2019-2021高考真題物理分項匯編-專題02相互作用(原卷版+解析版)

專題02相互作用（2021?廣東卷）唐代《耒耜經(jīng)》記載了曲轅犁相對直轅犁的優(yōu)勢之一是起土省力，設牛用大小相等的拉力F通過耕索分別拉兩種犁，F(xiàn)與豎直方向的夾角分別為α和β,α<β，如圖所示，忽略耕索質(zhì)量，耕地過程中，下列說法正確的是（）曲轅犁 直轅犁A.耕索對曲轅犁拉力的水平分力比對直轅犁的大B.耕索對曲轅犁拉力的豎直分力比對直轅犁的大C.曲轅犁勻速前進時，耕索對犁的拉力小于犁對耕索的拉力D.直轅犁加速前進時，耕索對犁的拉力大于犁對耕索的拉力（2021?湖南卷）質(zhì)量為M的凹槽靜止在水平地面上，內(nèi)壁為半圓柱面，截面如圖所示，A為半圓的最低點，B為半圓水平直徑的端點。凹槽恰好與豎直墻面接觸，內(nèi)有一質(zhì)量為m的小滑塊。用推力F推動小滑塊由A點向B點緩慢移動，力F的方向始終沿圓弧的切線方向，在此過程中所有摩擦均可忽略，下列說法正確的是（）A.推力F先增大后減小B.凹槽對滑塊的支持力先減小后增大C.墻面對凹槽的壓力先增大后減小D.水平地面對凹槽的支持力先減小后增大（2021?河北卷）如圖，矩形金屬框MNQP豎直放置，其中MN、PQ足夠長，且PQ桿光滑，一根輕彈簧一端固定在M點，另一端連接一個質(zhì)量為m的小球，小球穿過PQ桿，金屬框繞MN軸分別以角速度3和3'勻速轉(zhuǎn)動時，小球均相對PQ桿靜止，若3'>3，則與以3勻速轉(zhuǎn)動時相比，以3'勻速轉(zhuǎn)動時（）0J

bNl 1QA?小球的高度一定降低 B.彈簧彈力的大小一定不變C.小球?qū)U壓力的大小一定變大 D.小球所受合外力的大小一定變大4.（2020.海南卷）如圖，上網(wǎng)課時小明把手機放在斜面上，手機處于靜止狀態(tài)。則斜面對手機的（ ）A.支持力豎直向上B.支持力小于手機所受的重力C.摩擦力沿斜面向下D.摩擦力大于手機所受的重力沿斜面向下的分力（2020?北京卷）某同學利用圖甲所示裝置研究摩擦力的變化情況。實驗臺上固定一個力傳感器，傳感器用棉線拉住物塊，物塊放置在粗糙的長木板上。水平向左拉木板，傳感器記錄的F-1圖像如圖乙所示。下列說法正確的是（）A.實驗中必須讓木板保持勻速運動B.圖乙中曲線就是摩擦力隨時間的變化曲線C最大靜摩擦力與滑動摩擦力之比約為10:7D.只用圖乙中數(shù)據(jù)可得出物塊與木板間的動摩擦因數(shù)（2020.浙江卷）如圖是“中國天眼”500m口徑球面射電望遠鏡維護時的照片。為不損傷望遠鏡球面，質(zhì)量為m的工作人員被懸在空中的氦氣球拉著，當他在離底部有一定高度的望遠鏡球面上緩慢移動時，氦氣5球?qū)ζ溆写笮槿齧g、方向豎直向上的拉力作用，使其有“人類在月球上行走”的感覺，若將人視為質(zhì)點，6C.對球面的壓力大小為1mg D.對球面的作用力大小為1mg66（2020?山東卷）如圖所示，一輕質(zhì)光滑定滑輪固定在傾斜木板上，質(zhì)量分別為m和2m的物塊A、B,通過不可伸長的輕繩跨過滑輪連接，A、B間的接觸面和輕繩均與木板平行。A與B間、B與木板間的動摩擦因數(shù)均為μ，設最大靜摩擦力等于滑動摩擦力。當木板與水平面的夾角為45°時，物塊A、B剛好要滑動，則μ的值為（ ）A.B.C.D.13141516（2020?浙江卷）矢量發(fā)動機是噴口可向不同方向偏轉(zhuǎn)以產(chǎn)生不同方向推力的一種發(fā)動機。當殲20隱形戰(zhàn)斗機以速度V斜向上飛行時，其矢量發(fā)動機的噴口如圖所示。已知飛機受到重力G、發(fā)動機推力F、與速度方向垂直的升力F2和與速度方向相反的空氣阻力Ff。下列受力分析示意圖可能正確的是（ ）9.（2020?