2024年高考物理真題和模擬題分類匯編專題03相互作用

-1-專題03相互作用1、（2024·廣東卷·T1）圖是可用來制作豆腐的石磨。木柄靜止時(shí)，連接的輕繩處于繃緊狀態(tài)。O點(diǎn)是三根輕繩的結(jié)點(diǎn)，F(xiàn)、和分別表示三根繩的拉力大小，且。下列關(guān)系式正確的是（）A. B. C. D.【答案】D【解析】以點(diǎn)為探討對象，受力分析如圖由幾何關(guān)系可知由平衡條件可得聯(lián)立可得故D正確，ABC錯誤。故選D。2、（2024·浙江6月卷·T10）如圖所示，一輕質(zhì)曬衣架靜置于水平地面上，水平橫桿與四根相同的斜桿垂直，兩斜桿夾角°。一重為的物體懸掛在橫桿中點(diǎn)，則每根斜桿受到地面的（）A.作用力為 B.作用力為C.摩擦力為 D.摩擦力為【答案】B【解析】設(shè)斜桿的彈力大小為，以水平橫桿和重物為整體，豎直方向依據(jù)受力平衡可得解得以其中一斜桿為探討對象，其受力如圖所示可知每根斜桿受到地面的作用力應(yīng)與平衡，即大小為，每根斜桿受到地面的摩擦力為B正確，ACD錯誤；故選B。3、（2024·浙江6月卷·T3）如圖所示，魚兒擺尾擊水躍出水面，吞食荷花花瓣的過程中，下列說法正確的是（）A.魚兒吞食花瓣時(shí)魚兒受力平衡B.魚兒擺尾出水時(shí)浮力大于重力C.魚兒擺尾擊水時(shí)受到水的作用力D.探討魚兒擺尾擊水躍出水面的動作可把魚兒視為質(zhì)點(diǎn)【答案】C【解析】A．魚兒吞食花瓣時(shí)處于失重狀態(tài)，A錯誤；BC．魚兒擺尾出水時(shí)浮力很小，魚兒能夠出水的主要緣由是魚兒擺尾時(shí)水對魚向上的作用力大于重力，B錯誤、C正確；D．探討魚兒擺尾擊水躍出水面的動作不行以把魚兒視為質(zhì)點(diǎn)，否則就無動作可言，D錯誤。故選C。4、（2024·浙江1月卷·T5）如圖所示，學(xué)校門口水平地面上有一質(zhì)量為m的石墩，石墩與水平地面間的動摩擦因數(shù)為，工作人員用輕繩按圖示方式勻速移動石墩時(shí)，兩平行輕繩與水平面間的夾角均為，則下列說法正確的是（）A.輕繩的合拉力大小為B.輕繩的合拉力大小為C.減小夾角，輕繩的合拉力肯定減小D.輕繩的合拉力最小時(shí)，地面對石墩的摩擦力也最小【答案】B【解析】AB．對石墩受力分析，由平衡條件可知聯(lián)立解得故A錯誤，B正確；C．拉力的大小為其中，可知當(dāng)時(shí)，拉力有最小值，即減小夾角，輕繩的合拉力不肯定減小，故C錯誤；D．摩擦力大小為可知增大夾角，摩擦力始終減小，當(dāng)趨近于90°時(shí)，摩擦力最小，故輕繩的合拉力最小時(shí)，地面對石墩的摩擦力不是最小，故D錯誤；故選B。5、（2024·浙江1月卷·T4）如圖所示，公園里有一仿制我國古代欹器的U形水桶，桶可繞水平軸轉(zhuǎn)動，水管口持續(xù)有水流出，過一段時(shí)間桶會翻轉(zhuǎn)一次，確定桶能否翻轉(zhuǎn)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.水流對桶撞擊力的大小D.水桶與水整體的重心凹凸【答案】D【解析】水管口持續(xù)有水流出而過一段時(shí)間桶會翻轉(zhuǎn)一次，說明主要緣由是裝的水到肯定量之后，導(dǎo)致水桶與水整體的重心往上移動，豎直向下的重力作用線偏離中心轉(zhuǎn)軸，導(dǎo)致水桶不能穩(wěn)定平衡，發(fā)生翻轉(zhuǎn)，故選D。6.（2024·湖北·T5）如圖所示，質(zhì)量分別為m和2m的小物塊Р和Q，用輕質(zhì)彈簧連接后放在水平地面上，Р通過一根水平輕繩連接到墻上。P的下表面光滑，Q與地面間的動摩擦因數(shù)為μ，最大靜摩擦力等于滑動摩擦力。用水平拉力將Q向右緩慢拉開一段距離，撤去拉力后，Q恰好能保持靜止。彈簧形變始終在彈性限度內(nèi)，彈簧的勁度系數(shù)為k，重力加速度大小為g。