十年高考(2010-2019年)之高三物理真題精選分類匯編

專題02

相互作用

題型一、受力分析之黃金三角形的典型應(yīng)用

1.（2019全國(guó)3）用卡車運(yùn)輸質(zhì)量為m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(shí)，圓筒對(duì)斜面I、Ⅱ壓力的大小分別為F1、F2，則（）

A.B.C.D.【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(duì)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(gè)力通過平移延長(zhǎng)等手段放在一個(gè)封閉的三角形中，如圖所示；

在紅色的三角形中：

根據(jù)牛三定律：,故D選項(xiàng)正確；

2.（2019

年全國(guó)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)。現(xiàn)用水平向左的拉力緩慢拉動(dòng)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(dòng)態(tài)分析

【答案】BD

【解析】假設(shè)經(jīng)過一定時(shí)間后N

物體與豎直方向的夾角為θ，對(duì)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(gè)封閉的力三角形中，當(dāng)θ從0-45增大時(shí)，由幾何關(guān)系得：

故：A錯(cuò)B對(duì)；

開始時(shí)，因?yàn)椴淮_定靜摩擦力的大小與方向，即開始時(shí)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(duì)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(guó)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，用手拉住繩的另一端N。初始時(shí)，OM豎直且MN被拉直，OM與MN之間的夾角為（）。現(xiàn)將重物向右上方緩慢拉起，并保持夾角不變。在OM由豎直被拉到水平的過程中（）

A．MN上的張力逐漸增大

B．MN上的張力先增大后減小

C．OM上的張力逐漸增大

D．OM上的張力先增大后減小

【考向】受力分析、動(dòng)態(tài)圖解

【答案】AD

【解析】設(shè)OM上的張力為F1,MN上的張力為F2初始位置，F(xiàn)2=0，當(dāng)運(yùn)動(dòng)到某一位置時(shí)，可能為

在OM被拉到水平位置時(shí)，三力關(guān)系如下：

從圖可以看出，MN上的張力逐漸增大，OM上的張力先增大后減小

4.（2016全國(guó)2）質(zhì)量為m的物體用輕繩AB懸掛于天花板上。用水平向左的力F緩慢拉動(dòng)繩的中點(diǎn)O，如圖所示。用T

表示繩OA段拉力的大小，在O點(diǎn)向左移動(dòng)的過程中（）

A．F逐漸變大，T逐漸變大

B．F逐漸變大，T逐漸變小

C．F逐漸變小，T逐漸變大

D．F逐漸變小，T逐漸變小

【考向】動(dòng)態(tài)受力分析、黃金三角形

【答案】A

【解析】對(duì)結(jié)點(diǎn)O

受力分析，如圖左所示，當(dāng)O

點(diǎn)左移時(shí)拉力T

與豎直方向的夾角θ在增大，結(jié)合矢量三角形的動(dòng)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(guó)2）如圖，一小球放置在木板與豎直墻面之間。設(shè)墻面對(duì)球的壓力大小為N1，球?qū)δ景宓膲毫Υ笮镹2。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(dòng)態(tài)平衡、矢量三角形

【答案】B

【解析】根據(jù)題意，對(duì)小球進(jìn)行受力分析，滿足動(dòng)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(dòng)，木板與墻壁之間的夾角θ在不斷增大；在圖中找到θ角，根據(jù)θ角的變化規(guī)律，改變?nèi)切蔚男螤睿_定出N1、N2均在減小。

題型二、力的合成與分解

6．（2018天津）明朝謝肇淛的《五雜組》中記載：“明姑蘇虎丘寺廟傾側(cè)，議欲正之，非萬(wàn)緡不可。一游僧見之，曰：無(wú)煩也，我能正之。”游僧每天將木楔從塔身傾斜一側(cè)的磚縫間敲進(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θ，現(xiàn)在木楔背上加一力F，方向如圖所示，木楔兩側(cè)產(chǎn)生推力FN，則（）

