专题2 相互作用 —2022届新高考物理2年真题与1年全真模拟训练卷（word版含答案）

2022年高考2年真题与1年全真模拟训练卷（新高考地区专用）
专题2
相互作用
2021年高考真题
1．（2020·全国高考真题）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α和β。若α=70°，则β等于（　　）
A．45°
B．55°
C．60°
D．70°
2．（2020·浙江高考真题）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、与速度方向垂直的升力和与速度方向相反的空气阻力。下列受力分析示意图可能正确的是（　　）
A．B．C．D．
3．（2020·浙江高考真题）如图是“中国天眼”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、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
B．受到的合力大小为
C．对球面的压力大小为
D．对球面的作用力大小为
4．（2020·海南高考真题）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
5．（2021·广东高考真题）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
6．（2020·北京高考真题）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
7．（2021·湖南高考真题）质量为的凹槽静止在水平地面上，内壁为半圆柱面，截面如图所示，为半圆的最低点，为半圆水平直径的端点。凹槽恰好与竖直墙面接触，内有一质量为的小滑块。用推力推动小滑块由A点向点缓慢移动，力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
8．（2020·山东高考真题）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μ，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μ的值为（　　）
A．
B．
C．
D．
9．（2021·河北高考真题）如图，矩形金属框竖直放置，其中、足够长，且杆光滑，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，小球穿过杆，金属框绕轴分别以角速度和匀速转动时，小球均相对杆静止，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
2022年模拟训练
一、单选题
10．（2021·江苏省前黄高级中学高三一模）如图所示，一个“Y”形弹弓顶部跨度为L，两根相同的橡皮条自由长度均为L，在两橡皮条的末端用一块软羊皮（长度不计）做成裹片。若橡皮条的弹力与形变量的关系满足胡克定律，且劲度系数为k，发射弹丸时每根橡皮条的最大长度为1.5L（弹性限度内），则发射过程中裹片对弹丸的最大作用力为（　　）
A．
B．
C．kL
D．2kL
11．（2021·湖南衡阳市八中高三模拟）某位同学用筷子将均匀球夹起悬停在空中，如图所示，已知球心O与两根筷子在同一竖直面内，小球质量为，筷子与竖直方向之间的夹角均为，筷子与小球表面间的动摩擦因数为0.875（最大静摩擦力等于滑动摩擦力），取重力加速度，，。则每根筷子对小球的压力至少为（　　）
A．5N
B．7.5N
C．10N
D．12.5N
12．（2021·青海高三三模）如图所示为游客的滑草图片，已知滑板的质量为、人的质量为，轨道的倾角为时，人和滑板共同沿轨道匀速下滑。则下列说法正确的是（重力加速度为）（　　）
A．人与滑板之间的动摩擦因数为
B．滑板与轨道之间的动摩擦因数为
C．人对滑板的摩擦力大小为，方向沿滑板向上
D．轨道对滑板的支持力大小为
13．（2021·陕西西安工业大学附中高三模拟）如图所示，重为的滑轮通过轻绳悬挂在天花板上的O点，重物A的质量也是。另一轻绳连接重物跨过滑轮，滑轮左侧的轻绳与水平方向呈角。重物在外为F的作用下匀速向上运动。滑轮与轴之间的摩擦不计，则轻绳对天花板O点的作用力大小为（取）（　　）
A．
B．
C．
D．
14．（2021·河南高三月考）如图所示，质量为M的物块放置在光滑水平桌面上，右侧连接一固定于天花板与竖直方向成θ=45°的轻绳，左侧通过一与竖直方向成θ=45°跨过光滑定滑轮的轻绳与一竖直轻弹簧相连。现将质量为m的钩码挂于弹簧下端，当弹簧处于原长时，将钩码由静止释放，当钩码下降到最低点时（未着地），物块对水平桌面的压力恰好为零。轻绳不可伸长，弹簧劲度系数为k且始终在弹性限度内，物块始终处于静止状态，重力加速度为g。以下判断正确的是（　　）
A．钩码向下一直做加速运动
B．钩码向下运动的最大距离为
C．M=m
D．M=m
二、多选题
15．（2021·辽宁高三模拟）半径为的光滑圆弧轨道置于粗糙的水平面上，为圆弧对应的圆心，今在轨道底部处固定一轻弹簧，弹簧另一端与质量为的小球相连，小球静止于点，与水平方向的夹角，整个系统一直处于静止状态，已知弹簧的原长为，重力加速度为，则下列说法正确的是（　　）
A．弹簧对小球的作用力大小为
B．小球对圆弧轨道压力大小为
C．弹簧的劲度系数为
D．地面受到圆弧轨道摩擦力的方向水平向右
