高中物理高考 2020届高考物理一轮复习专题二相互作用课件

这是一份高中物理高考 2020届高考物理一轮复习专题二相互作用课件，共60页。
考点一　常见的三种力、力的合成与分解
A组　自主命题·天津卷题组
1.(2019天津理综,2,6分)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　本题考查实际情景下的受力分析和力的合成与分解,是物理知识在实际生活中的 具体应用,体现了科学思维中的科学推理素养。本题以港珠澳跨海大桥为背景材料,关注我国 的科技进步,体现爱国主义情怀。每根钢索对索塔的拉力可分解为水平分力和竖直向下的分力,竖直方向上,索塔受到的向下的 压力大小等于钢索和桥面的总重力,故增加钢索数量不能减小索塔受到的向下的压力,A错;降 低索塔高度,钢索的水平倾角减小,钢索所受拉力反而会增大,B错;不论两侧钢索是否对称分 布,只要两侧钢索的水平分力相互抵消,钢索对索塔的合力就会竖直向下,C对,D错。
解题关键　对索塔和钢索进行受力分析,正确进行力的分解与合成是解决本题的关键。
2.(2018天津理综,7,6分)(多选)明朝谢肇淛的《五杂组》中记载:“明姑苏虎丘寺塔倾侧,议欲正 之,非万缗不可。一游僧见之曰:无烦也,我能正之。”游僧每天将木楔从塔身倾斜一侧的砖缝 间敲进去,经月余扶正了塔身。假设所用的木楔为等腰三角形,木楔的顶角为θ,现在木楔背上 加一力F,方向如图所示,木楔两侧产生推力FN,则(　　)A.若F一定,θ大时FN大　    B.若F一定,θ小时FN大C.若θ一定,F大时FN大　    D.若θ一定,F小时FN大
答案    BC　本题考查力的分解。如图所示,把力F分解在垂直于木楔两侧的方向上,根据力的 作用效果可知,F1=F2=FN= ,由此式可见,B、C项正确,A、D项错。 
思路分析　力的分解方法　　按照力的实际作用效果分解力,得出FN的函数式,结论便一目了然。
3.(2019江苏单科,2,3分)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α,绳的拉力为T,则风对气球作用力的大小为 (　　) A. 　    B. 　    C.T sin α　    D.T cs α
答案    C　本题考查力的分解内容,有利于培养应用数学知识处理物理问题的能力,体现了核 心素养中的模型建构要素。如图所示,气球处于平衡状态,在水平方向上风力与拉力T的水平分力平衡,F风=T sin α,故选项C 正确。 
关键指导　气球在浮力、重力、水平向右的风力和绳的拉力共同作用下处于平衡状态,其中 浮力与重力的合力竖直向上。
4.(2017课标Ⅲ,17,6分)一根轻质弹性绳的两端分别固定在水平天花板上相距80 cm的两点上, 弹性绳的原长也为80 cm。将一钩码挂在弹性绳的中点,平衡时弹性绳的总长度为100 cm;再 将弹性绳的两端缓慢移至天花板上的同一点,则弹性绳的总长度变为(弹性绳的伸长始终处于 弹性限度内) (　　)A.86 cm　　B.92 cm　　C.98 cm　　D.104 cm
答案    B　设弹性绳劲度系数为k,绳总长l1=100 cm时,绳上弹力大小F1=k(l1-l0),绳中点处受力 平衡,设绳与水平方向夹角为θ,则有2F1 sin θ=F'=G,cs θ= ,sin θ= ,绳两端缓慢移至同一点时,设绳长为l2,其弹力大小F2=k(l2-l0),此时绳中点处受力平衡,有2F2=F'=G,综上所述有2k(l1-l0) sin θ =2k(l2-l0),解得l2=92 cm,则选项B正确。
解题关键　关键词理解与情景构建弹性绳可按弹簧模型处理,始终处于弹性限度内说明劲度系数k不变,钩码挂在绳的中点,绳中 点处受力平衡,两侧绳上弹力大小相等,等于弹性绳的弹力。
5.(2016课标Ⅲ,17,6分)如图,两个轻环a和b套在位于竖直面内的一段固定圆弧上;一细线穿过 两轻环,其两端各系一质量为m的小球。在a和b之间的细线上悬挂一小物块。平衡时,a、b间 的距离恰好等于圆弧的半径。不计所有摩擦。小物块的质量为 (　　)A. 　    B. m　    C.m　    D.2m
