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专题02 相互作用——力
质量检测卷
第Ⅰ卷(选择题，共48分)
一、选择题(本题共12小题，每小题4分，共48分。在每小题给出的四个选项中，第1～8题
只有一项符合题目要求，第9～12题有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全
的得2分，有选错的得0分)
1.(2020·四川部分中学第一次月考)下列说法正确的是( )
A．木块放在水平桌面上受到一个向上的弹力，这是由于木块发生了微小形变
B．由磁铁间存在相互作用可知：力可以离开物体而单独存在
C．摩擦力的方向总是与物体的运动方向相反
D．质量均匀分布、形状规则的物体的重心可能在物体上，也可能在物体外
【答案】 D
【解析】 木块放在水平桌面上受到一个向上的弹力，这是由于桌面发生了微小形变，选项 A错误；力是
物体间的相互作用，不能离开物体而单独存在，选项 B错误；因摩擦力方向总是与物体间相对运动趋势或
相对运动方向相反，则其可能与物体的运动方向相同，也可能与物体的运动方向相反，选项 C错误；质量
均匀分布、形状规则的物体的重心在它的几何中心，即其重心可能在物体上，也可能在物体外，比如：质
量分布均匀的圆环，重心在圆心上，不在圆环上，选项D正确．
2.物块在轻绳的拉动下沿倾角为30°的固定斜面向上匀速运动，轻绳与斜面平行。已知物块与斜面之间的动
摩擦因数为，重力加速度取10 m/s2。若轻绳能承受的最大张力为1500 N，则物块的质量最大为( )
A．150 kg B．100 kg C．200 kg D．200 kg
【答案】 A
【解析】 物块沿斜面向上匀速运动，受力如图，根据平衡条件
F＝F＋mgsinθ①
f
F＝μF ②
f N
F ＝mgcosθ③
N
由①②③式得
F＝mgsinθ＋μmgcosθ
所以m＝
故当F ＝1500 N时，有m ＝150 kg，A正确。
max max
3.(2021·浙江省之江教育评价)如图所示，某钢制工件上开有一个楔形凹槽，凹槽的截面是一个直角三角形ABC，∠CAB＝30°，∠ABC＝90°，在凹槽中放有一个光滑的金属球，当金属球静止时，金属球对凹槽的
AB边的压力大小为F，对BC边的压力大小为F，则的值为( )
1 2
A. B. C. D.
【答案】 B
【解析】 金属球受到的重力产生两个作用效果，压AB面和压BC面，如图所示，对AB面的压力大小F
1
等于分力G，对BC面的压力大小F 等于分力G，故＝＝tan 60°＝，选项B正确．
1 2 2
4.(2020·南昌八一中学高三上学期期末)如图所示，在水平晾衣杆上晾晒床单时，为了使床单尽快晾干，可
在床单间支撑轻质小木棍。小木棍的位置不同，两侧床单间夹角 θ将不同。设床单重力为G，晾衣杆对床
单的作用力大小为F，下列说法正确的是( )
A．θ越大，F越大
B．θ越大，F越小
C．无论θ取何值，都有F＝G
D．只有当θ＝120°时，才有F＝G
【答案】 C
【解析】 以床单和小木棍整体为研究对象，整体受到重力G和晾衣杆的支持力F，由平衡条件知F＝
G，与θ取何值无关，A、B、D错误，C正确。
5.(2021·浙江嘉兴市测试)如图所示，水平桌面上有一斜面体C，两物块A和B叠放在C上，B的上表面水
平．A和B一起沿斜面匀速下滑的过程中，C始终处于静止状态．若下滑过程中A与B、B与C、C与桌面
之间摩擦力大小分别用F 、F 、F 表示，则( )
f1 f2 f3
A．F ＝0，F ≠0，F ＝0 B．F ＝0，F ≠0，F ≠0
f1 f2 f3 f1 f2 f3
C．F ＝0，F ＝0，F ＝0 D．F ≠0，F ≠0，F ≠0
f1 f2 f3 f1 f2 f3【答案】 A
【解析】 对A进行受力分析，根据平衡条件知，A只受重力和支持力这一对平衡力，而摩擦力不存在，
即F ＝0，对AB整体进行受力分析，有重力、支持力、摩擦力，如果没有摩擦力，则整体不能够平衡，即
f1
F ≠0，对ABC整体进行受力分析，受重力、支持力，如果水平方向存在摩擦力，则整体不能够平衡，即有
f2
F ＝0，故选A.
