2024年高考真題和模擬題物理分類匯編專題02 相互作用（解析版）

專題02相互作用1.(2024年遼寧卷考題)3.利用硯臺將墨條研磨成墨汁時講究“圓、緩、勻”，如圖，在研磨過程中，硯臺始終靜止在水平桌面上。當(dāng)墨條的速度方向水平向左時，（）A.硯臺對墨條的摩擦力方向水平向左B.桌面對硯臺的摩擦力方向水平向左C.桌面和墨條對硯臺的摩擦力是一對平衡力D.桌面對硯臺的支持力與墨條對硯臺的壓力是一對平衡力【答案】C【解析】A．當(dāng)墨條速度方向水平向左時，墨條相對于硯臺向左運動，故硯臺對墨條的摩擦力方向水平向右，故A錯誤；B．根據(jù)牛頓第三定律，墨條對硯臺的摩擦力方向水平向左，由于硯臺處于靜止?fàn)顟B(tài)，故桌面對硯臺的摩擦力方向水平向右，故B錯誤；C．由于硯臺處于靜止?fàn)顟B(tài)，水平方向桌面和墨條對硯臺的摩擦力是一對平衡力，故C正確；D．桌面對硯臺的支持力大小等于硯臺的重力加上墨條對其的壓力，故桌面對硯臺的支持力大于墨條對硯臺的壓力，故D錯誤。故選C。2.(2024年湖北考題)6.如圖所示，兩拖船P、Q拉著無動力貨船S一起在靜水中沿圖中虛線方向勻速前進(jìn)，兩根水平纜繩與虛線的夾角均保持為30°。假設(shè)水對三艘船在水平方向的作用力大小均為f，方向與船的運動方向相反，則每艘拖船發(fā)動機提供的動力大小為（）A. B. C.2f D.3f【答案】B【解析】根據(jù)題意對S受力分析如圖正交分解可知，所以有對P受力分析如圖則有，解得故選B。3.(2024河北卷考題)5.如圖，彈簧測力計下端掛有一質(zhì)量為的光滑均勻球體，球體靜止于帶有固定擋板的斜面上，斜面傾角為，擋板與斜面夾角為．若彈簧測力計位于豎直方向，讀數(shù)為取,擋板對球體支持力的大小為（）A. B. C. D.【答案】A【解析】對小球受力分析如圖所示由幾何關(guān)系易得力與力與豎直方向的夾角均為，因此由正交分解方程可得，解得故選A。4.(2024浙江1月考題)6.如圖所示，在同一豎直平面內(nèi)，小球A、B上系有不可伸長的細(xì)線a、b、c和d，其中a的上端懸掛于豎直固定的支架上，d跨過左側(cè)定滑輪、c跨過右側(cè)定滑輪分別與相同配重P、Q相連，調(diào)節(jié)左、右兩側(cè)定滑輪高度達(dá)到平衡。已知小球A、B和配重P、Q質(zhì)量均為，細(xì)線c、d平行且與水平成（不計摩擦），則細(xì)線a、b的拉力分別為（）A.， B.， C.， D.，【答案】D【解析】由題意可知細(xì)線c對A的拉力和細(xì)線d對B的拉力大小相等、方向相反，對A、B整體分析可知細(xì)線a的拉力大小為設(shè)細(xì)線b與水平方向夾角為α，對A、B分析分別有解得故選D。5.（2024年新課標(biāo)考題）11.將重物從高層樓房的窗外運到地面時，為安全起見，要求下降過程中重物與樓墻保持一定的距離。如圖，一種簡單的操作方法是一人在高處控制一端系在重物上的繩子P，另一人在地面控制另一根一端系在重物上的繩子Q，二人配合可使重物緩慢豎直下降。若重物的質(zhì)量，重力加速度大小，當(dāng)P繩與豎直方向的夾角時，Q繩與豎直方向的夾角（1）求此時P、Q繩中拉力的大?。唬?）若開始豎直下降時重物距地面的高度，求在重物下降到地面的過程中，兩根繩子拉力對重物做的總功?！敬鸢浮浚?），；（2）【解析】重物下降的過程中受力平衡，設(shè)此時P、Q繩中拉力的大小分別為和，豎直方向水平方向聯(lián)立代入數(shù)值得 ，（2）整個過程根據(jù)動能定理得解得兩根繩子拉力對重物做的總功為一、單選題1．