16．（2021·青海高三三模）如图所示，两质量相等的直角三角形斜劈放在水平面上，斜劈乙的表面光滑，两完全相同的小滑块用轻绳连接并跨过斜劈顶端的定滑轮，当、时，小滑块刚好不上滑，两斜劈与小滑块也保持静止，且两侧的轻绳与斜劈平行，滑轮间的轻绳与水平面平行。已知两小滑块的质量均为，重力加速度为，假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则下列说法正确的是（　　）
A．轻绳的拉力大小为
B．小滑块与斜劈甲间的动摩擦因数为
C．斜劈乙与水平面之间的摩擦力可能为零
D．斜劈甲、乙受到水平面的摩擦力大小相等
17．（2021·内蒙古高三二模）如图所示，倾角为α的光滑斜劈放在粗糙水平面上，物体a放斜面上，轻质细线一端固定在物体a上，另一端绕过光滑的滑轮挂在c点滑轮2下悬挂物体b，细线与竖直墙壁之间的夹角为θ，系统处于静止状态，点c可以沿墙壁向上或向右移动少许，则说法正确的是（　　）
A．点c向上移动，物体a的位置升高，θ不变B．点c向上移动，物体a的位置不变，θ不变
C．点c向右移动，物体a的位置升高，θ变大D．点c向右移动，物体a的位置升高，θ不变
三、解答题
18．质量为m=0.8kg的砝码悬挂在轻绳PA和PB的结点上并处于静止状态。PA与竖直方向的夹角37°，PB沿水平方向。质量为M=10kg的木块与PB相连，静止于倾角为37°的斜面上，如图所示。（取g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8）求：
（1）轻绳PB拉力的大小；（2）木块所受斜面的摩擦力和弹力大小。
19．（2021·北京高三一模）摩擦传动装置结构简单，容易制造，在生产生活中得到广泛应用。如图所示为打印机送纸装置。搓纸辊旋转带动纸张前进走纸，摩擦片在纸张下方贴紧，施加阻力分离纸张，以保证只有一张纸前移且避免两张纸同时送入。送纸过程中，假设搓纸辊和纸张之间的摩擦因数为，纸张之间的动摩擦因数为，纸张和摩擦片之间的动摩擦因数为。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，不计纸张质量及空气阻力。
a．假设现有10张相同的打印纸，最上面的为第1张，请问第2张纸受到第1张纸的摩擦力方向与纸张前进方向是否相同？
b．为保证送纸装置正常工作，说明、和的大小关系。
20．如图1所示，弹簧a和弹簧b为两根相同的弹簧，与可视为质点的小球相连，另外两端固定，小球处于静止状态时两弹簧均处于伸长状态且伸长量为x0，弹簧的劲度系数为k，质量不计，小球的质量为m，整个装置处于光滑的水平面上。现将小球向右缓慢推动一段距离x（x<
x0）。
（1）求此刻弹簧a弹力的大小和弹簧b弹力的大小。
（2）a.用图2中的横轴x表示小球相对于初始位置的位移，纵轴F表示弹簧的弹力（均以水平向右为正方向）。请在图2中画出弹簧a的弹力Fa随x变化的Fa
-x图像，以及弹簧b的弹力Fb随x变化的Fb
-x图像。
b.
取小球处于初始位置时系统的弹性势能为零，请利用图2中的图像求出小球被向右推动了距离x时系统的弹性势能EP。
（3）如图3所示，将小球在水平面内沿与两弹簧轴线相垂直的方向移动一小段距离y，请通过计算论证，释放后小球是否做简谐运动以及其运动可视为简谐运动的条件。（请对论证过程中用到的物理量加以说明；论证过程中有可能用到的数学知识有：当很小时，）
参考答案
1．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
解得。
故选B。
2．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。
3．D
【解析】A．工作人员的质量为，则工作人员受到的重力
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，C错误；
D．由平衡条件可得球面对工作人员的作用力满足
再由牛顿第三定律可得，工作人员对球面的作用力大小为
D正确。
故选D。
4．B
【解析】设手机的质量为m，斜面倾角为θ。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
，
因，故，且摩擦力等于手机所受的重力沿斜面向下的分力
故选B。
5．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
=
Fsinα
Fx直
=
Fsinβ
在y方向可得出
Fy曲
=
Fcosα
Fy直
=
Fcosβ
由题知α
<
β则
sinα
<
sinβ
cosα
>
cosβ
则可得到
Fx曲
<
Fx直
Fy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。
6．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
，
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。
7．C
【解析】AB
．对滑块受力分析，由平衡条件有
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
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
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。
8．C
