考点02相互作用-2022届高三《新题速递·物理》11月刊（高考复习）

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考点02相互作用


1．（2020·渝中·重庆巴蜀中学月考）如图，斜面体C质量为M足够长，始终静止在水平面上，一质量为2m的足够长的木板A上表面光滑，木板A恰好能沿斜面匀速下滑，以沿斜面向下为正方向，当木板A以速度v0匀速下滑时，将一质量为m的滑块B轻轻放在木板A的上表面之后，下列说法正确的是（　　）

A．滑块B放在木板A的上表面之后，木板A继续匀速运动
B．滑块B的动量为3mv0时，木板A的动量为
C．木板A在运动过程中地面对C有向左的摩擦力
D．木板A在运动过程中斜面体对水平面的压力大小为
【答案】D
【解析】
A．由题意可知，没放滑块B时，木板A做匀速运动，即受力平衡，合力为零，设斜面的倾角为，即


放上滑块B后，对滑块B受力分析，有重力mg和A对B的支持力，对B由牛的第二定律可得


滑块B受到的支持力为

对木板A受力分析，有重力2mg，斜面C对A的支持力，滑块B对A的压力和斜面C对A沿斜面向上的摩擦力，对A由牛顿第二定律得

其中



由此可知，滑块B放在木板A的上表面之后，木板A将做匀减速直线运动，滑块B做匀加速直线运动，所以A错误；
B．滑块B的动量为3mv0时，即

对B由匀变速直线运动的公式可得

对A由匀变速直线运动的公式可得


即当滑块B的动量为3mv0时，木板A速度已经减到了零，又

所以此时木板A将保持静止状态，即A的动量为零，所以B错误；
C．对斜面体C受力分析，有重力Mg，地面对C的支持力，木板A对C的压力和木板A对C沿斜面向下的摩擦力，由前面分析可知


由力的平衡条件可知，这两个力的合力竖直向上下，大小为3mg，所以水平方向地面对斜面C没有摩擦力，所以C错误；
D．由C选项分析可知，斜面C受力平衡，即

所以D正确。
故选D。
2．（2020·渝中·重庆巴蜀中学月考）如图所示，气球与物块之间用轻绳连接，无风时轻绳竖直；有水平风力作用时，轻绳倾斜一定角度后，气球仍静止在空中，下列说法正确的是（　　）

A．无风时地面对物块的支持力等于物块和气球的重力之和
B．水平风力与绳子拉力的合力方向竖直向下
C．轻绳的拉力大小与水平风力大小无关
D．水平风力越大，气球的合力越大
【答案】B
【解析】
A．无风时以气球和物体整体为研究对象，在竖直方向受竖直向下的重力、地面给的竖直向上的支持力和竖直向上的浮力，根据平衡，地面给的竖直向上的支持力等于竖直向下的重力减去竖直向上的浮力，A错误；
B．气球受到水平的风力向左，竖直向上的浮力，沿绳子方向的绳子的拉力，根据平衡，水平风力与绳子拉力的合力应该和竖直向上的浮力等大反向，B正确；
C．轻绳的拉力大小与水平风力大小有关，C错误；
D．有水平风力作用时，轻绳倾斜一定角度后，气球仍静止在空中，合力为零，D错误。
故选B。
3．（2020·广西南宁·高三月考）如图甲所示为架设在山坡上高压电线塔，由于相邻两高压塔距离较远，其间输电导线较粗，导线较重，导致平衡时导线呈弧形下垂。若其中两相邻高压塔A、B之间一条输电线平衡时呈弧形下垂最低点为C，输电线粗细均匀，已知弧线BC的长度是AC的3倍，而左塔B处电线切线与竖直方向夹角为β=30°，则右塔A处电线切线与竖直方向夹角α应为（　　）

A．30° B．45° C．60° D．75°
【答案】C
【解析】
设ABC三个位置的拉力分别为FA、FB、FC，FC一定沿着切线方向，即水平方向，设导线的质量为m，对AC段


对BC段


解得

C正确，ABD错误。
故选C。
4．（2020·黑龙江高三二模）如图所示，金属环M、N用不可伸长的细线连接，分别套在水平粗糙细杆和竖直光滑细杆上，当整个装置以竖直杆为轴以不同大小的角速度匀速转动时，两金属环始终相对杆不动，下列判断正确的是（　　）