（2024·山西陽泉·三模）如圖甲所示，汽車后備箱水平放置一內(nèi)裝圓柱形工件的木箱，工件截面和車的行駛方向垂直，圖甲是車尾的截面圖，當(dāng)汽車以恒定速率從直道通過圖乙所示的三個半徑依次變小的水平圓弧形彎道A、B、C時，木箱及箱內(nèi)工件均保持相對靜止。已知每個圓柱形工件的質(zhì)量為m。下列說法正確的是（）A．汽車在由直道進(jìn)入彎道A前，M對P的支持力大小為B．汽車過A、B兩點時，M、Q對P的合力依次增大C．汽車過A、B、C三點時，汽車重心的角速度依次減小D．汽車過A、C兩點時，M對P的支持力小于Q對P的支持力【答案】B【解析】A．汽車在由直道進(jìn)入彎道A前，以P為對象，根據(jù)受力平衡可得解得M對P的支持力大小為，故A錯誤；B．汽車過A、B兩點時，M、Q對P的合力的豎直分力與P的重力平衡，合力的水平分力提供所需的向心力，則有，，當(dāng)汽車以恒定速率通過半徑依次變小的A、B兩點時，M、Q對P的合力依次增大，故B正確；C．由角速度與線速度關(guān)系當(dāng)汽車以恒定速率通過半徑依次變小的A、B、C三點時，汽車重心的角速度依次增大，故C錯誤；D．汽車過A、C兩點時，所受的合外力向左，因此M對P的支持力大于Q對P的支持力，故D錯誤。故選B。2．（2024·山東濟(jì)寧·三模）如圖所示，質(zhì)量為m的小球置于內(nèi)壁光滑的半球形凹槽內(nèi)，凹槽放置在蹺蹺板上，凹槽的質(zhì)量為M。開始時蹺蹺板與水平面的夾角為，凹槽與小球均保持靜止。已知重力加速度為g，，，則在緩慢壓低蹺蹺板的Q端至跟P端等高的過程中。下列說法正確的是（）A．蹺蹺板對凹槽的作用力逐漸增大B．小球?qū)Π疾鄣膲毫Υ笮∈冀K為mgC．開始時蹺蹺板對凹槽的支持力大小為0.8MgD．開始時蹺蹺板對凹槽的摩擦力大小為0.6Mg【答案】B【解析】A．由于小球、凹槽整體的重力不變化，與蹺蹺板的作用力等大反向，那么蹺蹺板對凹槽的作用力不變，故A錯誤；B．小球所在處的凹槽切線總是水平的，那么小球?qū)Π疾鄣膲毫Υ笮∈冀K等于小球的重力，故B正確；CD．將小球跟凹槽視為整體，開始時恰好靜止，那么根據(jù)受力平衡知，蹺蹺板對凹槽的支持力大小為蹺蹺板對凹槽的摩擦力大小為，故CD錯誤。故選B。3．（2024·廣東·三模）如圖所示，某大型吊燈半徑為R，質(zhì)量為M，且分布均勻，通過四根相同長度的細(xì)線懸掛在天花板上半徑為r的固定圓盤上，已知，重力加速度為g，四根細(xì)線均勻?qū)ΨQ分布，且長度可調(diào)節(jié)。則下列說法正確的是（

）A．每根細(xì)線對吊燈的拉力大小均為B．將四根細(xì)線同時縮短相同長度，細(xì)線的張力大小不變C．將四根細(xì)線同時伸長相同長度，細(xì)線的張力減小D．去掉一根細(xì)線，假設(shè)吊燈位置保持不變，余下三根細(xì)線上的張力大小相等【答案】C【解析】A．設(shè)細(xì)線與豎直的夾角為，以吊燈為對象，豎直方向根據(jù)受力平衡可得可得每根細(xì)線對吊燈的拉力大小為故A錯誤；B．將四根細(xì)線同時縮短相同長度，則變大，變小，根據(jù)可知細(xì)線的張力大小變大，故B錯誤；C．將四根細(xì)線同時伸長相同長度，則變小，變大，根據(jù)可知細(xì)線的張力大小變小，故C正確；D．去掉一根細(xì)線，假設(shè)吊燈位置保持不變，由于余下三根細(xì)線在水平方向的分力不是互成，水平方向根據(jù)受力平衡可知，余下三根細(xì)線上張力的水平分力大小不相等，所以余下三根細(xì)線上的張力大小不相等，故D錯誤。故選C。4．（2024·重慶·模擬預(yù)測）圖甲所示是古代某次測量弓力時的情境，圖乙為其簡化圖，弓弦掛在固定點O上，弓下端掛一重物，已知弓弦可看成遵循胡克定律的彈性繩，重物質(zhì)量增減時弓弦始終處于彈性限度內(nèi)，不計弓弦的質(zhì)量和O點處的摩擦，忽略弓身的形變，則（）A．