高一物理上册 第三章 相互作用力专题练习解析版.docx

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高一物理上册第三章相互作用力专题练习解析版

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（）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，AB绳子的拉力，这三个力合力为零，可构成如图所示的矢量三角形，由动态图分析可知先增大后减小，一直减小到零。

故选择B。

2．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m和2m的物块A、B，通过不可伸长的轻绳跨过滑轮连接，A、B间的接触面和轻绳均与木板平行。

A与B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为45°时，物块A、B刚好要滑动，则μ的值为（　　）

A．B．C．D．

【答案】C

【解析】

【分析】

【详解】

当木板与水平面的夹角为时，两物块刚好滑动，对A物块受力分析如图

沿斜面方向，A、B之间的滑动摩擦力

根据平衡条件可知

对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

根据平衡条件可知

两式相加，可得

解得

故选C。

3．如图所示，水平直杆OP右端固定于竖直墙上的O点，长为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，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．10NB．8NC．6ND．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：

，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．半径为R的球形物体固定在水平地面上，球心正上方有一光滑的小滑轮，滑轮到球面B的距离为h，轻绳的一端系一小球，靠放在半球上的A点，另一端绕过定滑轮后用力拉住，使小球静止，如图所示，现缓慢地拉绳，在使小球由A到B的过程中，半球对小球的支持力N和绳对小球的拉力T的大小变化的情况是（）

A．N不变，T变小B．N不变，T先变大后变小

C．N变小，T先变小后变大D．N变大，T变小

【答案】A

【解析】

【分析】

【详解】

对小球受力分析如图所示，根据矢量三角形和力的图示的特点可知

小球由A到B的过程，只有定滑轮左侧的绳子L变短，h和R均不变，所以N不变，T变小，故A正确，BCD错误．

故选A。

5．如图所示，光滑的圆柱置于斜面上，挡板可绕固定轴转动，使挡板从图示位置（）缓慢转到水平位置，在此过程中，挡板受到的压力大小将（　　）

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先变小后变大，根据牛顿第三定律，挡板受到的压力也先变小后变大。

故选D。

6．如图所示，小球A置于固定在水平面上的光滑半圆柱体上，小球B用水平轻弹簧拉着系于竖直板上，两小球A、B通过光滑滑轮O用轻质细线相连，两球均处于静止状态，已知B球质量为m，O点在半圆柱体圆心O1的正上方，OA与竖直方向成30°角，OA长度与半圆柱体半径相等，OB与竖直方向成45°角，则下列叙述正确的是

A．小球A、B受到的拉力TOA与TOB相等，且TOA＝TOB＝

B．弹簧弹力大小

C．A球质量为

D．光滑半圆柱体对A球支持力的大小为mg

【答案】C

【解析】

【分析】

【详解】

A、B、隔离对B分析，根据共点力平衡得：

 水平方向有：

TOBsin45°=F

 竖直方向有：

TOBcos45°=mg，

则，弹簧弹力F=mg，

根据定滑轮的特性知：

TOA与TOB相等；故A，B错误.

C、D、对A分析，如图所示：

由几何关系可知拉力TOA和支持力N与水平方向的夹角相等，夹角为60°，则N和T相等，有：

2TOAsin60°=mAg，

解得：

，由对称性可得：

，故C正确，D错误.

故选C.

【点睛】

解决本题的关键能够正确地受力分析，运用共点力平衡进行求解．本题采用隔离法研究比较简便．

7．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．B．C．D．

【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

A点对乒乓球的支持力大小为

选项B正确，ACD错误。

故选B。

8．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

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

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

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。

9．如图所示，细绳一端固定在A点，跨过与A等高的光滑定滑轮B后在另一端悬挂一个沙桶Q．现有另一个沙桶P通过光滑挂钩挂在AB之间，稳定后挂钩下降至C点，∠ACB=120°，下列说法正确的是

A．若只增加Q桶的沙子，再次平衡后C点位置不变

B．若只增加P桶的沙子，再次平衡后C点位置不变

C．若在两桶内增加相同质量的沙子，再次平衡后C点位置不变

D．若在两桶内增加相同质量的沙子，再次平衡后沙桶Q位置上升

【答案】C

【解析】

【分析】

【详解】

A、B、对砂桶Q分析有，设两绳的夹角为θ，对砂桶P的C点分析可知受三力而平衡，而C点为活结绳的点，两侧的绳张力相等，有，联立可知，故增大Q的重力，夹角θ变大，C点上升；增大P的重力时，夹角θ变小，C点下降；故A，B均错误.

C、由平衡知识，而，可得，故两砂桶增多相同的质量，P和Q的重力依然可以平衡，C点的位置不变；故C正确，D错误.

故选C.

【点睛】

掌握活结绳上的张力处处相等，三力平衡的处理方法，连体体的平衡对象的选择.

10．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（）．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．

11．如图所示，一定质量的物块用轻绳悬挂在空中，其中轻绳与水平线夹角保持不变，轻绳在竖直平面内由水平方向缓慢向上转动（点位置始终保持不变），则在绳由水平转至竖直的过程中，以下说法正确的是

A．轻绳的张力大小将一直变小

B．轻绳的张力大小先变小后变大

C．轻绳的张力大小将一直变小

D．轻绳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

12．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mgB．N2一定大于N1

C．N1可能等于FD．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

解得

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。

13．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，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

当B向左运动时，、之间夹角逐渐变大，则值变小，可得、的大小一直增大，根据牛顿第三定律可知，整个过程中A、C间的相互作用力也一直增大，所以A错误，B正确；

C．对圆柱A受力分析，如下图

由AB项分析可知，当B向左运动时，的值逐渐变大，根据牛顿第三定律可知，的值也逐渐增大，根据平衡条件可得

由于逐渐变大，所以逐渐增大，即地面对A的摩擦力逐渐变大，C错误； 

D．对圆柱B受力分析，如下图

由于B缓慢移动，所以处于平衡状态，根据平