届高考物理练习专题二 相互作用.docx

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届高考物理练习专题二相互作用

专题二　相互作用

考点1常见的几种力

1.[2018宁夏银川一中检测][多选]两个中间有孔的质量为M的小球用一轻弹簧相连,套在一水平光滑横杆上.两个小球下面分别连一轻弹簧.两轻弹簧下端系在同一质量为m的小球上,如图所示.已知三根轻弹簧的劲度系数都为k,三根轻弹簧刚好构成一个等边三角形.则下列判断正确的是（　　）

A.水平横杆对质量为M的小球的支持力为Mg+mg

B.连接质量为m小球的轻弹簧的弹力为

C.连接质量为m小球的轻弹簧的伸长量为

mg

D.套在水平光滑横杆上的轻弹簧的形变量为

mg

2.如图所示,一直杆倾斜固定并与水平方向成30°的夹角.直杆上套有一质量为0.5kg的圆环,圆环与轻弹簧相连,在轻弹簧上端施加一竖直向上、大小F=10N的力,圆环处于静止状态.已知直杆与圆环之间的动摩擦因数为0.7,取g=10m/s2.下列说法正确的是（　　）

A.圆环受到直杆的弹力,方向垂直直杆向上

B.圆环受到直杆的弹力大小等于2.5N

C.圆环受到直杆的摩擦力,方向沿直杆向上

D.圆环受到直杆的摩擦力大小等于2.5N

3.[多选]如图所示,A是一质量为M的盒子,B的质量为

A、B用细绳相连,跨过光滑的定滑轮,A置于倾角θ=30°的斜面上,B悬于斜面之外而处于静止状态.现在向A中缓慢加入沙子,整个系统始终保持静止,则在加入沙子的过程中（　　）

A.绳子拉力逐渐减小　　　　B.A对斜面的压力逐渐增大

C.A所受的摩擦力逐渐增大D.A所受的合力不变

4.长直木板的上表面的一端放有一个木块,如图所示,木板由水平位置缓慢向上转动（即木板与地面的夹角α变大）,另一端不动,则木块受到的摩擦力Ff随角度α的变化图象是选项图中的（　　）

考点2力的合成和分解

5.[多选]两个共点力F1、F2大小不同,它们的合力大小为F,则（　　）

A.F1、F2同时增大一倍,F也增大一倍

B.F1、F2同时增加10N,F也增加10N

C.F1增加10N,F2减少10N,F一定不变

D.若F1、F2中的一个增大,F不一定增大

6.[2018湖南五校高三联考]在粗糙水平地面上放着一个截面为半圆的柱状物体A,A与光滑竖直墙之间放另一截面也为半圆的光滑柱状物体B,整个装置处于静止状态,截面如图所示.设墙对B的作用力为F1,B对A的作用力为F2,地面对A的作用力为F3.在B上加一物体C,整个装置仍保持静止,则（　　）

A.F1保持不变，F3增大

B.F1增大，F3保持不变

C.F2增大，F3增大

D.F2增大，F3保持不变

7.[2017湖北宜昌检测][多选]如图所示,将一劲度系数为k的轻弹簧一端固定在内壁光滑的半球形容器底部O'处（O为球心）,弹簧另一端与质量为m的小球相连,小球静止于P点.已知容器半径为R、与水平地面之间的动摩擦因数为μ,OP与水平方向的夹角为θ=30°.下列说法正确的是（　　）

A.轻弹簧对小球的作用力大小为

mg

B.容器相对于水平地面有向左的运动趋势

C.容器和弹簧对小球的作用力的合力竖直向上

D.弹簧原长为R+

8.如图所示,将一右端带有固定挡板的长薄板放在水平面上,一轻质弹簧右端拴接在挡板上,左端拴接一可视为质点的滑块,当弹簧原长时滑块位于长薄板的O点,当滑块位于图中的A点时整个装置处于静止状态.现将长薄板的右端缓慢地抬起直到滑块将要沿长薄板下滑.滑块所受的静摩擦力、支持力的大小分别用Ff、FN表示.则长薄板的右端缓慢抬起的过程中,下列说法正确的是（　　）

A.Ff先减小后增大、FN一直减小

B.Ff先增大后减小、FN一直增大

C.Ff一直增大、FN先减小后增大

D.Ff保持不变、FN一直减小

9.[2018陕西重点中学第一次摸底考试]如图所示,物体A靠在竖直墙面上,在竖直向上的力F作用下,物体A、B共同向上匀速运动,下列说法正确的是（　　）

A.物体A受到物体B对它的作用力的大小等于物体A的重力

B.物体B受到的作用力F的大小要小于物体A、B的重力之和

C.墙面对物体A的滑动摩擦力方向向下

D.物体A对物体B的静摩擦力方向沿接触面斜向上

考点3共点力平衡问题

10.[2018广东惠州高三第一次调研]如图甲、乙所示,两个相同的固定斜面上分别放有一个处于静止的三角形木块A、B,它们的质量相等.A木块左侧面沿竖直方向,B木块左侧面垂直于斜面,在两斜面上分别放上一个相同的光滑球后,木块仍保持静止,则放上球后（　　）