全國卷）如圖，懸掛甲物體的細線拴牢在一不可伸長的輕質(zhì)細繩上O點處；繩的一端固定在墻上，另一端通過光滑定滑輪與物體乙相連。甲、乙兩物體質(zhì)量相等。系統(tǒng)平衡時，O點兩側(cè)繩與豎直方向的夾）C.60°D.70°10.（2019?江蘇卷）如圖所示，一只氣球在風中處于靜止狀態(tài)，風對氣球的作用力水平向右.細繩與豎直方11.（2019?天津卷）2018年10月23日，港珠澳跨海大橋正式通車。為保持以往船行習慣，在航道處建造了單面索（所有鋼索均處在同一豎直面內(nèi)）斜拉橋，其索塔與鋼索如圖所示。下列說法正確的是（ ）A.增加鋼索的數(shù)量可減小索塔受到的向下的壓力B.為了減小鋼索承受的拉力，可以適當降低索塔的高度C.索塔兩側(cè)鋼索對稱且拉力大小相同時，鋼索對索塔的合力豎直向下D.為了使索塔受到鋼索的合力豎直向下，索塔兩側(cè)的鋼索必須對稱分布12.間，（2019?全國卷）用卡車運輸質(zhì)量為m的勻質(zhì)圓筒狀工件，為使工件保持固定，將其置于兩光滑斜面之如圖所示.兩斜面I、∏固定在車上，傾角分別為30°和60°.重力加速度為g.當卡車沿平直公路勻速行駛時，圓筒對斜面I、∏壓力的大小分別為FPF2,則A.mg，BFi=FImgC.FI=Mmg，F(xiàn)2二號mg11萬百F=—mg,F=——mg^2 ^2mg「1F2=-mg乙DFi=2在2，13.（2019?浙江卷）如圖所示，一根粗糙的水平橫桿上套有A、B兩個輕環(huán)，系在兩環(huán)上的等長細繩拴住的書本處于靜止狀態(tài),現(xiàn)將兩環(huán)距離變小后書本仍處于靜止狀態(tài),則A.桿對A環(huán)的支持力變大B環(huán)對桿的摩擦力變小C.桿對A環(huán)的力不變D.與B環(huán)相連的細繩對書本的拉力變大（2019?浙江卷）如圖所示，小明撐桿使船離岸，則下列說法正確的是A.小明與船之間存在摩擦力B.桿的彎曲是由于受到桿對小明的力C.桿對岸的力大于岸對桿的力D.小明對桿的力和岸對桿的力是一對相互作用力（2019?浙江卷）小明在觀察如圖所示的沙子堆積時，發(fā)現(xiàn)沙子會自然堆積成圓錐體，且在不斷堆積過程中，材料相同的沙子自然堆積成的圓錐體的最大底角都是相同的.小明測出這堆沙子的底部周長為31.4m，利用物理知識測得沙子之間的摩擦因數(shù)為0.5，估算出這堆沙子的體積最接近（ ）B.200m3A.60m3C.250m3D.500m3（2019?全國卷）如圖，一粗糙斜面固定在地面上，斜面頂端裝有一光滑定滑輪.一細繩跨過滑輪，其一端懸掛物塊M另一端與斜面上的物塊M相連，系統(tǒng)處于靜止狀態(tài).現(xiàn)用水平向左的拉力緩慢拉動N,直至懸掛N的細繩與豎直方向成45°.已知M始終保持靜止，則在此過程中（ ）A.水平拉力的大小可能保持不變M所受細繩的拉力大小一定一直增加M所受斜面的摩擦力大小一定一直增加M所受斜面的摩擦力大小可能先減小后增加專題02相互作用(2021?廣東卷)唐代《耒耜經(jīng)》記載了曲轅犁相對直轅犁的優(yōu)勢之一是起土省力，設牛用大小相等的拉力F通過耕索分別拉兩種犁，F(xiàn)與豎直方向的夾角分別為α和β,α<β，如圖所示，忽略耕索質(zhì)量，耕地過程中，下列說法正確的是()曲轅犁 直轅犁A.耕索對曲轅犁拉力的水平分力比對直轅犁的大B.耕索對曲轅犁拉力的豎直分力比對直轅犁的大C.曲轅犁勻速前進時，耕索對犁的拉力小于犁對耕索的拉力D.直轅犁加速前進時，耕索對犁的拉力大于犁對耕索的拉力【答案】B【解析】A.將拉力F正交分解如下圖所示則在％方向可得出Fx曲=FsinαFx直=Fsinβ在y方向可得出F曲=FcosαF直=Fcosβ由題知α<β則sinα<sinβcosα>cosβ則可得到Fx曲<Fx直>FF曲y直A錯誤、B正確;CD.