答案    C    由于物块通过挂钩悬挂在线上,细线穿过圆环且所有摩擦都不计,可知线上各处张 力都等于小球重力mg。如图所示,由对称性可知a、b位于同一水平线上,物块处于圆心O点正 上方,则∠1=∠2,∠3=∠4,∠1=∠5。因圆弧对轻环的弹力沿圆弧半径方向,且轻环重力不计, 由平衡条件知环两侧细线关于圆弧半径对称,即∠5=∠6,由几何关系得∠1=∠2=∠5=∠6=30 °,∠3=∠4=60°。再由物块与挂钩的受力平衡有mg cs 60°+mg cs 60°=Mg,故有M=m,C正确。 
疑难突破　题目中轻环、摩擦不计是分析关键,注意对称性的应用哦。
评析　试题以连接体的平衡为载体,考查了受力分析、平衡条件的应用,对数学运算能力有较 高的要求,难度中等偏上。
考查点　力的平衡、力的合成与分解。
6.(2013北京理综,16,6分)倾角为α、质量为M的斜面体静止在水平桌面上,质量为m的木块静止 在斜面体上。下列结论正确的是 (　　)A.木块受到的摩擦力大小是mg cs αB.木块对斜面体的压力大小是mg sin αC.桌面对斜面体的摩擦力大小是mg sin α cs αD.桌面对斜面体的支持力大小是(M+m)g
答案    D　对木块受力分析,如图所示,木块静止,由平衡条件:Ff=mg sin α,FN=mg cs α,故选 项A、B均错误;对斜面体和木块整体分析,桌面对斜面体的摩擦力为零,支持力与整体重力平 衡,故选项C错误,选项D正确。 
1.(2017天津理综,8,6分)(多选)如图所示,轻质不可伸长的晾衣绳两端分别固定在竖直杆M、N 上的a、b两点,悬挂衣服的衣架挂钩是光滑的,挂于绳上处于静止状态。如果只人为改变一个 条件,当衣架静止时,下列说法正确的是 (　　) A.绳的右端上移到b',绳子拉力不变B.将杆N向右移一些,绳子拉力变大C.绳的两端高度差越小,绳子拉力越小D.若换挂质量更大的衣服,则衣架悬挂点右移
考点一　匀变速直线运动
答案 AB　本题考查物体受力分析、物体的平衡。衣架挂钩为“活结”模型,a、b为一根绳,两端拉力相等,设绳ab长为L,M、N的水平距离为d,b延长线交M于a‘,由几何知识知a'=a,sin θ = ,由平衡条件有2F cs θ=mg,则F= ,当b上移到b'时,d、L不变,θ不变,故F不变,选项A正确,C错误。将杆N向右移一些,L不变,d变大,θ变大,cs θ 变小,则F变大,选项B正确。只改变m, 其他条件不变,则sin θ不变,θ不变,衣架悬挂点不变,选项D错误。
解题关键　绳的“活结”模型——两端受力相等如果只改变a、b的高度差,不改变a、b间的水平距离,绳与竖直杆的夹角不变,在b点移动过程 中,“活结”对应的位置如图所示。 
2.(2013天津理综,5,6分)如图所示,小球用细绳系住,绳的另一端固定于O点。现用水平力F缓慢 推动斜面体,小球在斜面上无摩擦地滑动,细绳始终处于直线状态,当小球升到接近斜面顶端时 细绳接近水平,此过程中斜面对小球的支持力FN以及绳对小球的拉力FT的变化情况是(　　)A.FN保持不变,FT不断增大B.FN不断增大,FT不断减小C.FN保持不变,FT先增大后减小D.FN不断增大,FT先减小后增大
答案    D　用水平力F缓慢推动斜面体时,小球受重力、绳的拉力FT和垂直于斜面的支持力FN,在斜面体缓慢移动过程中FN方向不变,由三力平衡知其动态变化如图所示,FT先减小后增大,FN逐渐增 大。
B组 统一命题、省（区、市）卷题组
3.(2019课标Ⅱ,16,6分)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 ,重力加速度取10 m/s2。若轻绳能承受的最大张力为1 500 N,则物块的质量最大为 (　　)A.150 kg　　B.100  kg　　C.200 kg　　D.200  kg