A．转动的角速度越大，细线中的拉力越大
B．转动的角速度越大，环N与竖直杆之间的弹力越大
C．转动的角速度不同，环M与水平杆之间的弹力相等
D．转动的角速度不同，环M与水平杆之间的摩擦力大小不可能相等
【答案】C
【解析】
AB．设细线与竖直方向的夹角为θ，对N受力析，受到竖直向下的重力GN，绳子的拉力T，杆给的水平支持力N1，因为两环相对杆的位置不变，所以对N有


因为重力恒定，角度恒定，所以细线的拉力不变，环N与杆之间的弹力恒定，AB错误；
CD．受力分力如图

对M有

所以转动的角速度不同，环M与水平杆之间的弹力相等；若以较小角速度转动时，摩擦力方向右，即

随着角速度的增大，摩擦力方向可能变成向左，即

故可能存在

摩擦力向左和向右时相等的情况，C正确，D错误。
故选C。
5．（2020·内蒙古高三二模）如图，是运动员在体操吊环项目中的“十字支撑”动作，“十字支撑”是难度系数很高的动作之一，其难度高的原因是（　　）

A．吊环对运动员支持力比较小
B．运动员手掌与吊环接触面上的摩擦力比较小
C．重力一定时，两手臂之间的夹角越大，手臂上受到的力也越大
D．两手臂上的力一定时，两手臂之间的夹角越大，合力越小
【答案】C
【解析】
AB．吊环对运动员支持力比较小和运动员手掌与吊环接触面上的摩擦力比较小，很显然不是动作难度高的原因，故AB错误。
CD．运动员处于静止状态，合外力等于零，设两手臂夹角为θ，则

运动员手臂的拉力

可见，重力一定时，两手臂之间的夹角越大，手臂上受到的力也越大，而“十字支撑”，两手臂之间的夹角接近180°，所以手臂上受到的力很大，难度很高，故C正，D错误。
故选C。
6．（2020·安徽高三三模）如图所示，轻绳绕过固定在轻杆上的光滑定滑轮B，一端固定在竖直墙上的A点，另一端悬挂一重物，轻杆与竖直方向的夹角保持为30°，某同学用手握着轻杆使滑轮缓慢向上运动，在轻绳AB与竖直墙的夹角θ从30°增大到90°的过程中，下列选项正确的是（　　）

A．手对轻杆的作用力不断增大
B．绳子对滑轮的作用力的方向始终沿轻杆斜向下
C．绳子对滑轮的作用力的大小保持不变
D．轻绳的拉力不断增大
【答案】A
【解析】
滑轮两边绳上的拉力大小相等均等于重物的重力，握着轻杆使滑轮缓慢向上运动，滑轮两边绳上的拉力方向的夹角逐渐变小，根据平行四边形定则，绳子对滑轮的作用力的逐渐增大，则手对轻杆的作用力就不断增大，绳子对滑轮的作用力的方向也不断的变化。
故选A。
7．（2020·云南高三一模）如图所示，物块A放在木板上处于静止状态，O点处安装有铰链，木板可绕O点无摩擦在竖直面内转动。现将木块B略向左移动一些，A仍静止，则下列结论正确的是（　　）

A．木板对物块A的作用力增大 B．木板对物块A的作用力不变
C．物块A与木板间的正压力增大 D．物块A所受的摩擦力不变
【答案】B
【解析】
AB．木板对物块A的作用力为支持力和摩擦力的合力，大小等于物块A的重力，所以木板对物块A的作用力不变，A错误B正确；
C．物块A受到木板的支持力

木块B略向左移动，木板与水平面的夹角变大，物块A受到木板的支持力减小，则物块A与木板间的正压力减小，C错误；
D．物块A所受的摩擦力

木块B略向左移动，木板与水平面的夹角变大，物块A所受的摩擦力变大，D错误。
故选B。
8．（2020·安徽高三二模）动画片《猫和老鼠》中有这样的片段：可爱的老鼠“杰瑞”跳上滑雪板，在雪地上滑雪前行，此来逃避调皮猫“汤姆”的追赶。假设在某段倾斜的雪坡上，“杰瑞”不使用雪杖时恰能匀速沿雪坡向下滑行，不考虑空气阻力，“杰瑞”在此雪坡上向下滑行的过程中，下列说法正确的是（ ）