图甲　　　　　　　图乙

A.A木块受到的摩擦力等于B木块受到的摩擦力

B.A木块受到的摩擦力小于B木块受到的摩擦力

C.A木块对斜面的压力等于B木块对斜面的压力

D.A木块对斜面的压力大于B木块对斜面的压力

11.[2017安徽江南十校联合二模]重力为G的两个完全相同的小球,与水平面的动摩擦因数均为μ.竖直向上的较小的力F作用在连接两球轻绳的中点,绳间的夹角α=60°,如图所示.缓慢增大F,到两球刚要运动的过程中,下列说法正确的是（　　）

A.地面对球的支持力变大,摩擦力变大

B.地面对球的支持力变小,摩擦力变小

C.球刚开始运动时,地面对球没有支持力

D.球刚开始运动时,球受到的摩擦力最大

12.[2017黄冈期中测试]如图所示,A、B、C、D四个人做杂技表演,B站在A的肩上,双手拉着C和D,A撑开双手水平支持着C和D.若四个人的质量均为m,他们的臂长相等,重力加速度为g,不计A手掌与C、D身体间的摩擦.下列说法错误的是（　　）

A.A受到地面的支持力为4mg

B.B受到A的支持力为3mg

C.B受到C的拉力约为

mg

D.C受到A的推力约为

mg

13.[2017太原五中一模]如图所示,物块A和滑环B用绕过光滑定滑轮的不可伸长的轻绳连接,滑环B套在与竖直方向成θ=37°的粗细均匀的固定杆上,连接滑环B的绳与杆垂直并在同一竖直平面内,滑环B恰好不能下滑,滑环和杆间的动摩擦因数μ=0.4,设滑环和杆间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力,则物块A和滑环B的质量之比为（　　）

A.

B.

C.

D.

考点4实验：

探究弹力和弹簧伸长的关系

14.下列关于“探究弹簧弹力与弹簧伸长量关系”实验的说法正确的是（　　）

A.实验中弹力F的具体数值必须计算出来

B.如果没有测出弹簧原长,用弹簧长度l代替伸长量x,F-l图象也是过原点的一条直线

C.利用F-x图象可求出k值,其中F为弹簧弹力,x为弹簧伸长量

D.实验时要把所有点连到直线上,才能得到真实规律

15.[2015四川高考,8,6分]某同学在“探究弹力和弹簧伸长的关系”时,安装好实验装置,让刻度尺零刻度与弹簧上端平齐,在弹簧下端挂1个钩码,静止时弹簧长度为l1,如图甲所示,图乙是此时固定在弹簧挂钩上的指针在刻度尺（最小分度是1毫米）上位置的放大图,示数l1=　　　　cm.在弹簧下端分别挂2个、3个、4个、5个相同钩码,静止时弹簧长度分别是l2、l3、l4、l5.已知每个钩码质量是50g,挂2个钩码时,弹簧弹力F2=　　　N（当地重力加速度g=9.8m/s2）.要得到弹簧伸长量x,还需要测量的是　　　　.作出F-x曲线,得到弹力与弹簧伸长量的关系. 

考点5实验：

验证力的平行四边形定则

16.小杨在学完力的合成与分解后,想自己做实验来验证力的平行四边形定则,他找来两个弹簧测力计,按如下步骤进行实验:

A.在墙上贴一张白纸,用来记录弹簧测力计的弹力大小和方向;

B.在一个弹簧测力计的下端悬挂一装水的水杯,记下静止时弹簧测力计的读数F;

C.将一根大约30cm长的细线从杯带中穿过,再将细线两端拴在两个弹簧测力计的挂钩上,在靠近白纸处用手对称地拉开细线,使两个弹簧测力计的读数相等,在白纸上记下细线的方向和弹簧测力计的读数,如图甲所示;

D.在白纸上按一定标度作出两个弹簧测力计的弹力的图示,如图乙所示,根据力的平行四边形定则可求出这两个力的合力F'.（要求在图乙中作力的图示,求合力F'）

（1）在步骤C中,弹簧测力计的读数为　　　　N. 

（2）在步骤D中,合力F'=　　　　N. 

（3）若　　　　　　　　,就可以验证力的平行四边形定则. 