f3
6.(2021·浙江杭州二中模拟)如图所示，晾晒衣服的绳子两端分别固定在两根等高的竖直杆的顶端，绳子的
质量及绳与衣架挂钩间摩擦均忽略不计，原来保持静止，一阵恒定的风吹来，衣服受到水平向右的恒力而
发生滑动，并在新的位置保持静止，下列说法中正确的是( )
A．在新位置时挂钩左右两边绳的拉力不再相等
B．有风和无风两种情况下绳的拉力大小相等
C．有风和无风两种情况下，绳子的张角∠AOB保持不变
D．在有风的情况下，将绳子的右端从A点移到C点，则绳子的拉力变小
【答案】 D
【解析】 O点始终是活结点，活结两端的拉力大小相等，故 A错误；衣服原来是受重力和两个拉力而平
衡，多个风力后是四力平衡，两个绳子的拉力的合力与重力、风力的合力相平衡，故两个绳子的拉力的合
力变大，有风时张角会变小，所以绳子的拉力可能增大，可能变小，也可能不变，故B、C错误；当在有
风的情况下将绳子的端点从A点移到C点，BO与竖直方向的夹角增大，AO与竖直方向的夹角减小，因为
BO和AO绳产生的拉力仍然相等，它们在水平方向的分力的差值刚好是风力，风力不变，则拉力 F减小，
故D正确．
7. (2021·1月辽宁普高校招生适应性测试，7)如图所示，用轻绳系住一质量为2m的匀质大球，大球和墙壁
之间放置一质量为m的匀质小球，各接触面均光滑。系统平衡时，绳与竖直墙壁之间的夹角为 α，两球心
连线OO 与轻绳之间的夹角为β，则α、β应满足( )
1 2
A.tan α＝3cot β B.2tan α＝3cot β
C.3tan α＝tan(α＋β) D.3tan α＝2tan(α＋β)
【答案】 C
【解析】 以大球和小球为整体受力分析如图甲，有F cos α＝3mg，
T
F sin α＝F ，
T N1
解得F ＝3mgtan α
N1
再以小球为研究对象，进行受力分析如图乙所示
F sin(α＋β)＝F ，
N2 N1
F cos(α＋β)＝mg，
N2
解得：F ＝mgtan(α＋β)，
N1
联立得：3tan α＝tan(α＋β)，选项C正确。
8.(2021·百师联盟山东模拟)如图所示，光滑的定滑轮固定在天花板的A点上，质量为M的物块a静置在水
平地面上的C点，系在a上的细线跨过定滑轮后，固定在天花板上的B点，质量为m的物块b利用光滑小
挂钩挂在A、B间细线上的O点，当AC、AO与竖直方向的夹角均为30°时，a、b两物块均保持静止，重
力加速度为g，下列说法正确的是( )
A.细线的拉力F ＝mg
T
B.物块a对地面的压力F ＝(M－m)g
N
C.物块a对地面的摩擦力F＝Mg
f
D.若将B端的细线向左缓慢移动至A处的过程中，物块a始终保持静止
【答案】 D
【解析】 由于挂钩光滑，故对b物块由几何关系和平衡条件可得2F cos 30°＝mg，故细线的拉力F ＝
T T
mg，故A错误；对a物块，由平衡条件可知，竖直方向F ＋F cos 30°＝Mg，解得F ＝(M－m)g，故B错
N T N误；由平衡条件知，水平方向F sin 30°＝F，解得F＝，故C错误；若将B端的细线向左缓慢移动至A处
T f f
的过程中，细线AO、BO夹角减小，故细线中拉力减小，故物块a受到的拉力水平分量和竖直分量均减小，
a对地面的压力增大，与地面间的最大静摩擦力增加，拉力的水平分量不能克服最大静摩擦力，故始终保
持静止，故D正确。
9.(2021·广东五华县上学期期末质检)如图所示，物块M在静止的传送带上以速度v匀速下滑时，传送带突
然启动，方向如图中箭头所示，若传送带的速度大小也为v，则传送带启动后( )
A.M静止在传送带上 B.M可能沿传送带向上运动
C.M受到的摩擦力不变 D.M下滑的速度不变
【答案】 CD
【解析】 由M匀速下滑可知其处于平衡状态，受重力、摩擦力和支持力作用，传送带启动以后对 M受
力没有影响，不会影响其运动状态，C、D项正确。
10.(2021·浙江“七彩阳光”联考)如图所示，光滑的横杆上穿着两个质量m＝0.2 kg的小球，在两个小球之
间夹一个劲度系数k＝10 N/m轻质弹簧，用两条等长的轻绳将小球C与A、B相连，此时弹簧的压缩量Δx
＝10 cm，两条线的夹角θ＝60°，取重力加速度g＝10 m/s2，下列说法正确的是( )
A．弹簧的弹力为1 N
B．小球C的重力大小是2 N
C．直杆对小球A的支持力大小是 N
