2022年高考物理一轮复习夯实核心素养-相互作用素养提升练（解析版）

第二章相互作用一一力

2.6相互作用素养提升练

1.如图1所示为手机被吸在磁性手机支架上的情形，汽车正在水平路面上加速直线行驶,

关于手机的受力，下列说法正确的是（）

图1

A.手机可能只受三个力的作用

B.手机可能不受摩擦力的作用

C.支架对手机的作用力一定竖直向上

D.支架对手机的作用力一定大于手机的重力

【答案】D

【解析】手机一定受重力，磁性吸引力、支架的支持力以及支架对手机的摩擦力四个力的

作用，并且由于支持力和磁性吸引力方向都与支架平面垂直，当手机加速前进时，手机所

受沿磁片向上的摩擦力大于重力沿磁片向下的分力，即一定有摩擦力，选项A、B错误；

由于汽车在加速运动，因此支架对手机的作用力与手机受到的重力的合力一定水平向前，

根据力的合成可知，支架对手机的作用力一定斜向前方，且大于重力，选项C错误，D正

确.

2.20世纪末，由于生态环境的破坏，我国北方地区3、4月份沙尘暴天气明

显增多。近年来，我国加大了环境治理，践行‘'绿水青山就是金山银山”的发

展理念，沙尘天气明显减少。现把沙尘上扬后的情况简化为沙尘颗粒悬浮在空

中不动。已知风对沙尘的作用力表达式为£=印/。2,其中。为常数，0为空气

密度，Z为沙尘颗粒的截面积，。为风速。设沙尘颗粒为球形，密度为20，半

径为尸，风速竖直向上，重力加速度为g,则。的表达式为（）

【答案】B

4

【解析】沙尘悬浮时受力平衡，根据平衡条件有，〃g=E,其中

\4p0gr

由题意知广=印/。2,联立以上得V=B正确，A、C、

P

D错误。

3.如图2所示，在水平地面上放置的一个质量为M的斜面体（斜面光滑）斜面体上放置一

个质量为〃，的物块，物块与固定墙面上的轻质弹簧相连，弹簧的轴线始终与斜面平行，若

物块在斜面上做往复运动的过程中，斜面体始终保持静止,则下列选项中画出的关于地面

对斜面体的摩擦力々与时间/的关系图象正确的是（）

【答案】A

【解析】因为斜面光滑，所以斜面体的受力如图所示，物块对斜面体的压力始终不变，故

地面对斜面的摩擦力大小恒定，且方向始终向右，故选A.

FN'G

4.户外野炊所用的便携式三脚架，由三根完全相同的轻杆通过钱链

组合在一起，每根杆均可绕较链自由转动。如图所示，将三脚架静

止放在水平地面上，吊锅通过细铁链挂在三脚架正中央，三根杆与

竖直方向的夹角均相等。若吊锅和细铁链的总质量为加，重力加速

度为g，不计支架与钱链之间的摩擦，则（）

5

A.当每根杆与竖直方向的夹角为37°时，杆受到的压力大小为§〃吆

B.当每根杆与竖直方向的夹角为37°时，杆对地面的摩擦力大小为4g

C.当每根杆与竖直方向的夹角均变大时，三根杆对较链的作用力的合力

变大

D.当每根杆与竖直方向的夹角均变大时，杆对地面的压力变大

【答案】B

5

【解析】根据平衡条件，竖直方向，有3Ncos37°=mg,解得N=fg,故A

12

5ms,3mg

错误；杆对地面的摩擦力大小为/三Nsin37°=——X-=——，故B正确；当每

1254

根杆与竖直方向的夹角均变大时，三根杆对较链的作用力的合力仍与吊锅和细

铁链的总重力大小相等，故C错误；由平衡可知3Ncos0=mg,得2

mg,,mg

——,杆对地面的压力N'=Ncos6=—,故D错误。

3cos03

5.如图4所示，用04、08两根轻绳将花盆悬于两竖直墙之间，开始时05绳水平，现保

持O点位置不变，改变08绳长使绳右端由8点缓慢上移至丁点，此时08'与0/之间

的夹角。＜90。，设此过程中04绳的拉力分别为F/、FOB，则下列说法正确的是

()

