2023届新高考物理选考一轮检测-专题二相互作用.docx

专题二相互作用专题检测题组(时间:70分钟满分:120分)一、单项选择题(每小题4分,共60分)1.(2021湘潭联考)小明在暑假里做了一次城市道路破损情况调查,发现在平直的道路上,交通红绿灯前斑马线附近路面破损开裂比较严重。小明针对这个问题提出了各种解释,你认为造成这种现象最主要的原因是()A.斑马线附近通过的行人多,路面被踩踏严重B.斑马线附近交通信号设备多,路面下管道多导致路面不结实C.行驶的汽车经常在斑马线前刹车,汽车对路面的摩擦力增大D.行驶的汽车经常在斑马线前刹车,汽车对路面的正压力增大答案C行驶的汽车在遇到红灯时,要在斑马线前刹车,汽车对路面的摩擦力增大,所以斑马线附近路面破损开裂比较严重,故A、B、D错误,C正确。2.(2022届湖南师大附中月考二)有P、Q、N三物块质量均为m,它们竖直叠放在水平面上且处于静止状态,如图,现对Q施加一个水平向右的推力F,三个物块依然保持静止状态,则施加力F之后() A.P、Q两物体之间的摩擦力增大B.Q、N两物体之间的摩擦力减小C.Q一定受到5个力的作用D.Q、N两物体之间的弹力增大答案D对P受力分析可知,P受重力、支持力和沿斜面向上的摩擦力,P受力情况不变,故P、Q间的摩擦力不变,A错误。对P、Q整体受力分析可知,开始时整体受重力、支持力和沿斜面向上的摩擦力,后来又受到水平推力的作用,Q、N间的摩擦力可能减小,也可能反向增大,B错误。若F沿斜面向上的分力与P、Q整体重力沿斜面向下的分力平衡,则Q可以不受N的摩擦力作用,故此时Q将受重力、推力、压力、支持力及P、Q间的摩擦力5个力的作用;若Q、N间有摩擦力,则Q受6个力的作用,C错误。因F有垂直于斜面的分力效果,故Q、N间的弹力一定增大,D正确。易错警示受力分析时一般按重力、已知力、弹力、摩擦力的顺序逐个分析,判断静摩擦力的有无要注意分析有没有相对运动趋势。3.(2022届周南中学月考一)如图所示的水平面上,橡皮绳一端固定,另一端连接两根弹簧,连接点P在F1、F2和F3三力作用下保持静止,下列判断正确的是() A.F1>F2>F3B.F3>F1>F2C.F2>F3>F1D.F3>F2>F1答案B由连接点P在三个力作用下静止知,三个力的合力为零,即F1、F2二力的合力F3'与F3等大反向,三力构成的平行四边形如图所示,由数学知识可知F3>F1>F2,B正确。4.(2022届三湘名校联考)如图,轻质弹簧的左端与墙面相连,右端与一质量m=1 kg的物块相连。物块与水平面之间的动摩擦因数=0.5。现给物块施加一个水平向右的恒力F=8 N,物块仅能在A、B之间静止。若A、B之间距离为0.05 m,最大静摩擦力与滑动摩擦力相等,重力加速度g=10 m/s2。则下列说法正确的是()A.弹簧原长位置在A点右侧B.弹簧原长位置在A、B之间C.弹簧劲度系数k=200 N/mD.弹簧劲度系数k=260 N/m答案C设向左为正,水平方向物块受恒力F、摩擦力、弹簧弹力kx。物块静止,合力为零,A、B为临界点,物块在这两点所受摩擦力均为最大静摩擦力,即有fm=mg=5 N,在A点时摩擦力向左,即kxA+fm-F=0,得kxA=3 N,弹簧弹力向左,故在A点时弹簧为伸长状态,原长位置在A点左侧,A、B均错;在B点时摩擦力向右,则有kxB-F-fm=0,得kxB=13 N,又xB-xA=0.05 m,联立解得k=200 N/m,C正确,D错误。5.