相互作用力 专题练 2025年高考物理一轮复习备考

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相互作用力 专题关练
2025年高考物理一轮复习备考
一、单选题
1．如图所示，半径为R的光滑圆环竖直固定，原长为的轻质弹簧一端固定在圆环的最高点A，另一端与套在环上的质量为m的小球相连。小球静止在B点时，弹簧与竖直方向夹角θ=30°，已知重力加速度大小为g，则（　　）
A．小球对圆环的弹力方向背离圆心
B．圆环对小球的弹力大小为
C．弹簧的劲度系数为
D．若换用原长相同，劲度系数更大的轻质弹簧，小球将在B点下方达到受力平衡
2．顶端装有滑轮的粗糙斜面固定在地面上，A、B两物体通过细绳如图连接，并处于静止状态（不计绳的质量和绳与滑轮间的摩擦）．现用水平力F作用于悬挂的物体B上，使其缓慢拉动一小角度，发现A物体仍然静止。则在此过程中说法不正确的是（ ）
A．水平力F一定变大 B．物体A所受斜面给的摩擦力一定变大
C．物体A所受斜面给的支持力一定不变 D．细绳对物体A的拉力一定变大
3．图甲是学校篮球存放架，支撑篮球的两个横杆一高一低，其右视图简化为图乙所示。若已知篮球重力大小为，较低的水平横杆a对篮球的支持力大小为，较高的水平横杆b对篮球的支持力大小为，a、b两杆的距离正好等于篮球半径的倍，忽略杆的粗细，不计一切摩擦，则、、的关系为（　　）
A． B． C． D．
4．有位网友发布了自己乘坐复兴号动车组在行驶过程中超过旁边和谐号动车组的视频，让大家又一次感受到了中国新速度。和谐号动车与复兴号动车相继从同一站点由静止出发，沿同一方向做匀加速直线运动。两车的速度-时间图像如图所示，下列说法正确的是（ ）
A．复兴号动车开始加速时，和谐号动车已出发了4900m
B．复兴号动车追上和谐号动车前，时，两车相距最远
C．复兴号动车追上和谐号动车前，两车最远相距2450m
D．时，复兴号动车追上和谐号动车
5．如图所示质量为的物体A通过一轻绳跨过光滑定滑轮，轻绳另一端连接一质量为的物块B，现对A施加一水平力F，使物块A在轻绳与竖直方向成θ角状态下平衡，下列说法正确的是（ ）
A．此状态下，图中水平力
B．若只调整F的方向，物体A仍可平衡，F的方向可能竖直向上
C．若只调整F的大小和方向，使F逆时针缓慢旋转90°，物体A始终平衡，则需一直增大物块B的质量
D．若只调整F的大小和方向，使物块A始终平衡，当F取得最小值时，所挂物体B的质量为
6．根据下面驾驶员安全行驶距离表格，得出的以下结论正确的是（　　）
车速（km/h） 反应距离（m） 刹车距离（m） 停车距离（m）
60 15 22.5 37.5
A．驾驶员的反应时间为0.6s B．汽车的刹车时间为2.5s
C．汽车刹车的平均速度为m/s D．汽车刹车的加速度为9m/s2
7．如图所示，物体A、B置于水平地面上，与地面间的动摩擦因数均为μ，物体A、B用一跨过动滑轮的细绳相连，现用逐渐增大的力向上提升滑轮，某时刻拉A物体的绳子与水平面成53°，拉B物体的绳子与水平面成37°，此时A、B两物体刚好处于平衡状态，则A、B两物体的质量之比为（认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8）
A． B． C． D．
8．如图所示，质量为的木块在水平拉力作用下向右滑行．木板处于静止状态，已知木块与木板间的动摩擦因数为，木板与地面间的动摩擦因数为，木板质量为。则下列说法错误的是（　　）
A．木块受到木板的摩擦力的大小为，方向水平向左
B．木板受到地面的摩擦力的大小为，方向水平向左
C．木板受到地面的摩擦力的大小为
D．无论怎样改变的大小，木板都不可能运动
二、多选题
9．如图所示，夹角θ＝30°的光滑三角杆水平固定悬放（两杆构成的面水平），两杆上分别穿有质量均为2kg的小球A、B，两球由一根轻绳连接。现在用沿着OB杆的力将小球B缓慢拉动，直到轻绳被拉直时，测出拉力F＝10N，g取10m/s2，则此时关于两个小球受到的力的说法正确的是（　　）
