相互作用-2021年高考物理二轮复习（解析版）

专题2相互作用

3年高考真题

一、单选题

1.（2020.北京高考真题）某同学利用图甲所示装置研究摩擦力的变化情况。实验台上固定一个力传感器,

传感器用棉线拉住物块，物块放置在粗糙的长木板上。水平向左拉木板，传感器记录的/-，图像如图乙

所示。下列说法正确的是（）

A.实验中必须让木板保持匀速运动

B.图乙中曲线就是摩擦力随时间的变化曲线

C.最大静摩擦力与滑动摩擦力之比约为10:7

D.只用图乙中数据可得出物块与木板间的动摩擦因数

【答案】C

【解析】AB.为了能研究摩擦力随时间的变化曲线，故物块一直要处于静止状态，则向左的摩擦力一直

与向右轻绳的拉力平衡，图乙是向右轻绳的拉力随时间变化曲线，故图乙也可以反映摩擦力随时间变化

的曲线，由图可乙知向右轻绳的拉力先增大后减小，最后趋于不变，故物块先受静摩擦力作用后受滑动

摩擦力作用，所以不需要让木板保持匀速运动，故AB错误；

C.由图可知，最大静摩擦力约为10N,滑动摩擦力约为7N,故最大静摩擦力与滑动摩擦力之比约为

10:7,故C正确；

D.根据

4=〃£：，然=mg

可知，由于不知道物块的重力，故无法求物块与木板间的动摩擦因数，故D错误。

故选C。

2.（2019•江苏高考真题）如图所示，一只气球在风中处于静止状态，风对气球的作用力水平向右.细绳

与竖直方向的夹角为a,绳的拉力为T,则风对气球作用力的大小为（）

A.—^―B.C.TsinaD.Tcosa

sinacosa

【答案】C

【解析】对气球受力分析，由水平方向平衡条件可得：4=Tsina,故C正确.

3.（2019•天津高考真题）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】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2Tcosa=%,当索塔高度降低后,c变大,cosa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，2Tcosa=Mg,钢索对索塔的合力竖直向下，故C正确；

D.受力分析如图乙，只要上钢索AC、A8的拉力FAC、FAB进行合成，合力竖直向下，钢

sinasinp

索不一定要对称分布，故D错误；

故选C。

4.(2019•全国高考真题)用卡车运输质量为相的匀质圆筒状工件，为使工件保持固定，将其置于两光

滑斜面之间，如图所示.两斜面I、II固定在车上，倾角分别为30。和60。.重力加速度为g.当卡车沿平

直公路匀速行驶时，圆筒对斜面I、H压力的大小分别为B、Fi,则()

B

-F\=—mg,F2=—mg

1口0

crP

-F\=~mg,F2=—mgD.Fx=—mg,F2=-mg

【答案】D

【解析】对圆筒进行受力分析知圆筒处于三力平衡状态，受力分析如图，由几何关系可知,

-mgcos30°>-mgsin30°•解得F；由牛顿第三定律知

22

耳号mg,故D正确

5.（2019•全国高考真题）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立，重力加速度取10m/s2.若轻绳能承受的最大张力为1500

3

N,则物块的质量最大为

A.150kgB.10073kgC.200kgD.2000kg

【答案】A

T=f+mgsinO,月，N,N=mgcos9,代入数据解得：/〃=150kg,故A选项符合题意

6.（2018•浙江高考真题）小明在观察如图所示的沙子堆积时，发现沙子会自然堆积成圆锥体，且在不断

堆积过程中，材料相同的沙子自然堆积成的圆锥体的最大底角都是相同的.小明测出这堆沙子的底部周

长为31.4m,利用物理知识测得沙子之间的摩擦因数为0.5,估算出这堆沙子的体积最接近（）

A.60m2B.200m2C.250m2D.500m2

【答案】A

314

【解析】沙堆底部周长为31.4m,故圆锥体的底部圆半径为r=——m=5m,对锥面上的一粒沙粒

2x3.14

分析，当满足〃mgcos6=mgsin6（。为锥体的底角）时沙粒刚好静止，故〃=tan6=C,解得圆锥

h

119a

体高〃=2.5机，故圆锥体的体积约为V=—S〃=—X3.14X52X2.5B60，/,A正确.