(2022届临澧一中月考二)如图所示,滑环B套在与竖直方向成=37°角的粗细均匀的固定杆上,物块A和滑环B用绕过光滑定滑轮的不可伸长的轻绳连接,连接滑环B的绳与杆垂直并在同一竖直平面内,滑环B恰好不能下滑,滑环和杆间的动摩擦因数=0.4,设滑环和杆间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力,则物块A和滑环B的质量之比为(sin 37°=0.6,cos 37°=0.8)()A.75B.135C.2310D.3925答案B应用隔离法,对A由平衡条件有T=mAg。对B受力分析,如图,根据平衡条件有mBg cos =f,T'=T=mAg=N+mBg sin ,f=N,联立解得mAmB=135,故选B。6.(2021长沙一中月考二,3)如图所示,一匀质球A搁在竖直墙壁与弧形滑块B之间,一切摩擦均不计,用一水平推力F推住弧形滑块B,使球与滑块均静止,现将滑块B向右推过一较小的距离,滑块和球仍处于静止状态,则与原来相比()A.墙壁对球的弹力不变B.滑块对球的弹力增大C.地面对滑块的弹力增大D.推力F减小答案B对球受力分析,球受到重力、滑块的弹力N1和墙壁的弹力N2,由于重力的大小和方向都不变,墙壁的弹力方向不变,弧面的支持力方向在变化,从图中可知,滑块对球的弹力在增大,墙壁对球的弹力在增大,故A错误,B正确;对滑块和球整体进行受力分析,竖直方向滑块和球的重力之和等于地面对滑块的弹力,滑块和球的重力不变,所以地面对滑块的弹力不变,水平方向推力F等于墙壁对球的弹力,推力F增大,故C、D错误。7.(2022届长沙一中月考一)如图所示,半球形容器固定在地面上,容器内壁光滑,球A和球B放在容器内,用水平力作用在球A上,使球A的球心O1与半球形容器的球心O2在同一竖直线上,容器半径、球A半径、球B半径之比为621,球B的质量为m,两球质量分布均匀,重力加速度为g,整个系统始终静止。则推力F的大小为()A.12mgB.22mgC.32mgD.34mg答案D对B球受力分析如图所示,设B球的半径为r,则O1O2=4r,O1O3=3r,O2O3=5r,则O1O2O3是直角三角形,O1O2O3=37°。由平衡条件可知,FBA=mg tan 37°=34mg,由于A球受力平衡,则有F=FAB=FBA=34mg,故D正确。8.(2022届湖南名校联合体10月联考)如图所示,一个内表面光滑的半球形碗放在桌面上,碗口水平,O是球心,碗的球半径为R,一根轻质杆的两端固定有A、B两个小球(可视为质点),质量分别是m1、m2,已知杆长为2R,杆静止时与水平面夹角为15°,则A、B两小球的质量之比是()A.21B.31C.21D.23答案B对两球受力分析并将力平移后构建矢量三角形如图所示,T=T',由正弦定理,对A得:m1gsin45°=Tsin30°,对B得:m2gsin45°=T'sin60°。联立两式解得:m1m2=31,故选B。解题指导物体受三力平衡,但三力不构成直角三角形时,可考虑应用正弦定理和相似三角形法求解,也可以用正交分解法求解。9.(2022届深圳龙岗第一次调研,2)如图,一女孩把装有一个篮球的手推车沿斜面一直保持匀速向上推动,手推车底面平行于斜面,侧面垂直于底面,下列说法正确的是()A.手推车底面对篮球的弹力大于篮球的重力B.手推车侧面对篮球的弹力大于篮球的重力C.手推车对篮球的总作用力大于篮球的重力D.若在手推车中再放入一个篮球,各个球所受的合力相同答案D对篮球受力分析,设斜面倾角为,如图所示,根据几何知识,手推车底部对篮球的支持力N1=mg cos ,mg cos <mg,A错误;手推车侧面对篮球的支持力N2=mg sin ,mg sin <mg,B错误;由于手推车沿斜面一直保持匀速向上运动,则手推车对篮球的总作用力等于篮球的重力,C错误;由于手推车沿斜面一直保持匀速向上运动,在手推车中再放入一个篮球,各个球所受的合力相同,都为0,D正确。10.