A.Foa一直增大B.尸可一*直减小

C.尸03一直减小D.尸08先增大后减小

【答案】B

【解析】对结点。受力分析：重力G、绳OA的拉力尸8和绳0B的拉力FOB,根据平衡条

件知，两根绳子的拉力的合力与重力大小相等、方向相反，作出轻绳08在两个位置时力

的合成图如图所示，由图看出，由3f2-1的过程中，片”逐渐减小，尸先减小后增大，

当6=90。时，尸最小.

6.如图所示，水平台面上放置一个带有底座的倒三脚支架，每根支架与水

平面均成45°角且任意两支架之间夹角相等。一个质量为机的均匀光滑球体放

在三脚架里，重力加速度为g,则每根支架受球体的压力大小是（）

1隹

A.-mg

3隹1

C.—mgD.产

【答案】B

【解析】光滑球体受重力和三个支持力，三个支持力与竖直方向的夹角均为

mp\l2

45°，根据平衡条件可得3Ncos45°=mg,解得N=------^―=—mg,故B

3cos453

正确，A、C、D错误。

7.拖把是拖杆和拖把头构成的擦地工具（如图）。设拖把头的质量为加，拖杆质量

可以忽略，拖把头与地板之间的动摩擦因数为〃，重力加速度为g,某同学用该

拖把在水平地板上拖地时，沿拖杆方向推拖把，拖杆与竖直方向的夹角为仇

当拖把头在地板上匀速移动时推拖把的力F的大小为（）

Hmg

A.~~'"

sin夕+〃cos8

c〃加g

cos〃一〃sin0

【答案】B

设该同学沿拖杆方向用大小为尸的力推拖把，将推拖把的力沿竖直和水平

方向分解，有

Feos0+mg=N

Fsin9=f

式中N和/分别为地板对拖把的正压力和摩擦力，按摩擦定律有/=4乂

Limg

联立上式得/=1--------------，B正确。

sin6—/zcos0

8.如图5所示，左侧是半径为R的四分之一圆弧，右侧是半径为2R的一段圆弧.二者圆

心在一条竖直线上，小球。、6通过一轻绳相连，二者恰好于等高处平衡.已知夕=37。，

不计所有摩擦，则小球〃、b的质量之比为（）

图5

A.3：4B.3：5

C.4：5D.1：2

【答案】A

【解析】对。和b两个小球受力分析，受力分析图如图所示，由几何关系知，1=6=37。,

因一根绳上的拉力相等，故拉力都为FT;

由力的平衡条件可知小球a的拉力FT=wdgcos37°,小球b的拉力FT=w^sin37°,联立可

tna3

解得A正确.

