2024-2025年高考物理复习：相互作用一力专练（含解析）

2024-2025年高考物理复习：相互作用一力专练
一、单选题（本大题共8小题）
1．如图所示，倾角为 的斜面置于水平地面上，物块置于斜面上，轻绳绕过光滑的定滑轮连接、两物块，轻绳段与斜面平行，系统处于静止状态．现给施加一个始终垂直于绳的力，使缓慢顺时针转动到水平位置的过程中，、始终静止不动，已知质量为质量的一半，则下列说法正确的是（ ）
A． 先变大后变小 B． 绳子拉力越来越大
C． 物块所受摩擦力先减小后增大 D． 地面对的摩擦力先增大后减小
2．如图所示，甲、乙两工人站在工地平台上，用一根轻绳通过光滑挂钩吊一重物．甲、乙位置保持不变，两人同时缓慢释放轻绳．在重物下降的过程中（ ）
A． 甲所受平台的支持力变小 B． 甲所受平台的支持力变大
C． 乙所受平台的摩擦力变小 D． 乙所受平台的摩擦力变大
3．消毒碗柜的金属碗架可以将碗竖直放置于两根金属杆之间，如图甲所示．某个碗在碗架上的正视图如图乙所示，其中、分别为两光滑水平金属杆，下列说法正确的是（ ）
甲 乙
A． 若减小、间距，碗仍保持竖直静止，碗的合力减小
B． 若减小、间距，碗仍保持竖直静止，杆受到的压力不变
C． 若将质量相同、半径更大的碗竖直放置于、杆之间，碗受到杆的作用力变小
D． 若将质量相同、半径更大的碗竖直放置于、杆之间，碗受到杆的作用力不变
4．如图，右侧面光滑的斜面体固定在水平面上，质量相等的物块、分别放在斜面体的左右两个面上，、拴接在跨过光滑定滑轮的轻质细绳两端，整个系统处于静止状态．现对施加一始终与右侧细绳垂直的拉力，使缓慢移动至右侧细绳水平，该过程中保持静止，左侧细绳始终与左侧斜面平行．下列说法正确的是（ ）
A． 拉力逐渐增大 B． 细绳的拉力先减小后增大
C． 所受摩擦力先增大后减小 D． 斜面对的作用力先增大后减小
5．如图所示，质量为的小球与质量未知的滑环用绕过光滑定滑轮的不可伸长的轻绳连接，连接滑环的绳与杆垂直并在同一竖直平面内．滑环套在与竖直方向成 角的粗细均匀的固定杆上，滑环和杆间的动摩擦因数，初始时滑环恰好不下滑，现对小球施加一个水平力，使小球在水平力的作用下沿着圆周轨迹缓慢上移，设滑环与杆间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，下列说法正确的是（ ）
A． 绳子拉力保持不变
B． 滑环的质量
C． 固定杆给滑环的弹力方向垂直于杆向上
D． 滑环受到的摩擦力逐渐变小
6．某兴趣小组想要运用所学力学知识进行实践研究，他们找到起重吊车的结构图，画出简化结构如图所示，是固定杆不可转动，端有一光滑轻质定滑轮；轻杆可绕端自由转动，端系着两条轻绳，一条轻绳跨过端定滑轮连接质量为的重物，另一条轻绳缠绕在电动机转轴上，通过电动机的牵引控制杆的转动从而控制重物的起落．图中所示位置两杆处于同一竖直面内，绳沿竖直方向， , ，重力加速度大小为，则（ ）
A． 杆（包括定滑轮）受到绳子的作用力大小为，方向不一定沿杆
B． 杆受到绳子的作用力大小为，方向一定沿杆
C． 当启动电动机使重物缓慢下降时，杆（包括定滑轮）受到绳子的作用力将逐渐增大
D． 当启动电动机使重物缓慢下降时，杆（包括定滑轮）受到绳子的作用力将逐渐减小
7．如图所示，斜面与水平面的夹角为 ，质量、可视为质点的物块通过磁力吸附在斜面上，磁力方向垂直于斜面，大小为．当给物块施加平行于斜面水平向右的拉力时，物块仍保持静止．已知物块与斜面之间的动摩擦因数为,，重力加速度，则物块受到的支持力、摩擦力分别为（ ）
A． B． C． D．
8．如图所示为一侧耳朵佩戴口罩的示意图，一侧的口罩带是由直线、弧线和直线组成的．若口罩带可认为是一段劲度系数为的弹性轻绳，在佩戴好口罩后弹性轻绳被拉长了，此时段与水平方向的夹角为 ，段与水平方向的夹角为 ，弹性轻绳涉及的受力均在同一平面内，忽略一切摩擦，已知，，则下列说法正确的是（ ）
A． 耳朵对口罩带的作用力方向与水平方向夹角为
