高考物理试题专题汇总02相互作用10-17全国I卷为主 9页

15．[2010·全国 I 卷] 一根轻质弹簧一端固定，用大小为 F1 的力压弹簧的另一端，平衡时长度 为 l1；改用大小为 F2 的力拉弹簧，平衡时长度为 l2。弹簧的拉伸或压缩均在弹性限度内， 该弹簧的劲度系数为 A．F2－F1 l2－l1 B．F2＋F1 l2＋l1 C．F2＋F1 l2－l1 D．F2－F1 l2＋l1 解：选 C。压缩：F1＝k(l0－l1)，拉伸：F2＝k(l2－l0)，解得：k＝F2＋F1 l2－l1 。 考点：[胡克定律]。 18．[2010·全国 I 卷] 如图所示，一物块置于水平地面上。当用与水平方向成 60°角的力 F1 拉 物块时，物块做匀速直线运动；当改用与水平方向成 30°角的力 F2 推物块时，物块仍做匀 速直线运动。若 F1 和 F2 的大小相等，则物块与地面之间的动摩擦因数为 A． 3－1 B．2－ 3 C． 3 2 －1 2 D．1－ 3 2 解：选 B。F1cos60°＝μ(mg－F1sin60°)，F2cos30°＝μ(mg＋F1sin30°)，F1＝F2 解得：F＝ 3－1 2 mg，μ＝2－ 3 考点：[共点力平衡(正交分解法)]。 16．[2012·全国 I 卷] 如图，一小球放置在木板与竖直墙面之间。设墙面对球的压力大小为 N1， 球对木板的压力大小为 N2。以木板与墙连接点所形成的水平直线为轴，将木板从图示位 置开始缓慢地转到水平位置。不计摩擦，在此过程中 A．N1 始终减小，N2 始终增大 B．N1 始终减小，N2 始终减小 C．N1 先增大后减小，N2 始终减小 D．N1 先增大后减小，N2 先减小后增大 解：选 B。[动态平衡、图解法或极值法] 07．[2012·广东] 如图，两根等长的轻绳将日光灯悬挂在天花板上，两绳与竖直方向的夹角都 为 45°，日光灯保持水平，所受重力为 G，左右两绳的拉力大小分别为 A．G 和 G B． 2 2 G 和 2 2 G C．1 2G 和 3 2 G D．1 2G 和 1 2G 解：选 B。 07．[2013·全国Ⅱ卷] 如图所示，在固定斜面上的一物块受到一外力 F 的作用，F 平行于斜面 向上。若要物块在斜面上保持静止，F 的取值应有一定范围，已知其最大值和最小值分别 为 F1 和 F2（F2＞0）。由此可求出 A．物块的质量 B．斜面的倾角 C．物块与斜面间的最大静摩擦力 D．物块对斜面的正压力 解：选 C。物块受与斜面平行的外力 F 作用，而在斜面上静止，此时摩擦力的大小和方向将 随 F 的变化而变化。设斜面倾角为θ，由平衡条件 F1－mgsin θ－Ffmax＝0，F2－mgsin θ＋Ffmax ＝0，解得 Ffmax＝F1－F2 2 ，故选项 C 正确；FN＝mgcos θ，F1＋F2＝2mgsin θ，因 m 和θ均未知， 所以不能求出物块的质量、斜面的倾角和物块对斜面的压力。 07．[2013·天津] 如图所示，小球用细绳系住，绳的另一端固定于 O 点。现用水平力 F 缓慢推 动斜面体，小球在斜面上无摩擦地滑动，细绳始终处于直线状态，当小球升到接近斜面顶 端时细绳接近水平，此过程中斜面对小球的支持力 FN 以及绳对小球的拉力 FT 的变化情况 是 A．FN 保持不变，FT 不断增大 B．FN 不断增大，FT 不断减小 C．FN 保持不变，FT 先增大后减小 D．FN 不断增大，FT 先减小后增大 解：选 D。由于缓慢地推动斜面体，小球处于动态平衡，小球受到大小方向不变的重力，方向 不变的斜面的支持力，还有绳的拉力，三力构成封闭三角形，如图所示，开始时绳的拉力与支 持力的夹角为锐角，随着绳的拉力 FT 按顺时针转动，其大小先减小后增大，而支持力 FN 一直 增大，D 项正确。 