(2022届广东省实验中学月考,2)如图所示,石拱桥的正中央有一质量为m的对称楔形石块,侧面与竖直方向的夹角为,重力加速度为g,若接触面间的摩擦力忽略不计,则石块侧面所受弹力的大小为()A.mg2sinB.mg2cosC.12mg tan D.mg2tan答案A对物体受力分析,如图:根据共点力平衡条件,将两弹力合成,结合几何关系,有mg=2×F sin ,F=mg2sin,故A正确。11.(2021佛山二模,1)如图,一直梯靠竖直墙壁放置,人站在梯子上,处于静止状态。忽略梯子与墙壁间的摩擦力,则下列说法正确的是() A.人越重,梯子所受合外力越大B.地面对梯子支持力的大小与人所站的高度无关C.墙壁对梯子的弹力方向垂直于梯子所在平面斜向上D.地面对梯子的摩擦力大于墙壁对梯子的弹力答案B梯子处于静止状态,所受合力始终为零,A错误;把人与梯子看成整体,受重力、垂直墙壁的弹力、地面竖直向上的支持力以及地面的摩擦力作用处于静止状态,竖直方向:重力与地面支持力平衡,故地面对梯子的支持力等于人与梯子的总重力,与人站的高度无关,故B正确;墙壁对梯子的弹力方向垂直墙壁,故C错误;水平方向:地面对梯子的摩擦力大小等于墙壁对梯子的弹力大小,故D错误。12.(2022届烟台二中月考)如图所示,轻质弹性绳一端固定于O点,另一端系一小球,小球静止时弹性绳竖直。现对小球施加一个水平力,使其缓慢移动至弹性绳与竖直方向成60°角。若弹性绳的形变在弹性限度内,弹性绳原长为x0,则此过程中小球上升的高度为()A.14x0B.12x0C.13x0D.x0答案B小球竖直静止时,设弹性绳的伸长量为x1,有mg=kx1;用水平力拉动小球到弹性绳与竖直方向成60°角平衡时,设弹性绳的伸长量为x2,由三力平衡的条件可得:mg=kx2 cos 60°,可得x2=2x1,则由几何关系可知小球上升的高度为h=x0+x1-(x0+x2)cos 60°,联立解得:h=x02,故选B。13. (2022届济南统考)如图所示为一款可调握力器的简化图。通过调节右侧旋钮可令弹簧下悬点在A到B间移动,从而使弹簧初始弹力在025 N之间变化,已知弹簧下端处于A点时,弹簧与水平杆成53°角,当其调节到B点时,弹簧与水平杆成37°角,已知AB长3.5 cm,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,则该弹簧的劲度系数为()A.800 N/mB.900 N/mC.1 000 N/mD.1 200 N/m答案C如图所示,过O点作AB的垂线,与AB所在直线相交于D点,连接OA、OB,设OD=s,BD=L1,AD=L2,由几何关系得:L1-L2=3.5 cm,tan 53°=sL2,tan 37°=sL1,解得s=6 cm,弹簧从A点调节到B点时,形变量为x=ssin37°-ssin53°,解得x=2.5 cm,根据胡克定律得F=kx,可求得k=1 000 N/m,C正确。14.(2022届青岛月考)如图所示,竖直面光滑的墙角有一个质量为m、半径为r的均匀半球体A,现在A上放一密度和半径与A相同的球体B,调整A的位置使得A、B保持静止状态,已知A与地面间的动摩擦因数为0.5,则A球球心距墙角的最远距离是(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力)()A.9r5B.2rC.11r5D.13r5答案CB的质量为2m,对A、B整体,地面对A的支持力为:FN=3mg,当地面对A的摩擦力达到最大静摩擦力时,A球球心距墙角的距离最远,分别对A、B受力分析,得:FNAB=2mgsin,FNBA cos =FN,又FNAB=FNBA,解得: tan =43,则A球球心距墙角的最远距离为:x=2r cos +r=115r,故C正确,A、B、D错误。