相互作用-2021年高考物理二輪復(fù)習(xí)（解析版）

專題2相互作用

3年高考真題

一、單選題

1.（2020.北京高考真題）某同學(xué)利用圖甲所示裝置研究摩擦力的變化情況。實(shí)驗(yàn)臺(tái)上固定一個(gè)力傳感器,

傳感器用棉線拉住物塊，物塊放置在粗糙的長木板上。水平向左拉木板，傳感器記錄的/-，圖像如圖乙

所示。下列說法正確的是（）

A.實(shí)驗(yàn)中必須讓木板保持勻速運(yùn)動(dòng)

B.圖乙中曲線就是摩擦力隨時(shí)間的變化曲線

C.最大靜摩擦力與滑動(dòng)摩擦力之比約為10:7

D.只用圖乙中數(shù)據(jù)可得出物塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)

【答案】C

【解析】AB.為了能研究摩擦力隨時(shí)間的變化曲線，故物塊一直要處于靜止?fàn)顟B(tài)，則向左的摩擦力一直

與向右輕繩的拉力平衡，圖乙是向右輕繩的拉力隨時(shí)間變化曲線，故圖乙也可以反映摩擦力隨時(shí)間變化

的曲線，由圖可乙知向右輕繩的拉力先增大后減小，最后趨于不變，故物塊先受靜摩擦力作用后受滑動(dòng)

摩擦力作用，所以不需要讓木板保持勻速運(yùn)動(dòng)，故AB錯(cuò)誤；

C.由圖可知，最大靜摩擦力約為10N,滑動(dòng)摩擦力約為7N,故最大靜摩擦力與滑動(dòng)摩擦力之比約為

10:7,故C正確；

D.根據(jù)

4=〃￡：，然=mg

可知，由于不知道物塊的重力，故無法求物塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)，故D錯(cuò)誤。

故選C。

2.（2019?江蘇高考真題）如圖所示，一只氣球在風(fēng)中處于靜止?fàn)顟B(tài)，風(fēng)對(duì)氣球的作用力水平向右.細(xì)繩

與豎直方向的夾角為a,繩的拉力為T,則風(fēng)對(duì)氣球作用力的大小為（）

A.—^―B.C.TsinaD.Tcosa

sinacosa

【答案】C

【解析】對(duì)氣球受力分析，由水平方向平衡條件可得：4=Tsina,故C正確.

3.（2019?天津高考真題）2018年10月23日，港珠澳跨海大橋正式通車。為保持以往船行習(xí)慣，在航

道處建造了單面索（所有鋼索均處在同一豎直面內(nèi)）斜拉橋，其索塔與鋼索如圖所示。下列說法正確的

是（）

A.增加鋼索的數(shù)量可減小索塔受到的向下的壓力

B.為了減小鋼索承受的拉力，可以適當(dāng)降低索塔的高度

C.索塔兩側(cè)鋼索對(duì)稱且拉力大小相同時(shí)，鋼索對(duì)索塔的合力豎直向下

D.為了使索塔受到鋼索的合力豎直向下，索塔兩側(cè)的鋼索必須對(duì)稱分布

【答案】C

【解析】A.以橋身為研究對(duì)象，鋼索對(duì)橋身的拉力的合力與橋身的重力等大反向，則鋼索對(duì)索塔的向下

的壓力數(shù)值上等于橋身的重力，增加鋼索的數(shù)量鋼索對(duì)索塔的向下的壓力數(shù)值不變，故A錯(cuò)誤;

B.由圖甲可知2Tcosa=%,當(dāng)索塔高度降低后,c變大,cosa變小，故T變大，故B錯(cuò)誤;