17．[2014·全国 I 卷] 如图，用橡皮筋将一小球悬挂在小车的架子上，系统处于平衡状态，现 使小车从静止开始向左加速，加速度从零开始逐渐增大到某一值，然后保持此值，小球稳 定地偏离竖直方向某一角度（橡皮筋在弹性限度内）。与稳定在竖直位置时相比，小球的 高度 A．一定升高 B．一定降低 C．保持不变 D．升高或降低由橡皮筋的劲度系数决定 解：选 A。[弹力胡可定律] 稳定在竖直位置时：kx0＝mg，据悬点高度：l0＋x0。稳定在偏离竖 直方向θ角：kxcosθ＝mg，x0＝xcosθ，据悬点高度：(l0＋x)cosθ＝l0cosθ＋xcosθ＝l0cosθ＋x0＜l0 ＋x0。所以一定升高。也可采取极限思想。 07．[2014·广东] 如图所示，水平地面上堆放着原木，关于原木 P 在支撑点 M、N 处受力的方 向，下列说法正确的是 A．M 处受到的支持力竖直向上 B．N 处受到的支持力竖直向上 C．M 处受到的静摩擦力沿 MN 方向 D．N 处受到的静摩擦力沿水平方向 解：选 A。支持力的方向垂直于支持面，因此 M 处受到的支持力垂直于地面竖直向上，N 处 支持力过 N 垂直于切面斜向上，A 项正确、B 项错；静摩擦力方向平行于接触面与相对运动 趋势的方向相反，因此 M 处的静摩擦力沿水平方向，N 处的静摩擦力沿 MN 方向，C、D 项都 错误。 07．[2014·山东] 如图所示，用两根等长轻绳将木板悬挂在竖直木桩上等高的两点，制成一简 易秋千。某次维修时将两轻绳各剪去一小段，但仍保持等长且悬挂点不变。木板静止时， F1 表示木板所受合力的大小，F2 表示单根轻绳对木板拉力的大小，则维修后 A．F1 不变，F2 变大 B．F1 不变，F2 变小 C．F1 变大，F2 变大 D．F1 变小，F2 变小 解：选 A。[对称等大力]维修前后，木板静止，受力平衡，合外力为零，F1 不变，选项 C、D 错误；对木板受力分析，如图：则 2Fcos θ＝G，得 F＝ G 2cos θ 。维修后，将两轻绳各剪去一小 段，θ增大，cos θ减小，F 增大，所以 F2 变大，选项 A 正确，B 错误。 07．[2015·广东] 如图所示，三条绳子的一端都系在细直杆顶端，另一端都固定在水平地面上， 将杆竖直紧压在地面上。若三条绳长度不同，下列说法正确的有 A．三条绳中的张力都相等 B．杆对地面的压力大于自身重力 C．绳子对杆的拉力在水平方向的合力为零 D．绳子拉力的合力与杆的重力是一对平衡力 解：选 BC。根据物体受力平衡可知，三条绳上拉力的水平分力的合力为零，C 项正确；由于 三条绳的长度不同，因此三条绳与竖直方向的夹角不同，如果三条绳水平分力间的夹角相等， 则三条绳上张力一定不等，A 项错误；由杆受力平衡可知，杆对地面的压力等于杆的重力与三 条绳拉力的竖直分力之和，B 项正确；三条绳的拉力的合力和杆的重力的方向均竖直向下，而 一对平衡力要求方向相反，所以它们不是一对平衡力，D 项错误。 07．[2015·山东] 如图，滑块 A 置于水平地面上，滑块 B 在一水平力作用下紧靠滑块 A(A、B 接触面竖直)，此时 A 恰好不滑动，B 刚好不下滑。已知 A 与 B 间的动摩擦因数为μ1，A 与地面间的动摩擦因数为μ2，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。A 与 B 的质量之比为 A． 1 μ1μ2 B．1－μ1μ2 μ1μ2 C．1＋μ1μ2 μ1μ2 D．2＋μ1μ2 μ1μ2 解：选 B。