答案    A　本题考查了对平衡条件的理解与应用,检验了理解能力、推理能力,体现了模型建 构、科学推理等核心素养。物块沿斜面向上匀速运动,则物块受力平衡,满足关系F-mg sin 30°-μmg cs 30°=0,其中μ= ,g=10 m/s2,当F=1 500 N时,物块的质量最大,为m= =150 kg,故A正确。
审题指导　①物块沿斜面向上匀速运动,说明摩擦力为滑动摩擦力,f=μmg cs θ。②轻绳承受 最大张力时对应物块的质量最大。
4.(2019课标Ⅰ,19,6分)(多选)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　本题考查了受力分析、共点力平衡中的动态平衡内容、理解能力和推理能力的 应用,体现了核心素养中科学推理、科学论证要素。用水平拉力向左缓慢拉动N,如图所示,水平拉力F逐渐增大,细绳的拉力T逐渐增大,则细绳对M 的拉力逐渐增大,故A错误,B正确。 当物块M的质量满足mMg sin θ>mNg时,初始时M受到的摩擦力方向沿斜面向上,这时随着对物 块N的缓慢拉动,细绳的拉力T逐渐增大,物块M所受的摩擦力先向上逐渐减小,然后可能再向下 逐渐增大,故C错误,D正确。
解题关键　①系统处于静止状态,水平向左缓慢拉动N,M处于平衡状态,N处于动态平衡状 态。②因为物块M和物块N的质量关系未知,故存在多种可能,其中临界条件为mMg sin θ=mNg。
5.(2019课标Ⅲ,16,6分)用卡车运输质量为m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、Ⅱ压力的大小分别为F1、F2,则 (　　) A.F1= mg,F2= mg　    B.F1= mg,F2= mgC.F1= mg,F2= mg　    D.F1= mg,F2= mg
答案    D　本题考查物体的受力分析和共点力平衡条件,以及学生应用几何知识处理物理问 题的能力,体现了运动与相互作用观念。 以工件为研究对象,受力分析如图所示,重力与F1、F2的合力等大反向,根据共点力平衡条件得  =cs 30°, =cs 60°,则F1= mg,F2= mg,故只有D选项正确。
解题关键　本题重点是画力的合成图,找准角度,列三角函数方程求解。
6.(2017课标Ⅰ,21,6分)(多选)如图,柔软轻绳ON的一端O固定,其中间某点M拴一重物,用手拉住 绳的另一端N。初始时,OM竖直且MN被拉直,OM与MN之间的夹角为α(α> )。现将重物向右上方缓慢拉起,并保持夹角α不变。在OM由竖直被拉到水平的过程中 (　　) A.MN上的张力逐渐增大B.MN上的张力先增大后减小C.OM上的张力逐渐增大D.OM上的张力先增大后减小
答案    AD　本题考查对共点力平衡问题的理解和推理能力,要求运用数学工具求解物理问 题。设MN上的张力为T,OM上的张力为F,在缓慢拉起的过程中重物处于动态平衡状态。当OM与 竖直方向成任意θ角时,由受力分析有　    F cs θ+T cs (α-θ)=mg
F sin θ=T sin (α-θ)利用三角函数化简解得T= mgF= mg
可知,在θ由0增加至 的过程中,MN上的张力T逐渐增大,选项A正确,B错误。由于OM与MN之间的夹角α> ,所以在θ由0增加至 的过程中,α-θ的值先由大于 减小至 后,进一步再减小,相应sin (α-θ)的值先增大后减小,即OM上的张力F先增大后减小,选项C错误,D正确。
一题多解　重物受到重力mg、OM绳的拉力FOM、MN绳的拉力FMN共三个力的作用。缓慢拉 起过程中任一时刻可认为是平衡状态,三力的合力恒为0。如图所示,由三角形定则得一首尾 相接的闭合三角形,由于α> 且不变,则三角形中FMN与FOM的交点在一个优弧上移动,由图可以看出,在OM被拉到水平的过程中,绳MN中拉力一直增大且恰好达到最大值,绳OM中拉力先增 大后减小,故A、D正确,B、C错误。 
7.(2017课标Ⅱ,16,6分)如图,一物块在水平拉力F的作用下沿水平桌面做匀速直线运动。若保 持F的大小不变,而方向与水平面成60°角,物块也恰好做匀速直线运动。物块与桌面间的动摩 擦因数为 (　　) A.2- 　    B. C. 　      D. 