若減少重物的質(zhì)量，OA與OB的夾角不變B．若增加重物的質(zhì)量，OA與OB的夾角減小C．若減少重物的質(zhì)量，弓弦的長度不變D．若增加重物的質(zhì)量，弓弦的長度變短【答案】B【解析】設(shè)弓弦的張力為F，兩側(cè)弓弦與豎直方向夾角為θ，根據(jù)平衡條件公式有增加重物質(zhì)量，θ減小，OA與OB的夾角減小，根據(jù)胡克定律可知，弓弦的長度變長。反之，減小重物質(zhì)量，OA與OB的夾角增大，弓弦的長度變短。故選B。5．（2024·江西南昌·三模）如圖所示，一梯子斜靠在光滑的豎直墻壁上，下端放在粗糙的水平地面上，某工人站立于梯子上，下列說法正確的是（）A．地面對梯子的摩擦力方向水平向右B．人和梯子組成的系統(tǒng)受三個力作用C．梯子對工人的作用力豎直向上D．地面對梯子的作用力豎直向上【答案】C【解析】A．對人和梯子組成的系統(tǒng)受力分析，由平衡條件可得，梯子在水平方向受到豎直墻壁水平向右的支持力和地面水平向左的摩擦力，故A錯誤；B．人和梯子組成的系統(tǒng)在豎直方向上受重力、地面的支持力，因為墻光滑，所以豎直墻對梯子沒有摩擦力；在水平方向上，受到豎直墻壁水平向右的支持力和地面水平向左的摩擦力，共四個力作用，故B錯誤；C．對人受力分析，人受到豎直向下的重力，根據(jù)平衡條件，梯子對工人的作用力豎直向上與重力平衡，故C正確；D．地面對直梯的作用力為支持力和摩擦力的合力，方向斜向左上方，故D錯誤。故選C。6．（2024·河北保定·二模）如圖所示，傾角為θ的斜面固定在水平地面上，兩個物塊A、B用輕質(zhì)彈簧連接，兩物塊恰好能靜止在斜面上。已知物塊A的質(zhì)量為1kg，物塊A與斜面間的動摩擦因數(shù)為0.4，物塊B與斜面間的動摩擦因數(shù)為0.8，兩物塊受到的摩擦力方向相同，滑動摩擦力等于最大靜摩擦力，取重力加速度大小，，下列說法正確的是（）A．彈簧可能處于壓縮狀態(tài) B．彈簧中的彈力大小為2.4NC．物塊B的質(zhì)量為7kg D．物塊B受到的摩擦力大小為56N【答案】C【解析】A．因，物塊A靜止在斜面上，所以彈簧一定處于伸長狀態(tài)，A錯誤；B．對物塊A有，解得B錯誤；CD．把A、B看成一個整體，有解得kg物塊B受到的摩擦力大小為，C正確、D錯誤。故選C。7．（2024·遼寧沈陽·三模）“雪龍2號”是我國第一艘自主建造的極地破冰船，能夠在1.5米厚的冰層中連續(xù)破冰前行。破冰船前行過程中，在船頭相對冰層滑動時，碎冰塊對船體彈力和摩擦力的示意圖正確的是（）A． B．C． D．【答案】A【解析】船體對冰塊的彈力垂直于接觸面，指向受力物體；摩擦力與相對運動方向相反。故選A。8．（2024高三下·海南省直轄縣級單位·學(xué)業(yè)考試）如圖所示，固定在豎直平面內(nèi)的光滑半圓環(huán)上套有一質(zhì)量為m的小球，半圓環(huán)的圓心為O?，F(xiàn)用始終沿圓弧切線方向的力F拉動小球由M點向圓環(huán)最高點N緩慢移動，則此過程中，力F和球所受支持力的變化情況是（）A．F減小，增大 B．F增大，減小C．F增大，增大 D．F減小，減小【答案】A【解析】對小球受力分析，如圖所示已知繩子的拉力與支持力相互垂直，即小球處于平衡狀態(tài)，由正弦定理因為小球的重力G和不變，所以上式的比值不變。拉動小球由M點向圓環(huán)最高點N緩慢移動的過程中，由鈍角增大到，即減小，故繩子拉力減?。挥赦g角減小到，即增大，故支持力增大。故選A。9．（2024·湖南·三模）如圖所示，某創(chuàng)新實驗小組制作了一個半徑為8cm的圓環(huán)，將3個相同的輕彈簧一端等間距地連接在圓環(huán)上的A、B、C三點，另外一端連接于同一點，結(jié)點恰好在圓心O處。