C.由B的分析可知，當(dāng)鋼索對(duì)稱分布時(shí)，2Tcosa=Mg,鋼索對(duì)索塔的合力豎直向下，故C正確；

D.受力分析如圖乙，只要上鋼索AC、A8的拉力FAC、FAB進(jìn)行合成，合力豎直向下，鋼

sinasinp

索不一定要對(duì)稱分布，故D錯(cuò)誤；

故選C。

4.(2019?全國高考真題)用卡車運(yùn)輸質(zhì)量為相的勻質(zhì)圓筒狀工件，為使工件保持固定，將其置于兩光

滑斜面之間，如圖所示.兩斜面I、II固定在車上，傾角分別為30。和60。.重力加速度為g.當(dāng)卡車沿平

直公路勻速行駛時(shí)，圓筒對(duì)斜面I、H壓力的大小分別為B、Fi,則()

B

-F\=—mg,F2=—mg

1口0

crP

-F\=~mg,F2=—mgD.Fx=—mg,F2=-mg

【答案】D

【解析】對(duì)圓筒進(jìn)行受力分析知圓筒處于三力平衡狀態(tài)，受力分析如圖，由幾何關(guān)系可知,

-mgcos30°>-mgsin30°?解得F；由牛頓第三定律知

22

耳號(hào)mg,故D正確

5.（2019?全國高考真題）物塊在輕繩的拉動(dòng)下沿傾角為30。的固定斜面向上勻速運(yùn)動(dòng)，輕繩與斜面平

行.已知物塊與斜面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為立，重力加速度取10m/s2.若輕繩能承受的最大張力為1500

3

N,則物塊的質(zhì)量最大為

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

【答案】A

T=f+mgsinO,月，N,N=mgcos9,代入數(shù)據(jù)解得：/〃=150kg,故A選項(xiàng)符合題意

6.（2018?浙江高考真題）小明在觀察如圖所示的沙子堆積時(shí)，發(fā)現(xiàn)沙子會(huì)自然堆積成圓錐體，且在不斷

堆積過程中，材料相同的沙子自然堆積成的圓錐體的最大底角都是相同的.小明測出這堆沙子的底部周

長為31.4m,利用物理知識(shí)測得沙子之間的摩擦因數(shù)為0.5,估算出這堆沙子的體積最接近（）

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

【答案】A

314

【解析】沙堆底部周長為31.4m,故圓錐體的底部圓半徑為r=——m=5m,對(duì)錐面上的一粒沙粒

2x3.14

分析，當(dāng)滿足〃mgcos6=mgsin6（。為錐體的底角）時(shí)沙粒剛好靜止，故〃=tan6=C,解得圓錐

h

119a

體高〃=2.5機(jī)，故圓錐體的體積約為V=—S〃=—X3.14X52X2.5B60，/,A正確.

33

7.（2018?浙江高考真題）疊放在水平地面上的四個(gè)完全相同的排球如圖所示，質(zhì)量均為〃?，相互接觸,

球與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為"，則：

A.上方球與下方3個(gè)球間均沒有彈力B.下方三個(gè)球與水平地面間均沒有摩擦力

C.水平地面對(duì)下方三個(gè)球的支持力均為幽D.水平地面對(duì)下方三個(gè)球的摩擦力均為芻儂

33

【答案】C

【解析】對(duì)上方球分析可知，小球受重力和下方球的支持力而處于平衡狀態(tài)，所以上方球一定與下方球

有力的作用，故A錯(cuò)誤；下方球由于受上方球斜向下的彈力作用，所以下方球有運(yùn)動(dòng)的趨勢，故下方球

受摩擦力作用，故B錯(cuò)誤；對(duì)四個(gè)球的整體分析，整體受重力和地面的支持力而處于平衡，所以三個(gè)小

4

球受支持力大小為4mg,每個(gè)小球受支持力為^mg,故C正確；三個(gè)下方小球受到的是靜摩擦力，故不

能根據(jù)滑動(dòng)摩擦力公式進(jìn)行計(jì)算，故D錯(cuò)誤.故選C.