若剪斷輕繩，Р在隨后的運(yùn)動過程中相對于其初始位置的最大位移大小為（）A. B. C. D.【答案】C【解析】Q恰好能保持靜止時(shí)，設(shè)彈簧的伸長量為x，滿意若剪斷輕繩后，物塊P與彈簧組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒，彈簧的最大壓縮量也為x，因此Р相對于其初始位置的最大位移大小為故選C。7.（2024·河北·T7）如圖，用兩根等長的細(xì)繩將一勻質(zhì)圓柱體懸掛在豎直木板的點(diǎn)，將木板以直線為軸向后方緩慢轉(zhuǎn)動直至水平，繩與木板之間的夾角保持不變，忽視圓柱體與木板之間的摩擦，在轉(zhuǎn)動過程中（）A.圓柱體對木板的壓力漸漸增大 B.圓柱體對木板的壓力先增大后減小C.兩根細(xì)繩上的拉力均先增大后減小 D.兩根細(xì)繩對圓柱體拉力漸漸增大【答案】B【解析】設(shè)兩繩子對圓柱體的拉力的合力為，木板對圓柱體的支持力為，繩子與木板夾角為，從右向左看如圖所示

在矢量三角形中，依據(jù)正弦定理在木板以直線為軸向后方緩慢轉(zhuǎn)動直至水平過程中，不變，從漸漸減小到0，又且可知則可知從銳角漸漸增大到鈍角，依據(jù)由于不斷減小，可知不斷減小，先增大后減小，可知先增大后減小，結(jié)合牛頓第三定律可知，圓柱體對木板的壓力先增大后減小，設(shè)兩繩子之間的夾角為，繩子拉力為，則可得不變，漸漸減小，可知繩子拉力不斷減小，故B正確，ACD錯誤。故選B。1．（2024·四川省內(nèi)江市第六中學(xué)模擬預(yù)料）如圖所示，木塊、和沙桶通過不行伸長的輕質(zhì)細(xì)繩和輕質(zhì)光滑滑輪連接，處于靜止?fàn)顟B(tài)。其中細(xì)繩的端與滑輪的轉(zhuǎn)軸連接，端固定于天花板上?，F(xiàn)向沙桶內(nèi)加入少量沙子后，系統(tǒng)再次處于平衡狀態(tài)。下列關(guān)于各物理量改變的說法，正確的是（

）A．斜面對木塊的摩擦力增大B．細(xì)繩對沙桶的拉力不變C．地面對斜面體的支持力增大D．繩與豎直方向的夾角增大【答案】D【解析】B．以沙桶為對象，依據(jù)受力平衡可知，細(xì)繩對沙桶的拉力等于沙與沙桶的重力，可知向沙桶內(nèi)加入少量沙子后，細(xì)繩對沙桶的拉力變大，B錯誤；A．以木塊為對象，由于不清晰繩子拉力與木塊重力沿斜面對下的分力之間的大小關(guān)系，故斜面對木塊的摩擦力方向可能沿斜面對上，也可能沿斜面對下，向沙桶內(nèi)加入少量沙子后，細(xì)繩對的拉力變大，斜面對木塊的摩擦力可能減小，也可能增大，甚至可能大小不變，A錯誤；D．以木塊為對象，設(shè)木塊兩邊繩子與豎直方向的夾角為，依據(jù)受力平衡可得向沙桶內(nèi)加入少量沙子后，細(xì)繩拉力變大，可知變小，變大，以端滑輪為探討對象，依據(jù)受力平衡可知，繩與豎直方向的夾角為，故繩與豎直方向的夾角增大，D正確；C．以木塊和斜面為整體，依據(jù)受力平衡可得可知向沙桶內(nèi)加入少量沙子后，地面對斜面體的支持力不變，C錯誤。故選D。2．（2024·安徽淮北·二模）如圖所示，質(zhì)量為m的手機(jī)靜置在支架斜面上，斜面與水平面的夾角為，手機(jī)與接觸面的動摩擦因數(shù)為，重力加速度為g。下列說法正確的是（）A．支架對手機(jī)的作用力方向垂直于斜面對上，大小為mgcosB．支架斜面對手機(jī)的摩擦力大小為，方向沿斜面對上C．手持支架向左做勻速直線運(yùn)動且手機(jī)與支架間無相對滑動，手機(jī)所受摩擦力水平向右D．手持支架向上做勻速直線運(yùn)動且手機(jī)與支架間無相對滑動，支架對手機(jī)的作用力方向豎直向上，大小為mg【答案】D【解析】A．支架對手機(jī)的作用力與手機(jī)的重力平衡，則方向豎直向上，大小為mg，故A錯誤；B．支架斜面對手機(jī)的摩擦力為靜摩擦力，大小為故B錯誤；C．