將圓環(huán)水平放置，在結(jié)點O處懸掛一瓶礦泉水，緩慢釋放直至平衡時測得結(jié)點下降了6cm。已知輕彈簧的原長為8cm，礦泉水的重力為6N，則彈簧的勁度系數(shù)為（）A． B． C． D．【答案】B【解析】由幾何關(guān)系可知每根彈簧此時的長度為此時每根彈簧與豎直方向夾角為，可知由平衡可知，可得故選B。10．（2024·四川雅安·三模）小明運動后用網(wǎng)兜將籃球掛在相互垂直的墻角。簡化圖如圖所示，設(shè)籃球質(zhì)量為、半徑為，懸掛點為互相垂直的兩豎直墻壁交線處的點，到球心的距離為，一切摩擦不計，則籃球?qū)θ我粔Ρ诘膲毫Υ笮椋ǎ〢． B．C． D．【答案】B【解析】對球進(jìn)行受力分析，球受重力Mg、繩子的拉力T及兩個墻壁對它的支持力，兩個支持力大小相等，夾角為，設(shè)支持力的大小為N、繩子與豎直墻壁交線的夾角，根據(jù)幾何知識可知球心到豎直墻壁交線的垂直距離為故，解得在豎直方向上根據(jù)受力平衡可得解得在水平方向上根據(jù)受力平衡可知兩個墻壁對球的支持力的合力大小等于繩子拉力T的水平分力的大小，即，解得根據(jù)牛頓第三定律可得則球?qū)θ我粔Ρ诘膲毫Υ笮?，B正確。故選B。二、多選題11．（2024·四川瀘州·二模）如圖，豎直平面內(nèi)有三根輕質(zhì)細(xì)繩，繩水平，繩與水平方向成53°夾角，O為結(jié)點，繩的下端栓接一質(zhì)量為m的小球?，F(xiàn)保持結(jié)點O不變動，對小球施加一水平向右的作用力F，使繩緩慢擺動與水平方向成37°夾角的位置，重力加速度為g，關(guān)于此過程中各段繩子的受力情況，下列判斷正確的是（）A．F為恒力，大小等于 B．繩受到的拉力先增大后減小C．繩受到最大拉力為 D．繩受到的拉力保持不變【答案】CD【解析】AC．對小球進(jìn)行受力分析，則小球處于動態(tài)平衡狀態(tài)，設(shè)繩與水平方向的夾角為，則，隨著逐漸減小，逐漸增大，也逐漸增大。末狀態(tài)時，繩受到最大拉力為。故A錯誤，C正確；D．結(jié)點O不變動，則繩與水平方向夾角不變，對結(jié)點進(jìn)行受力分析，在豎直方向上有，解得，則繩受到的拉力保持不變。故D正確；B．對結(jié)點進(jìn)行受力分析，在水平方向有，解得隨著逐漸增大，則繩受到的拉力逐漸增大。故B錯誤。故選CD。12．（23-24高三上·河北·期末）如圖所示，一輕質(zhì)彈簧兩端分別固定小球A和B，小球A穿在水平粗糙桿上，小球B穿在豎直光滑桿上，兩小球均保持靜止?，F(xiàn)用豎直向下適當(dāng)大小的力緩慢拉小球B，整個過程中小球A靜止不動。關(guān)于該過程，下列說法正確的是（）A．小球A受到的合力增大 B．小球B受到豎直桿的彈力增大C．小球A受到的摩擦力不變 D．兩桿受到A、B兩球作用力的合力增大【答案】BD【解析】A．對A、B及彈簧組成的整體，豎直方向只受重力和向上的支持力，用豎直向下適當(dāng)大小的力拉小球B，小球A靜止，受到的合力始終為0，選項A錯誤；B．設(shè)彈簧與豎直方向的夾角為θ，彈簧的勁度系數(shù)為k、原長為L0，小球A到豎直桿的距離為a，則小球B受到豎直桿的彈力大小用豎直向下適當(dāng)大小的力拉小球B，小球B向下移動了，則θ減小，F(xiàn)N增大，選項B正確；C．對A、B整體，水平方向合力為0，小球A受到的摩擦力與小球B受到豎直桿的彈力等大、反向，由B項分析可知，該摩擦力增大，選項C錯誤；D．開始時兩桿對A、B的合力豎直向上，大小等于A和B整體受到的重力，反過來A、B兩球?qū)U的合力豎直向下，大小等于A和B整體受到的重力；現(xiàn)用豎直向下適當(dāng)大小的力拉小球B，A、B兩球?qū)U的合力增大，選項D正確。故選BD。13．（2024·廣東茂名·一模）某同學(xué)上網(wǎng)課時把平板放在傾角為30°的斜面上，平板質(zhì)量為，平板處于靜止?fàn)顟B(tài)，示意圖如圖所示，重力加速度g取，下列說法正確的是（

