高考物理二轮复习分类训练专题03 相互作用（含解析）

专题03  相互作用

1、(2022·广东卷·T1)图是可用来制作豆腐的石磨。木柄静止时，连接的轻绳处于绷紧状态。O点是三根轻绳的结点，F、和分别表示三根绳的拉力大小，且。下列关系式正确的是(　　)

A.  B.  C.  D.

【答案】D

【解析】

以点为研究对象，受力分析如图

由几何关系可知

由平衡条件可得

联立可得

故D正确，ABC错误。

故选D。

2、(2022·浙江6月卷·T10)如图所示，一轻质晒衣架静置于水平地面上，水平横杆与四根相同的斜杆垂直，两斜杆夹角°。一重为的物体悬挂在横杆中点，则每根斜杆受到地面的(　　)

A. 作用力为 B. 作用力为

C. 摩擦力为 D. 摩擦力为

【答案】B

【解析】

设斜杆的弹力大小为，以水平横杆和重物为整体，竖直方向根据受力平衡可得

解得

以其中一斜杆为研究对象，其受力如图所示

可知每根斜杆受到地面的作用力应与平衡，即大小为，每根斜杆受到地面的摩擦力为

B正确，ACD错误；

故选B。

3、(2022·浙江6月卷·T3)如图所示，鱼儿摆尾击水跃出水面，吞食荷花花瓣的过程中，下列说法正确的是(   )

A. 鱼儿吞食花瓣时鱼儿受力平衡

B. 鱼儿摆尾出水时浮力大于重力

C. 鱼儿摆尾击水时受到水的作用力

D. 研究鱼儿摆尾击水跃出水面的动作可把鱼儿视为质点

【答案】C

【解析】

A．鱼儿吞食花瓣时处于失重状态，A错误；

BC．鱼儿摆尾出水时浮力很小，鱼儿能够出水的主要原因是鱼儿摆尾时水对鱼向上的作用力大于重力，B错误、C正确；

D．研究鱼儿摆尾击水跃出水面的动作不可以把鱼儿视为质点，否则就无动作可言，D错误。

故选C。

4、(2022·浙江1月卷·T5)如图所示，学校门口水平地面上有一质量为m的石墩，石墩与水平地面间的动摩擦因数为，工作人员用轻绳按图示方式匀速移动石墩时，两平行轻绳与水平面间的夹角均为，则下列说法正确的是(　　)

A. 轻绳的合拉力大小为

B. 轻绳的合拉力大小为

C. 减小夹角，轻绳的合拉力一定减小

D. 轻绳的合拉力最小时，地面对石墩的摩擦力也最小

【答案】B

【解析】

AB．对石墩受力分析，由平衡条件可知

联立解得

故A错误，B正确；

C．拉力的大小为

其中，可知当时，拉力有最小值，即减小夹角，轻绳的合拉力不一定减小，故C错误；

D．摩擦力大小为

可知增大夹角，摩擦力一直减小，当趋近于90°时，摩擦力最小，故轻绳的合拉力最小时，地面对石墩的摩擦力不是最小，故D错误；

故选B。

5、(2022·浙江1月卷·T4)如图所示，公园里有一仿制我国古代欹器的U形水桶，桶可绕水平轴转动，水管口持续有水流出，过一段时间桶会翻转一次，决定桶能否翻转的主要因素是(　　)

A. 水桶自身重力的大小

B. 水管每秒出水量的大小

C. 水流对桶撞击力的大小

D. 水桶与水整体的重心高低

【答案】D

【解析】

水管口持续有水流出而过一段时间桶会翻转一次，说明主要原因是装的水到一定量之后，导致水桶与水整体的重心往上移动，竖直向下的重力作用线偏离中心转轴，导致水桶不能稳定平衡，发生翻转，故选D。

6.(2022·湖北·T5)如图所示，质量分别为m和2m的小物块Р和Q，用轻质弹簧连接后放在水平地面上，Р通过一根水平轻绳连接到墙上。P的下表面光滑，Q与地面间的动摩擦因数为μ，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。用水平拉力将Q向右缓慢拉开一段距离，撤去拉力后，Q恰好能保持静止。弹簧形变始终在弹性限度内，弹簧的劲度系数为k，重力加速度大小为g。若剪断轻绳，Р在随后的运动过程中相对于其初始位置的最大位移大小为(　　)