二、多選題

8.（2019?全國高考真題）如圖，一粗糙斜面固定在地面上，斜面頂端裝有一光滑定滑輪.一細(xì)繩跨過滑

輪，其一端懸掛物塊N.另一端與斜面上的物塊M相連，系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài).現(xiàn)用水平向左的拉力緩慢

拉動(dòng)N,直至懸掛N的細(xì)繩與豎直方向成45。.已知M始終保持靜止，則在此過程中（）

A.水平拉力的大小可能保持不變B.M所受細(xì)繩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減小后增加

【答案】BD

【解析】如圖所示，以物塊N為研究對(duì)象，它在水平向左拉力F作用下，緩慢向左移動(dòng)直至細(xì)繩與豎直

方向夾角為45。的過程中，水平拉力F逐漸增大，繩子拉力T逐漸增大；

對(duì)M受力分析可知，若起初M受到的摩擦力f沿斜面向下，則隨著繩子拉力T的增加，則摩擦力f也逐

漸增大；若起初M受到的摩擦力f沿斜面向上，則隨著繩子拉力T的增加，摩擦力f可能先減小后增

加.故本題選BD.

三、實(shí)驗(yàn)題

9.（2019?海南高考真題）某同學(xué)利用圖（a）的裝置測量輕彈簧的勁度系數(shù)。圖中，光滑的細(xì)桿和直尺

水平固定在鐵架臺(tái)上，一輕彈簧穿在細(xì)桿上，其左端固定，右端與細(xì)繩連接；細(xì)繩跨過光滑定滑輪，其

下端可以懸掛祛碼（實(shí)驗(yàn)中，每個(gè)祛碼的質(zhì)量均為m=50.0g）,彈簧右端連有一豎直指針，其位置可

在直尺上讀出，實(shí)驗(yàn)步驟如下:

0

6

*

0

*

圖（a）

①在繩下端掛上一個(gè)硅碼，調(diào)整滑輪，使彈簧與滑輪間的細(xì)線水平且彈簧與細(xì)桿沒有接觸;

②系統(tǒng)靜止后，記錄祛碼的個(gè)數(shù)及指針的位置；

③逐次增加祛碼個(gè)數(shù)，并重復(fù)步驟②（保持彈簧在彈性限度內(nèi)）；

④用〃表示祛碼的個(gè)數(shù)，1表示相應(yīng)的指針位置，將獲得的數(shù)據(jù)記錄在表格內(nèi)。

回答下列問題:

（1）根據(jù)下表的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在圖（b）中補(bǔ)齊數(shù)據(jù)點(diǎn)并做出圖像

112345

//cm10.4810.9611.4511.9512.40

（2）彈簧的勁度系數(shù)上可用祛碼質(zhì)量加、重力加速度大小g及/一〃圖線的斜率a表示，表達(dá)式為女=

若g取9.80m/s2,則本實(shí)驗(yàn)中4=N/m（結(jié)果保留3位有效數(shù)字）。

A/cm

10.（2018?全國高考真題）某同學(xué)用圖（“）所示的裝置測量木塊與木板之間的摩擦因數(shù)。跨過光滑定滑

輪的細(xì)線兩端分別與木塊和彈簧秤相連，滑輪和木塊之間的細(xì)線保持水平，在木塊上放置祛碼。緩慢向

左拉動(dòng)水平放置的木板，當(dāng)木塊和祛碼相對(duì)桌面靜止且木板仍在繼續(xù)滑動(dòng)時(shí)，彈簧秤的示數(shù)即為木塊受

到的滑動(dòng)摩擦力的大小。某次實(shí)驗(yàn)所得數(shù)據(jù)在下表中給出，其中力的值從圖"）中彈簧秤的示數(shù)讀出。

祛碼的質(zhì)量w/kg0.050.100.150.200.25

滑動(dòng)摩擦力邠2.152.362.5502.93

回答下列問題

(1)/4=N；

(2)在圖(c)的坐標(biāo)紙上補(bǔ)齊未畫出的數(shù)據(jù)點(diǎn)并繪出機(jī)圖線；

(3V?與m、木塊質(zhì)量M、木板和木塊之間的滑動(dòng)摩擦因數(shù)"及重力加速度大小g之間的關(guān)系式/=

7-m圖線(直線)的斜率的表達(dá)式上=；

(4)取g=9.80m/s2,由繪出的圖線求得"=。(保留2位有效數(shù)字)