手持支架向左做勻速直線運(yùn)動且手機(jī)與支架間無相對滑動時(shí)，手機(jī)處于平衡狀態(tài)，所以手機(jī)所受摩擦力沿斜面對上，故C錯誤；D．手持支架向上做勻速直線運(yùn)動且手機(jī)與支架間無相對滑動時(shí)，手機(jī)處于平衡狀態(tài)，支架對手機(jī)的作用力與手機(jī)所受重力平衡，故支架對手機(jī)的作用力方向豎直向上，大小為mg，故D正確。故選D。3．（2024·上海黃浦·二模）如圖，一粗糙斜面固定在地面上，一細(xì)繩一端懸掛物體P，另一端跨過斜面頂端的光滑定滑輪與物體Q相連，系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)?，F(xiàn)用水平向左的拉力F緩慢拉動P至細(xì)繩與豎直方向成45°角，Q始終靜止，設(shè)Q所受的摩擦力大小為f、在這一過程中（）A．F肯定增大、f肯定增大B．F可能不變、f肯定增大C．F肯定增大、f可能先減小后增大D．F可能不變、f可能先減小后增大【答案】C【解析】依據(jù)題意，對物體P受力分析，設(shè)物塊P的質(zhì)量為，受繩子的拉力，拉力和本身重力，由于緩慢拉動物體P，則物體P處于動態(tài)平衡，所受的三個力可構(gòu)成閉合三角形，如圖所示隨著θ的增大，水平拉力F、細(xì)繩拉力T均漸漸增大，設(shè)物體Q的質(zhì)量為，斜面的傾角為，對物體Q受力分析，若剛起先物塊Q有上滑趨勢，受到靜摩擦力沿斜面對下，由平衡條件可得則隨著增大，增大，若剛起先物塊Q有下滑趨勢，受到靜摩擦力沿斜面對上，由平衡條件可得則隨著增大，可能始終減小，也可能先減小到零后反向增大，故ABD錯誤C正確。故選C。4．（2024·黑龍江·哈爾濱三中模擬預(yù)料）哈爾濱太陽島是全國聞名的旅游景點(diǎn)，太陽島上的太陽橋圖1是國內(nèi)設(shè)計(jì)最為獨(dú)特的橋梁之一，它位于太陽島靠松花江處的河口，橋塔為單個斜臂橋塔，斜拉索全集中在橋塔的鈍角一側(cè)。太陽橋全長460米，寬15.5米，主塔高93.5米，懸索30根，是亞洲第一座鋼結(jié)構(gòu)獨(dú)塔無背雙索面斜拉橋。太陽橋的受力原理可以簡化為圖2所示結(jié)構(gòu)，勻稱橋板aO重為G，三根平行鋼索均與橋面成30°角，間距ab=bc=cd=dO，橋板a點(diǎn)不受地面作用力，O為可自由無摩擦轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)軸，若每根鋼索受力相同，則每根鋼索受力大小為（）A． B． C． D．G【答案】B【解析】設(shè)橋板的重心與O的距離為L；以O(shè)為支點(diǎn)，除O點(diǎn)外橋板受到重力G和三根鋼索的拉力；由于每根鋼索所受拉力大小相等，等距離分布，依據(jù)對稱性可知，除正中間外的鋼索外，其余兩根鋼索拉力的力矩之和等于正中間鋼索的力矩的2倍．則由力矩條件得GL=3FLsin30°得，故選B。5．（2024·上海嘉定·二模）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(xì)繩將書本靜止懸掛，現(xiàn)將兩環(huán)距離變大后書本仍處于靜止?fàn)顟B(tài)，若桿對A環(huán)的支持力為FN，桿對A環(huán)的摩擦力為Ff，則（）A．FN減小，F(xiàn)f不變 B．FN減小，F(xiàn)f增大C．FN不變，F(xiàn)f不變 D．FN不變，F(xiàn)f增大【答案】D【解析】對A、B和書本整體分析，依據(jù)平衡條件以及對稱性可知設(shè)兩細(xì)繩的夾角為2θ，對A單獨(dú)分析，依據(jù)平衡條件可得將兩環(huán)距離變大后，F(xiàn)N不變，θ增大，F(xiàn)f增大。故選D。6．（2024·北京·清華附中三模）如圖，黑板擦在手施加的恒力F作用下勻速擦拭黑板。已知黑板擦與豎直黑板間的動摩擦因數(shù)為μ，不計(jì)黑板擦的重力，則它所受的摩擦力大小為（）A．μF B． C． D．