(2020-2022)三年高考物理真题分项汇编(全国通用)专题02相互作用Word版含解析9072.pdf

专题02 相互作用 1、（2022广东卷T1）图是可用来制作豆腐的石磨。木柄AB静止时，连接AB的轻绳处于绷紧状态。O 点是三根轻绳的结点，F、1F和2F分别表示三根绳的拉力大小，12FF且60AOB。下列关系式正确的是（）A.1FF B.12FF C.13FF D.13FF【答案】D【解析】以O点为研究对象，受力分析如图 由几何关系可知 30 由平衡条件可得 12sin30sin30FF 12cos30cos30FFF 联立可得 13FF 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60。一重为G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33G B.作用力为36G C.摩擦力为34G D.摩擦力为38G【答案】B【解析】设斜杆的弹力大小为F，以水平横杆和重物为整体，竖直方向根据受力平衡可得 4cos30FG 解得 36FG 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F平衡，即大小为36G，每根斜杆受到地面的摩擦力为 3si12n30GfF 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cosmg B.轻绳的合拉力大小为cossinmg 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 cosTf fN cosTNmg 联立解得 cossinmgT 故 A 错误，B 正确；C拉力的大小为 2cossin1sin()mgmgT 其中tan，可知当90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 coscoscossin1tanmgmgfT 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 和 Q，用轻质弹簧连接后放在水平地面上，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，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，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.mgk B.2 mgk C.4 mgk D.6 mgk【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 2kxmg 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 相对于其初始位置的最大位移大小为 42mgsxk 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P点，将木板以直线MN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T，木板对圆柱体的支持力为N，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 sinsinsinmgNT 在木板以直线MN为轴向后方缓慢转动直至水平过程中，不变，从90逐渐减小到 0，又 180 且 90 可知 90180 则 0180 可知从锐角逐渐增大到钝角，根据 sinsinsinmgNT 由于sin不断减小，可知T不断减小，sin先增大后减小，可知N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2，绳子拉力为T，则 2cosTT 可得 2cosTT 不变，T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（2021广东卷）唐代耒耜经记载了曲辕犁相对直辕犁的优势之一是起土省力，设牛用大小相等的拉力 F 通过耕索分别拉两种犁，F 与竖直方向的夹角分别为和，如图所示，忽略耕索质量，耕地过程中，下列说法正确的是（）A耕索对曲辕犁拉力的水平分力比对直辕犁的大 B耕索对曲辕犁拉力的竖直分力比对直辕犁的大 C曲辕犁匀速前进时，耕索对犁的拉力小于犁对耕索的拉力 D直辕犁加速前进时，耕索对犁的拉力大于犁对耕索的拉力【答案】B【解析】A将拉力 F 正交分解如下图所示 则在 x 方向可得出 Fx曲=Fsin Fx直=Fsin 在 y 方向可得出 Fy曲=Fcos Fy直=Fcos 由题知 则 sin cos 则可得到 Fx曲 Fy直 A 错误、B 正确；CD耕索对犁的拉力与犁对耕索的拉力是一对相互作用力，它们大小相等，方向相反，无论是加速还是匀速，则 CD 错误。故选 B。2（2021湖南卷）质量为M的凹槽静止在水平地面上，内壁为半圆柱面，截面如图所示，A为半圆的最低点，B为半圆水平直径的端点。凹槽恰好与竖直墙面接触，内有一质量为m的小滑块。用推力F推动小滑块由 A 点向B点缓慢移动，力F的方向始终沿圆弧的切线方向，在此过程中所有摩擦均可忽略，下列说法正确的是（）A推力F先增大后减小 B凹槽对滑块的支持力先减小后增大 C墙面对凹槽的压力先增大后减小 D水平地面对凹槽的支持力先减小后增大【答案】C【解析】AB 对滑块受力分析，由平衡条件有 sinFmg cosNmg 滑块从 A 缓慢移动 B 点时，越来越大，则推力 F 越来越大，支持力 N 越来越小，所以 AB 错误；C对凹槽与滑块整体分析，有墙面对凹槽的压力为 1cossincossin 22NFFmgmg 则越来越大时，墙面对凹槽的压力先增大后减小，所以 C 正确；D水平地面对凹槽的支持力为 2sinsinNMm gFMm gmg地 则越来越大时，水平地面对凹槽的支持力越来越小，所以 D 错误；故选 C。