耕索對犁的拉力與犁對耕索的拉力是一對相互作用力，它們大小相等，方向相反，無論是加速還是勻速，則CD錯誤。故選Bo(2021?湖南卷)質(zhì)量為M的凹槽靜止在水平地面上，內(nèi)壁為半圓柱面，截面如圖所示，A為半圓的最低點，B為半圓水平直徑的端點。凹槽恰好與豎直墻面接觸，內(nèi)有一質(zhì)量為m的小滑塊。用推力F推動小滑塊由A點向B點緩慢移動，力F的方向始終沿圓弧的切線方向，在此過程中所有摩擦均可忽略，下列說法正確的是()周郎卯制恤倒制酬沆她加期慟優(yōu)麗制和5A.推力F先增大后減小B.凹槽對滑塊的支持力先減小后增大C.墻面對凹槽的壓力先增大后減小D.水平地面對凹槽的支持力先減小后增大【答案】C【解析】AB.對滑塊受力分析，由平衡條件有F=mgSinθN=mgCoSθ滑塊從A緩慢移動B點時，θ越來越大，則推力F越來越大，支持力N越來越小，所以AB錯誤;C.對凹槽與滑塊整體分析，有墻面對凹槽的壓力為F=FCoSθ=mgsinθcosθ=—mgsin(2θ)N2則θ越來越大時，墻面對凹槽的壓力先增大后減小，所以C正確；D.水平地面對凹槽的支持力為N=(M+m)g一FSinθ=(M+m)g一mgsin2θ地則θ越來越大時，水平地面對凹槽的支持力越來越小，所以D錯誤；故選Co(2021?河北卷)如圖，矩形金屬框MNQP豎直放置，其中MN、PQ足夠長，且PQ桿光滑，一根輕彈簧一端固定在M點，另一端連接一個質(zhì)量為m的小球，小球穿過PQ桿，金屬框繞MN軸分別以角速度3和3'勻速轉(zhuǎn)動時，小球均相對PQ桿靜止，若3'>3，則與以3勻速轉(zhuǎn)動時相比，以3'勻速轉(zhuǎn)動時()A.小球的高度一定降低 B.彈簧彈力的大小一定不變C.小球?qū)U壓力的大小一定變大 D.小球所受合外力的大小一定變大【答案】BD【解析】對小球受力分析，設彈力為T，彈簧與水平方向的夾角為仇則對小球豎直方向Tsinθ=mg而T=k(MPcosθT)0可知θ為定值，T不變，則當轉(zhuǎn)速增大后，小球的高度不變，彈簧的彈力不變。則A錯誤，B正確;水平方向當轉(zhuǎn)速較小時，桿對小球的彈力FN背離轉(zhuǎn)軸，則Tcosθ一F=m32rN即F=Tcosθ一m32rN當轉(zhuǎn)速較大時，F(xiàn)N指向轉(zhuǎn)軸即TCoSθ+F=m3'2rNF`=m3'2r—TcosθN則因ω`>ω，根據(jù)牛頓第三定律可知，小球?qū)U的壓力不一定變大。則C錯誤;根據(jù)F=mω2r合可知，因角速度變大，則小球受合外力變大。則D正確。故選BD。（2020?海南卷）如圖，上網(wǎng)課時小明把手機放在斜面上，手機處于靜止狀態(tài)。則斜面對手機的（ ）A.支持力豎直向上B.支持力小于手機所受的重力C.摩擦力沿斜面向下D.摩擦力大于手機所受的重力沿斜面向下的分力【答案】B【解析】設手機的質(zhì)量為m，斜面傾角為仇對手機進行受力分析，如圖所示由圖可知支持力方向垂直斜面向上，摩擦力方向沿斜面向上，根據(jù)平衡條件則有f=mgSinθ,F=mgcosθN因cosθ<1,故F<mg且摩擦力等于手機所受的重力沿斜面向下的分力N故選Bo(2020?北京卷)某同學利用圖甲所示裝置研究摩擦力的變化情況。實驗臺上固定一個力傳感器，傳感器用棉線拉住物塊，物塊放置在粗糙的長木板上。水平向左拉木板，傳感器記錄的F-1圖像如圖乙所示。下列說法正確的是()A.實驗中必須讓木板保持勻速運動B.圖乙中曲線就是摩擦力隨時間的變化曲線C.最大靜摩擦力與滑動摩擦力之比約為10:7D.只用圖乙中數(shù)據(jù)可得出物塊與木板間的動摩擦因數(shù)【答案】C【解析】AB.