mb4

9.（多选）如图所示，一个小物块放在截面为半圆的容器最低点。若绕过。

点垂直于纸面的轴逆时针缓慢转动容器，直至小物块开始沿内壁滑动，则该过

程中容器对小物块的（）

0

A.支持力大小不变B.支持力大小减小

C.摩擦力大小减小D.摩擦力大小增大

【答案】BD

【解析】设某时刻物块与。点连线与竖直方向夹角为9,则此时EN="7gC0S

6,Ff=mgsin0,则随。角的增加，支持力人大小减小，摩擦力R大小增

大。

10.（多选）如图所示，在水平地面上放着一个左侧截面为半圆的光滑柱状物

体4在物体4与竖直墙面之间放着一个光滑斜面体8,斜面体8未接触地

面，整个装置在水平力厂作用下处于静止状态，现推动物体/缓慢向左移动一

小段距离，在此过程中，下列说法正确的是（）

A.水平力厂大小不变

B.地面对物体力的支持力不变

C.斜面体8对物体力的压力逐渐增大

D.墙面对斜面体B的支持力逐渐减小

【答案】AB

mBg

【解析】以8为研究对象，由平衡条件可知，墙对8的作用力8=---------

tan0

mBg

物体/对斜面体的支持力F=------

2sin0

现推动物体4缓慢向左移动一小段距离，角度。保持不变，所以尸|、B保

持不变。以整体为研究对象，水平力厂大小等于墙对8的作用力Q保持不变，

故A正确；以整体为研究对象，地面对物体力的支持力等于/、8重力之和保

持不变，故B正确；根据牛顿第三定律，可知斜面体B对物体力的压力等于物

体N对斜面体的支持力&不变，故C错误；墙面对斜面体8的支持力产।保持

不变，故D错误。

11.（多选）如图，一细绳跨过光滑定滑轮，其一端悬挂物块&另一端与

地面上的物块/相连，系统处于静止状态。现用水平向右的拉力缓慢拉动瓦

直至悬挂3的细绳与竖直方向成60°。已知/始终保持静

止，则在此过程中（）

A.Z所受细绳的拉力一直增大

B./所受地面的支持力一直增大

C.水平拉力大小可能减小

D.Z所受地面的摩擦力一直增大

【答案】AD

【解析】对8受力分析可知，设悬挂8的细绳与竖直方向成。时，在竖直方向

平衡有：Teos0=mBg

在水平方向有：F=m/jgtan9

所以当，逐渐增大过程中细绳的拉力逐渐增大，水平拉力逐渐增大，故A

正确，C错误：对〃受力分析如图:

根据平衡关系有：/孙g=Tcosa+N

f=Tsina

因为〃始终保持静止，a保持不变，T增大，所以N减小，/增大，故B

错误，D正确。

12.（多选）如图所示，两个可视为质点的小球/、8通过固定在。点的光滑滑

轮用轻绳相连，小球〃置于光滑半圆柱上，小球8用水平轻绳拉着，水平轻绳

另一端系于竖直板上，两球均处于静止状态。已知。点在半圆柱横截面圆心

Q的正上方，与竖直方向成30°角、其长度与半圆柱横截面的半径相等,

。8与竖直方向成60°角，则（）

A.轻绳对球4的拉力与球工所受弹力的合力大小相等

B.轻绳对球/的拉力与半圆柱对球/的弹力大小相等

C.轻绳AOB对球A的拉力与对球B的拉力大小之比为衣：小

D.球/与球3的质量之比为24：1

选。设轻绳中拉力T,球，受力如图。球/所受弹力为绳对〃的拉力和半

圆对球/的弹力的合力，与重力等大反向，大于T,故A错误：由力的受力分

由

析可得Tsin30°=Nsin30°,Teos30°+Ncos30°=加,短，解得T=N=.

mAg,故B正确；轻绳对Z的拉力与对球B的拉力都等于T,故C错误；对球

mA243

=

B:Teos60°mBg,7=2"?蟾，解得—=---,故D正确。

13.某同学尝试用橡皮筋等器材研究两个互成角度力的合成规律，他找到两条相同的橡皮

筋（遵循胡克定律）和若干小重物，以及刻度尺、三角板、铅笔、细绳、白纸、钉子，设计

了如下实验：将两条橡皮筋的一端与细绳连接，结点为。，细绳下挂一重物，两橡皮筋的

另一端都连有细绳.实验时，先将两条橡皮筋的一端的细绳固定在墙上的钉子/上，一条

橡皮筋任其下垂，如图8甲所示；再将另一条橡皮筋的另一端的细绳固定在墙上的钉子8

上，如图乙所示.

图8

(1)为完成实验，下述操作中必需的是.