A．此时绳子与OA杆垂直，绳子张力大小为20N
B．小球B受到杆的弹力大小为
C．OA杆对小球A的弹力方向与轻绳共线
D．小球A受到OA杆的弹力大小为N
10．如图所示，粗糙斜面体静止在水平地面上，轻质细线跨过斜面体顶端的光滑定滑轮。细线一端拴接物块，另一端与另外两根细线结于点，形成死结。结点下方细线悬挂物块，左端细线用一水平力拉住，静止时，滑轮左边细线与竖直方向成60°角。现保持点的位置不变，沿顺时针方向缓慢调整力的方向直至竖直，期间所有物体均保持静止，则在此过程中下列说法正确的是（　　）
A．水平拉力一直增大
B．细线对物块的拉力一直减小
C．地面对斜面体的摩擦力一直增大
D．斜面对的摩擦力可能先减小后增大
11．一定质量的实心光滑大球半径为R，放置在固定斜面上（斜面倾角为30°），被一竖直挡板挡住，挡板可绕P点在竖直平面内转动，将一半径为r质量为m的光滑小球放置于大球与挡板之间，整体处于静止状态，如图所示，R=3r，现将竖直挡板顺时针缓慢放平(此过程中大球与挡板始终紧密接触)，重力加速度为g，下列说法正确的是（　　）
A．当整体处于静止状态时小球受挡板的弹力大小为
B．挡板顺时针缓慢放平过程中大球对小球的弹力一直变小
C．挡板顺时针缓慢放平过程中挡板对小球的弹力先变大后变小
D．斜面体对大球的弹力逐渐变大
12．微元法就是把研究对象分为无限多个无限小的部分，取出有代表性的极小的一部分进行分析处理，再从局部到整体综合起来加以考虑的科学思维方法．如图所示，静止的圆锥体竖直放置，倾角为质量为m且分布均匀的链条环水平的套在圆锥体上，忽略链条与圆锥体之间的摩擦力，在链条环中任取一小段，其质量为，对受力分析，下列说法正确的是（）
A．设圆锥体的支持力为 N，则
B．链条环中的张力为 T,则
C．链条环中的张力为 T,则
D．设对链条环中心的张角为，则有
三、实验题
13．为了研究人们用绳索跨越山谷过程中绳索拉力的变化规律，同学们设计了如图所示的实验装置，他们将不可伸长轻绳的两端通过测力计（不计质量及长度）固定在相距为D的两立柱上，固定点分别为P和Q，P低于Q，绳长为L（L>）他们首先在绳上距离P点10cm处（标记为C）系上质量为m的重物（不滑动），由测力计读出绳PC、QC的拉力大小TP和TQ，随后改变重物悬挂点的位置，每次将P到C点的距离增加10cm，并读出测力计的示数，最后得到TP、TQ与绳长之间的关系曲线如图所示，由实验可知：
(1)曲线Ⅱ中拉力最大时，C与P点的距离为 cm，该曲线为 （选填“TP”或“TQ”）的曲线。
(2)在曲线Ⅰ、Ⅱ相交处，可读出绳的拉力TQ= N，此时它与L、D、m和重力加速度g的关系为TQ= 。
四、解答题
14．如图所示，质量为M的木块A套在水平杆上，并用轻绳将木块与质量也为M的小球B相连. 今用跟水平方向成α=30°角的力F=Mg拉小球并带动木块一起向右匀速运动，运动中A、B相对位置保持不变，g取10m/s2. 求：
（1）运动过程中轻绳与水平方向夹角θ；
（2）木块与水平杆间的动摩擦因数μ；
（3）若增大θ角，当无论如何改变F的大小和方向再也无法拉动物体A时，θ为多大？
15．如图所示，在倾角为θ的光滑斜面上，劲度系数分别为k1、k2的两个轻弹簧沿斜面悬挂着，两弹簧之间有一质量为m1的重物，最下端挂一质量为m2的重物，现用力F沿斜面向上缓慢推动m2，当两弹簧的总长等于两弹簧原长之和时，试求：
（1）m1、m2各上移的距离．
（2）推力F的大小．
16．水平面上固定着半径 R=60 cm的薄圆筒，筒中放置着两个圆柱，小圆柱半径 r1=10 cm、重力为 G1 =30 N，大圆柱半径 r2 =30 cm．圆筒和圆柱的中心轴均水平，且圆 筒的中心O与大、小圆柱的切点Q的连线恰好竖直，如图所示．不计一切摩擦，求
（1）筒对小圆柱的支持力 N1和大、小圆柱之间的压力 F；