A．匀速滑行时，倾斜雪坡对滑雪板支持力的方向竖直向上
B．匀速滑行时，滑雪板对“杰瑞”作用力的方向垂直于板面向上
C．若“杰瑞”抛掉两个雪杖，它仍能沿雪坡匀速下滑
D．若“杰瑞”抛掉两个雪杖，它将沿雪坡加速下滑
【答案】C
【解析】
A．匀速滑行时，倾斜雪坡对滑雪板支持力的方向垂直斜坡向上，选项A错误；
B．匀速滑行时，滑雪板对“杰瑞”作用力的与重力等大反向，即方向竖直向上，选项B错误；
CD．因匀速下滑时

即

与质量无关，则若“杰瑞”抛掉两个雪杖，它仍能沿雪坡匀速下滑，选项C正确，D错误。
故选C。
9．（2020·广西高三月考）水平地面上叠放着A、B两物体，如图所示，现在B上施加一个水平恒定拉力F，在力作用下A、B两物块静止，某时刻撤去力F后，二者仍静止.下列说法正确的是（　　）

A．撤去F之前A受2个力作用
B．撤去F之前B受到6个力作用
C．撤去F前后，A的受力个数由3个变为2个
D．A、B间的动摩擦因数一定等于B与地面间的动摩擦因数
【答案】A
【解析】
ABC．撤去F之前，物体A受重力和B对A的支持力，共2个力的作用；B受到重力、A对B的压力，地面对B的支持力、拉力和地面对B的摩擦力共5个力的作用；撤去F之后，物体A受重力和B对A的支持力，共2个力的作用；B受到重力、A对B的压力，地面对B的支持力共3个力的作用。故A正确，BC错误
D．A、B间没有摩擦力作用，B与地面间是静摩擦力，所以无关判断A、B间的动摩擦因数与B与地面间的动摩擦因数之间的关系，故D错误。
故选A。
10．（2020·云南高三一模）如图所示，一小球被竖直放置的光滑挡板挡在光滑半球面上。现水平向右缓慢地移动挡板，则在小球运动的过程中(该过程小球未脱高球面且球面始终静止)，挡板对小球的支持力F1、半球面对小球的支持力F2的变化情况是（　　）

A．F1增大，F2减小 B．F1增大，F2增大
C．F1减小，F2减小 D．F1减小，F2增大
【答案】B
【解析】
对小球进行受力分析如图所示

由力的平衡条件可知


小球运动的过程中，θ增大，所以F1和F2都增大，故B正确，ACD错误；
故选B。
11．（2020·广东高三月考）如图所示，在两个倾角=30°、相互连接的斜面上分别放置质量为m1和m2的两个物体，物体间通过平行于斜面的不可伸长的轻绳跨过光滑的定滑轮连接，物体m1与所在斜面间的动摩擦因数，物体m2所在的斜面光滑，若物体m1保持静止，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则的值可能为（　　）

A．
B．
C．3
D．5
【答案】B
【解析】
设m1刚好不上滑，此时m1受到的最大静摩擦力方向沿斜面向下，对系统，根据平衡条件有

代入数据解得

设m1刚好不下滑，此时m1受到的最大静摩擦力方向沿斜面向上，对系统，根据平衡条件有

代入数据解得

综上所述，可以得到

故ACD错误，B正确。
故选B。
12．（2020·安徽高三月考）如图所示，一小段钢管套在竖直固定的直杆PQ上，一段铁棒焊接在钢管上，铁棒与竖直杆成一定的角度，一段轻绳一端连接在铁棒的A端，一端连接在竖直杆上的B点，光滑挂钩吊着重物悬挂在轻绳上，当将钢管缓慢向上移动时，则轻绳上的拉力大小（ ）

A．一直增大 B．一直减小 C．保持不变 D．先减小后增大
【答案】C
【解析】
挂钩两边的绳上拉力大小相等，因此挂钩两边的绳与竖直方向的夹角相等，设为，设绳上拉力为F，则