答案

1.CD　水平横杆对质量为M的小球的支持力为Mg+

选项A错误;设下面两个弹簧的弹力均为F,则2Fsin60°=mg,解得F=

mg,结合胡克定律,得kx=

mg,则x=

mg,选项B错误,选项C正确;下面的一根弹簧对质量为M的小球的水平分力为Fcos60°=

mg,再结合胡克定律,得kx'=

mg,解得x'=

mg,选项D正确.

2.D　因为圆环受到弹簧竖直向上的拉力F=10N,大于圆环的重力G=mg=5N,所以由平衡条件知圆环受到垂直直杆向下的支持力FN.同理,拉力沿直杆向上的分力F1=Fsin30°=5N,大于重力沿直杆向下的分力G1=mgsin30°=2.5N,所以圆环受到沿直杆向下的摩擦力Ff,如图所示.根据平衡条件,垂直直杆方向有FN+mgcos30°=Fcos30°,沿直杆方向有Ff+mgsin30°=Fsin30°,解得FN=

N,Ff=2.5N.故D正确.

3.BCD　以B为研究对象,由二力平衡条件可知,绳子的拉力FT大小始终等于B的重力,即FT=

Mg,选项A错误;以A为研究对象,未加沙子前,绳子的拉力FT刚好等于A的重力沿斜面方向的分力,A沿斜面方向受力平衡,与斜面间没有摩擦力的作用,加入沙子后,相当于A的重力增加,A对斜面的压力增大,为了平衡加入沙子的重力沿斜面方向的分力,A将受到沿斜面方向的静摩擦力,且随着沙子的加入而逐渐增大,所以选项B、C正确;因为A一直处于静止状态,其所受的合力始终为零,即不变,所以选项D正确.

4.C　解法一:

过程分析法

（1）木板由水平位置刚开始转动时,α=0,Ff静=0.

（2）从木板开始转动到木块与木板发生相对滑动前:

木块所受的是静摩擦力.由于木板缓慢转动,可认为木块处于平衡状态,受力分析如图.由平衡条件可知,静摩擦力大小等于木块重力沿斜面向下的分力:

Ff静=mgsinα.因此,静摩擦力随α的增大而增大,它们按正弦规律变化.

（3）木块相对于木板刚好要滑动而没滑动时,木块所受的静摩擦力为最大静摩擦力Ffm.α继续增大,木块将开始滑动,静摩擦力变为滑动摩擦力,且满足:

Ffm>Ff滑.

（4）木块相对于木板开始滑动后,Ff滑=μmgcosα,此时,滑动摩擦力随α的增大而减小,按余弦规律变化.

（5）最后,α=

Ff滑=0.

综上分析可知选项C正确.

解法二:

特殊位置法

本题选两个特殊位置也可方便地求解,具体分析见表:

特殊位置

分析过程

木板刚开始转动时

此时木块与木板无摩擦,即Ff静=0,故选项A错误

木块相对于木板刚好要滑动而没滑动时

此时木块所受的静摩擦力为最大静摩擦力,且大于刚开始滑动后所受的滑动摩擦力,即Ffm>Ff滑,故选项B、D错误

5.AD　根据求两个力的合力的公式F=

（θ为F1、F2的夹角）,若F1、F2都变为原来的2倍,合力也一定变为原来的2倍,A正确;对于B、C所述的两种情况,力的变化不是按比例增加或减少的,不能判断合力的变化情况,B、C错误;若F1与F2共线反向,F1>F2,则F=F1-F2,F1增大时F增大,F2增大且小于F1时F减小,D正确.本题也可以用作图法、特殊值检验法解题.

6.C　未放上C时,以B为研究对象,受力分析如图1所示,由平衡条件得,墙对B的作用力F1=Ftanα,其中F=GB,当放上C时,F1增大.A对B的作用力F'2=

F1缓慢增大,则F'2缓慢增大,即F2也增大.再以整体为研究对象,受力分析如图2所示,则放上C前,地面对A的支持力N=GA+GB,放上C'后变为GA+GB+GC,即N增大,地面对A的摩擦力f=F1,且F3为N与f的合力,所以F3缓慢增大,故选C.

　　　　　　　　　图1　　　　　　　图2

7.CD　对小球受力分析,如图所示,因为θ=30°,所以三角形OO'P为等边三角形,由相似三角形法得FN=F=mg,所以A项错误.由整体法知,容器与地面没有相对运动趋势,B项错误.小球处于平衡状态,容器和弹簧对小球的作用力的合力与小球的重力平衡,故C项正确.由胡克定律有F=mg=k（L0-R）,解得弹簧原长L0=R+

D项正确.