33

7.（2018•浙江高考真题）叠放在水平地面上的四个完全相同的排球如图所示，质量均为〃?，相互接触,

球与地面间的动摩擦因数均为"，则：

A.上方球与下方3个球间均没有弹力B.下方三个球与水平地面间均没有摩擦力

C.水平地面对下方三个球的支持力均为幽D.水平地面对下方三个球的摩擦力均为刍侬

33

【答案】C

【解析】对上方球分析可知，小球受重力和下方球的支持力而处于平衡状态，所以上方球一定与下方球

有力的作用，故A错误；下方球由于受上方球斜向下的弹力作用，所以下方球有运动的趋势，故下方球

受摩擦力作用，故B错误；对四个球的整体分析，整体受重力和地面的支持力而处于平衡，所以三个小

4

球受支持力大小为4mg,每个小球受支持力为^mg,故C正确；三个下方小球受到的是静摩擦力，故不

能根据滑动摩擦力公式进行计算，故D错误.故选C.

二、多选题

8.（2019•全国高考真题）如图，一粗糙斜面固定在地面上，斜面顶端装有一光滑定滑轮.一细绳跨过滑

轮，其一端悬挂物块N.另一端与斜面上的物块M相连，系统处于静止状态.现用水平向左的拉力缓慢

拉动N,直至悬挂N的细绳与竖直方向成45。.已知M始终保持静止，则在此过程中（）

A.水平拉力的大小可能保持不变B.M所受细绳的拉力大小一定一直增加

C.M所受斜面的摩擦力大小一定一直增加D.M所受斜面的摩擦力大小可能先减小后增加

【答案】BD

【解析】如图所示，以物块N为研究对象，它在水平向左拉力F作用下，缓慢向左移动直至细绳与竖直

方向夹角为45。的过程中，水平拉力F逐渐增大，绳子拉力T逐渐增大；

对M受力分析可知，若起初M受到的摩擦力f沿斜面向下，则随着绳子拉力T的增加，则摩擦力f也逐

渐增大；若起初M受到的摩擦力f沿斜面向上，则随着绳子拉力T的增加，摩擦力f可能先减小后增

加.故本题选BD.

三、实验题

9.（2019・海南高考真题）某同学利用图（a）的装置测量轻弹簧的劲度系数。图中，光滑的细杆和直尺

水平固定在铁架台上，一轻弹簧穿在细杆上，其左端固定，右端与细绳连接；细绳跨过光滑定滑轮，其

下端可以悬挂祛码（实验中，每个祛码的质量均为m=50.0g）,弹簧右端连有一竖直指针，其位置可

在直尺上读出，实验步骤如下:

0

6

*

0

*

图（a）

①在绳下端挂上一个硅码，调整滑轮，使弹簧与滑轮间的细线水平且弹簧与细杆没有接触;

②系统静止后，记录祛码的个数及指针的位置；

③逐次增加祛码个数，并重复步骤②（保持弹簧在弹性限度内）；

④用〃表示祛码的个数，1表示相应的指针位置，将获得的数据记录在表格内。

回答下列问题:

（1）根据下表的实验数据在图（b）中补齐数据点并做出图像

112345

//cm10.4810.9611.4511.9512.40

（2）弹簧的劲度系数上可用祛码质量加、重力加速度大小g及/一〃图线的斜率a表示，表达式为女=

若g取9.80m/s2,则本实验中4=N/m（结果保留3位有效数字）。

A/cm

10.（2018•全国高考真题）某同学用图（“）所示的装置测量木块与木板之间的摩擦因数。跨过光滑定滑

轮的细线两端分别与木块和弹簧秤相连，滑轮和木块之间的细线保持水平，在木块上放置祛码。缓慢向

左拉动水平放置的木板，当木块和祛码相对桌面静止且木板仍在继续滑动时，弹簧秤的示数即为木块受

到的滑动摩擦力的大小。某次实验所得数据在下表中给出，其中力的值从图"）中弹簧秤的示数读出。

祛码的质量w/kg0.050.100.150.200.25

滑动摩擦力邠2.152.362.5502.93

回答下列问题

(1)/4=N；

(2)在图(c)的坐标纸上补齐未画出的数据点并绘出机图线；

(3V•与m、木块质量M、木板和木块之间的滑动摩擦因数"及重力加速度大小g之间的关系式/=

7-m图线(直线)的斜率的表达式上=；

(4)取g=9.80m/s2,由绘出的图线求得"=。(保留2位有效数字)