D．轻绳上的张力大小是2 N
【答案】 AD
【解析】 根据胡克定律得，弹簧的弹力大小为
F＝kx＝10×0.1 N＝1 N，A项正确；
分析A球的受力情况，如图所示
利用正交分解法，根据平衡条件得F cos 60°＝F，
TF ＝G＋F sin 60°
N T
解得F ＝2 N，F ＝(2＋) N
T N
小球C的重力G ＝2F cos 30°＝2 N，
C T
故B、C错误，D正确．
11.(2020·广东惠州一中质检)如图所示，在粗糙水平地面上放着一个截面为四分之一圆弧的柱状物体A，A
的左端紧靠竖直墙，A与竖直墙之间放一光滑圆球B，已知A的圆半径为球B的半径的3倍，球B所受的
重力为G，整个装置处于静止状态.设墙壁对B的支持力为F ，A对B的支持力为F ，若把A向右移动少许
1 2
后，它们仍处于静止状态，则F、F 的变化情况分别是( )
1 2
A.F 减小 B.F 增大
1 1
C.F 增大 D.F 减小
2 2
【答案】 AD
【解析】 法一：解析法
以球B为研究对象，受力分析如图甲所示，可得出 F ＝Gtan θ，F ＝，当A向右移动少许后，θ减小，则
1 2
F 减小，F 减小，故A、D正确.
1 2
法二：图解法
先根据平衡条件和平行四边形定则画出如图乙所示的矢量三角形，在 θ角减小的过程中，从图中可直观地
看出，F、F 都减小，故A、D正确.
1 2
12.(2020·湖南益阳市高三期末)如图所示，竖直墙壁与光滑水平地面交于B点，质量为m 的光滑半圆柱体
1
紧靠竖直墙壁置于水平地面上，O 为半圆柱体截面所在圆的圆心，质量为 m 且可视为质点的均匀小球O
1 2 2
用长度等于A、B两点间距离的细线悬挂于竖直墙壁上的A点，小球静置于半圆柱体上，当换用质量不变，
而半径不同的光滑半圆柱体时，细线与竖直墙壁的夹角 θ就会跟着发生改变。已知重力加速度为 g，不计
各接触面间的摩擦，则下列说法正确的是( )
A.当θ＝60°时，半圆柱体对地面的压力大小为mg＋mg
1 2B.当θ＝60°时，小球对半圆柱体的压力大小为mg
2
C.换用不同的半圆柱体时，半圆柱体对竖直墙壁的最大压力大小为mg
2
D.换用半径更大的半圆柱体时，半圆柱体对地面的压力保持不变
【答案】 AC
【解析】 对小球进行受力分析如图甲所示，连接OB和OO，由几何关系可知θ＝α，小球受力平衡，有
2 1 2
F ＝mgsin θ，F ＝mgcos θ，对小球和半圆柱体整体进行受力分析，整体受地面的支持力F 、墙壁的弹
N1 2 T 2 N
力F、细线的拉力F 、重力(m ＋m)g，如图乙所示，整体受力平衡，则在竖直方向上有F ＋F cos θ＝(m
T 1 2 N T 1
＋m)g，水平方向上有F＝F sin θ。当θ＝60°时，F ＝mg，由牛顿第三定律得小球对半圆柱体的压力大
2 T N1 2
小为mg，B错误；F＝F sin θ＝mgsin 2θ，当θ＝45°时，F ＝mg，C正确；F ＝(m ＋m)g－mgcos2θ，
2 T 2 max 2 N 1 2 2
当θ＝60°时，F ＝mg＋mg，当换用半径更大的半圆柱体时，θ改变，F 改变，由牛顿第三定律可知A正
N 1 2 N
确，D错误。
第Ⅱ卷(非选择题，共62分)
二、实验题(本题共2小题，共14分)
13.(2020·广西梧州市联考)（6分）某活动小组利用如图所示的装置测定物块A与桌面间的最大静摩擦力，
步骤如下
①按图组装好器材，使连接物块A的细线与水平桌面平行；
②缓慢向矿泉水瓶内加水，直至物块A恰好开始运动；
③用天平测出矿泉水瓶及水的总质量m；
④用天平测出物块A的质量M；
(1)该小组根据以上过程测得的物块A与桌面间的最大静摩擦力为__________，本小组采用注水法的好处是
________________________________________________
____________________________。(当地重力加速度为g)
(2)若认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则物块A与桌面间的动摩擦因数为__________。【答案】 (1)mg 可使物块A所受拉力连续增加，使测量更加准确 (2)
【解析】 (1)根据平衡条件可知，最大静摩擦力F＝mg，好处是可以连续不断地注入水，即连续不断地改
