：(1)N;3.78~3.82N

(2)CD

(3)BCD

解析：(1)弹簧测力计示数的单位为N,弹簧测力计读数,每1N被分成10格,则1格就等于0.1N,所以示数为3.80N.

(2)A．细线应尽可能长一些,能更加准确的记录力的方向,故A不符合题意；

B．实验通过作出三个力的图示,来验证“力的平行四边形定则”,因此重物的重力必须要知道,故B不符合题意；

C．细线AO与BO之间的夹角适当大一点,不一定需要大于90 ,故C符合题意；

D ．当结点O 位置确定时,弹簧测力计A 的示数也确定,由于重物的重力已确定,两力大小与方向均一定,因此弹簧测力计B 的大小与方向也一定,故应该调整O 点位置多次测量,故D 符合题意. 故选CD.

(3)ABC ．1F 与2F 的合力的实际值测量值等于下面悬挂重物的重力大小,方向与重力方向相反；而理论值是通过平行四边形定则得到的值.所以F 是1F 和2F 的合力的实际值,'F 是1F 和2F 的合力的测量值,故A 错误,BC 正确；

D ．本实验将细绳都换成橡皮条,同样能达到实验目的,故D 正确. 故选BCD.

19.答案：(1)两个力的方向 (2)'F (3)D 解析：

20.答案：（1）.4.0;

（2）.①1F F 、和F 合如图所示

②4.0 0.05

解析：（1）.由测力计的读数规则可知,题图(b)读数为4.0N. （2）.①利用平行四边形定则作图;

②由图可知=4.0N F 合,从F 合的顶点向x 轴和y 轴分别作垂线,顶点的横坐标对应长度为1mm,顶点的纵坐标长度为20mm,则可得出F 合与拉力F 的夹角的正切值为0.05.

21.答案：（1）对小球受力分析：重力、细线的拉力和磁铁的引力.设细线的拉力和磁铁的引

力分别为1F 和2F .根据平衡条件得：

水平方向：12sin 37sin 37F F ?=?,竖直方向：12cos37cos37F F mg ?+?= 解得：12 4.810

30N 2cos3720.8

mg F F ?==

==??.

（2）以人为研究对象,分析受力情况：重力Mg 、地面的支持力N 、静摩擦力f 和小球的引力

2F ',2230N F F '==.

根据平衡条件得：2sin 37300.6N 18N f F ='?=?=,

2cos37300.8N 500N 524N N F Mg ='?+=?+=

解析：

22.答案：(1)当37θ=?时,设物块的质量为m ,物块所受木板的支持力大小为N F ,对物块受力分析,有：N sin 37mg F μ?=

N cos370F mg -?=解得：0.75μ=

(2)设物块的加速度大小为a ,则有：sin cos mg mg ma θμθ+= 设物块的位移为x ,则有：202v ax =

解得：()

2sin cos v x g θμθ=+令tan αμ=,可知当90αθ+=?,即53θ=?时x 最小

最小距离为：min 4m x =