【答案】C【解析】設(shè)力F與運(yùn)動方向的夾角為θ，黑板擦做勻速運(yùn)動，則由平衡條件可知Fcosθ=μFsinθ解得μ=由數(shù)學(xué)學(xué)問可知則黑板擦所受的摩擦力大小，故選C。7．（2024·湖南岳陽·模擬預(yù)料）如圖所示，質(zhì)量為的物塊A靜置于水平臺面上，質(zhì)量為的半球體C靜置于水平地面上，質(zhì)量為m的光滑小球B（可視為質(zhì)點(diǎn)）放在半球體C上，P點(diǎn)為三根輕繩PA、PB、PO的結(jié)點(diǎn)。系統(tǒng)在圖示位置處于靜止?fàn)顟B(tài)，P點(diǎn)位于半球體球心的正上方，PO豎直，PA水平，PB剛好與半球體相切且與豎直方向的夾角。已知物塊A與臺面間的動摩擦因數(shù)為，重力加速度大小為g，則（）A．繩的拉力大小為B．受到的摩擦力大小為C．受到的摩擦力大小為D．地面對的支持力大小為【答案】B【解析】A．對小球B受力分析如圖，PB受到的拉力大小對P點(diǎn)受力分析可知，受到的拉力大小A錯誤；C．對物體A受力分析可知，物體A所受摩擦力大小等于PA繩子的拉力C錯誤；B．對整體受力分析可知，半球C受到的摩擦力大小等于A所受摩擦力B正確；D．對整體受力分析可知，地面對半球C的支持力大小為D錯誤。故選B。8．（2024·上海交大附中模擬預(yù)料）如圖所示，肯定質(zhì)量的風(fēng)箏用繩子固定于地面P點(diǎn)，風(fēng)產(chǎn)生的力F垂直作用于風(fēng)箏表面AB，并支持著風(fēng)箏使它平衡。已知繩與水平地面的夾角α和風(fēng)箏與水平面的夾角φ都為銳角，不計(jì)繩子所受的重力，設(shè)繩子產(chǎn)生的拉力為T，則T和F的大小關(guān)系是（）A．T肯定小于F B．T肯定等于FC．T肯定大于F D．以上三種狀況都有可能【答案】A【解析】對風(fēng)箏受力分析，并如圖建立直角坐標(biāo)系，將F及T沿坐標(biāo)軸分解，則有：x軸Tcosα=Fsinφy軸Fcosφ=G+Tsinα聯(lián)立解得：則F>T故A正確，BCD錯誤；故選A。9．（2024·青海·海東市第一中學(xué)二模）如圖甲所示，一名登山愛好者正沿著豎直崖壁向上攀爬，繩的一端固定在較高處的A點(diǎn)，另一端拴在人的腰間C點(diǎn)（重心處）。在人向上攀爬的過程中可以把人簡化為乙圖所示的物理模型：腳與崖壁接觸點(diǎn)為O點(diǎn)，人的重力G全部集中在C點(diǎn)，O到C點(diǎn)可簡化為輕桿，AC為輕繩。已知OC長度不變，人向上攀爬過程中的某時(shí)刻AOC構(gòu)成等邊三角形，則（）A．輕繩對人的拉力與人對輕繩的拉力是一對平衡力B．在此時(shí)刻，輕繩對人的拉力大小等于GC．在虛線位置時(shí)，輕繩AC承受的拉力更小D．在虛線位置時(shí)，OC段承受的壓力不變【答案】BD【解析】A．輕繩對人的拉力與人對輕繩的拉力是一對作用力和反作用力，故A錯誤；B．重力、輕繩對人的拉力、OC的支持力構(gòu)成等邊三角形，所以輕繩對人的拉力和OC的支持力大小都等于人的重力大小G，故B正確；CD．依據(jù)相像三角形，有則有AC更長，則輕繩承受的拉力下更大，OC段受到的壓力始終不變，故C錯誤，D正確。故選BD。10．（2024·山西·懷仁市第一中學(xué)校模擬預(yù)料）某班物理愛好小組在探討三力作用下的平衡問題時(shí)，設(shè)計(jì)了如圖所示的簡潔而常見的情景模型：將一可視為質(zhì)點(diǎn)的質(zhì)量為m的小球用輕質(zhì)松軟的細(xì)線懸掛于天花板上的O點(diǎn)，在外力F、細(xì)線拉力FT和重力mg的作用下處于平衡狀態(tài)。細(xì)線與豎直方向的夾角為，與F的夾角為，起先時(shí)F水平。小組成員經(jīng)過探討形成了如下結(jié)論，你認(rèn)為正確的是（）

A．保持θ角及小球位置不變，漸漸緩慢減小角直至F豎直向上，則F、FT都漸漸減小B．保持F