f
变拉力。
(2)根据共点力平衡可知μMg＝mg，解得μ＝。
14.(2020·河北张家口高三上学期期末)(8分)某同学用如图甲所示装置探究弹力和弹簧伸长量的关系，实验
步骤如下：
①测出不挂钩码时弹簧的自然长度；
②将1个钩码挂在弹簧的下端，测出弹簧总长度L；
③将2、3、4个钩码逐个挂在弹簧的下端，重复②。
(1)该同学测量后把数据描点在坐标图乙中，请你帮助该同学作出FL图线。
(2)由此图线可得出该弹簧的原长L＝______ cm，劲度系数k＝______ N/m。(结果保留一位小数)
0
【答案】 (1)图见解析 (2)5.0 25.0(24.9～25.1均可)
【解析】 作出FL图线如图，由图象可知该弹簧的原长L＝5.0 cm，劲度系数k＝＝ N/m＝25.0 N/m。
0
三、计算论述题(本题共4小题，共48分。解答时写出必要的文字说明和重要的演算步骤，只
写出答案的不得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值的单位)
15.(2021·云南保山山市第一次调查研究)（10分）如图所示，质量M＝3 kg的木块套在固定的水平杆上，并
用轻绳与小球相连，轻绳与杆的夹角为30°.今用与水平方向成60°角的力F＝10 N拉着小球并带动木块一起
向右匀速运动，运动过程中木块与小球的相对位置保持不变，g取10 m/s2.求：(1)小球的质量m；
(2)木块与水平杆间的动摩擦因数μ.
【答案】 (1)1 kg (2)
【解析】 (1)小球受力平衡，合力为零，以小球为研究对象
水平方向：Fcos 60°＝F cos 30°
T
竖直方向：Fsin 60°＝F sin 30°＋mg
T
解得：m＝1 kg
(2)以木块和小球整体为研究对象，受力平衡，合力为零
水平方向：Fcos 60°－μF ＝0
N
竖直方向：F ＋Fsin 60°－Mg－mg＝0
N
解得：μ＝.
16.(2020山东烟台市高三上学期期末)(12分)如图所示，小球A、B的质量分别为m ＝0.3 kg和m ＝0.1 kg，
A B
用劲度系数为k＝100 N/m的轻质弹簧将两个小球拴接在一起，并用细线a、b将小球A、B分别悬挂在两面
竖直墙上，细线a与竖直方向成60°夹角，细线b水平，两个小球均处于静止状态，g取10 m/s2。求：
(1)细线a、b分别对小球A、B的拉力大小；
(2)弹簧的伸长量。
【答案】 (1)8 N 4 N (2)0.07 m
【解析】 (1)对两个小球及弹簧构成的整体受力分析，如图：
根据平衡条件，
水平方向：Fsin60°＝F
a b
竖直方向：Fcos60°＝m g＋m g
a A B
得：F＝8 N，F＝4 N。
a b(2)分析B球，B球受重力、b的拉力以及弹簧的弹力，设弹力为F，则：F＝
又：F＝kΔx
联立可得：Δx＝0.07 m。
17．(2020·安徽池州市高三上学期期末)(12分)如图甲所示，在倾角为37°的固定斜面上有一物体，质量为
10 kg。当给它施加沿斜面向下大小为4 N的力时，物体刚好静止在斜面上(最大静摩擦力可认为等于滑动
摩擦力，取g＝10 m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8)。求：
(1)物体与斜面间的动摩擦因数；
(2)如果改用与斜面成30°向上的力拉物体，如图乙所示，物体将会沿斜面向上匀速运动，则所施加的拉力
多大？(结果保留两位小数)
【答案】 (1)0.8 (2)97.95 N
【解析】 (1)物体刚好静止在斜面上，则：
F＝mgsin37°＋F
f 0
其中F＝μF ，F ＝mgcos37°
f N N
解得μ＝0.8。
(2)物体沿斜面向上匀速运动，则：
Fcos30°＝mgsin37°＋F
滑
F ′＝mgcos37°－Fsin30°
N
F ＝μF ′
滑 N
联立解得：F＝≈97.95 N。
18.(2020·湖北武汉市高三质量监测)（14分）筷子是我国常用的饮食工具，也是中华饮食文化的标志之一．
如图20所示，用筷子夹质量为m的小球．筷子均在竖直平面内，且筷子和竖直方向的夹角均为θ，为使小
球静止，求每根筷子对小球的压力F 的取值范围．已知小球与筷子之间的动摩擦因数为μ(μ