為了能研究摩擦力隨時間的變化曲線，故物塊一直要處于靜止狀態(tài)，則向左的摩擦力一直與向右輕繩的拉力平衡,圖乙是向右輕繩的拉力隨時間變化曲線,故圖乙也可以反映摩擦力隨時間變化的曲線,由圖可乙知向右輕繩的拉力先增大后減小,最后趨于不變,故物塊先受靜摩擦力作用后受滑動摩擦力作用,所以不需要讓木板保持勻速運動，故AB錯誤；C.由圖可知，最大靜摩擦力約為10N,滑動摩擦力約為7N,故最大靜摩擦力與滑動摩擦力之比約為10:7,故C正確；D.根據(jù)F=μF,F=mgfNN可知，由于不知道物塊的重力，故無法求物塊與木板間的動摩擦因數(shù)，故D錯誤。故選Co（2020?浙江卷）如圖是“中國天眼”500m口徑球面射電望遠鏡維護時的照片。為不損傷望遠鏡球面，質(zhì)量為m的工作人員被懸在空中的氦氣球拉著，當他在離底部有一定高度的望遠鏡球面上緩慢移動時，氦氣5球?qū)ζ溆写笮镹mg、方向豎直向上的拉力作用，使其有“人類在月球上行走”的感覺，若將人視為質(zhì)點，6此時工作人員（）A.受到的重力大小為1mg B.受到的合力大小為1mg66C.對球面的壓力大小為1mg D.對球面的作用力大小為1mg66【答案】D【解析】A.工作人員的質(zhì)量為m，則工作人員受到的重力G-mgA錯誤；B.工作人員在球面上緩慢行走，處于平衡狀態(tài)，合力為0,B錯誤；C.工作人員站在的球面位置不水平，對球面的壓力不等于1mg,C錯誤;6D.由平衡條件可得球面對工作人員的作用力F滿足下5 1F-mg-—mg=—mg66再由牛頓第三定律可得,工作人員對球面的作用力大小為11F-6mgD正確。故選D。（2020?山東卷）如圖所示，一輕質(zhì)光滑定滑輪固定在傾斜木板上，質(zhì)量分別為m和2m的物塊A、B,通過不可伸長的輕繩跨過滑輪連接，A、B間的接觸面和輕繩均與木板平行。A與B間、B與木板間的動摩擦因數(shù)均為μ,設最大靜摩擦力等于滑動摩擦力。當木板與水平面的夾角為45°時，物塊A、B剛好要滑動，則μ的值為（ ）【答案】C【解析】當木板與水平面的夾角為45°時，兩物塊剛好滑動，對A物塊受力分析如圖、*/

mg沿斜面方向，A、B之間的滑動摩擦力f=μN=μmgcos45°1根據(jù)平衡條件可知T=mgSin45°+μmgcos45°對B物塊受力分析如圖WY沿斜面方向，B與斜面之間的滑動摩擦力f2=NN根據(jù)平衡條件可知=μ-3mgcos45°2mgsin45O=T+μmgcos45o+μ?3mgcos45o兩式相加，可得2mgsin450=mgsin450+μmgcos450+μmgcos450+μ?3mgcos450解得1μ5故選C。（2020?浙江卷）矢量發(fā)動機是噴口可向不同方向偏轉(zhuǎn)以產(chǎn)生不同方向推力的一種發(fā)動機。當殲20隱形戰(zhàn)斗機以速度V斜向上飛行時，其矢量發(fā)動機的噴口如圖所示。已知飛機受到重力G、發(fā)動機推力F、與速度方向垂直的升力F2和與速度方向相反的空氣阻力Ff。下列受力分析示意圖可能正確的是（ ）Ψg*g*g Ψg【答案】A【解析】由題意可知所受重力G豎直向下，空氣阻力Ff與速度方向相反，升力F2與速度方向垂直，發(fā)動機推力FI的方向沿噴口的反方向，對比圖中選項可知只有A選項符合題意。故選A。（2020?全國卷）如圖，懸掛甲物體的細線拴牢在一不可伸長的輕質(zhì)細繩上0點處；繩的一端固定在墻上，另一端通過光滑定滑輪與物體乙相連。甲、乙兩物體質(zhì)量相等。系統(tǒng)平衡時，0點兩側(cè)繩與豎直方向的夾角分別為α和β。若α=70°,則β等于（ ）°45A°55B°6C°7D【答案】B【解析】甲物體是拴牢在O點，且甲、乙兩物體的質(zhì)量相等，則甲、乙繩的拉力大小相等，O點處于平衡狀態(tài)，則左側(cè)繩子拉力的方向在甲、乙繩子的角平分線上，如圖所示根據(jù)幾何關(guān)系有解得0=55故選Bo180=2β+α（2019?