B． 耳朵对口罩带的作用力方向与水平方向夹角为
C． 耳朵受到的口罩带的作用力大小为
D． 耳朵受到的口罩带的作用力大小为
二、多选题（本大题共5小题）
9．小娟、小明两人共提一桶水匀速前行。如图所示，已知两人手臂上的拉力大小相等且为F，两个手臂间的夹角为θ，水和水桶的总重力为G，则下列说法中正确的是（　　）
A．当θ为120°时，F=G B．不管θ为何值，
C．当θ=0°时， D．θ越大时F越小
10．如图所示，将一个半球体置于水平地面上，经过球心有一内径很小的光滑竖井，柔软光滑的轻绳绕过井口，一端连着竖直悬于竖井中，另一端沿着球面与相连，两物体均可看成质点，整个装置处于静止状态。已知此时与半球体的球心O的连线与水平方向成θ=37°角 与半球面的动摩擦因数为0.5，并假设所受到的最大静摩擦力等于滑动摩擦力。则下列说法正确的是（　　）
A．的最小值为
B．的最小值为
C．的最大值为2
D．的最大值为
11．（多选）如图所示是某同学为颈椎病人设计的一个牵引装置的示意图，一根绳绕过两个定滑轮和一个动滑轮，两端各挂着一个相同的重物，与动滑轮相连的帆布带拉着病人的颈椎（图中用手指代替颈椎做实验），整个装置在同一竖直平面内，不计滑轮的质量和摩擦.如果要增大手指所受的拉力，可采取的方法是（ ）
A．只增加绳的长度 B．只增加重物的重量
C．只将手指向下移动 D．只将手指向上移动
12．（多选）重为的木箱放在水平地板上，至少要用的水平推力，才能使它从原地开始运动.木箱从原地运动以后，用的水平推力就可以使木箱继续做匀速运动，由此可知（ ）
A．木箱与地板间的最大静摩擦力为
B．木箱与地板间的动摩擦因数为0.3
C．若用的水平推力推静止的木箱，木箱所受的摩擦力是
D．若用的水平推力推滑动的木箱，木箱所受的摩擦力是
13．（多选）如图甲所示，重的木块放在水平桌面上，给木块施加一随时间逐渐增大的水平拉力，根据力传感器收集到的信息绘出木块受到的摩擦力随变化的图像如图乙所示.下列说法正确的是（ ）
A．当拉力增大到时，木块开始做匀速直线运动
B．当拉力增大到时，木块已经运动
C．当拉力增大到时，木块受到的摩擦力大小为
D．木块与水平桌面间的动摩擦因数为0.4
三、实验题（本大题共2小题）
14．某同学用一弹簧测力计、重物、刻度尺和一橡皮条做验证平行四边形定则的实验，装置如图所示。实验步骤如下：
①将贴有白纸的木板竖直固定，将橡皮条上端挂在木板上O点；
②用弹簧秤提起重物，竖直静止，弹簧秤示数为G；
③将三根细线、、结于P点。a端系在橡皮条下端，c端暂时空置，此时P到O的长度为，在b端挂重物静止后，P到O的长度为；
④以O为圆心，以为半径，画一圆弧；
⑤用弹簧测力计钩住c端，向右上方缓慢拉，调整拉力方向，使结点P沿圆弧移到图中所示位置，记录该位置及绳方向和弹簧测力计的示数F及拉力方向；
⑥在白纸上点以为长度做出橡皮条拉力的图示，并按同样的标度做出拉力、及F的图示；以橡皮条拉力和拉力为邻边做平行四边形。
（1）橡皮条的劲度系数为 ；
（2）若绳拉力与橡皮条拉力所夹的对角线长度为 ，且其方向与拉力F的方向 则平行四边形定则成立。
15．某同学用图甲所示的实验装置测定当地的重力加速度，正确操作后获得图乙所示的一条纸带．他用天平测得小车的质量为M，钩码质量为m，毫米刻度尺测得纸带上自O点到连续点1、2、3、4、5、6的距离分别为：d1=1.07cm、d2=2.24cm、d3=3.48cm、d4=4.79cm、d5=6.20cm、d6=7.68cm．已知实验所用交流电频率为f=50Hz．
①打点2时小车的速度大小为 m/s（结果保留两位有效数字）；
②小车运动过程中的平均加速度大小为 m/s2（结果保留两位有效数字）；
③以各点速度v的二次方为纵坐标，以各点到0点的距离d为横坐标，作v2-d图象，所得图线为一条斜率为k的倾斜直线，不考虑小车与桌面间的摩擦，则当地的重力加速度g= （用m、M、k表示）
四、解答题（本大题共2小题）