答案    C　本题考查物体受力分析、滑动摩擦力、物体的平衡。物块在水平力F作用下做匀速直线运动,其受力如图甲所示 甲     乙由平衡条件:F=f、FN=mg而f=μFN=μmg即F=μmg当F的方向与水平面成60°角时,其受力如图乙
由平衡条件:F cs 60°=f1f1=μFN1=μ(mg-F sin 60°)联立解得μ= ,选项C正确。
一题多解　受力变化时,物块和桌面间的动摩擦因数不变,不妨假设摩擦力和支持力的合力方 向与支持力的夹角为θ,则有tan θ= =μ,因μ不变,故θ角不变,即F与mg的合力方向不变,由图可知,当F由水平变为与水平面夹角为60°时,F大小不变,
θ=30°,再由μ=tan θ得μ=tan 30°= 选项C正确。
8.(2016课标Ⅰ,19,6分)(多选)如图,一光滑的轻滑轮用细绳OO'悬挂于O点;另一细绳跨过滑轮, 其一端悬挂物块a,另一端系一位于水平粗糙桌面上的物块b。外力F向右上方拉b,整个系统处 于静止状态。若F方向不变,大小在一定范围内变化,物块b仍始终保持静止,则 (　　) A.绳OO'的张力也在一定范围内变化B.物块b所受到的支持力也在一定范围内变化C.连接a和b的绳的张力也在一定范围内变化D.物块b与桌面间的摩擦力也在一定范围内变化
答案    BD　系统处于静止状态,连接a和b的绳的张力大小T1等于物块a的重力Ga,C项错误;以 O'点为研究对象,受力分析如图甲所示,T1恒定,夹角θ不变,由平衡条件知,绳OO'的张力T2恒定 不变,A项错误;以b为研究对象,受力分析如图乙所示,则 FN+T1 cs θ+F sin α-Gb=0f+T1 sin θ-F cs α=0FN、f均随F的变化而变化,故B、D项正确。
考查点　共点力的平衡、力的合成与分解。
方法技巧　以O'点为研究对象,由三力平衡分析绳OO'的张力变化情况;以物块b为研究对象,用 正交分解法列方程分析物块b所受支持力及与桌面间摩擦力的变化情况。
评析　本题考查了物体的平衡及平衡状态下的连接体问题,正确的受力分析是解题的关键。
9.(2016课标Ⅱ,14,6分)质量为m的物体用轻绳AB悬挂于天花板上。用水平向左的力F缓慢拉 动绳的中点O,如图所示。用T表示绳OA段拉力的大小,在O点向左移动的过程中 (　　) A.F逐渐变大,T逐渐变大　    B.F逐渐变大,T逐渐变小C.F逐渐变小,T逐渐变大　    D.F逐渐变小,T逐渐变小
答案    A　由题意知,系统处于动态平衡状态,分析O点的受力情况如图所示,其中T'=G恒定不 变,F方向不变,T大小方向均改变,在O点向左移动的过程中,θ角逐渐变大,由动态矢量三角形可 知F、T均逐渐变大,故A项正确。 
10.(2009北京理综,18,6分)如图所示,将质量为m的滑块放在倾角为θ的固定斜面上。滑块与斜 面之间的动摩擦因数为μ。若滑块与斜面之间的最大静摩擦力和滑动摩擦力大小相等,重力加 速度为g,则 (　　) A.将滑块由静止释放,如果μ>tan θ,滑块将下滑B.给滑块沿斜面向下的初速度,如果μtan θ时,μmg cs θ>mg sin θ,滑块将静止,A错误;μ