8.A　假设滑块的重力为G,长薄板与水平面之间的夹角为α,弹簧的弹力大小用F表示,由题意可知,当长薄板的右端缓慢抬起时,α逐渐增大,弹簧的拉力一直不变,滑块的重力沿长薄板向下的分力先小于弹簧的弹力,后大于弹簧的弹力,滑块所受的静摩擦力方向先沿长薄板向下后沿长薄板向上.当滑块的重力沿长薄板向下的分力小于弹簧的弹力时,则有Gsinα+Ff=F,当α增大时,F不变,Ff减小;当滑块的重力沿长薄板向下的分力大于弹簧的弹力时,则有Gsinα=

Ff+F,α增大时,F不变,Ff增大,故滑块所受的静摩擦力先减小后增大.滑块所受的支持力等于重力垂直长薄板向下的分力,即FN=Gcosα,α增大时,FN一直减小,A正确.

9.A　物体A、B共同向上匀速运动,则A和B均处于受力平衡状态.对B分析可知,B受A的作用力、向下的重力、向上的力F三力作用,则A对B的作用力竖直向下,B对A的作用力竖直向上,分析可知,B对A的作用力大小等于A的重力,选项A正确;A、B整体水平方向不受力,故墙面对A、B无弹力作用,墙面对物体A没有摩擦力,F大小等于A、B的重力之和,选项B、C错误;物体A对物体B的静摩擦力方向沿接触面斜向下,选项D错误.

10.A　设球的质量为m,A、B的质量为M,斜面的倾角为α.以球与A整体为研究对象,由平衡条件可得,A木块受到的摩擦力FfA=（M+m）gsinα,同理,以球与B整体为研究对象,B木块受到的摩擦力FfB=（M+m）gsinα,则FfA=FfB,A正确,B错误.以A为研究对象,受力分析如图甲所示,由平衡条件得,斜面对A的支持力FNA=Mgcosα-FN1sinα,以B为研究对象,受力分析如图乙所示,由平衡条件得,斜面对B的支持力FNB=Mgcosα,故FNA

　　　图甲　　　　　　　　　　　图乙

11.D　先用整体法,将两小球看成一整体,F增大,则地面对小球的支持力变小,但不会变为零,A、C错误.再用隔离法,取左边的小球为研究对象,因为F增大,绳子的拉力FT增大,那么FT在水平面上的分量增大,所以地面对小球的摩擦力变大,B错误,D正确.

12.D　以四人整体为研究对象,竖直方向上受重力4mg和地面支持力N的作用,则N=4mg,选项A的说法正确;将B、C、D看作一个整体,竖直方向上受重力3mg和A对该整体的支持力N'而平衡,故N'=3mg,该支持力N'作用在B上,故B受到A的支持力为3mg,选项B的说法正确;由题图和几何知识,可知B、C两人的手臂连线与竖直方向的夹角约为30°,以C为研究对象,可求出A对C的推力FA=mgtan30°=

选项D的说法错误;同理,B的手臂受到C的拉力FB=

=

选项C的说法正确.

13.C　设物块A和滑环B的质量分别为m1、m2,若杆对B的弹力垂直于杆向下,因滑环B恰好不能下滑,则由平衡条件,有m2gcosθ=μ（m1g-m2gsinθ）,解得

=

;若杆对B的弹力垂直于杆向上,因滑环B恰好不能下滑,则由平衡条件,有m2gcosθ=μ（m2gsinθ-m1g）,解得

=-

（舍去）.综上分析,可知应选C.

14.C　弹簧的弹力大小等于钩码的重力,用钩码质量代替钩码重力也可得出弹簧的弹力与伸长量之间的关系,选项A错误;F-x图象过原点,F-l图象一定不过原点,选项B错误;画图象时,可让大多数点在图象上,少数点均匀分布在图象两侧,选项D错误;由胡克定律F=kx,知F-x图象的斜率表示k,其中F为弹簧弹力,x为弹簧伸长量,选项C正确.

15.25.85　0.98　弹簧原长

解析:

最小分度是1毫米的刻度尺,应估读到0.1毫米,故读数为25.85cm;F2=2mg=2×0.050×

9.8N=0.98N;本实验是“探究弹力和弹簧伸长的关系”,故要得到弹簧伸长量,还需要测量弹簧原长.

16.

（1）3.00　

（2）5.00（4.90~5.10）　（3）F'近似在竖直方向,且数值与F近似相等

解析:

（1）弹簧测力计示数,每1N被分成10小格,则1小格就表示0.1N,图示指针对应读数为3.00N.

（2）以两个分力为边作出平行四边形,如图所示.根据力的图示,可以测量出合力的大小约为5.00N.

（3）根据实验原理可知,只要合力的大小与水杯重力大小相等,方向与重力方向相反,即可验证力的平行四边形定则,即F'近似在竖直方向,且数值与F近似相等.