A.  B.  C.  D.

【答案】C

【解析】

Q恰好能保持静止时，设弹簧的伸长量为x，满足

若剪断轻绳后，物块P与弹簧组成的系统机械能守恒，弹簧的最大压缩量也为x，因此Р相对于其初始位置的最大位移大小为

故选C。

7.(2022·河北·T7)如图，用两根等长的细绳将一匀质圆柱体悬挂在竖直木板的点，将木板以直线为轴向后方缓慢转动直至水平，绳与木板之间的夹角保持不变，忽略圆柱体与木板之间的摩擦，在转动过程中(　　)

A. 圆柱体对木板的压力逐渐增大 B. 圆柱体对木板的压力先增大后减小

C. 两根细绳上的拉力均先增大后减小 D. 两根细绳对圆柱体拉力逐渐增大

【答案】B

【解析】

设两绳子对圆柱体的拉力的合力为，木板对圆柱体的支持力为，绳子与木板夹角为，从右向左看如图所示

在矢量三角形中，根据正弦定理

在木板以直线为轴向后方缓慢转动直至水平过程中，不变，从逐渐减小到0，又

且

可知

则

可知从锐角逐渐增大到钝角，根据

由于不断减小，可知不断减小，先增大后减小，可知先增大后减小，结合牛顿第三定律可知，圆柱体对木板的压力先增大后减小，设两绳子之间的夹角为，绳子拉力为，则

可得

不变，逐渐减小，可知绳子拉力不断减小，故B正确，ACD错误。故选B。

1．(2022·四川省内江市第六中学模拟预测)如图所示，木块、和沙桶通过不可伸长的轻质细绳和轻质光滑滑轮连接，处于静止状态。其中细绳的端与滑轮的转轴连接，端固定于天花板上。现向沙桶内加入少量沙子后，系统再次处于平衡状态。下列关于各物理量变化的说法，正确的是(       )

A．斜面对木块的摩擦力增大

B．细绳对沙桶的拉力不变

C．地面对斜面体的支持力增大

D．绳与竖直方向的夹角增大

【答案】D

【解析】B．以沙桶为对象，根据受力平衡可知，细绳对沙桶的拉力等于沙与沙桶的重力，可知向沙桶内加入少量沙子后，细绳对沙桶的拉力变大，B错误；

A．以木块为对象，由于不清楚绳子拉力与木块重力沿斜面向下的分力之间的大小关系，故斜面对木块的摩擦力方向可能沿斜面向上，也可能沿斜面向下，向沙桶内加入少量沙子后，细绳对的拉力变大，斜面对木块的摩擦力可能减小，也可能增大，甚至可能大小不变，A错误；

D．以木块为对象，设木块两边绳子与竖直方向的夹角为，根据受力平衡可得

向沙桶内加入少量沙子后，细绳拉力变大，可知变小，变大，以端滑轮为研究对象，根据受力平衡可知，绳与竖直方向的夹角为，故绳与竖直方向的夹角增大，D正确；C．以木块和斜面为整体，根据受力平衡可得

可知向沙桶内加入少量沙子后，地面对斜面体的支持力不变，C错误。故选D。

2．(2022·安徽淮北·二模)如图所示，质量为m的手机静置在支架斜面上，斜面与水平面的夹角为，手机与接触面的动摩擦因数为，重力加速度为g。下列说法正确的是(　　)

A．支架对手机的作用力方向垂直于斜面向上，大小为mgcos

B．支架斜面对手机的摩擦力大小为，方向沿斜面向上

C．手持支架向左做匀速直线运动且手机与支架间无相对滑动，手机所受摩擦力水平向右

D．手持支架向上做匀速直线运动且手机与支架间无相对滑动，支架对手机的作用力方向竖直向上，大小为mg

【答案】D

【解析】A．支架对手机的作用力与手机的重力平衡，则方向竖直向上，大小为mg，故A错误；

B．支架斜面对手机的摩擦力为静摩擦力，大小为

故B错误；

C．手持支架向左做匀速直线运动且手机与支架间无相对滑动时，手机处于平衡状态，所以手机所受摩擦力沿斜面向上，故C错误；

D．手持支架向上做匀速直线运动且手机与支架间无相对滑动时，手机处于平衡状态，支架对手机的作用力与手机所受重力平衡，故支架对手机的作用力方向竖直向上，大小为mg，故D正确。故选D。