A.两橡皮筋的另一端连接的细绳。、6长度要相同

B.要测量橡皮筋的原长

C.要测量图甲和图乙中橡皮筋的长度

D.要记录图甲中结点。的位置及过结点。的竖直方向

E.要记录图乙中结点O'的位置及过结点O'的竖直方向

(2)对该实验“两条相同的橡皮筋”的要求的理解正确的是

A.橡皮筋的材料和原长相同即可

B.橡皮筋的材料和粗细相同即可

C.橡皮筋的材料、原长和粗细均要相同

【答案】

(l)BCE(2)C

【解析】

(1)首先应明白该实验的实验原理，即用橡皮筋的伸长量来表示弹力的大小，所以实验中一

定要测橡皮筋的长度，而没必要关心细绳。、6的长度，选项B和C中的操作是需要的，

为了确保力的合成的等效性，需要记录题图乙中结点O'的位置及过结点O'的竖直方

向，选项E中的操作是必需的.

(2)为了能用橡皮筋的伸长量表示弹力大小，满足F=kx,应让人值相同，即橡皮筋的材

料、粗细、原长均要相同，选项C正确.

14.用如图甲所示的装置测定弹簧的劲度系数，被测弹簧一端固定于4点，另一端8用细

绳绕过定滑轮挂钩码，旁边竖直固定一最小刻度为mm的刻度尺，当挂两个钩码时，绳上

一定点尸对应刻度如图乙中油虚线所示，再增加一个钩码后，P点对应刻度如图乙中cd

虚线所示，已知每个钩码质量为50g,重力加速度g=9.8m/s2,则被测弹簧的劲度系数

为N/m.挂三个钩码时弹簧的形变量为cm.

【答案】702.10

【解析】由图可知，当钩码增加1个时，弹力增大加g,弹簧的长度伸长量增加0.70cm,

mg

则由平衡关系可知，mg=kx,解得劲度系数%=—=70N/m;对3个钩码由3mg=履|;解

x

得%i=2.10cm.

15.如图所示，水平细杆上套有一质量为0.54kg的小环4用轻绳将质量为0.5kg的小球

8与/相连.8受到始终与水平方向成53。角的风力作用，与4一起向右匀速运动，此时

轻绳与水平方向夹角为37。，运动过程中5球始终在水平细杆的下方，贝U：(取g=10

m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8)

(1)8对绳子的拉力大小；

(2)4与杆间的动摩擦因数.(保留一位有效数字)

【答案】(1)3.0N(2)0.3

【解析】(1)对小球8由平衡条件得绳的拉力为

FT=wgsin37°=3.0N.

由牛顿第三定律知8对绳子的拉力大小为3.0N.

(2)环A做匀速直线运动，有FTCOS37°-F(=0

FN=A/g+FTsin37°而F.jiFz,解得"弋0.3.

16.如图所示，光滑固定斜面上有一个质量为10kg的小球被轻绳拴住悬挂在天花板上，已

知绳子与竖直方向的夹角为45。，斜面倾角为30。，整个装置处于静止状态，g取10m/s2.

求：(在取1.414)

(1)绳中拉力的大小和斜面对小球支持力的大小；

(2)若另外用一个外力拉小球，能够把小球拉离斜面，求最小拉力的大小.

【答案】(1)51.8N73.2N(2)70.7N

【解析】⑴

如图，沿水平方向和竖直方向建立直角坐标系，对小球受力分析，把不在坐标轴上的

力沿轴分解.则：

o

水平方向上：FTsin45-FNsin30°=0

竖直方向上：

FTCOS45°+^NCOSJO0—mg=0

由以上两式得/NQ73.2N,尸T-51.8N

(2)外力方向与绳子垂直时，拉力最小.拉力的最小值为&iin=，"gsin45。

代入数据，解得Fming70.7N.

17.质量为"的木楔倾角为仇在水平面上保持静止，当将一质量为加的木块放在木楔斜

面上时，它正好匀速下滑.现用与木楔斜面成a角的力尸拉着木块匀速上升，如图所示，

己知木楔在整