16．如图所示，小明用与水平方向成角的轻绳拉木箱，使木箱沿地面向右匀速运动。已知绳中拉力恒为，木箱重力，，。
（1）分析木箱的受力情况，画出木箱的受力示意图；
（2）求木箱所受的摩擦力大小和对地面压力大小；
（3）求木箱与地面间的动摩擦因数的大小。
17．如图所示，质量M=4kg物块甲置于倾角为37°的斜面，物块甲与斜面间动摩擦因数=0.5，物块与斜面间最大静摩擦力大小等于滑动摩擦力大小。质量为m=1.5kg的物块乙通过三段轻绳悬挂，三段轻绳的结点为O，水平轻绳OA与物块甲连接于A点，轻绳OB与水平方向夹角也为37°。对物块甲施加沿斜面向上的力F（图中未画出）使甲、乙两物体均静止。已知sin37°=0.6，cos37°=0.8，重力加速度g=10m/s2。求：
（1）轻绳OA、OB的弹力大小分别为多少？
（2）力F大小的取值范围。
参考答案
1．【答案】D
【解析】对A分析，缓慢顺时针转动时，根据矢量三角形受力分析如图所示．由受力分析得，A缓慢顺时针转动到水平位置的过程中，力越来越大，绳子拉力越来越小，A、B错误；初始时绳子拉力等于A的重力，已知A质量为B质量的一半且斜面的倾角为 ，则有，此时斜面与物块B间摩擦力为0，则绳子拉力越来越小，摩擦力向上逐渐增大，C错误；对物块A、B和斜面组成的系统受力分析，处于平衡状态，则地面对的摩擦力等于力在水平方向的分力，在此过程中在水平方向的分力先增大后减小，地面对的摩擦力也先增大后减小，D正确．
2．【答案】C
【解析】对甲、乙和重物的整体受力分析如图所示，甲、乙均受到沿绳方向的（图中未标出）．
两人缓慢释放轻绳前后，满足，则甲、乙所受平台的支持力均不变，故A、B错误；对乙受力分析，根据受力平衡可知 ，，两人同时缓慢释放轻绳， 变小，则乙所受平台的摩擦力变小，故C正确，D错误．
3．【答案】D
【解析】若减小、间距，碗仍保持竖直静止，碗的合力仍为零，合力不变，A错误；对碗受力分析如图所示，设杆、杆对碗的弹力分别为、，与竖直方向的夹角为 ，则 ，，若减小、间距，则 减小，杆对碗的弹力减小，由牛顿第三定律可知杆受到的压力减小，B错误；杆对碗的作用力与碗的重力等大反向，则将质量相同、半径更大的碗竖直放置于、杆之间，碗受到杆的作用力不变，始终等于碗的重力，C错误，D正确．
4．【答案】A
【解析】离开斜面后，设右侧细绳与水平方向的夹角为 ，则对有 ， ，过程中 逐渐减小，所以细绳拉力逐渐减小，拉力逐渐增大，故A正确，B错误；拉力作用之前，对有，所以原来所受摩擦力沿斜面向下，随着细绳拉力的减小，受到的摩擦力逐渐减小，当右侧细绳水平时，细绳拉力为零，则受到的摩擦力沿斜面向上，所以受到的摩擦力先沿斜面向下减小，再沿斜面向上增大，故C错误；斜面对的作用力为斜面的支持力及摩擦力的合力，因为支持力不变，所以当摩擦力先减小再增大时，斜面对的作用力先减小后增大，故D错误．
5．【答案】B
【解析】设小球质量为，所受绳的拉力与竖直方向夹角为 ，对小球A施加一个水平力，使小球A在水平力的作用下沿着圆周轨迹缓慢上移，在圆周上任一位置时，根据平衡条件可得，绳的拉力为，水平力 ，随着 增大，可知拉力和水平力均增大，故A错误；初始时，绳的拉力为，初始时滑环恰好不下滑，对B由平衡条件得， ，解得，故B正确；开始时 ，由于绳的拉力增大，则垂直于杆向下且增大，故C错误；由于B保持静止，则 ，可知摩擦力大小不变，故D错误．
6．【答案】C
【解析】杆固定于平台上，杆的弹力不一定沿杆，同一条绳上的力大小相等，其合力一定在其角平分线上，受力分析如图所示，根据平衡条件得，根据几何关系得 ，由牛顿第三定律可知杆受到绳子的作用力大小等于的大小，即，A错误；D端连接两条轻绳，两条轻绳上的力不一定大小相等，且杆为铰链连接，杆的弹力沿着杆的方向，受力分析如图所示，根据平衡条件得， ，解得，由牛顿第三定律可知，B错误；当启动电动机使重物缓慢下降时，不变， 变小，，故增大，C正确，D错误．
7．【答案】C
【解析】根据平衡条件有，A、B错误；由题可知，物块受到沿斜面向上的摩擦力和平行于斜面水平向左的摩擦力，根据平衡条件可得物块受到的摩擦力大小为，C正确，D错误．
