物理高考專題復(fù)習(xí)-相互作用練習(xí)題及答案解析

題型一、受力分析之黃金三角形的典型應(yīng)用

1.（2019全國3）用卡車運(yùn)輸質(zhì)量為，”的勻質(zhì)圓筒狀工件，為使工件保持固定，將其置于兩光滑斜面之間，

如圖所示。兩斜面I、II固定在車上，傾角分別為30。和60。。重力加速度為g。當(dāng)卡車沿平直公路勻速行駛

時，圓筒對斜面I、II壓力的大小分別為人、/2,則（）

A.Fx=—mg,F2=—mgB,F^—mg,F2=—mg

CF2=與mgD,F^^-mg,F=^mg

2

【考向】受力分析、矢量三角形法、共點(diǎn)力的平衡、牛三定律

【答案】D

【解析】對圓筒受力分析，圓筒受到重力、以及兩斜面其支持力，如圖所示；

結(jié)合矢量三角形法，將物體所受的三個力通過平移延長等手段放在一個封閉的三角形中，如圖所示;

在紅色的三角形中：

尸/1

sin30==沖sin30二m

mg二3g

cos30=互…片/=m^cos30=—mg

mg2

根據(jù)牛三定律：F[=F；.......鳥=娉,故D選項(xiàng)正確；

2.（2019年全國1）如圖，一粗糙斜面固定在地面上，斜面頂端裝有一光滑定滑輪。一細(xì)繩跨過滑輪，其

一端懸掛物塊N。另一端與斜面上的物塊M相連，系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)?，F(xiàn)用水平向左的拉力緩慢拉動N,

直至懸掛N的細(xì)繩與豎直方向成45。。已知M始終保持靜止，則在此過程中（）

A.水平拉力的大小可能保持不變

B.M所受細(xì)繩的拉力大小一定一直增加

C.M所受斜面的摩擦力大小一定一直增加

D.M所受斜面的摩擦力大小可能先減小后增加

【考向】受力分析、靜摩擦力、動態(tài)分析

【答案】BD

【解析】假設(shè)經(jīng)過一定時間后N物體與豎直方向的夾角為0,對N受力分析如左圖所示:

結(jié)合矢量三角形法，將物體所受的力放在一個封閉的力三角形中，當(dāng)e從0-45增大時，由幾何關(guān)系得:

tanO=^—....F=mg.tan3.

mg

cosO=^-...T=/"g.cos?！?。T,TJ

故：A錯B對；

開始時，因?yàn)椴淮_定靜摩擦力的大小與方向，即開始時靜摩擦力的大小可能沿斜面向上也可能沿斜面向下;

所以對M受力分析可知，若起初M受到的摩擦力f沿斜面向下，則隨著繩子拉力T的增加，則摩擦力f也

逐漸增大；若起初M受到的摩擦力f沿斜面向上，則隨著繩子拉力T的增加，摩擦力f可能先減小后增加。

故本題選BD。

3.（2017年全國1）21.如圖，柔軟輕繩ON的一端O固定，其中間某點(diǎn)M拴一重物，用手拉住繩的另一

JT

端N。初始時，OM豎直且被拉直，與之間的夾角為a（a〉一）?，F(xiàn)將重物向右上方緩慢拉

2

起，并保持夾角a不變。在由豎直被拉到水平的過程中（）

O'

k

A.MN上的張力逐漸增大B.MN上的張力先增大后減小

C.上的張力逐漸增大D.0M上的張力先增大后減小

【考向】受力分析、動態(tài)圖解

【答案】AD

【解析】設(shè)上的張力為Fi,MN上的張力為F2初始位置，A=mg,F2=0,當(dāng)運(yùn)動到某一位置時，可能

為

在OM被拉到水平位置時，三力關(guān)系如下:

mg

從圖可以看出，上的張力逐漸增大，OM上的張力先增大后減小

4.（2016全國2）質(zhì)量為根的物體用輕繩AB懸掛于天花板上。用水平向左的力廠緩慢拉動繩的中點(diǎn)O,如

圖所示。用T表示繩段拉力的大小，在。點(diǎn)向左移動的過程中（）

A.尸逐漸變大，T逐漸變大B.歹逐漸變大，T逐漸變小

C.F逐漸變小，T逐漸變大D.尸逐漸變小，T逐漸變小

【考向】動態(tài)受力分析、黃金三角形

【答案】A

【解析】對結(jié)點(diǎn)O受力分析，如圖左所示，當(dāng)O點(diǎn)左移時拉力T與豎直方向的夾角0在增大，結(jié)合矢量

三角形的動態(tài)圖解法，如右圖所示，可以得出，T,與F都在增大；故本題A選項(xiàng)正確；

5.（2012全國2）如圖，一小球放置在木板與豎直墻面之間。設(shè)墻面對球的壓力大小為N1,球?qū)δ景宓膲?/p>

力大小為N2。以木板與墻連接點(diǎn)所形成的水平直線為軸，將木板從圖示位置開始緩慢地轉(zhuǎn)到水平位置。不

計(jì)摩擦，在此過程（）

A.N1始終減小，N2始終增大B.N1始終減小，N2始終減小

C.N1先增大后減小，N2始終減小D.N1先增大后減小，N2先減小后增大

【考向】動態(tài)平衡、矢量三角形

【答案】B

【解析】根據(jù)題意，對小球進(jìn)行受力分析，滿足動態(tài)圖解法的條件；構(gòu)建出紅色的封閉三角形；結(jié)合題意

小球所受的重力的大小和方向是不變的，小球所受的墻壁的支持力的方向是不變的；伴隨著木板轉(zhuǎn)動，木

板與墻壁之間的夾角o在不斷增大；在圖中找到o角，根據(jù)e角的變化規(guī)律，改變?nèi)切蔚男螤?，確定出

Nl、N2均在減小。

題型二、力的合成與分解

6.（2018天津）明朝謝肇湘的《五雜組》中記載：“明姑蘇虎丘寺廟傾側(cè)，議欲正之，非萬緡不可。一游

僧見之，曰：無煩也，我能正之?！庇紊刻鞂⒛拘◤乃韮A斜一側(cè)的被縫間敲進(jìn)去，經(jīng)月余扶正了塔身。

假設(shè)所用的木楔為等腰三角形，木楔的頂角為仇現(xiàn)在木楔背上加一力片方向如圖所示，木楔兩側(cè)產(chǎn)生推

力FN,則（）

A.若P一定，，大時PN大B.若尸一定，。小時樂大

C.若8一定，廠大時網(wǎng)大D.若。一定，尸小時PN大

【考向】力的合成與分解

【答案】BC

【解析】假設(shè)兩推力之間的夾角為。，由幾何關(guān)系可知9、與?；パa(bǔ)，所以當(dāng)0增大時，。減小，

根據(jù)合力與分力之間的關(guān)系F合=JF；+琛+2月工.cosq式中。為兩分力之間的夾角;Fl、F2為兩分力

的大小；故本題的正確選項(xiàng)為BC

7.（2019天津）2018年10月23日，港珠澳跨海大橋正式通車。為保持以往船行習(xí)慣，在航道處建造了單

面索（所有鋼索均處在同一豎直面內(nèi)）斜拉橋，其索塔與鋼索如圖所示。下列說法正確的是（）

A.增加鋼索的數(shù)量可減小索塔受到的向下的壓力

B.為了減小鋼索承受的拉力，可以適當(dāng)降低索塔的高度

C.索塔兩側(cè)鋼索對稱且拉力大小相同時，鋼索對索塔的合力豎直向下

D.為了使索塔受到鋼索的合力豎直向下，索塔兩側(cè)的鋼索必須對稱分布

【考向】力的合成與分解

【答案】C

【解析】

A索塔所受的向下的力與鋼索的數(shù)量無關(guān)，但是從大小上來講應(yīng)該與橋梁的所受重力等大反向；故A錯誤

B對橋梁受力分析可得：兩側(cè)鋼索沿豎直向上的分力之和與橋梁所受重力等大反向，鋼繩與豎直方向的夾

角為0,則；2T.eos。=Mg…當(dāng)索塔降低則0增大，所以拉力T在增大；故B錯誤

C、索塔兩側(cè)鋼索對稱且拉力大小相同時，水平方向的分量等大反向、鋼索對索塔的合力豎直向下

D、只要鋼索水平方向的合力為0,此時鋼索不一定對稱；

8.（2015廣東）如圖所示，三條繩子的一端都系在細(xì)直桿頂端，另一端都固定在水平面上，將桿豎直緊壓

在地面上，若三條繩長度不同，下列說法正確的有（）

/\

A.三條繩中的張力都相等

B.桿對地面的壓力大于自身重力

C.繩子對桿的拉力在水平方向的合力為零

D.繩子拉力的合力與桿的重力是一對平衡力

【考向】力的合成和分解；共點(diǎn)力的平衡；牛頓第三定律

【答案】BC

【解析】本題考查了受力平衡和力學(xué)相關(guān)知識.選繩子和桿的結(jié)點(diǎn)為研究對象，由受力平衡，三條繩子張