杆在移动过程中，A、B两点的水平距离不变，由几何关系可知，绳与竖直方向的夹角不变，则F不变。
故选C。
13．（2020·江苏高三月考）如图，在粗糙水平面上放置A、B、C三个物块，物块之间由两根完全相同的轻弹簧相连接，两弹簧的伸长量相同，且它们之间的夹角∠ABC=60°，整个系统处于静止状态。已知A物块所受的摩擦力大小为f，则B物块所受的摩擦力大小为（　　）

A． B．f
C． D．2f
【答案】C
【解析】
对A受力分析可知，A水平方向只受拉力及摩擦力而处于平衡状态；则可知弹簧的弹力
F=f
因两弹簧伸长量相同，则两弹簧对B的弹力均为f；两弹力的合力大小为

方向沿两弹力的角平分线上；对B可知，B受到的摩擦力大小一定为

故C正确，ABD错误。
故选C。
14．（2020·山西月考）如图所示，质量为1kg的物块A和质量为2kg的物块B放在水平面上，用轻弹篑连接，两物块与水平地面间的动摩擦因数均为0.5，弹簧处于压缩状态，两物块处于静止状态。现给物块B一个向右的拉力F，当拉力F从零缓慢增大到5N时，物块B刚好要滑动，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度g=10m/s2，下列说法正确的是（　　）

A．没有施加拉力F时，物块A刚好要滑动
B．撤去拉力F，A、B物块受到的摩擦力相同
C．拉力F从零缓慢增大到5N的过程中，物块B受到的摩擦力先减小后增大
D．B缓慢向右运动过程中，当拉力F缓慢增大到10N时，物块A受到的摩擦力为零
【答案】AD
【解析】
A．由题意可知，物块A的最大静摩擦力
fAm=μmAg=5N
物块B的最大静摩擦力
fBm=μmBg=10N
当拉力F=5N时，物块B刚好要滑动，根据力的平衡可知，弹簧的弹力为5N，因此没有施加拉力时，物块A刚好要滑动，A项正确；
B．撤去拉力，A、B物块受到的摩擦力大小相等，方向相反，B项错误；
C．拉力F从零缓慢增大到5N的过程中，物块B受到的摩擦力不断增大，C项错误；
D．当拉力F缓慢增大到10N时，根据力的平衡可知，弹簀的弹力为零，物块A受到的摩擦力为零，D项正确。
故选AD。
15．（2020·黑龙江高三月考）如图甲所示，质量为的长木板A置于光滑水平面上，质量为的木块B（可视为质点）静止在长木板A的左端，现对B施加一个水平向右的外力F，结果A、B的加速度随时间变化的图象如图乙所示，时A、B刚好分离，已知最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度，则下列说法正确的是（　　）

A．A、B间的动摩擦因数为0.2 B．时A的速度为
C．A的长度为4m D．后外力的大小为
【答案】BC
【解析】
A．由题图乙知，时A、B间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，此时A的加速度，分析A的受力知

代入数值得

A错误；
B．因图象与t轴所围面积表示速度变化量的大小，所以时A的速度

B正确；
C．内，A的位移为

B的位移为

所以A的长度为

C正确；
D．由牛顿第二定律及题图乙知

代入数值得后外力

D错误。
故选BC。
16．（2020·黑龙江高三月考）如图，楔形物块A静置在水平地面上，其斜面粗糙，斜面上有小物块B，用平行于斜面的力F拉B，使之沿斜面匀速上滑。现改变力F的方向至与斜面成一定的角度，仍使物体B沿斜面匀速上滑。在B运动的过程中，楔形物块A始终保持静止。关于相互间作用力的描述正确的有（　　）

A．A对B的摩擦力可能不变
B．拉力F可能增大
C．物体B对斜面的作用力减小
D．地面受到的摩擦力大小可能变大
【答案】BC
【解析】
AB．拉力F平行斜面向上时，先对物体B受力分析如图

根据平衡条件，平行斜面方向
F=f+mgsinθ
垂直斜面方向
N=mgcosθ
其中：f=μN
解得
F=mg（sinθ+μcosθ） ①
f=μmgcosθ ②
拉力改变方向后，设其与斜面夹角为α，根据平衡条件，
平行斜面方向
F′cosα=f+mgsinθ
垂直斜面方向
N′+F′sinα=mgcosθ
其中：f′=μN′
解得
③
f′=μ（mgcosθ－F′sinα） ④
由②④两式得到滑动摩擦力减小；由①③两式得到，拉力F可能变大，也可能减小，故A错误，B正确；
CD．对物体A受力分析，受重力、支持力、B对A的压力、B对A的滑动摩擦力、地面对A的静摩擦力，如图：