江蘇卷）如圖所示，一只氣球在風中處于靜止狀態(tài)，風對氣球的作用力水平向右.細繩與豎直方向的夾角為α，繩的拉力為T，則風對氣球作用力的大小為A.工SinαB．TCosaTsinαTCoSα【答案】C【解析】對氣球受力分析,由水平方向平衡條件可得：/風=TSinα，故C正確.（2019?天津卷）2018年10月23日，港珠澳跨海大橋正式通車。為保持以往船行習慣，在航道處建造了單面索（所有鋼索均處在同一豎直面內(nèi)）斜拉橋，其索塔與鋼索如圖所示。下列說法正確的是（）A.增加鋼索的數(shù)量可減小索塔受到的向下的壓力B.為了減小鋼索承受的拉力，可以適當降低索塔的高度C.索塔兩側(cè)鋼索對稱且拉力大小相同時，鋼索對索塔的合力豎直向下D.為了使索塔受到鋼索的合力豎直向下，索塔兩側(cè)的鋼索必須對稱分布【答案】C【解析】A.以橋身為研究對象，鋼索對橋身的拉力的合力與橋身的重力等大反向，則鋼索對索塔的向下的壓力數(shù)值上等于橋身的重力，增加鋼索的數(shù)量鋼索對索塔的向下的壓力數(shù)值不變，故A錯誤；B.由圖甲可知2Tcosα=Mg，當索塔高度降低后，α變大，CoSα變小，故T變大，故B錯誤；C.由B的分析可知，當鋼索對稱分布時，2Tcosɑ=Mg，鋼索對索塔的合力豎直向下，故C正確；FFD.受力分析如圖乙，只要AB-=ACr，鋼索AC、AB的拉力FA、FA進行合成，合力豎直向下，鋼索SinasinP acab不一定要對稱分布，故D錯誤;故選Co甲 乙（2019?全國卷）用卡車運輸質(zhì)量為m的勻質(zhì)圓筒狀工件，為使工件保持固定，將其置于兩光滑斜面之間，如圖所示.兩斜面I、∏固定在車上，傾角分別為30°和60°.重力加速度為g.當卡車沿平直公路勻速行駛時，圓筒對斜面I、∏壓力的大小分別為FPF2,則【答案】DB.FI=S23mgF<3F2=TmgD.FI=Bmg11F2=-mg乙，，【解析】對圓筒進行受力分析知圓筒處于三力平衡狀態(tài)，受力分析如圖，由幾何關(guān)系可知，F(xiàn)'=mgcos30。1F'=mgSin30。.解得F'=亙mg,F'=1mg由牛頓第三定律知F=亙mg,F=1mg，故D2 1 2 2 2 1 2 2 2正確13.（2019?浙江卷）如圖所示，一根粗糙的水平橫桿上套有A、B兩個輕環(huán)，系在兩環(huán)上的等長細繩拴住的書本處于靜止狀態(tài),現(xiàn)將兩環(huán)距離變小后書本仍處于靜止狀態(tài),則A.桿對A環(huán)的支持力變大B.B環(huán)對桿的摩擦力變小C.桿對A環(huán)的力不變D.與B環(huán)相連的細繩對書本的拉力變大【答案】B【解析】A.對兩環(huán)和書本的整體受力分析，豎直方向：2N=mg,可知將兩環(huán)距離變小后桿對A環(huán)的支持力不變，選項A錯誤；BD.對圓環(huán)B受力分析可知，f=Tcosθ;對書本：2Tsinθ=mg，解得f=mg

2tanθ（其中的θ是繩與桿之間的夾角），則當兩環(huán)距離變小后，θ變大，則f減小，與B環(huán)相連的細繩對書本的拉力T變小，選項B正確，D錯誤;C.同理，桿對A環(huán)的摩擦力減小，桿對A環(huán)的支持力不變，則桿對A環(huán)的力減小，選項C錯誤.（2019?浙江卷）如圖所示，小明撐桿使船離岸，則下列說法正確的是A.小明與船之間存在摩擦力B.桿的彎曲是由于受到桿對小明的力C.桿對岸的力大于岸對桿的力D.小明對桿的力和岸對桿的力是一對相互作用力【答案】A【解析】A.小明與船之間存在運動的趨勢，