力在水平面上分力的合力為零.由于三條繩子長度不同.繩子方向也不確定.所以不能確定三條繩子中的

張力是否相同.選項(xiàng)A錯誤；選擇桿為研究對象，桿受到自己所重力、繩子的拉力和地面向上的支持力，

根據(jù)平衡條件有地面對桿的支持力等于重力G加上繩子拉力在豎直向下分力之和，大于桿的重力，根據(jù)牛

頓第三定律，桿對地面的壓力等于地面對桿的支持力，選項(xiàng)B、C正確；繩子拉力的合力和桿的重力方向均

豎直向下，不可能是平衡力，選項(xiàng)D錯誤。

9.(2012山東)如圖所示，兩相同輕質(zhì)硬桿OOi、OCh可繞其兩端垂直紙面的水平軸O、Oi、。2轉(zhuǎn)動，O

點(diǎn)懸掛一重物加，將兩相同木塊根緊壓在豎直擋板上，此時整個系統(tǒng)保持靜止。片表示木塊與擋板間摩擦

力的大小，尸N表示木塊與擋板間正壓力的大小。若擋板間的距離稍許增大后，系統(tǒng)仍靜止且01、02始終

等高，貝U()

A、Ff變小B、Ff不變

C、FN變小D、FN變大

【考向】受力分析、力的合成與分解

【答案】BD

Me

【解析】對A、B：將重物重力Mg按效果分解如圖所示，應(yīng)有2Fcos9=Mg,即F=-紅，再對其中一個

2cos6*

物體m受力分析如圖所示，受到的摩擦力Qmg+FcosO,聯(lián)立解得f=mg+等，即木塊與擋板間摩擦力

大小與兩板間距離無關(guān)，所以B正確，A錯誤；對C、D：弓=bsine=^-.sine="gtane,由

2cos。2

于擋板距離增大0隨之增大，故耳v增大增大，所以D正確C錯誤.

故選BD.

10.(2011年江蘇)如圖所示，石拱橋的正中央有一質(zhì)量為m的對稱楔形石塊，側(cè)面與豎直方向的夾角為a,

重力加速度為g,若接觸面間的摩擦力忽略不計(jì)，星石塊側(cè)面所受彈力的大小為A()

m

m2m211

A.----------B.----------C.—/ngtanaD.—mgcota

2sina2c。sa22

【考向】共點(diǎn)力的平衡、力的合成與分解

【答案】A

【解析】對物體進(jìn)行受力分析如圖所示，根據(jù)幾何關(guān)系可得：F1=F2=F,mg=2F.sma...F=-^―

2smet

題型三、受力分析之正交分解的應(yīng)用

11.（2019江蘇）如圖所示，一只氣球在風(fēng)中處于靜止?fàn)顟B(tài)，風(fēng)對氣球的作用力水平向右.細(xì)繩與豎直方向的夾

角為a,繩的拉力為T,則風(fēng)對氣球作用力的大小為

氣球

TT

A-------B--------CT.sinaDT.cosa

sintzcosa

【考向】受力分析、正交分解、共點(diǎn)力的平衡

【答案】C

【解析】對小球受力分析小球受豎直向下的重力、豎直向上的空氣浮力、細(xì)線的拉力、以及水平向右的風(fēng)

力；在水平方向上有：T.sina=E風(fēng)故C選項(xiàng)正確；

12.（2019全國2）物塊在輕繩的拉動下沿傾角為30。的固定斜面向上勻速運(yùn)動，輕繩與斜面平行。已知物塊

與斜面之間的動摩擦因數(shù)為且，重力加速度取10m/s2。若輕繩能承受的最大張力為1500N,則物塊的質(zhì)

3

量最大為（）

A.150kgB.100^kgC.200kgD.200石kg

【考向】受力分析、靜摩擦力、正交分解

【答案】A

【解析】T=f+mgs\n9,f=/nN,N=mgcosQ,帶入數(shù)據(jù)解得：加=150kg,故A選項(xiàng)符合題意

13.（2017全國2）16.如圖，一物塊在水平拉力E的作用下沿水平桌面做勻速直線運(yùn)動。若保持尸的大小

不變，而方向與水平面成60。角，物塊也恰好做勻速直線運(yùn)動。學(xué).科網(wǎng)物塊與桌面間的動摩擦因數(shù)為（）

「V3

A.2—百B.息

X-Z.------------D.B

632

【考向】正交分解

【答案】C

【解析】開始時力F水平拉動物體勻速運(yùn)動，可得：F=nmg....（l）；

F的大小不變方向與水平面成60。角拉動物體時，仍然勻速直線運(yùn)動結(jié)合平衡關(guān)系，對物體受力分析，如

圖所示利用正交分解的方法可知:

水平方向：F.cos60=f.....(2)

豎直方向：F.sin60+FN=mg...(3)

f=uFN.….(4)

聯(lián)立可得：Feos60°=n(mg—Fsin60°)

呼---，故選C.