【答案】2.75见解析+林g0.40

【解析】从图〃读出力=2.75N。

(2)⑵根据数据描点连线有

(3)⑶[4]木块受到的摩擦力可表达为

f—+=/jmg+/jMg

所以图像的斜率表示为"g。

(4)[5]木块受到木板给的的滑动摩擦力的大小

/=〃(m+M)g

从图表中可以观察当〃?每增加0.05kg,摩擦力，增加0.2N,故可见了与祛码的质量成正比，故本题中木块

的质量为近似0,图像与纵轴的截距为图像近似过原点，M近似为0,代入相关参数可得〃=04。

11.(2018•天津高考真题)某研究小组做“验证力的平行四边形定则“实验，所用器材有：方木板一块，

白纸，量程为5N的弹簧测力计两个，橡皮条(带两个较长的细绳套)，刻度尺，图钉(若干个).

①具体操作前，同学们提出了如下关于实验操作的建议，其中正确的有.

A.橡皮条应和两绳套夹角的角平分线在一条直线上

B.重复实验再次进行验证时，结点。的位置可以与前一次不同

C.使用测力计时，施力方向应沿测力计轴线；读数时视线应正对测力计刻度

D.用两个测力计互成角度拉橡皮条时的拉力必须都小于只用一个测力计时的拉力

②该小组的同学用同一套器材做了四次实验，白纸上留下的标注信息有结点位置0,力的标度、分力和

合力的大小及表示力的作用线的点，如下图所示.其中对于提高实验精度最有利的是.

1

0.5N：

3.0N0.5N3.0N

1—1\o[o一1—1\o

鸟=3.4N/-2=2.7N

A./•'=4.5NB.c.//.=L0N.D.

F=1.6N『.IN：2=2.7N

6=2.8NF2=3,0N2

UN

/•'=4.9NF=2,0N

【答案】BCB

【解析】①A、R、F2方向间夹角大小适当即可，不一定要橡皮条应和两绳套夹角的角平分线在一条直线

上，故A错误；

B、合力与分力的关系为等效替代的关系，效果是相同的，所以在同一次实验时，需要让两个力拉橡皮条

和一个力拉橡皮条产生的作用效果相同，则必定结点。的位置要相同；而在重复实验再次进行验证时，

结点0的位置可以与前一次不同，故B正确；

C、使用测力计时，施力方向应沿测力计轴线，可以减小引摩擦产生的误差，读数时视线应正对测力计刻

度，可以减小偶然误差，故C正确：

D、用两个测力计互成角度拉橡皮条时的拉力不一定必须都小于只用一个测力计时的拉力，故D错误.

②A、为了便于确定拉力的方向，拉橡皮条的细绳要稍长一些，同时在纸上描点时，所描的点不要太靠近

结点，该图中所描的点太靠近结点，故A错误；

B、该图中所描的点到结点的距离适中，力的大小适中，而且两个力的角度的大小也适中，故B正确；

C、实验要方便、准确，两分力适当大点，读数时相对误差小，但不宜太大，该图中的读数都太小，故C

错误；

D、该图中两个分力之间的夹角太小，这样误差容易大，故D错误.

四、解答题

12.(2018•浙江高考真题)如图所示，在地面上竖直固定了刻度尺和轻质弹簧，弹簧原长时上端与刻度

尺上的A点等高.质量初=0.5kg的篮球静止在弹簧正上方，其底端距A点高度加=1.10m.篮球静止释放,

测得第一次撞击弹簧时，弹簧的最大形变量xi=0/5m,第一次反弹至最高点，篮球底端距A点的高度

/22=0.873m,篮球多次反弹后静止在弹簧的上端，此时弹簧的形变量X2=0.01m,弹性势能为

EP=0.025J.若篮球运动时受到的空气阻力大小恒定，忽略篮球与弹簧碰撞时的能量损失和篮球的形变，

弹簧形变在弹性限度范围内.求：

*©

A

〃龙加//加///历〃//〃〃〃〃〃

(1)弹簧的劲度系数；

(2)篮球在运动过程中受到的空气阻力；

(3)篮球在整个运动过程中通过的路程；

(4)篮球在整个运动过程中速度最大的位置.