根据平衡条件，水平方向有
f静=Nsinθ+fcosθ
结合前面AB选项分析可知，当拉力改变方向后，N和f都减小，故f和N的合力一定减小（B对A的力就是f和N的合力）。静摩擦力也一定减小，故C正确，D错误；
故选BC．
17．（2020·广西高三一模）如图所示，倾角为37°的斜面固定在水平桌面上，细绳的一端与质量为的物体相连，另一端 经光滑的定滑轮与固定的弹簧测力计相连。弹簧测力计的示数为时，物体静止在斜面上，斜面对物体的摩擦力的大小为F1，斜面对物体的弹力大小为FN，则（，，）（　　）

A． B．，方向沿斜面向上
C．，方向竖直向上 D．，方向垂直斜面
【答案】AD
【解析】
物体的“重力沿斜面方向的分力大小”与“细绳的拉力大小F”的关系决定了物体所受摩擦力的有无、大小及方向。假设物体受到斜面的摩擦力沿斜面向上，对于物体，由平衡条件得


解得


方向垂直斜面向上。
故选AD。
18．（2020·四川成都实外高三月考）如图所示，半圆柱体P固定在水平地面上，其右端有一竖直挡板MN，在半圆柱体P和MN之间放有一个光滑均匀的圆柱体Q。现使MN保持竖直且缓慢地向右平移，则在Q落地之前（　　）

A．Q所受的合力保持不变
B．P对Q的弹力逐渐减小
C．MN对Q的弹力逐渐减小
D．MN对Q的弹力逐渐增大
【答案】AD
【解析】
A．物体Q一直保持静止，所受合力为零不变，故A正确；
BCD．对圆柱体Q受力分析，受到重力、杆MN的支持力和半球P对Q的支持力，如图

重力的大小和方向都不变，杆MN的支持力方向不变、大小变，半球P对Q的支持力方向和大小都变，然后根据平衡条件，得到


由于θ不断增大，故N1不断增大，N2也不断增大，故BC错误，D正确。
故选AD。
19．（2020·山西月考）某同学用如图所示装置测量小物块与水平桌面间的动摩擦因数。轻弹簧放在水平桌面上，并与竖直挡板连接。

(1)将挡板位置固定，用小物块压缩弹簧至合适长度，用刻度尺量出此时小物块到桌子右侧边缘的距离x1，由静止释放小物块，小物块被弹开后，沿桌面滑动，并从桌面右侧滑离，记下小物块落在地面的位置A。
(2)改变挡板固定的位置，再用小物块压缩弹簧，弹簧压缩后的长度与第一次相同，用刻度尺量出此时小物块到桌子右侧边缘的距离x2，由静止释放小物块，物块被弹开后，沿桌面滑动，并从桌面右侧滑离，记下小物块落在地面的位置B。
(3)要测量小物块与桌面间的动摩擦因数，还需要测量的物理量是___________（写出物理量及符号），小物块与桌面间的动摩擦因数μ=____________（用已知的物理量和测得的物理量表示）。
【答案】桌面离地面的高度h、A点离桌面右端水平距离d1、B点离桌面右端水平距离d2
【解析】
(3)[1][2]要测量物块与桌面间的动摩擦因数，根据能量守恒定律


根据平抛运动规律可得


解得物块与桌面间的动摩擦因数
μ=
因此还需要测量的物理量为桌面离地面的高度h、A点离桌面右端水平距离d1、B点离桌面右端水平距离d2。
20．（2020·云南高三一模）利用如图所示的装置可以探究滑动摩擦力f与正压力FN之间的关系，请回答下列问题：