【答案】2.75見解析+林g0.40

【解析】從圖〃讀出力=2.75N。

(2)⑵根據(jù)數(shù)據(jù)描點(diǎn)連線有

(3)⑶[4]木塊受到的摩擦力可表達(dá)為

f—+=/jmg+/jMg

所以圖像的斜率表示為"g。

(4)[5]木塊受到木板給的的滑動(dòng)摩擦力的大小

/=〃(m+M)g

從圖表中可以觀察當(dāng)〃?每增加0.05kg,摩擦力，增加0.2N,故可見了與祛碼的質(zhì)量成正比，故本題中木塊

的質(zhì)量為近似0,圖像與縱軸的截距為圖像近似過原點(diǎn)，M近似為0,代入相關(guān)參數(shù)可得〃=04。

11.(2018?天津高考真題)某研究小組做“驗(yàn)證力的平行四邊形定則“實(shí)驗(yàn)，所用器材有：方木板一塊，

白紙，量程為5N的彈簧測力計(jì)兩個(gè)，橡皮條(帶兩個(gè)較長的細(xì)繩套)，刻度尺，圖釘(若干個(gè)).

①具體操作前，同學(xué)們提出了如下關(guān)于實(shí)驗(yàn)操作的建議，其中正確的有.

A.橡皮條應(yīng)和兩繩套夾角的角平分線在一條直線上

B.重復(fù)實(shí)驗(yàn)再次進(jìn)行驗(yàn)證時(shí)，結(jié)點(diǎn)。的位置可以與前一次不同

C.使用測力計(jì)時(shí)，施力方向應(yīng)沿測力計(jì)軸線；讀數(shù)時(shí)視線應(yīng)正對(duì)測力計(jì)刻度

D.用兩個(gè)測力計(jì)互成角度拉橡皮條時(shí)的拉力必須都小于只用一個(gè)測力計(jì)時(shí)的拉力

②該小組的同學(xué)用同一套器材做了四次實(shí)驗(yàn)，白紙上留下的標(biāo)注信息有結(jié)點(diǎn)位置0,力的標(biāo)度、分力和

合力的大小及表示力的作用線的點(diǎn)，如下圖所示.其中對(duì)于提高實(shí)驗(yàn)精度最有利的是.

1

0.5N：

3.0N0.5N3.0N

1—1\o[o一1—1\o

鳥=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方向間夾角大小適當(dāng)即可，不一定要橡皮條應(yīng)和兩繩套夾角的角平分線在一條直線

上，故A錯(cuò)誤；

B、合力與分力的關(guān)系為等效替代的關(guān)系，效果是相同的，所以在同一次實(shí)驗(yàn)時(shí)，需要讓兩個(gè)力拉橡皮條

和一個(gè)力拉橡皮條產(chǎn)生的作用效果相同，則必定結(jié)點(diǎn)。的位置要相同；而在重復(fù)實(shí)驗(yàn)再次進(jìn)行驗(yàn)證時(shí)，

結(jié)點(diǎn)0的位置可以與前一次不同，故B正確；

C、使用測力計(jì)時(shí)，施力方向應(yīng)沿測力計(jì)軸線，可以減小引摩擦產(chǎn)生的誤差，讀數(shù)時(shí)視線應(yīng)正對(duì)測力計(jì)刻

度，可以減小偶然誤差，故C正確：

D、用兩個(gè)測力計(jì)互成角度拉橡皮條時(shí)的拉力不一定必須都小于只用一個(gè)測力計(jì)時(shí)的拉力，故D錯(cuò)誤.