3（2021河北卷）如图，矩形金属框MNQP竖直放置，其中MN、PQ足够长，且PQ杆光滑，一根轻弹簧一端固定在 M 点，另一端连接一个质量为 m 的小球，小球穿过PQ杆，金属框绕MN轴分别以角速度和匀速转动时，小球均相对PQ杆静止，若，则与以匀速转动时相比，以匀速转动时（）A小球的高度一定降低 B弹簧弹力的大小一定不变 C小球对杆压力的大小一定变大 D小球所受合外力的大小一定变大【答案】BD【解析】对小球受力分析，设弹力为 T，弹簧与水平方向的夹角为，则对小球竖直方向 sinTmg 而 0()cosMPTkl 可知 为定值，T 不变，则当转速增大后，小球的高度不变，弹簧的弹力不变。则 A 错误，B 正确；水平方向当转速较小时，杆对小球的弹力 FN背离转轴，则 2cosNTFmr 即 2cosNFTmr 当转速较大时，FN指向转轴 2cosNTFmr 即 2cosNFmrT 则因，根据牛顿第三定律可知，小球对杆的压力不一定变大。则 C 错误；根据 2=Fmr合 可知，因角速度变大，则小球受合外力变大。则 D 正确。故选 BD。1（2020海南卷）如图，上网课时小明把手机放在斜面上，手机处于静止状态。则斜面对手机的（）A支持力竖直向上 B支持力小于手机所受的重力 C摩擦力沿斜面向下 D摩擦力大于手机所受的重力沿斜面向下的分力【答案】B【解析】设手机的质量为 m，斜面倾角为。对手机进行受力分析，如图所示 由图可知支持力方向垂直斜面向上，摩擦力方向沿斜面向上，根据平衡条件则有 sinfmg，NcosFmg 因cos1，故NFmg，且摩擦力等于手机所受的重力沿斜面向下的分力 故选 B。2（2020北京卷）某同学利用图甲所示装置研究摩擦力的变化情况。实验台上固定一个力传感器，传感器用棉线拉住物块，物块放置在粗糙的长木板上。水平向左拉木板，传感器记录的Ft图像如图乙所示。下列说法正确的是（）A实验中必须让木板保持匀速运动 B图乙中曲线就是摩擦力随时间的变化曲线 C最大静摩擦力与滑动摩擦力之比约为 10:7 D只用图乙中数据可得出物块与木板间的动摩擦因数【答案】C【解析】AB为了能研究摩擦力随时间的变化曲线，故物块一直要处于静止状态，则向左的摩擦力一直与向右轻绳的拉力平衡，图乙是向右轻绳的拉力随时间变化曲线，故图乙也可以反映摩擦力随时间变化的曲线，由图可乙知向右轻绳的拉力先增大后减小，最后趋于不变，故物块先受静摩擦力作用后受滑动摩擦力作用，所以不需要让木板保持匀速运动，故 AB 错误；C由图可知，最大静摩擦力约为 10N，滑动摩擦力约为 7N，故最大静摩擦力与滑动摩擦力之比约为 10:7，故 C 正确；D根据 fNFF，NFmg 可知，由于不知道物块的重力，故无法求物块与木板间的动摩擦因数，故 D 错误。故选 C。3（2020浙江卷）如图是“中国天眼”500m口径球面射电望远镜维护时的照片。为不损伤望远镜球面，质量为 m 的工作人员被悬在空中的氦气球拉着，当他在离底部有一定高度的望远镜球面上缓慢移动时，氦气球对其有大小为56mg、方向竖直向上的拉力作用，使其有“人类在月球上行走”的感觉，若将人视为质点，此时工作人员（）A受到的重力大小为16mg B受到的合力大小为16mg C对球面的压力大小为16mg D对球面的作用力大小为16mg【答案】D【解析】A工作人员的质量为m，则工作人员受到的重力 Gmg A 错误；B工作人员在球面上缓慢行走，处于平衡状态，合力为 0，B 错误；C工作人员站在的球面位置不水平，对球面的压力不等于16mg，C 错误；D由平衡条件可得球面对工作人员的作用力F满足 5166Fmgmgmg 再由牛顿第三定律可得，工作人员对球面的作用力大小为 16Fmg D 正确。故选 D。4（2020山东卷）如图所示，一轻质光滑定滑轮固定在倾斜木板上，质量分别为 m 和 2m 的物块 A、B，通过不可伸长的轻绳跨过滑轮连接，A、B 间的接触面和轻绳均与木板平行。A 与 B 间、B 与木板间的动摩擦因数均为，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。当木板与水平面的夹角为 45时，物块 A、B 刚好要滑动，则 的值为（）A13 B14 C15 D16【答案】C【解析】当木板与水平面的夹角为45时，两物块刚好滑动，对 A 物块受力分析如图 沿斜面方向，A、B 之间的滑动摩擦力 1cos45fNmg 根据平衡条件可知 sin 45cos45Tmgmg 对 B 物块受力分析如图 沿斜面方向，B 与斜面之间的滑动摩擦力 23cos45fNmg 根据平衡条件可知 2sin 45cos453cos45mgTmgmg 两式相加，可得 2sin 45sin 45cos45cos453cos45mgmgmgmgmg 解得 15 故选 C。5（2020浙江卷）矢量发动机是喷口可向不同方向偏转以产生不同方向推力的一种发动机。当歼 20 隐形战斗机以速度 v 斜向上飞行时，其矢量发动机的喷口如图所示。已知飞机受到重力 G、发动机推力1F、与速度方向垂直的升力2F和与速度方向相反的空气阻力fF。下列受力分析示意图可能正确的是（）ABC D【答案】A【解析】由题意可知所受重力 G 竖直向下，空气阻力 Ff与速度方向相反，升力 F2与速度方向垂直，发动机推力 F1的方向沿喷口的反方向，对比图中选项可知只有 A 选项符合题意。故选 A。6（2020全国卷）如图，悬挂甲物体的细线拴牢在一不可伸长的轻质细绳上 O 点处；绳的一端固定在墙上，另一端通过光滑定滑轮与物体乙相连。甲、乙两物体质量相等。系统平衡时，O 点两侧绳与竖直方向的夹角分别为 和。若=70，则 等于（）A45 B55 C60 D70【答案】B【解析】甲物体是拴牢在 O 点，且甲、乙两物体的质量相等，则甲、乙绳的拉力大小相等，O 点处于平衡状态，则左侧绳子拉力的方向在甲、乙绳子的角平分线上，如图所示 根据几何关系有 1802 解得55。故选 B。