①适当添加钩码，使其能够带动小车向右运动；
②多次在木块上添加砝码以改变压力，尽可能多测几组数据，实验中应该测量和记录的数据是：_________、_________；
③如果用图像法处理实验数据，以摩擦力f为横轴，正压力FN为纵轴，如实验步骤正确，得到的应是一条________（选填“直线”或“折线”或“曲线”），图像的哪一数值表示是动摩擦因数：_________；
④正确的实验结论是：_________。
【答案】测量木块和砝码的总重力 记录弹簧秤的示数 直线 直线斜率的倒数 动摩擦力f与正压力FN成正比
【解析】
[1][2]利用如图所示的装置探究滑动摩擦力f与正压力FN之间的关系，就需要测量出滑动摩擦力f与正压力FN的大小，根据木块平衡得到滑动摩擦力等于弹簧的拉力，正压力等于木块、砝码的总重力，所以实验中应该测量木块和砝码的总重力，记录弹簧秤的示数。
[3][4]根据可知

所以如果用图像法处理实验数据，以摩擦力f为横轴，正压力FN为纵轴，如实验步骤正确，得到的应是一条直线，该直线的斜率，故该直线斜率的倒数表示木块与小车间的动摩擦因数。
[5]图像是直线，图像是正比例函数，由此可知，动摩擦力f与正压力FN成正比。
21．（2020·江苏高三月考）甲、乙两同学均设计了测动摩擦因数的实验．已知重力加速度为g．
(1)甲同学所设计的实验装置如图所示．其中A为一质量为M的长直木板，B为木板上放置的质量为m的物块，C为物块右端连接的一轻质弹簧测力计．实验时用力将A从B的下方抽出，通过C的读数F1即可测出动摩擦因数．则该设计能测出________(填“A与B”或“A与地面”)之间的动摩擦因数，其表达式为________．

(2)乙同学的设计如图乙所示．他在一端带有定滑轮的长木板上固定有A、B两个光电门，与光电门相连的计时器可以显示带有遮光片的物块在其间的运动时间，与跨过定滑轮的轻质细绳相连的轻质测力计能显示挂钩处所受的拉力．实验时，多次改变砂桶中砂的质量，每次都让物块从靠近光电门A处由静止开始运动，读出多组测力计示数F及对应的物块在两光电门之间的运动时间t．在坐标系中作出的图线如图丙所示，图线的斜率为k，与纵轴的截距为b，与横轴的截距为c．因乙同学不能测出小车质量，因乙同学不能测出小车质量，故该同学还应该测出的物理量为 _______ ．根据该测量物理量及图线信息可知物块与木板之间的动摩擦因数表达式为 ________ ．

【答案】A与B 光电门A、B之间的距离x
【解析】
（1）当A达到稳定状态时B处于静止状态，弹簧测力计的读数F与B所受的滑动摩擦力f大小相等，B对木块A的压力大小等于B的重力mg，由f=μN得，，由从Q上读取F1，则可求得μ，为A与B之间的动摩擦因数．
（2）小车由静止开始做匀加速运动，位移x=at2．
根据牛顿第二定律得，对于沙和沙桶，F合=F-μmg=ma
则：
则图线的斜率为：k=2mx，纵轴的截距为b=μmg；
k与摩擦力是否存在无关，小车与长木板间的摩擦因数： ．
22．（2020·四川成都实外高三月考）（1）“验证力的平行四边形定则”的实验情况如图甲所示，其中A为固定橡皮条的图钉，O为橡皮条与细绳的结点，OB和OC为细绳．图乙是在白纸上根据实验结果画出的力的示意图．

①图乙中的F与F′两力中，方向一定沿AO方向的是______．
②本实验采用的科学方法是________．
A．理想实验法
B．等效替代法
C．控制变量法
D．建立物理模型法
（2）某同学在坐标纸上画出了如图所示的两个已知力F1和F2，图中小正方形的边长表示2 N，两力的合力用F表示，F1、F2与F的夹角分别为θ1和θ2，关于F1、F2与F、θ1和θ2关系正确的有________．

A．F1＝4 N
B．F＝12N
C．θ1＝45°
D．θ1R，正方体与水平地面的动摩擦因数为，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g=10m/s2
（1）正方体和墙壁对球的支持力N1、N2分别是多大?
（2）若，保持球的半径不变，只增大球的质量，为了不让正方体出现滑动，则球质量的最大值为多少?（tan=1）。

【答案】(1)(2)
【解析】
(1)对球受力情况如图所示，根据平衡条件知



解得

(2)对整体受力分析如图

则有



三式联立得

解得