B 恰好不下滑时，设作用在 B 上的水平力为 F，则有μ1F＝mBg；A 恰好不滑动，由 A、B 整体，得 F＝μ2(mAg＋mBg)，所以mA mB ＝1－μ1μ2 μ1μ2 ，选项 B 正确。 19．[2016·全国 I 卷] 如图，一光滑的轻滑轮用细绳 OO'悬挂于 O 点；另一细绳跨过滑轮，其 一端悬挂物块 a，另一端系一位于水平粗糙桌面上的物块 b。外力 F 向右上方拉 b，整个 系统处于静止状态。若 F 方向不变，大小在一定范围内变化，物块 b 仍始终保持静止， 则 A．绳 OO'的张力也在一定范围内变化 B．物块 b 所受到的支持力也在一定范围内变化 C．连接 a 和 b 的绳的张力也在一定范围内变化 D．物块 b 与桌面间的摩擦力也在一定范围内变化 解：选 BD。 [共点力平衡、正交分解中的动态平衡、等大矢量合成模型] 系统静止，a 静止， 连接 a、b 绳的拉力 T＝mag 不变。定滑轮两端绳的拉力相等，与 OO′为“活结”模型。F OO′ ＝2magcosα不变。对 b 受力分析如图。 在竖直方向：FN↓＋Ty＋Fy↑＝mbg，假设 F 由小变大，则静摩擦力可能先向右，后向左。 在水平方向：Fx↑＋f ↓＝Tx，F 增大 f 减小至 0，后 f 变向；Fx↑＝f↑＋Tx，F 增大 f 增大； 考点：动态平衡（正交分解公式法）、绳活结等大分力模型。 07．[2016·全国Ⅱ卷] 质量为 m 的物体用轻绳 AB 悬挂于天花板上。用水平向左的力 F 缓慢拉 动绳的中点 O，如图所示。用 T 表示绳 OA 段拉力的大小，在 O 点向左移动的过程中 A．F 逐渐变大，T 逐渐变大 B．F 逐渐变大，T 逐渐变小 C．F 逐渐变小，T 逐渐变大 D．F 逐渐变小，T 逐渐变小 解：选 A。[动态平衡、图解法] 07．[2016·全国Ⅲ卷] 如图所示，两个轻环 a 和 b 套在位于竖直面内的一段固定圆弧上；一细 线穿过两轻环，其两端各系一质量为 m 的小球。在 a 和 b 之间的细线上悬挂一小物块。 平衡时，a、b 间的距离恰好等于圆弧的半径。不计所有摩擦。小物块的质量为 A．m 2 B． 3 2 m C．m D．2m 解：选 C。对 a 受力分析如图所示，其中虚线三角形为等边三角形，由正交分解法可得 Fsin α ＝mgsin 30°，又知 F＝mg，故α＝30°；对小物块的悬挂点受力分析如图乙所示，由力的合 成可得 2Fcos(α＋30°)＝Mg，故可得 M＝m，C 正确。 07．[2016·海南] 如图，在水平桌面上放置一斜面体 P，两长方体物块 a 和 b 叠放在 P 的斜面 上，整个系统处于静止状态。若将 a 与 b、b 与 P、P 与桌面之间摩擦力的大小分别用 Ff1、 Ff2 和 Ff3 表示。则( ) A．Ff1＝0，Ff2≠0，Ff3≠0 B．Ff1≠0，Ff2＝0，Ff3＝0 C．Ff1≠0，Ff2≠0，Ff3＝0 D．Ff1≠0，Ff2≠0，Ff3≠0 解：选 C。 07．[2016·江苏] 一轻质弹簧原长为 8 cm，在 4 N 的拉力作用下伸长了 2 cm，弹簧未超出弹性 限度，则该弹簧的劲度系数为( ) A．40 m/N B．40 N/m C．200 m/N D．200 N/m 解：选 D。根据胡克定律 F＝kx 可得。 07．[2016·江苏] 如图所示，一只猫在桌边猛地将桌布从鱼缸下拉出，鱼缸最终没有滑出桌面。 若鱼缸、桌布、桌面两两之间的动摩擦因数均相等，则在上述过程中( ) A．桌布对鱼缸摩擦力的方向向左 B．鱼缸在桌布上的滑动时间和在桌面上的相等 C．若猫增大拉力，鱼缸受到的摩擦力将增大 D．