A．若F一定，θ大時(shí)FN大

B．若F一定，θ小時(shí)FN大

C．若θ一定，F(xiàn)大時(shí)FN大

D．若θ一定，F(xiàn)小時(shí)FN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θ、與互補(bǔ)，所以當(dāng)θ增大時(shí)，減小，根據(jù)合力與分力之間的關(guān)系式中為兩分力之間的夾角；F1、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(shuō)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(duì)稱且拉力大小相同時(shí)，鋼索對(duì)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(duì)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(wú)關(guān)，但是從大小上來(lái)講應(yīng)該與橋梁的所受重力等大反向；故A

錯(cuò)誤

B

對(duì)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θ，則；當(dāng)索塔降低則θ增大，所以拉力T

在增大；故B

錯(cuò)誤

C、索塔兩側(cè)鋼索對(duì)稱且拉力大小相同時(shí)，水平方向的分量等大反向、鋼索對(duì)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(shí)鋼索不一定對(duì)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(zhǎng)度不同，下列說(shuō)法正確的有（）

A.三條繩中的張力都相等

B.桿對(duì)地面的壓力大于自身重力

C.繩子對(duì)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(duì)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(shí)．選繩子和桿的結(jié)點(diǎn)為研究對(duì)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(zhǎng)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(cuò)誤；

選擇桿為研究對(duì)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(duì)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(duì)地面的壓力等于地面對(duì)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(cuò)誤。

9.（2012山東）如圖所示，兩相同輕質(zhì)硬桿OO1、OO2可繞其兩端垂直紙面的水平軸O、O1、O2轉(zhuǎn)動(dòng)，O點(diǎn)懸掛一重物Ｍ，將兩相同木塊m緊壓在豎直擋板上，此時(shí)整個(gè)系統(tǒng)保持靜止。Ｆf表示木塊與擋板間摩擦力的大小，ＦＮ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O1、O2始終等高，則（）

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

【解析】對(duì)A、B：將重物重力Mg按效果分解如圖所示，應(yīng)有2Fcosθ=Mg，即F=，再對(duì)其中一個(gè)物體m受力分析如圖所示，受到的摩擦力f=mg+Fcosθ，聯(lián)立解得，即木塊與擋板間摩擦力大小與兩板間距離無(wú)關(guān)，所以B正確，A錯(cuò)誤；對(duì)C、D：，由于擋板距離增大θ隨之增大，故增大增大，所以D正確C錯(cuò)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(duì)稱楔形石塊，側(cè)面與豎直方向的夾角為α,重力加速度為g，若接觸面間的摩擦力忽略不計(jì)，旵石塊側(cè)面所受彈力的大小為A（）

A．　　　B．

C．

D．

【考向】共點(diǎn)力的平衡、力的合成與分解

【答案】A

【解析】對(duì)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,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(duì)氣球的作用力水平向右．細(xì)繩與豎直方向的夾角為α，繩的拉力為T，則風(fēng)對(duì)氣球作用力的大小為

A

B

C

D

【考向】受力分析、正交分解、共點(diǎn)力的平衡

【答案】C

【解析】對(duì)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：故C

選項(xiàng)正確；

12.（2019全國(guó)2）物塊在輕繩的拉動(dòng)下沿傾角為30°的固定斜面向上勻速運(yùn)動(dòng)，輕繩與斜面平行。已知物塊與斜面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為，重力加速度取10m/s2。若輕繩能承受的最大張力為1500

N，則物塊的質(zhì)量最大為（）

A.150kg

B.kg

C.200

kg

D.kg

【考向】受力分析、靜摩擦力、正交分解

【答案】A

【解析】T=f+mgsinθ，f=μN(yùn)，N=mgcosθ，帶入數(shù)據(jù)解得：m=150kg，故A選項(xiàng)符合題意

13.（2017全國(guó)2）16．如圖，一物塊在水平拉力F的作用下沿水平桌面做勻速直線運(yùn)動(dòng)。若保持F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(dòng)。學(xué).科網(wǎng)物塊與桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為（）

A．

B．

C．

D．

【考向】正交分解

【答案】C

【解析】開始時(shí)力F水平拉動(dòng)物體勻速運(yùn)動(dòng)，可得：F＝μmg....(1)；

F的大小不變方向與水平面成60°角拉動(dòng)物體時(shí)，仍然勻速直線運(yùn)動(dòng)