8．【答案】D
【解析】弹性轻绳被拉长了，同一根轻绳上弹力大小相等，即，将、分别沿水平方向和竖直方向正交分解，如图所示，则，，则耳朵受到的口罩带的作用力为，作用力方向与水平方向夹角的正切值为，即作用力方向与水平方向夹角为 ，D正确，A、B、C错误．
【易错警示】按照作用效果正确建立坐标系
对两个力的合成一般选择平行四边形定则或三角形定则，对于成任意夹角的两个力可采用正交分解的方法，先将这两个力分解到相互垂直的方向上求出分力，然后再合成，求解出合力及其方向．本题的易错点在于不清楚如何选择处理两个力的方法而导致无从下手．
9．【答案】AC
【详解】AB：根据力的平衡条件，得，所以当θ为120°时，A正确，B错误；
C：当θ=0°时，，C正确；
D：θ越大时，越小，F越大，D错误。选AC。
10．【答案】AC
【详解】对两物体受力分析，考虑的摩擦向上和向下的两个临界，根据公式有，，解得，，选AC。
11．【答案】BC
【解析】对动滑轮受力分析,受竖直向下的拉力、两个对称斜向上的拉力,斜向上拉力的大小等于悬挂重物的重力,如图所示.三个力的合力为零,只增加绳的长度时,由于两根绳中拉力不变,动滑轮位置不变,故三个力大小、方向都不变,故A错误；只增加重物的重量,两个斜向上的拉力变大,动滑轮位置不变,则两拉力夹角不变,故合力变大,手指受到的拉力增大,B正确；只将手指向下移动,两个斜向上的拉力大小不变,夹角变小,故两拉力的合力变大,手指受到的拉力增大,C正确；只将手指向上移动,两个斜向上的拉力大小不变,夹角变大,故两拉力的合力变小,手指受到的拉力减小,D错误.
12．【答案】BC
【解析】木箱未被推动前,静摩擦力随推力的增大而增大,当木箱刚被推动时,木箱与地板间的静摩擦力达到最大,恰好等于此时的推力,由题可知木箱与地板间的最大静摩擦力为,故A错误；木箱移动后受到滑动摩擦力,大小为,有,故B正确；若用的水平推力推静止的木箱,因小于最大静摩擦力,故木箱受到的摩擦力为,故C正确；若用的水平推力推滑动的木箱,木箱受到滑动摩擦力,大小为,故D错误.
13．【答案】CD
【解析】根据题图乙可知,当拉力增大到时,木块仍处于静止状态,受到的摩擦力为静摩擦力,故A错误；当拉力增大到时,木块仍受到静摩擦力作用,木块处于静止状态,故B错误；当拉力增大到时,木块受的摩擦力为最大静摩擦力,接下来木块开始运动,受到滑动摩擦力,大小为,当拉力增大到时,木块受到滑动摩擦力作用,大小仍为,故C正确；滑动摩擦力大小为,则动摩擦因数,故D正确.
14．【答案】 ； ；相反
【详解】（1）[1]因为挂上重物后橡皮条伸长量为，根据
得
（2）[2]由实验步骤可知，在处因橡皮筋中拉力大小不变，G大小用表示，则细绳拉力与橡皮条拉力合力其长度
[3]所夹合力应与F方向相反，说明力合成遵循平行四边形定则。
15．【答案】 0.60； 2.0；
【详解】（1）打点2时小车的速度大小为
（2）由逐差法可得，小车运动过程中的平均加速度大小为
（3）由v2=2ad可知v2-d图像的斜率为k=2a，则a=k；由牛顿第二定律：，解得 .
16．【答案】（1）；（2），；（3）
【详解】（1）木箱受绳的拉力、重力、地面的支持力和摩擦力的作用，受力示意图如图所示，
（2）建立如图所示的直角坐标系，由正交分解得，水平方向，竖直方向，解得，，由牛顿第三定律得，木箱对地面的压力大小为。
（3）由滑动摩擦力公式得，解得。
17．【答案】（1）20N，25N；（2）
【详解】（1）对结点O受力分析，由平衡条件可知，轻绳OA的弹力大小为，轻绳OB的弹力大小为。
（2）对甲物块受力分析，拉力F较小时，最大静摩擦力沿斜面向上，由平衡条件可得，，解得，，解得，拉力F较大时，最大静摩擦力沿斜面向下，由平衡条件可得，解得，故力F大小的取值范围为 。
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