【答案】(1)500N/m(2)0.5N(3)11.05m(4)0.009m

【解析】(I)球静止在弹簧上，根据共点力平衡条件可得根g一优=0；

(2)球从开始运动到第一次上升到最高点，动能定理-色)-/(4+4+2内)=0,

解得了=0.5N；

(3)球在整个运动过程中总路程s：mg(h}+x2)=fs+Ep,解得s=11.05m；

(4)球在首次下落过程中，合力为零处速度最大，速度最大时弹簧形变量为七；

则mg_/_优=0；

在A点下方，离A点七=0.009加

___L年高考模拟频

1.如图所示，质量为机的小球用细线拴住放在光滑斜面上，斜面足够长，倾角为a的斜面体置于光滑水

平面上，用水平力F推斜面体使斜面体缓慢地向左移动，小球沿斜面缓慢升高。当线拉力最小时，推力

尸等于(已知重力加速度为g)()

A.mgcosaB.—mgsinaC.mgcos2aD.—/n^sin2a

【答案】D

【解析】小球受力如图所示

在小球缓慢上升过程中，小球合力为零，当拉力T与支持力N垂直时，拉力最小，最小值为

7'min=w^sina

对小球和斜面整体分析，根据平衡条件可知

F-7^jncosa=mgsinacosa--mgsin2a

故选D。

2.如图所示，固定在竖直平面内的光滑圆环的最高点有一个光滑的小孔。质量为，”的小球套在圆环上,

一根细线的下端系着小球，上端穿过小孔用手拉住。现拉动细线，使小球沿圆环缓慢上移，在移动过程

中手对线的拉力尸和环对小球的弹力N的大小变化情况是（）

B.F不变，N减小

C.尸不变，N增大D.F增大，N减小

【答案】A

【解析】受力分析如图所示

由几何关系得

mgNF

演一丽一而

小球沿圆环缓慢上移，4B逐渐减小，0A、不变，所以N不变，F减小。

故选A。

3.如图所示，重量为G的直杆AB静置在水平固定的光滑半球形碗内，直杆与水平方向夹角a=30。。直

杆A端受到碗的作用力大小为（）

B

\apxx/

R2GV3G

、6GrD

332-f

【答案】A

【解析】受力分析如图

根据正弦定理有

N_.________八—.G___________________

sin30°-sin120°

解得

zV3G

N户工

故选Ao

4.如图所示，一半径为R的光滑圆环固定在空中，圆环平面水平，圆环上穿着三个完全相同的轻质小球,

每两个小球之间都用完全相同的轻质弹簧连接，弹簧原长均为。，劲度系数均为左，静止时三根弹簧恰

好构成正三角形，弹簧均处于伸长状态且在弹性限度内，不计一切摩擦，则每个小球对圆环的弹力大小

为（）

A.-a）B.yfik（R-a）C,k^3R—y/3ajD.2k

【答案】C

【解析】由几何知识可知，此时弹簧的长度为

/=2/?cos30°=73/?

根据胡克定律知，弹簧的弹力

F=k（y[3R-a）

对小球受力分析，每个小球受到两个夹角为60。的弹簧的弹力和圆环的弹力而平衡，根据平衡条件知，圆

环对小球的弹力大小等于两弹簧弹力的合力，即

氏=2八0530°=后=中火-耳）

故选C。

5.如图所示，将一劲度系数为上的轻弹簧一端固定在内壁光滑、半径为R的半球形容器底部。，处（。为

球心），弹簧另一端与质量为，”的小球相连，小球静止于尸点.已知容器与水平面间的动摩擦因数为〃，

。产与水平方向间的夹角为，=30。.下列说法正确的是

B.弹簧对小球的作用力大小为;〃琢

A.水平面对容器有向右的摩擦力

C.容器对小球的作用力大小为，咫D.弹簧原长为R

【答案】C

【解析】A.以容器和小球整体为研究对象，分析受力可知：竖直方向有：总重力、地面的支持力，容器

相对于水平面无滑动趋势，地面对半球形容器没有摩擦力，故A错误；

BC.对小球受力分析：重力G、弹簧的弹力厂和容器的支持力M如图所示

由平衡条件和几何关系可知

N=F=mg

故B错误，C正确；

D.由胡克定律得：弹簧的压缩量为

丫一F

A一1—

kk

则弹簧的原长为

l0=R+x=R+鳖

°k

故D错误；

故选C.

6.如图所示，顶端附有光滑定滑轮的斜面体静止在粗糙水平地面上，三条细绳结于。点.一条绳跨过定

滑轮平行于斜面连接物块尸，一条绳连接小球。，P、。体处于静止状态，另一条绳。4在外力厂的作

用下，处于水平方向，现缓慢改变