（2）大圆柱所受重力 G2 ．
参考答案：
1．C
A．弹簧处于伸长状态，弹簧弹力F的方向如图所示
小球处于平衡状态，合力为0，故圆环对小球的弹力沿半径向外，由牛顿第三定律知小球对圆环的弹力方向指向圆心，故A错误；
B．由相似三角形法得
可得
故B错误；
C．弹簧的长度为
弹簧的形变量为
由胡克定律
F=kx
可得
解得
故C正确；
D．换用劲度系数更大的某轻质弹簧，若拉伸到同样的长度，小球将上移，则小球将在B点上方达到受力平衡，故D错误。
2．B
AD．如图所示，对物块B受力分析，如图所示
根据受力平衡可得
，
当B被拉动一个小角度后，θ增大，则力F增大，同时细绳对物体A的拉力T增大，故AD正确，不满足题意要求；
B．A开始时受静摩擦力可能向上也可能向下，则当绳子的拉力变大时，A受到斜面的摩擦力可能减小也可能增大，故B错误，满足题意要求；
C．以A物体为对象，垂直斜面方向根据受力平衡可得
可知物体A所受斜面给的支持力一定不变，故C正确，不满足题意要求。
3．B
由于a、b两杆的距离正好等于篮球半径的倍，可知，对篮球受力分析如图所示
可知与之间的夹角为，根据受力平衡可得
设与竖直方向的夹角为，与竖直方向的夹角为，根据受力平衡可得
，
由于
可得
4．C
A．和谐号的加速度
复兴号动车开始加速时，和谐号动车已出发了
选项A错误；
BD．复兴号动车追上和谐号动车前，时，两车速度相等，此时相距最远，选项BD错误；
C．图像与坐标轴围成的面积等于位移，可知复兴号动车追上和谐号动车前，两车最远相距
选项C正确；
5．D
A．由力的合成的知识可得，，A错误；
B．F竖直向上时，物体A的合外力不可能为0，故不能平衡，B错误；
C．由下图可知，当F逆时针旋转时，绳的拉力逐渐减小，所以应该减小物体B的质量，C错误；
D．由力的三角形可知，F取最小值时，其垂直于倾斜绳，此时，D正确。
6．C
A．由数据表格知，车速
反应距离，在驾驶员的反应时间内汽车做匀速直线运动，则驾驶员的反应时间为
A错误；
B．汽车刹车距离，设刹车时间为t，由
得
B错误；
C．汽车刹车的平均速度为
C正确；
D．刹车时的加速度
加速度大小约为，D错误。
7．B
分别对A、B两个物体进行受力分析，如图所示，对A的受力进行正交分解，则有
，
，
而AB恰好达到平衡，说明此时AB所受的静摩擦力均达到最大静摩擦力，即
；
再对B的受力进行正交分解，有
，
，
，
联立方程组解得，故本题正确答案应选B．
8．C
A．木块在水平拉力F作用下向右滑行，木块受到木板的摩擦力的大小为μ1mg，方向水平向左，故A正确；
B．以木板为研究对象，木板水平方向两个力：m的向右的滑动摩擦力，大小为
和地面向左的静摩擦力f2，根据平衡条件得
方向水平向左，故B正确；
C．地面对木板的最大静摩擦力为
而题中条件不足，无法判断木板所受的静摩擦力是否达到最大值，所以木板受到地面的摩擦力的大小不一定是μ2(m+M)g，故C错误；
D．无论怎样改变F的大小，木块对木板的滑动摩擦力大小不变，不会大于地面对木板的最大静摩擦力，木板不可能运动，故D正确。
9．AD
光滑三角杆水平固定悬放，两球受力立体图如下
AB．此时绳子与OA杆垂直，对B小球水平方向受力分析如图所示
由平衡可得
解得
故A正确；
B．由受力分析图可得，小球B受到杆的弹力与小球B的重力和绳垂直OB方向的分力的合力等大反向，则小球B受到杆的弹力大小为
N
故B错误。
C．由受力分析可知：小球A受重力、绳子拉力、杆对A的作用力，由三力平衡条件可知，OA杆对小球A的弹力与绳的拉力和A的重力的合力等大反向，故OA杆对小球A的弹力方向与轻绳不共线，故C错误；
D．由平行四边形可知，GA与T的合力大小为
NOA杆对小球A的弹力与绳的拉力和A的重力的合力等大反向,故小球A受到OA杆的弹力大小为N，故D正确。
10．BD
AB．以结点为研究对象，其受到三段细线的拉力，如图所示