15.(2022届泰安期中,8)如图所示,长方体由木块A、B组成,木块A固定在水平地面上,木块B的上下表面为相同的三角形,顶角=30°,木块A与B间、木块B与地面间的动摩擦因数均为。现用垂直木块B一边的力推动木块匀速运动,则木块B受到的摩擦力大小与重力大小之比为() A.B.23-C.33-D.3-3答案C对木块B水平方向上的受力如图所示,木块B受两个摩擦力一个是A施加的f1,一个是地面施加的f2,由木块B匀速运动得到F cos =f1+f2=mg+·F sin ,故f1+f2mg=mg+F·sinmg=33-,故选C。二、多项选择题(每小题6分,共36分)16.(2022届长郡中学月考三)(多选)如图所示,A、B、C是三个质量均为m的物块,A置于固定的水平桌面上,A与桌面间的动摩擦因数为0.5,C置于水平地面上,物块A的左端连接劲度系数为k1的轻弹簧M,A、B间通过轻质细绳相连,连接A与滑轮的轻绳水平,连接B与滑轮的轻绳竖直,B、C间通过劲度系数为k2的轻弹簧N相连,开始时轻绳伸直但无作用力,轻弹簧M恰好为原长,重力加速度为g。现在轻弹簧M的左端施加一水平向左的外力F缓慢拉动轻弹簧,弹簧始终在弹性限度内,当轻弹簧N的弹力大小为原来的一半时,轻弹簧M的左端移动的距离可能为() A.mg12k2+1k1B.mg1k2+1k1C.mg32k2+2k1D.mg3k2+2k1答案AC未施加外力F时,设弹簧N的形变量为x1,则mg=k2x1,解得x1=mgk2,设当弹簧N的弹力大小为原来的一半时,N的形变量为x2,则mg2=k2x2,解得x2=mg2k2。设当弹簧N处于压缩时M的形变量为x3,则k1x3=mg+mg-k2x2,解得x3=mgk1,所以弹簧M的左端移动的距离为x=x1-x2+x3=mg12k2+1k1;设当弹簧N处于拉伸时M的形变量为x4,则k1x4=mg+mg+k2x2,解得x4=2mgk1,所以弹簧M的左端移动的距离为x=x1+x2+x4=mg32k2+2k1。A、C正确。17.(2022届周南中学月考一)(多选)一斜劈M静止于粗糙的水平地面上,在其斜面上放一滑块m,若给m一向下的初速度v0,则m正好保持匀速下滑。如图所示,现在m下滑的过程中再加一个作用力,则以下说法正确的是()A.在m上加一竖直向下的力F1,则m将保持匀速运动,M对地无摩擦力的作用B.在m上加一个沿斜面向下的力F2,则m将做加速运动,M对地有水平向左的静摩擦力的作用C.在m上加一个水平向右的力F3,则m将做减速运动,在m停止前M对地有向右的静摩擦力的作用D.无论在m上加什么方向的力,在m停止前M对地都无静摩擦力的作用答案AD当不受外力时,m正好保持匀速下滑,对m受力分析,设斜面倾角为,得到G sin =G cos 。在m上加一竖直向下的力F1时有(G+F1)sin =(G+F1)cos ,则m将保持匀速运动,由整体法分析可知M对地无摩擦力的作用,A正确。在m上加一沿斜面向下的力F2,对m,垂直斜面方向N=G cos ,m与斜面间的弹力大小不变,故滑动摩擦力大小f=G cos 不变,在沿斜面方向G sin +F2>G cos ,滑块m所受的合力将沿斜面向下,做加速运动;由以上分析可得,滑块m所受斜面施加的支持力与摩擦力不变,则合力仍然竖直向上,则斜面所受滑块施加的摩擦力与压力的合力竖直向下,则斜劈水平方向仍无运动趋势,故仍对地面无摩擦力作用,B错误。在m上加一水平向右的力F3,沿斜面方向G sin <F3 cos +(G cos +F3 sin ),故m做减速运动;对滑块m,所受支持力由G cos 增加了F3 sin ,则滑动摩擦力由G cos 增加了F3 sin ,即支持力与滑动摩擦力成比例增加,两力的合力方向还是竖直向上,则斜面所受的摩擦力与压力的合力方向还是竖直向下,斜劈水平方向仍无运动趋势,则斜劈不受地面的摩擦力,C错误。