相互作用-2021年高考物理二輪復習（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）某同學利用圖甲所示裝置研究摩擦力的變化情況。實驗臺上固定一個力傳感器,

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.實驗中必須讓木板保持勻速運動

B.圖乙中曲線就是摩擦力隨時間的變化曲線

C.最大靜摩擦力與滑動摩擦力之比約為10:7

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

【答案】C

【解析】AB.為了能研究摩擦力隨時間的變化曲線，故物塊一直要處于靜止狀態(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間變化曲線，故圖乙也可以反映摩擦力隨時間變化

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

摩擦力作用，所以不需要讓木板保持勻速運動，故AB錯誤；

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

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摩擦因數(shù)，故D錯誤。

故選C。

2.（2019?江蘇高考真題）如圖所示，一只氣球在風中處于靜止狀態(tài)，風對氣球的作用力水平向右.細繩

與豎直方向的夾角為a,繩的拉力為T,則風對氣球作用力的大小為（）

A.—^―B.C.TsinaD.Tcosa

sinacosa

【答案】C

【解析】對氣球受力分析，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，可以適當降低索塔的高度

C.索塔兩側鋼索對稱且拉力大小相同時，鋼索對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，索塔兩側的鋼索必須對稱分布

【答案】C

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

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

B.由圖甲可知2Tcosa=%,當索塔高度降低后,c變大,cosa變小，故T變大，故B錯誤;

C.由B的分析可知，當鋼索對稱分布時，2Tcosa=Mg,鋼索對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進行合成，合力豎直向下，鋼

sinasinp

索不一定要對稱分布，故D錯誤；

故選C。

4.(2019?全國高考真題)用卡車運輸質(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.當卡車沿平

直公路勻速行駛時，圓筒對斜面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】對圓筒進行受力分析知圓筒處于三力平衡狀態(tài)，受力分析如圖，由幾何關系可知,

-mgcos30°>-mgsin30°?解得F；由牛頓第三定律知

22

耳號mg,故D正確

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

行.已知物塊與斜面之間的動摩擦因數(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，發(fā)現(xiàn)沙子會自然堆積成圓錐體，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,對錐面上的一粒沙粒

2x3.14

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

h

119a

體高〃=2.5機，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,

球與地面間的動摩擦因數(shù)均為"，則：

A.上方球與下方3個球間均沒有彈力B.下方三個球與水平地面間均沒有摩擦力

C.水平地面對下方三個球的支持力均為幽D.水平地面對下方三個球的摩擦力均為芻儂

33

【答案】C

【解析】對上方球分析可知，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，所以下方球有運動的趨勢，故下方球

受摩擦力作用，故B錯誤；對四個球的整體分析，整體受重力和地面的支持力而處于平衡，所以三個小

4

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

能根據(jù)滑動摩擦力公式進行計算，故D錯誤.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)處于靜止狀態(tài).現(xiàn)用水平向左的拉力緩慢

拉動N,直至懸掛N的細繩與豎直方向成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為研究對象，它在水平向左拉力F作用下，緩慢向左移動直至細繩與豎直

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、實驗題

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

水平固定在鐵架臺上，一輕彈簧穿在細桿上，其左端固定，右端與細繩連接；細繩跨過光滑定滑輪，其

下端可以懸掛祛碼（實驗中，每個祛碼的質(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，實驗步驟如下:

0

6

*

0

*

圖（a）

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

②系統(tǒng)靜止后，記錄祛碼的個數(shù)及指針的位置；

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

④用〃表示祛碼的個數(shù)，1表示相應的指針位置，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)下表的實驗數(shù)據(jù)在圖（b）中補齊數(shù)據(jù)點并做出圖像

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，表達式為女=

若g取9.80m/s2,則本實驗中4=N/m（結果保留3位有效數(shù)字）。

A/cm

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

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

左拉動水平放置的木板，當木塊和祛碼相對桌面靜止且木板仍在繼續(xù)滑動時，彈簧秤的示數(shù)即為木塊受

到的滑動摩擦力的大小。某次實驗所得數(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)的坐標紙上補齊未畫出的數(shù)據(jù)點并繪出機圖線；

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

7-m圖線(直線)的斜率的表達式上=；

(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)描點連線有

(3)⑶[4]木塊受到的摩擦力可表達為

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摩擦力的大小

/=〃(m+M)g

從圖表中可以觀察當〃?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，M近似為0,代入相關參數(shù)可得〃=04。

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

白紙，量程為5N的彈簧測力計兩個，橡皮條(帶兩個較長的細繩套)，刻度尺，圖釘(若干個).