保持点的位置不变，沿顺时针方向缓慢调整力的方向直至竖直，由图可知，先减小后增大，一直减小，则物块所受细线的拉力大小一直减小，故A错误，B正确；
C．以斜面体和物块整体为研究对象，地面对斜面体的摩擦力大小，由于一直减小，所以减小，故C错误；
D．如果开始受到的摩擦力方向沿斜面向下，则细线拉力减小到零的过程中，物块所受斜面的摩擦力大小先减小后反向增大，故D正确。
11．ABC
A．当整体处于静止状态时，对小球进行受力分析，小球受到重力竖直向下，挡板的弹力水平向左，以及实心大球对它的弹力，斜向右上方，与水平方向呈60°夹角，可得小球受挡板的弹力大小为
A正确；
BC．缓慢放平挡板的过程，对小球进行受力分析，大球对小球的弹力，小球的重力和挡板对小球的弹力符合力的矢量三角形，重力不变，大小球对小球的弹力和挡板对小球的弹力夹角不变（挡板水平前），重力方向与大球对小球的弹力之间的夹角逐渐增大，挡板对小球的弹力与重力方向的夹角逐渐减小。由正弦定理
、不变，增大（由60°逐渐增大变为钝角），减小，则大球对小球的弹力先增大后减小，挡板对小球的弹力逐渐减小，直至挡板水平，挡板的弹力等于重力，BC正确；
D．大球与挡板始终接触，最终大球应该在挡板上，此时重力和挡板对它的弹力平衡，不受斜面体的力的作用，故D错误。
12．AB
如图（乙）、（丙）所示，设△l对软绳环中心的张角为△φ，根据共点力平衡条件知，
△l在水平方向上受力平衡，有：2Tsin＝Ncos①
因△l很短，△φ很小，所以sin≈ ②
将②代入①式有：T△φ=Ncos ③
△l在竖直方向上也受力平衡，△mg＝Nsin ④
④代入③式得，tan=g⑤
⑤式中，
将其代入⑤式可得．
所以软绳中的张力为．
则选项AB正确，CD错误；故选AB.
13． 60（58～62） TP 4.30（4.25～4.35）
(1)[1][2]．由曲线Ⅱ的最高点拉力最大，对应的横坐标=60cm，设PC和QC与水平方向的夹角为α和β，对C点的平衡可知
TP·cosα=TQ·cosβ
开始C点靠近P点，因α>β，则
即
TP>TQ
结合两曲线左侧部分，Ⅱ曲线靠上则为TP的曲线。
(2)[3][4]．两曲线的交点表示左右的绳拉力大小相等，读出纵坐标为
TP=TQ=4.30N
设CQ绳与立柱的夹角为θ，延长CQ线交于另一立柱上，则
两拉力相等，由力的平衡可知
2TQcosθ=mg
则
14．（1）30°（2）（3）60°
（1）因B物体受力平衡，所以水平方向：
Fcos30°=Tcosθ
竖直方向：
Fsin30°+Tsinθ=Mg
解得：
T=Mg ，θ=30°
（2）因A物体受力平衡，由平衡条件得：水平方向：
Tcos=μN
竖直方向：
N=Mg+Tsin30°
解得：
（3）因A物体处于平衡状态，由平衡条件得：
水平方向：
μN=Tcosθ
竖直方向：
N=Mg+Tsinθ
解得：
要满足题中条件，也即T无论多大都拉不动A，满足：
cosθ-μsinθ=0
解得：
θ=60°
15．（1）；（2）
（1）没加推力时
k2x2＝m2gsinθ
k2x2＋m1gsinθ＝k1x1
加上推力后，当两弹簧的总长度等于两弹簧原长之和时，k1的伸长量与k2的压缩量均为x，对m1受力分析可得：
k1x＋k2x＝m1gsinθ
所以m1上移的距离
d1＝x1－x＝－m2上移的距离
d2＝x2＋x＋d1＝x2＋x1＝＋.
（2）分析m2的受力情况，有：
F＝m2gsinθ＋k2x＝m2gsinθ＋.
16．（1） ，（2）
（1）分析小圆柱的受力，如图，平移F、N1、G1，三力首尾相连构成的封闭矢量三角形与△OQO2相似，有
① 其中OO2=50cm，OQ=30cm
解得②
又③
解得④
（2）分析大圆柱的受力，如图，平移F′、N2、G2，三力首尾相连构成的封闭矢量三角形与△OQO1相似，有
⑤
解得
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