若猫减小拉力，鱼缸有可能滑出桌面。 解：选 BD。鱼缸受力如图，f 向右，A 错误；鱼缸与桌布，鱼缸与桌面间动摩擦因数相同， G N f 则在桌布上加速和在桌面上减速的时间是相等的，B 对；如增大拉力，鱼缸与桌布之间的摩擦 力还是滑动摩擦力，大小是不变的，C 错误；若减小拉力，桌布的加速度会减小，鱼缸与桌布 可能相对滑动页也可能相对静止，鱼缸在桌面运动的时间变长，所以鱼缸由可能画出桌面，D 正确。 21．[2017·全国 I 卷] 如图，柔软轻绳 ON 的一端 O 固定，其中间某点 M 拴一重物，用手拉住 绳的另一端 N，初始时，OM 竖直且 MN 被拉直，OM 与 MN 之间的夹角为α(α＞π 2)。现将 重物向右上方缓慢拉起，并保持夹角α不变。在 OM 由竖直被拉到水平的过程中 A．MN 上的张力逐渐增大 B．MN 上的张力先增大后减小 C．OM 上的张力逐渐增大 D．OM 上的张力先增大后减小 解：选 AD。以重物为研究对象，受重力 mg、OM 绳上拉力 F2、MN 上拉力 F1，由题意知， 三个力合力始终为零，矢量三角形如图所示，F1、F2 的夹角为π－α不变，在 F2 转至水平的过 程中，矢量三角形在同一外接圆上，由图可知，MN 上的张力 F1 逐渐增大，OM 上的张力 F2 先增大后减小，所以 A、D 正确，B、C 错误。 点评：[共点力的平衡、动态平衡] 本题考查动态平衡，注意重物受三个力中只有重力恒定不变， 且要求 OM、MN 两力的夹角不变，两力的大小、方向都在变。三力合力为零，能构成封闭的三角 形，再借助圆，同一圆弧对应圆周角不变，难度较大。主要方法有：特殊位置法、有限制条件的 平行四边形（旋转重力法）、矢量三角形（矢量圆）、正弦定理法。 07．[2017·全国Ⅱ卷] 如图，一物块在水平拉力 F 的作用下沿水平桌面做匀速直线运动。若保 持 F 的大小不变，而方向与水平面成 60°角，物块也恰好做匀速直线运动。物块与桌面间 的动摩擦因数为( ) A．2－ 3 B． 3 6 C． 3 3 D． 3 2 解：选 C。[共点力平衡、正交分解] F 水平时，F＝μmg；F 与水平方向成 60°角时，Fcos60° ＝μ(mg－Fsin60°)，μ＝ 3 3 。 07．[2017·全国Ⅲ卷] 一根轻质弹性绳的两端分别固定在水平天花板上相距 80cm 的两点上， 弹性绳的原长也为 80 cm。将一钩码挂在弹性绳的中点，平衡时弹性绳的总长度为 100 cm； 再将弹性绳的两端缓慢移至天花板上的同一点，则弹性绳的总长度变为（弹性绳的伸长始 终处于弹性限度内）( ) A．86 cm B．92 cm C．98 cm D．104 cm 解：选 B。[共点力平衡、胡克定律、等大矢量合成模型] 设绳子的劲度系数为 k，为“活结” 模型时，x1＝20cm，绳子上的弹力为 2kx1cosθ＝mg，θ＝53°。绳子在竖直方向上时：2kx2＝mg， x2＝12cm。用“活结”、“死结”模型得到的答案是一样的，但是所挂钩码的重力 mg 并不一样。 07．[2017·天津] 如图所示，轻质不可伸长的晾衣绳两端分别固定在竖直杆 M、N 上的 a、b 两点，悬挂衣服的衣架钩是光滑的，挂于绳上处于静止状态。如果只人为改变一个条件， 当衣架静止时，下列说法正确的是( ) A．绳的右端上移到 b′，绳子拉力不变 B．将杆 N 向右移一些，绳子拉力变大 C．绳的两端高度差越小，绳子拉力越小 D．若换挂质量更大的衣服，则衣架悬挂点右移 解：选 AB。[共点力平衡、等大矢量合成模型] 2Fcosα＝mg，sinα＝d l ，绳子和竖直方向的夹角 只与绳长和两杆间的距离有关。“活结”模型。