14.（2017年天津）如圖所示，輕質(zhì)不可伸長的晾衣繩兩端分別固定在豎直桿M、N上的小6兩點(diǎn)，懸掛

衣服的衣架鉤是光滑的，掛于繩上處于靜止?fàn)顟B(tài)。如果只人為改變一個條件，當(dāng)衣架靜止時，下列說法正

確的是（）

A.繩的右端上移到。'，繩子拉力不變

B.將桿N向右移一些，繩子拉力變大

C.繩的兩端高度差越小，繩子拉力越小

D.若換掛質(zhì)量更大的衣服，則衣架懸掛點(diǎn)右移

【考向】正交分解

【答案】AB

【解析】設(shè)兩桿之間的距離為d繩長為1,OA、OB段分別為la、1b,則l=la+lb,兩部分繩子分別與豎直方

向的夾角為B,受力分析如圖所示;

繩中各部分的張力大小相等，故。="，滿足2b.eOS。=771g

又因?yàn)閐=/a.sina+hsina…即sina="■,F="際—,d、1不變，所以sina為定值，a為定值，所

I2cosa

以移動后繩子的拉力大小不變，故A正確，將N桿移動后，夕增大，繩子的拉力增大故B正確;

15.（2016全國1）如圖，一光滑的輕滑輪用細(xì)繩00懸掛于O點(diǎn)；另一細(xì)繩跨過滑輪，其一端懸掛物塊”,

另一端系一位于水平粗糙桌面上的物塊6。外力/向右上方拉心整個系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)。若尸方向不變,

大小在一定范圍內(nèi)變化，物塊》仍始終保持靜止，則（）

A.繩的張力也在一定范圍內(nèi)變化

B.物塊6所受到的支持力也在一定范圍內(nèi)變化

C.連接。和方的繩的張力也在一定范圍內(nèi)變化

D.物塊6與桌面間的摩擦力也在一定范圍內(nèi)變化

【考向】正交分解、摩擦力、動態(tài)分析

BD

由題意，在廠保持方向不變，大小發(fā)生變化的過程中，物體。、匕均保持靜止，各繩角度保持不變；選。受

力分析得，繩的拉力T=3g,所以物體。受到繩的拉力保持不變。由滑輪性質(zhì)，滑輪兩側(cè)繩的拉力相等，

所以b受到繩的拉力大小、方向均保持不變，C選項(xiàng)錯誤；。、b受到繩的拉力大小方向均不變，所以

的張力不變，A選項(xiàng)錯誤；對匕進(jìn)行受力分析，并將各力沿水平方向和豎直方向分解，如上圖所示。由受力

平衡得：Tx+f=Fx,Fy+N+Ty=mbg0T和%g始終不變，當(dāng)月大小在一定范圍內(nèi)變化時；支持力在一

定范圍內(nèi)變化，B選項(xiàng)正確；摩擦力也在一定范圍內(nèi)發(fā)生變化，D選項(xiàng)正確；故答案選BD。

16.（2015山東）如圖，滑塊A置于水平地面上，滑塊B在一水平力作用下緊靠滑塊A（A、8接觸面豎直），

此時A恰好不滑動，8剛好不下滑。已知4與B間的動摩擦因數(shù)為〃-A與地面間的動摩擦因數(shù)為〃2,最

大靜摩擦力等于滑動摩擦力。A與8的質(zhì)量之比為（

1口1—〃1〃2c1+c2+〃]〃2

B.C.D.

【答案】B

【解析】

試題分析：物體.空整體在水平方向受力平衡，由平衡條件可得：尸=生（物a+，/）g；對物體3在豎直方

向平衡有：/\F=mEg；聯(lián)立解得：吆=上幺必，選項(xiàng)B正確.

考點(diǎn)：物體的平衡.

17.（2013年全國）15.如圖，在固定斜面上的一物塊受到一外力的作用，F(xiàn)平行于斜面上。若要物塊在斜面

上保持靜止，F(xiàn)的取值應(yīng)有一定范圍，已知其最大值和最小值分別為F1和F2（F2>0）.由此可求出

A.物塊的質(zhì)量B.斜面的傾角

C.物塊與斜面間的最大靜摩擦力C.物塊對斜面的正壓力

【考向】摩擦力、正交分解

【答案】C

【解析】A、B、C、對滑塊受力分析，受重力、拉力、支持力、靜摩擦力，設(shè)滑塊受到的最大靜摩擦力為f,

物體保持靜止，受力平衡，合力為零；

當(dāng)靜摩擦力平行斜面向下時，拉力最大，有