无论在m上加上什么方向的力,只要m在滑动,m对斜面的压力与m对斜面的摩擦力都是以1的比例增加,则其合力的方向始终竖直向下,斜劈水平方向没有相对地面的运动趋势,始终对地面无摩擦力作用,D正确。18.(2022届湖南师大附中月考二)(多选)如图所示,细线的上端系在墙上的A点,下端连一光滑小球B(视为质点),14圆柱体静置于粗糙水平地面上,细线恰好与14圆柱体相切。现对14圆柱体施加一水平向右的拉力,使之沿地面缓慢向右移动,直至小球B到达C点。则在该过程中() A.细线的拉力增大B.14圆柱体对小球的支持力增大C.地面对14圆柱体的支持力增大D.地面对14圆柱体的摩擦力大小不变答案BC小球B的受力情况如图所示,形成的力的矢量三角形与三角形COD相似,在B缓慢沿弧面上移的过程中,COD减小,CD变短,OD变长,由相似三角形法可知细线的拉力T减小,柱体对小球的支持力N增大,A错误,B正确;对小球和柱体整体分析可知,由于拉力T的竖直向上的分力和水平向左的分力均减小,故地面对柱体的支持力增大,摩擦力减小,C正确,D错误。19.(2022届梅州东山中学期中,9)(多选)如图为某工厂生产流水线上的产品水平传输装置的俯视图,它由传送带和转盘组成。某产品(可视为质点)从A处无初速度放到匀速运动的传送带上,恰好匀加速运动到B处后进入匀速转动的转盘随其一起运动(无相对滑动),到C处被取走装箱。已知A、B的距离是产品在转盘上与转轴O距离的两倍,设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,则()A.产品在A、B间的运动时间大于在B、C间的运动时间B.产品在A、B间的运动时间小于在B、C间的运动时间C.产品与传送带间的动摩擦因数小于产品与转盘间的动摩擦因数D.产品与传送带间的动摩擦因数大于产品与转盘间的动摩擦因数答案AC设传送带匀速运动的速度为v,转盘的半径为R,由题意知AB=2R,产品在A、B间运动时间为t1=4R/v,在B、C间的运动时间t2=Rv,得t2<t1,A正确,B错误;从A到B的过程中,v2=21g·2R,得1=v24gR,在圆盘上运动时,静摩擦力提供向心力,可得f=mv2R<2mg,解得2>v2gR,所以C正确,D错误。20.(2022届肇庆一模,10)(多选)如图所示是某地铁站的安检设施。该设施中的水平传送带以恒定速率v运动,乘客将质量为m的物品放在传送带上,物品由静止开始加速至速率为v后匀速通过安检设施,下列说法正确的是() A.物品先受滑动摩擦力作用,后受静摩擦力作用B.物品所受摩擦力的方向与其运动方向相同C.物品与传送带间的动摩擦因数越大,产生的热量越多D.物品与传送带间的动摩擦因数越大,物品与传送带相对位移越小答案BD物品匀速后,与传送带之间无相对运动趋势,不受静摩擦力作用,A错误;物品与传送带有相对运动时,相对传送带向后运动,所受摩擦力的方向与其运动方向相同,B正确;物品与传送带有相对运动时,其加速度a=mgm=g,物品由静止开始加速至速率为v过程用时t=va=vg,与传送带相对位移x=vt-v2t=v22g,产生热量Q=mgx=12mv2,则物品与传送带间的动摩擦因数越大,产生的热量仍一样,相对位移越小,C错误,D正确。21.(2022届泰安统考)(多选)如图所示,水平面上复印机纸盒里放一叠(共计10张)复印纸,每一张纸的质量均为m。用一摩擦轮以竖直向下的力F压第1张纸,并以一定的角速度逆时针转动摩擦轮,确保摩擦轮与第1张纸之间、第1张纸与第2张纸之间均有相对滑动。