）A．斜面對平板的支持力方向豎直向上B．斜面對平板的支持力小于平板所受的重力C．斜面對平板的摩擦力大小是，方向沿斜面向下D．斜面對平板的作用力豎直向上【答案】BD【解析】AB．設(shè)手機的質(zhì)量為m，斜面傾角為。對平板進(jìn)行受力分析，如圖所示由圖結(jié)合共點力平衡的特點可知，支持力方向垂直斜面向上，小于平板所受的重力，故A錯誤，B正確；C．由圖可知，平板受到的摩擦力方向沿斜面向上，根據(jù)平橫條件則有靜摩擦力等于平板重力沿斜面向下的分力，故C錯誤；D．斜面對平板的作用力是支持力和摩擦力的合力，由共點力平衡條件知；斜面對平板的作用力豎直向上，故D正確。故選BD。14．（2024·四川涼山·一模）某同學(xué)在家清潔墻面的情景如圖所示，他用力推著一個0.8kg的拖把沿墻豎直向上做勻速直線運動，推力保持在沿輕桿方向上，此時輕桿與豎直墻面的夾角為53°，推力大小為40N。已知sin53°=0.8，cos53°=0.6，g取10m/s2，則（

）A．拖把頭對墻的壓力為32NB．拖把頭對墻的壓力為24NC．拖把頭與墻面之間的動摩擦因數(shù)為0.5D．拖把頭與墻面之間的動摩擦因數(shù)為0.75【答案】AC【解析】AB．拖把沿墻豎直向上做勻速直線運動，根據(jù)平衡條件可得拖把頭對墻的壓力為，故A正確，B錯誤；CD．拖把沿墻豎直向上做勻速直線運動，有拖把受到的滑動摩擦力為解得拖把頭與墻面之間的動摩擦因數(shù)為，故C正確，D錯誤。故選AC。三、解答題15．（2024·遼寧丹東·二模）小明學(xué)習(xí)了共點力及共點力作用下物體平衡的條件后，對生活中的一些平衡現(xiàn)象產(chǎn)生了濃厚的興趣，進(jìn)行了一些研究并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，請你協(xié)助小明完成以下兩個任務(wù)：（1）豎直墻上用一根細(xì)繩（輕質(zhì)）懸掛了一幅相框（如圖），經(jīng)測量：兩掛釘之間的細(xì)繩長度為70cm，兩個掛釘間距離為42cm，相框的重10N，計算出細(xì)繩上的張力大小為多少；（2）長度為2R的筷子AB放入半徑為R的半球形空湯碗中恰處于靜止?fàn)顟B(tài)，測得筷子在碗內(nèi)的長度為1.6R，計算出這根筷子的重心到A端的距離（筷子與湯碗之間的摩擦不計）?！敬鸢浮浚?）6.25N；（2）0.7R【解析】（1）設(shè)細(xì)繩上的張力大小為F，方向與豎直方向成角，如圖所示由幾何關(guān)系可知解得（2）對筷子進(jìn)行受力分析如圖所示根據(jù)共點力平衡，湯碗對筷子在A、C兩點的彈力延長線交點一定在過筷子重心的豎直線上，設(shè)筷子的重心為N點，則則重心到A點的距離為即這根筷子的重心到A端的距離為0.7R。16．（2024·湖北·模擬預(yù)測）如圖所示，一個側(cè)壁光滑的質(zhì)量為M的矩形裝置放置在水平地面上，現(xiàn)有一個固定在矩形裝置上的滑輪和一個固定在豎直墻壁上的滑輪，滑輪質(zhì)量均不計。一木塊通過輕質(zhì)細(xì)線繞過兩個滑輪系在豎直墻壁上，細(xì)線有兩部分處于水平狀態(tài)、有一部分處于豎直狀態(tài)，重力加速度為g，假定裝置不翻轉(zhuǎn)。（1）若地面光滑，當(dāng)木塊的質(zhì)量，用一向左的水平恒力F使系統(tǒng)靜止，求水