【解析】当木板与水平面的夹角为时，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
根据平衡条件可知
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
根据平衡条件可知
两式相加，可得
解得
故选C。
9．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θ，则对小球竖直方向
而
可知θ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
即
当转速较大时，FN指向转轴
即
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
可知，因角速度变大，则小球受合外力变大。则D正确。
故选BD。
10．B
【解析】根据胡克定律知，每根橡皮条的弹力
设此时两根橡皮条与合力的夹角为θ，根据几何关系知
根据平行四边形定则知，弹丸被发射过程中所受的最大弹力
故选B。
11．C
【解析】筷子对小球的压力太小，小球有下滑的趋势，最大静摩擦力沿筷子向上，小球受力平衡。在竖直方向上有
解得
ABD错误，C正确。
故选C。
12．B
【解析】AC．由于人和滑板共同沿轨道匀速下滑，则对人受力分析可知，人受到滑板对人的静摩擦力，方向沿滑板方向向上，则人对滑板的摩擦力为静摩擦力，其大小为，方向沿滑板向下。由于人与滑板之间摩擦力为静摩擦力，由此不可求解人与滑板之间的动摩擦因数，故AC错误；
BD．以人和滑板为整体受力分析，受重力、支持力和沿轨道向上的滑动摩擦力，由平衡条件可知，滑板受轨道的支持力大小为
在沿轨道的方向上有
又
解得
故B正确，D错误。
故选B。
13．D
【解析】由物体匀速向上运动，可知拉力F的大小与重物A的重力相等，设对天花板O点的作用力为T，轻绳将滑轮和重物A看成一个整体，则在竖直方向
在水平方向上
由力的合成得
故D正确，ABC错误。
故选D。
14．C
【解析】A．由题意可知钩码从静止开始再到静止，可得向下先做加速运动后做减速运动，选项A错误；
B．当下降时
加速度为零，速度最大，根据对称性可知在最低点钩码有向上的加速度且
所以在最低点时有弹簧弹力
向下运动的最大距离为
选项B错误；
CD．对物块进行受力分析，则依题意有
解得
选项C正确，D错误。
故选C。
15．AC
【解析】AB．对小球受力分析如图所示
由平衡条件和几何关系有
，
可得
A正确，B错误；
C．设弹簧的形变量为x，根据胡克定律有，根据几何关系有
联立解得
C正确；
D．以小球和圆弧轨道整体为研究对象，受重力、地面的支持力，由共点力平衡条件可知，二力相互抵消，水平方向没有外力，即圆弧轨道不受地面的摩擦力，D错误。
故选AC。
16．BD
【解析】AB．假设两斜劈的质量均为，由题意对小滑块受力分析，如图所示
由平衡条件可知
，
对小滑块受力分析，如图所示
由平衡条件可知由平衡条件可知
又
由以上可解得
A错误，B正确；
CD．对小滑块和斜劈甲组成的系统，受力分析如图所示
对小滑块和斜劈乙组成的系统，受力分析如图所示
又由于一根绳子上的力处处相等，则可知
C错误，D正确；
故选BD。
17．BD
【解析】AB．点c向上移动，因为斜面和悬点的水平距离不变，所以细线与竖直方向的夹角不变，如图
因为细线拉力不变，所以物体a的位置不变，A错误，B正确；
CD．点c向右移动，则滑轮1到悬点间的水平距离变大，即滑轮1到悬点间的细线的水平投影变大，假设物体a的位置不变，则细线与竖直方向的夹角变大，设细线拉力为T，对物体b有
所以细线拉力将变大，物体a的位置升高，θ不变，C错误，D正确。
故选BD。
18．（1）6N（2）64.8N，
76.4N
【解析】（1）如图甲所示分析P点受力，由平衡条件可得：
可解得：FB=6
N
（2）再分析M的受力情况如图乙所示
由物体的平衡条件可得：
由牛顿第三定律，有：
可求得：，。
19．a.相同；b.
【解析】a.第1张纸相对第2张纸向沿纸张前进方向运动，第1张纸受到第2张纸的摩擦力与纸张前进方向相反，则第2张纸受到第1张纸的摩擦力方向与纸张前进方向相同；
b.由题意，接触面间弹力大小相等，则当纸槽内有两张纸时，对于与搓纸辊接触的纸张，搓纸辊对它的最大静摩擦力应大于下面纸张对它的最大静摩擦力，有
对于与摩擦片接触的纸张，摩擦片对它的最大静摩擦力应大于上面纸张对它的最大静摩擦力，有
当纸槽内只有一张纸时，纸张仍能送入打印机，同理有
则
20．（1），；（2）a.见解析，b.
；（3）小球的运动不是简谐运动。若很小，小球的运动可视为简谐运动。
【解析】（1）根据胡克定律得，弹簧a的弹力大小为
弹簧b的弹力大小为
（2）弹簧a的弹力Fa随x变化的Fa
-x图像，以及弹簧b的弹力Fb随x变化的Fb
-x图像如下图所示
（2）由答图1图像可知小球被向右推动距离x的过程中，弹簧弹力做的功可通过线下面积求出，其中Fa做正功，Fb做负功，二者做功的和为
再由
可知时小球被向右推动了距离x时系统的弹性势能
（3）如答图2所示，设弹簧与弹簧初始位置所在连线的夹角为，小球偏离初始位置的位移为y，设弹簧的原长为l0，则小球受到两根弹簧的拉力，其合力方向与位移y相反，大小为
其中
由此可知，小球所受的回复力与相对平衡位置的位移y不成正比，即小球的运动不是简谐运动。
但是若很小（也就是y<<
l0+x0）时，
则有
即小球所受的回复力与相对平衡位置的位移y成正比，小球的运动可视为简谐运动。