设最大静摩擦力与滑动摩擦力相等,摩擦轮与第1张纸之间的动摩擦因数为1,纸张间的动摩擦因数均为2,且有1>2,则下列说法正确的是()A.第2张纸与第3张纸之间可能发生相对滑动B.第2张纸与第3张纸之间不可能发生相对滑动C.第1张纸受到摩擦轮的摩擦力方向向左D.第6张纸受到的合力为零答案BD第1张纸相对于摩擦轮向左运动,则受到的滑动摩擦力与轮的运动方向相同,向右,C错误;对第2张纸分析,它的下表面与第3张纸之间的最大静摩擦力Fm=2(F+2mg),上表面受到第1张纸向右的滑动摩擦力为Ff=2(F+mg)<Fm,则第2张纸与第3张纸之间不发生相对滑动,即第2张以下的纸所受的合力都为零,故A错误,B、D正确。三、非选择题(共24分)22.(2022届湖南师大附中月考二)(10分)如图所示,物体A、B叠放在倾角=37°的斜面上(斜面保持不动,质量为M=10 kg),并通过跨过光滑滑轮的细线相连,细线与斜面平行。两物体的质量分别为mA=2 kg,mB=1 kg,B与斜面间的动摩擦因数2=0.2,问:(认为滑动摩擦力等于最大静摩擦力,g取10 m/s2,sin 37°=0.6)(1)如果A、B间动摩擦因数1=0.1,为使A能平行于斜面向下做匀速运动,应对A施加一平行于斜面向下的多大的拉力F?此时斜面对地面的压力N多大?(2)如果A、B间动摩擦因数未知,为使A、B两个物体一起静止在斜面上,A、B间的动摩擦因数1应满足什么条件。解析(1)对A由平衡条件得:F+mAg sin =T+1mAg cos 对B由平衡条件得:T=mBg sin +1mAg cos +2(mA+mB)g cos 解得:F=2 N 利用整体法由竖直方向受力平衡有:N'=(M+mA+mB)g+F sin =131.2 N由牛顿第三定律得N=N'=131.2 N (2)由受力分析可知,一定存在A有下滑趋势,B有上滑趋势。对A由平衡条件得:mAg sin 1mAg cos +T对B由平衡条件得:T1mAg cos +2(mA+mB)g cos +mBg sin 解得10.037 5 23.(2020广东省实验中学段考,25)(14分)如图所示,质量为m的物块A被轻质不可伸长的细绳系住斜放在倾角为30°的斜面上,物块A与斜面间的动摩擦因数为(<33)。细绳绕过定滑轮O右端固定在天花板上,细绳上一光滑轻质动滑轮O'下方悬挂着重物B,整个装置处于静止状态,此时细绳左右两边与竖直方向的夹角=30°、=60°。已知重力加速度大小为g,最大静摩擦力等于滑动摩擦力。(1)重物B的质量为多少时,A与斜面间恰好没有摩擦力作用?(2)求在满足第(1)问情境时,水平地面对斜面的摩擦力大小。(3)要物块A能在斜面上保持静止,重物B的质量应满足什么条件?(斜面此时仍然静止)解析(1)由题意知,对物块A受力分析,受拉力T、重力、支持力,根据平衡条件,沿斜面方向,有:T cos 30°=mg sin 30°解得:T=33mg对重物B和动滑轮整体分析,受两个拉力和重力,根据平衡条件,有:m'g=T=33mg故m'=33m(2)对物块A和斜面体整体受力分析,受重力、拉力、支持力和静摩擦力,根据平衡条件,有:f=T sin 30°=36mg。(3)如果物块A恰好不上滑,则对A,有:平行斜面方向:T1 cos 30°-mg sin 30°-f'=0其中f'=N垂直斜面方向:N+T1 sin 30°-mg cos 30°=0解得:T1=mg(1+3)3+;如果物块A恰好不下滑,则对A,有:平行斜面方向:T2 cos 30°-mg sin 30°+f=0其中f=N'垂直斜面方向:N'+T2 sin 30°-mg cos 30°=0解得:T2=mg(1-3)3-;由于绳子的拉力大小等于重物B的重力大小,故重物B的质量范围为:m(1-3)3-mBm(1+3)3+。