結(jié)合平衡關(guān)系，對(duì)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：Fcos

60°＝μ(mg－Fsin

60°)

μ＝，故選C.14.（2017年天津）如圖所示，輕質(zhì)不可伸長(zhǎng)的晾衣繩兩端分別固定在豎直桿M、N上的a、b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(gè)條件，當(dāng)衣架靜止時(shí)，下列說(shuō)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(zhǎng)為l，OA、OB段分別為la、lb，則l=la+lb，兩部分繩子分別與豎直方向的夾角為，受力分析如圖所示；

繩中各部分的張力大小相等，故，滿足

又因?yàn)榧矗琩、l不變，所以為定值，為定值，所以移動(dòng)后繩子的拉力大小不變，故A

正確，將N

桿移動(dòng)后，增大，繩子的拉力增大故B

正確；

15.（2016全國(guó)1）如圖，一光滑的輕滑輪用細(xì)繩懸掛于點(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。外力向右上方拉，整個(gè)系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)。若方向不變，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.物塊所受到的支持力也在一定范圍內(nèi)變化

C.連接和的繩的張力也在一定范圍內(nèi)變化

D.物塊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(dòng)態(tài)分析

BD

由題意，在保持方向不變，大小發(fā)生變化的過程中，物體、均保持靜止，各繩角度保持不變；選受力分析得，繩的拉力，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，所以受到繩的拉力大小、方向均保持不變，C選項(xiàng)錯(cuò)誤；、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(cuò)誤；對(duì)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：。和始終不變，當(dāng)大小在一定范圍內(nèi)變化時(shí)；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、B接觸面豎直)，此時(shí)A恰好不滑動(dòng)，B剛好不下滑。已知A與B間的動(dòng)摩擦因數(shù)為，A與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為，最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力。A與B的質(zhì)量之比為（）

A．

B．

C．

D．

【答案】B

考點(diǎn)：物體的平衡.17.（2013年全國(guó)）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(duì)斜面的正壓力

【考向】摩擦力、正交分解

【答案】C

【解析】A、B、C、對(duì)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(shí)，拉力最大，有：F1-mgsinθ-f=0

當(dāng)靜摩擦力平行斜面向上時(shí)，拉力最小，有：F2?+f-mgsinθ=0

聯(lián)立解得：，故C正確；，由于質(zhì)量和坡角均未知，故A錯(cuò)誤，B錯(cuò)誤；

D、物塊對(duì)斜面的正壓力為：N=mgcosθ，未知，故D錯(cuò)誤；故選C．

18、（2012全國(guó)2）拖把是由拖桿和拖把頭構(gòu)成的擦地工具（如圖）。設(shè)拖把頭的質(zhì)量為m，拖桿質(zhì)量可以忽略；拖把頭與地板之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為常數(shù)μ，重力加速度為g，某同學(xué)用該拖把在水平地板上拖地時(shí)，沿拖桿方向推拖把，拖桿與豎直方向的夾角為θ。

（1）若拖把頭在地板上勻速移動(dòng)，求推拖把的力的大小。

（2）設(shè)能使該拖把在地板上從靜止剛好開始運(yùn)動(dòng)的水平推力與此時(shí)地板對(duì)拖把的正壓力的比值為λ。已知存在一臨界角θ0，若θ≤θ0，則不管沿拖桿方向的推力多大，都不可能使拖把從靜止開始運(yùn)動(dòng)。求這一臨界角的正切tanθ0。

【答案】．

【解析】注意本題的三個(gè)重要隱含條件：

（1）物體處于平衡態(tài)；

（2）物體所受的摩擦力達(dá)到最大靜摩擦力；

（3）外力F趨于無(wú)窮大；

根據(jù)拖把頭的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)可知其受力平衡；結(jié)合右圖正交分解可得：

由題意可知：使該拖把在地板上從靜止剛好開始運(yùn)動(dòng)的水平推力等于拖把與地板間的最大靜摩擦力（即物體的滑動(dòng)摩擦力），設(shè)為Ffm，則依題意有：

即