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3）用卡車運輸質(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，圓筒對斜面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：

根據(jù)牛三定律：,故D選項正確；

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θ，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)θ從0-45增大時，由幾何關(guān)系得：

故：A錯B對；

開始時，因為不確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M拴一重物，用手拉住繩的另一端N。初始時，OM豎直且MN被拉直，OM與MN之間的夾角為（）?，F(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：

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緩慢拉動繩的中點O，如圖所示。用T

表示繩OA段拉力的大小，在O點向左移動的過程中（）

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】動態(tài)受力分析、黃金三角形

【答案】A

【解析】對結(jié)點O

受力分析，如圖左所示，當(dāng)O

點左移時拉力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景宓膲毫Υ笮镹2。以木板與墻連接點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?，確定出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FN大

B．若F一定，θ小時FN大

C．若θ一定，F(xiàn)大時FN大

D．若θ一定，F(xiàn)小時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，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?。还时绢}的正確選項為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θ，則；當(dāng)索塔降低則θ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D錯誤。

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，O點懸掛一重物Ｍ，將兩相同木塊m緊壓在豎直擋板上，此時整個系統(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=，再對其中一個物體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關(guān)，所以B正確，A錯誤；對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α,重力加速度為g，若接觸面間的摩擦力忽略不計，旵石塊側(cè)面所受彈力的大小為A（）

A．　　　B．

C．

D．

【考向】共點力的平衡、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,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α，繩的拉力為T，則風(fēng)對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：故C

選項正確；

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，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選項符合題意

13.（2017全國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動。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動。學(xué).科網(wǎng)物塊與桌面間的動摩擦因數(shù)為（）

A．

B．

C．

D．

【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動，可得：F＝μmg....(1)；

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：Fcos

60°＝μ(mg－Fsin

60°)

μ＝，故選C.14.（2017年天津）如圖所示，輕質(zhì)不可伸長的晾衣繩兩端分別固定在豎直桿M、N上的a、b兩點，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

又因為即，d、l不變，所以為定值，為定值，所以移動后繩子的拉力大小不變，故A

正確，將N

桿移動后，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)繩懸掛于點；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選項錯誤；、受到繩的拉力大小方向均不變，所以的張力不變，A選項錯誤；對進(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；支持力在一定范圍內(nèi)變化，B選項正確；摩擦力也在一定范圍內(nèi)發(fā)生變化，D選項正確；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A恰好不滑動，B剛好不下滑。已知A與B間的動摩擦因數(shù)為，A與地面間的動摩擦因數(shù)為，最大靜摩擦力等于滑動摩擦力。A與B的質(zhì)量之比為（）

A．

B．

C．

D．

【答案】B

考點：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：F1-mgsinθ-f=0

當(dāng)靜摩擦力平行斜面向上時，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錯誤，B錯誤；

D、物塊對斜面的正壓力為：N=mgcosθ，未知，故D錯誤；故選C．

18、（2012全國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，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，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動的水平推力與此時地板對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動。求這一臨界角的正切tanθ0。

【答案】．

【解析】注意本題的三個重要隱含條件：

（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趨于無窮大；

根據(jù)拖把頭的運動狀態(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動的水平推力等于拖把與地板間的最大靜摩擦力（即物體的滑動摩擦力），設(shè)為Ffm，則依題意有：

即