3．(2022·上海黄浦·二模)如图，一粗糙斜面固定在地面上，一细绳一端悬挂物体P，另一端跨过斜面顶端的光滑定滑轮与物体Q相连，系统处于静止状态。现用水平向左的拉力F缓慢拉动P至细绳与竖直方向成45°角，Q始终静止，设Q所受的摩擦力大小为f、在这一过程中(　　)

A．F一定增大、f一定增大

B．F可能不变、f一定增大

C．F一定增大、f可能先减小后增大

D．F可能不变、f可能先减小后增大

【答案】C

【解析】根据题意，对物体P受力分析，设物块P的质量为，受绳子的拉力，拉力和本身重力，由于缓慢拉动物体P，则物体P处于动态平衡，所受的三个力可构成闭合三角形，如图所示

随着θ的增大，水平拉力F、细绳拉力T均逐渐增大，设物体Q的质量为，斜面的倾角为，对物体Q受力分析，若刚开始

物块Q有上滑趋势，受到静摩擦力沿斜面向下，由平衡条件可得

则随着增大，增大，若刚开始

物块Q有下滑趋势，受到静摩擦力沿斜面向上，由平衡条件可得

则随着增大，可能一直减小，也可能先减小到零后反向增大，故ABD错误C正确。故选C。

4．(2022·黑龙江·哈尔滨三中模拟预测)哈尔滨太阳岛是全国著名的旅游景点，太阳岛上的太阳桥图1是国内设计最为独特的桥梁之一，它位于太阳岛靠松花江处的河口，桥塔为单个斜臂桥塔，斜拉索全集中在桥塔的钝角一侧。太阳桥全长460米，宽15.5米，主塔高93.5米，悬索30根，是亚洲第一座钢结构独塔无背双索面斜拉桥。太阳桥的受力原理可以简化为图2所示结构，均匀桥板aO重为G，三根平行钢索均与桥面成30°角，间距ab=bc=cd=dO，桥板a点不受地面作用力，O为可自由无摩擦转动的转轴，若每根钢索受力相同，则每根钢索受力大小为(　　)

A． B． C． D．G

【答案】B

【解析】设桥板的重心与O的距离为L；以O为支点，除O点外桥板受到重力G和三根钢索的拉力；由于每根钢索所受拉力大小相等，等距离分布，根据对称性可知，除正中间外的钢索外，其余两根钢索拉力的力矩之和等于正中间钢索的力矩的2倍．则由力矩条件得

GL=3FLsin30°

得

，故选B。

5．(2022·上海嘉定·二模)如图所示，一根粗糙的水平横杆上套有A、B两个轻环，系在两环上的等长细绳将书本静止悬挂，现将两环距离变大后书本仍处于静止状态，若杆对A环的支持力为FN，杆对A环的摩擦力为Ff，则(　　)

A．FN减小，Ff不变 B．FN减小，Ff增大

C．FN不变，Ff不变 D．FN不变，Ff增大

【答案】D

【解析】对A、B和书本整体分析，根据平衡条件以及对称性可知

设两细绳的夹角为2θ，对A单独分析，根据平衡条件可得

将两环距离变大后，FN不变，θ增大，Ff增大。

故选D。

6．(2022·北京·清华附中三模)如图，黑板擦在手施加的恒力F作用下匀速擦拭黑板。已知黑板擦与竖直黑板间的动摩擦因数为μ，不计黑板擦的重力，则它所受的摩擦力大小为(　　)

A．μF B． C． D．

【答案】C

【解析】设力F与运动方向的夹角为θ，黑板擦做匀速运动，则由平衡条件可知

Fcosθ=μFsinθ

解得

μ=

由数学知识可知

则黑板擦所受的摩擦力大小

，故选C。

7．(2022·湖南岳阳·模拟预测)如图所示，质量为的物块A静置于水平台面上，质量为的半球体C静置于水平地面上，质量为m的光滑小球B(可视为质点)放在半球体C上，P点为三根轻绳PA、PB、PO的结点。系统在图示位置处于静止状态，P点位于半球体球心的正上方，PO竖直，PA水平，PB刚好与半球体相切且与竖直方向的夹角。已知物块A与台面间的动摩擦因数为，重力加速度大小为g，则(　　)