①具體操作前，同學們提出了如下關于實驗操作的建議，其中正確的有.

A.橡皮條應和兩繩套夾角的角平分線在一條直線上

B.重復實驗再次進行驗證時，結點。的位置可以與前一次不同

C.使用測力計時，施力方向應沿測力計軸線；讀數(shù)時視線應正對測力計刻度

D.用兩個測力計互成角度拉橡皮條時的拉力必須都小于只用一個測力計時的拉力

②該小組的同學用同一套器材做了四次實驗，白紙上留下的標注信息有結點位置0,力的標度、分力和

合力的大小及表示力的作用線的點，如下圖所示.其中對于提高實驗精度最有利的是.

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即可，不一定要橡皮條應和兩繩套夾角的角平分線在一條直線

上，故A錯誤；

B、合力與分力的關系為等效替代的關系，效果是相同的，所以在同一次實驗時，需要讓兩個力拉橡皮條

和一個力拉橡皮條產(chǎn)生的作用效果相同，則必定結點。的位置要相同；而在重復實驗再次進行驗證時，

結點0的位置可以與前一次不同，故B正確；

C、使用測力計時，施力方向應沿測力計軸線，可以減小引摩擦產(chǎn)生的誤差，讀數(shù)時視線應正對測力計刻

度，可以減小偶然誤差，故C正確：

D、用兩個測力計互成角度拉橡皮條時的拉力不一定必須都小于只用一個測力計時的拉力，故D錯誤.

②A、為了便于確定拉力的方向，拉橡皮條的細繩要稍長一些，同時在紙上描點時，所描的點不要太靠近

結點，該圖中所描的點太靠近結點，故A錯誤；

B、該圖中所描的點到結點的距離適中，力的大小適中，而且兩個力的角度的大小也適中，故B正確；

C、實驗要方便、準確，兩分力適當大點，讀數(shù)時相對誤差小，但不宜太大，該圖中的讀數(shù)都太小，故C

錯誤；

D、該圖中兩個分力之間的夾角太小，這樣誤差容易大，故D錯誤.

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，彈簧原長時上端與刻度

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

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

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

EP=0.025J.若籃球運動時受到的空氣阻力大小恒定，忽略籃球與彈簧碰撞時的能量損失和籃球的形變，

彈簧形變在彈性限度范圍內(nèi).求：

*?

A

〃龍加//加///歷〃//〃〃〃〃〃

(1)彈簧的勁度系數(shù)；

(2)籃球在運動過程中受到的空氣阻力；

(3)籃球在整個運動過程中通過的路程；

(4)籃球在整個運動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)共點力平衡條件可得根g一優(yōu)=0；

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

解得了=0.5N；

(3)球在整個運動過程中總路程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，速度最大時彈簧形變量為七；

則mg_/_優(yōu)=0；

在A點下方，離A點七=0.009加

___L年高考模擬頻

1.如圖所示，質(zhì)量為機的小球用細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，小球沿斜面緩慢升高。當線拉力最小時，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，當拉力T與支持力N垂直時，拉力最小，最小值為

7'min=w^sina

對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)的最高點有一個光滑的小孔。質(zhì)量為，”的小球套在圓環(huán)上,

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

中手對線的拉力尸和環(huán)對小球的彈力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)上穿著三個完全相同的輕質(zhì)小球,

每兩個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，靜止時三根彈簧恰

好構成正三角形，彈簧均處于伸長狀態(tài)且在彈性限度內(nèi)，不計一切摩擦，則每個小球對圓環(huán)的彈力大小

為（）

A.-a）B.yfik（R-a）C,k^3R—y/3ajD.2k

【答案】C

【解析】由幾何知識可知，此時彈簧的長度為

/=2/?cos30°=73/?

根據(jù)胡克定律知，彈簧的彈力

F=k（y[3R-a）

對小球受力分析，每個小球受到兩個夾角為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.已知容器與水平面間的動摩擦因數(shù)為〃，

。產(chǎn)與水平方向間的夾角為，=30。.下列說法正確的是

B.彈簧對小球的作用力大小為;〃琢

A.水平面對容器有向右的摩擦力

C.容器對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

相對于水平面無滑動趨勢，地面對半球形容器沒有摩擦力，故A錯誤；

BC.對小球受力分析：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系可知

N=F=mg

故B錯誤，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，三條細繩結于。點.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、。體處于靜止狀態(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