②A、為了便于確定拉力的方向，拉橡皮條的細(xì)繩要稍長一些，同時(shí)在紙上描點(diǎn)時(shí)，所描的點(diǎn)不要太靠近

結(jié)點(diǎn)，該圖中所描的點(diǎn)太靠近結(jié)點(diǎn)，故A錯(cuò)誤；

B、該圖中所描的點(diǎn)到結(jié)點(diǎn)的距離適中，力的大小適中，而且兩個(gè)力的角度的大小也適中，故B正確；

C、實(shí)驗(yàn)要方便、準(zhǔn)確，兩分力適當(dāng)大點(diǎn)，讀數(shù)時(shí)相對(duì)誤差小，但不宜太大，該圖中的讀數(shù)都太小，故C

錯(cuò)誤；

D、該圖中兩個(gè)分力之間的夾角太小，這樣誤差容易大，故D錯(cuò)誤.

四、解答題

12.(2018?浙江高考真題)如圖所示，在地面上豎直固定了刻度尺和輕質(zhì)彈簧，彈簧原長時(shí)上端與刻度

尺上的A點(diǎn)等高.質(zhì)量初=0.5kg的籃球靜止在彈簧正上方，其底端距A點(diǎn)高度加=1.10m.籃球靜止釋放,

測得第一次撞擊彈簧時(shí)，彈簧的最大形變量xi=0/5m,第一次反彈至最高點(diǎn)，籃球底端距A點(diǎn)的高度

/22=0.873m,籃球多次反彈后靜止在彈簧的上端，此時(shí)彈簧的形變量X2=0.01m,彈性勢能為

EP=0.025J.若籃球運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的空氣阻力大小恒定，忽略籃球與彈簧碰撞時(shí)的能量損失和籃球的形變，

彈簧形變?cè)趶椥韵薅确秶鷥?nèi).求：

*?

A

〃龍加//加///歷〃//〃〃〃〃〃

(1)彈簧的勁度系數(shù)；

(2)籃球在運(yùn)動(dòng)過程中受到的空氣阻力；

(3)籃球在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中通過的路程；

(4)籃球在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過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)球靜止在彈簧上，根據(jù)共點(diǎn)力平衡條件可得根g一優(yōu)=0；

(2)球從開始運(yùn)動(dòng)到第一次上升到最高點(diǎn)，動(dòng)能定理-色)-/(4+4+2內(nèi))=0,

解得了=0.5N；

(3)球在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中總路程s：mg(h}+x2)=fs+Ep,解得s=11.05m；

(4)球在首次下落過程中，合力為零處速度最大，速度最大時(shí)彈簧形變量為七；

則mg_/_優(yōu)=0；

在A點(diǎn)下方，離A點(diǎn)七=0.009加

___L年高考模擬頻

1.如圖所示，質(zhì)量為機(jī)的小球用細(xì)線拴住放在光滑斜面上，斜面足夠長，傾角為a的斜面體置于光滑水

平面上，用水平力F推斜面體使斜面體緩慢地向左移動(dòng)，小球沿斜面緩慢升高。當(dāng)線拉力最小時(shí)，推力

尸等于(已知重力加速度為g)()