A．绳的拉力大小为

B．受到的摩擦力大小为

C．受到的摩擦力大小为

D．地面对的支持力大小为

【答案】B

【解析】A．对小球B受力分析如图，PB受到的拉力大小

对P点受力分析可知，受到的拉力大小

A错误；

C．对物体A受力分析可知，物体A所受摩擦力大小等于PA绳子的拉力

C错误；

B．对整体受力分析可知，半球C受到的摩擦力大小等于A所受摩擦力

B正确；

D．对整体受力分析可知，地面对半球C的支持力大小为

D错误。故选B。

8．(2022·上海交大附中模拟预测)如图所示，一定质量的风筝用绳子固定于地面P点，风产生的力F垂直作用于风筝表面AB，并支持着风筝使它平衡。已知绳与水平地面的夹角α和风筝与水平面的夹角φ都为锐角，不计绳子所受的重力，设绳子产生的拉力为T，则T和F的大小关系是(　　)

A．T一定小于F B．T一定等于F

C．T一定大于F D．以上三种情况都有可能

【答案】A

【解析】

对风筝受力分析，并如图建立直角坐标系，将F及T沿坐标轴分解，则有：

x轴

Tcosα=Fsinφ

y轴

Fcosφ=G+Tsinα

联立解得：

则

F>T

故A正确，BCD错误；故选A。

9．(2022·青海·海东市第一中学二模)如图甲所示，一名登山爱好者正沿着竖直崖壁向上攀爬，绳的一端固定在较高处的A点，另一端拴在人的腰间C点(重心处)。在人向上攀爬的过程中可以把人简化为乙图所示的物理模型：脚与崖壁接触点为O点，人的重力G全部集中在C点，O到C点可简化为轻杆，AC为轻绳。已知OC长度不变，人向上攀爬过程中的某时刻AOC构成等边三角形，则(　　)

A．轻绳对人的拉力与人对轻绳的拉力是一对平衡力

B．在此时刻，轻绳对人的拉力大小等于G

C．在虚线位置时，轻绳AC承受的拉力更小

D．在虚线位置时，OC段承受的压力不变

【答案】BD

【解析】A．轻绳对人的拉力与人对轻绳的拉力是一对作用力和反作用力，故A错误；

B．重力、轻绳对人的拉力、OC的支持力构成等边三角形，所以轻绳对人的拉力和OC的支持力大小都等于人的重力大小G，故B正确；

CD．根据相似三角形，有

则有

AC更长，则轻绳承受的拉力下更大，OC段受到的压力一直不变，故C错误，D正确。

故选BD。

10．(2022·山西·怀仁市第一中学校模拟预测)某班物理兴趣小组在研究三力作用下的平衡问题时，设计了如图所示的简单而常见的情景模型：将一可视为质点的质量为m的小球用轻质柔软的细线悬挂于天花板上的O点，在外力F、细线拉力FT和重力mg的作用下处于平衡状态。细线与竖直方向的夹角为，与F的夹角为，开始时F水平。小组成员经过讨论形成了如下结论，你认为正确的是(　　)

A．保持θ角及小球位置不变，逐渐缓慢减小角直至F竖直向上，则F、FT都逐渐减小

B．保持F水平，逐渐缓慢增大θ角，则F、FT都逐渐增大

C．保持角不变，逐渐缓慢增大θ角，直至悬线水平，则FT逐渐减小，F逐渐增大

D．只增加细线的长度，其他条件不变，F、FT都减小

【答案】BC

【解析】A．如图所示

对小球受力分析，小球受重力、拉力F和细线的拉力FT作用，角不变，角减小到90°时，F最小，因此角减小的过程中，逐渐减小，F先减小后增大，故A错误；

B．保持F水平，则

，

角增大时F、都逐渐增大，故B正确；C．保持角不变，增大角，细线和拉力F的方向都逆时针转动，如图

F水平时最大，水平时F最大，所以逐渐减小，F逐渐增大，故C正确；

D．只增加细线的长度，对F、没有影响，故D错误。故选BC。