A.mgcosaB.—mgsinaC.mgcos2aD.—/n^sin2a

【答案】D

【解析】小球受力如圖所示

在小球緩慢上升過程中，小球合力為零，當(dāng)拉力T與支持力N垂直時(shí)，拉力最小，最小值為

7'min=w^sina

對(duì)小球和斜面整體分析，根據(jù)平衡條件可知

F-7^jncosa=mgsinacosa--mgsin2a

故選D。

2.如圖所示，固定在豎直平面內(nèi)的光滑圓環(huán)的最高點(diǎn)有一個(gè)光滑的小孔。質(zhì)量為，”的小球套在圓環(huán)上,

一根細(xì)線的下端系著小球，上端穿過小孔用手拉住?，F(xiàn)拉動(dòng)細(xì)線，使小球沿圓環(huán)緩慢上移，在移動(dòng)過程

中手對(duì)線的拉力尸和環(huán)對(duì)小球的彈力N的大小變化情況是（）

B.F不變，N減小

C.尸不變，N增大D.F增大，N減小

【答案】A

【解析】受力分析如圖所示

由幾何關(guān)系得

mgNF

演一麗一而

小球沿圓環(huán)緩慢上移，4B逐漸減小，0A、不變，所以N不變，F(xiàn)減小。

故選A。

3.如圖所示，重量為G的直桿AB靜置在水平固定的光滑半球形碗內(nèi)，直桿與水平方向夾角a=30。。直

桿A端受到碗的作用力大小為（）

B

\apxx/

R2GV3G

、6GrD

332-f

【答案】A

【解析】受力分析如圖

根據(jù)正弦定理有

N_.________八—.G___________________

sin30°-sin120°

解得

zV3G

N戶工

故選Ao

4.如圖所示，一半徑為R的光滑圓環(huán)固定在空中，圓環(huán)平面水平，圓環(huán)上穿著三個(gè)完全相同的輕質(zhì)小球,

每兩個(gè)小球之間都用完全相同的輕質(zhì)彈簧連接，彈簧原長均為。，勁度系數(shù)均為左，靜止時(shí)三根彈簧恰

好構(gòu)成正三角形，彈簧均處于伸長狀態(tài)且在彈性限度內(nèi)，不計(jì)一切摩擦，則每個(gè)小球?qū)A環(huán)的彈力大小

為（）

A.-a）B.yfik（R-a）C,k^3R—y/3ajD.2k

【答案】C

【解析】由幾何知識(shí)可知，此時(shí)彈簧的長度為

/=2/?cos30°=73/?

根據(jù)胡克定律知，彈簧的彈力

F=k（y[3R-a）

對(duì)小球受力分析，每個(gè)小球受到兩個(gè)夾角為60。的彈簧的彈力和圓環(huán)的彈力而平衡，根據(jù)平衡條件知，圓

環(huán)對(duì)小球的彈力大小等于兩彈簧彈力的合力，即

氏=2八0530°=后=中火-耳）

故選C。

5.如圖所示，將一勁度系數(shù)為上的輕彈簧一端固定在內(nèi)壁光滑、半徑為R的半球形容器底部。，處（。為

球心），彈簧另一端與質(zhì)量為，”的小球相連，小球靜止于尸點(diǎn).已知容器與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為〃，

。產(chǎn)與水平方向間的夾角為，=30。.下列說法正確的是

B.彈簧對(duì)小球的作用力大小為;〃琢

A.水平面對(duì)容器有向右的摩擦力

C.容器對(duì)小球的作用力大小為，咫D.彈簧原長為R

【答案】C

【解析】A.以容器和小球整體為研究對(duì)象，分析受力可知：豎直方向有：總重力、地面的支持力，容器

相對(duì)于水平面無滑動(dòng)趨勢，地面對(duì)半球形容器沒有摩擦力，故A錯(cuò)誤；

BC.對(duì)小球受力分析：重力G、彈簧的彈力廠和容器的支持力M如圖所示

由平衡條件和幾何關(guān)系可知

N=F=mg

故B錯(cuò)誤，C正確；

D.由胡克定律得：彈簧的壓縮量為

丫一F

A一1—

kk

則彈簧的原長為

l0=R+x=R+鱉

°k

故D錯(cuò)誤；

故選C.

6.如圖所示，頂端附有光滑定滑輪的斜面體靜止在粗糙水平地面上，三條細(xì)繩結(jié)于。點(diǎn).一條繩跨過定

滑輪平行于斜面連接物塊尸，一條繩連接小球。，P、。體處于靜止?fàn)顟B(tài)，另一條繩。4在外力廠的作

用下，處于水平方向，現(xiàn)緩慢改變