1、相互作用(满分：100分时间：60分钟)一、选择题(共8小题，每小题6分，共48分。15题只有一个选项正确，68题有多个选项正确，全选对得6分，选对但不全得3分)1图甲是某同学写字时的握笔姿势，图乙是他在握笔时把拇指和食指松开时的状态，笔尖仍然斜向下且笔保持静止状态。关于两幅图中笔的受力，下列说法正确的是()A图甲中笔可能不受摩擦力B图乙中笔可能不受摩擦力C图甲和图乙中手对笔的作用力方向都为竖直向上D图甲中手的握力越大，笔所受的摩擦力越大解析：对图甲中的笔受力分析，其受到重力、手指的压力和摩擦力，如果没有受到摩擦力，笔就会顺着手指滑下来，故A错误；对图乙中的笔受力分析，其受到重力、手的支持力和
2、摩擦力，如果没有受到摩擦力，笔就会顺着手指滑下来，故B错误；因为图甲和图乙中的笔都是静止状态，所以手对笔的作用力方向应与重力大小相等，方向相反，故C正确；图甲中的笔受到的是静摩擦力，和握力无关，故D错误。答案：C2如图所示，三个形状不规则的石块a、b、c在水平桌面上成功地叠放在一起，则石块()Ac受到水平桌面向左的摩擦力Bc对b的作用力一定竖直向上Cb对a的支持力一定竖直向上Db对a的支持力一定等于a所受重力解析：以三个石块作为整体研究，根据平衡条件可知，石块c不会受到水平桌面的摩擦力，故A错误；选a、b作为整体研究，根据平衡条件可知，石块c对a、b整体的作用力与其总重力平衡，则石块c对b的作
3、用力一定竖直向上，故B正确；石块b对a的支持力与其对a的静摩擦力的合力，跟a受到的重力是平衡力，则b对a的支持力和静摩擦力的合力方向竖直向上，支持力的方向不是竖直向上的，也不等于a的重力，故C、D错误。答案：B3.(2021适应性测试广东卷)某同学参加“筷子夹玻璃珠”游戏。如图所示，夹起玻璃珠后，左侧筷子与竖直方向的夹角为锐角，右侧筷子竖直，且两筷子始终在同一竖直平面内。保持玻璃珠静止，忽略筷子与玻璃珠间的摩擦。下列说法正确的是()A两侧筷子对玻璃珠的合力比重力大B两侧筷子对玻璃珠的合力比重力小C左侧筷子对玻璃珠的弹力一定比玻璃珠的重力大D右侧筷子对玻璃珠的弹力一定比玻璃珠的重力大解析：对玻璃
4、珠受力分析如图，其受重力G、左侧筷子对玻璃珠的弹力F1和右侧筷子对玻璃珠的弹力F2，在三个力的作用下处于平衡状态。根据力的平衡可知，两侧筷子对玻璃珠的合力与重力等大反向，故A、B错误；根据力的平衡条件，竖直方向有F1sin G水平方向有F2F1cos 联立得F1，F2Gcot 由于小于90，则一定有F1G，而F2不一定大于G，故C正确，D错误。答案：C4(2020高考浙江卷)如图是“中国天眼”500 m口径球面射电望远镜维护时的照片。为不损伤望远镜球面，质量为m的工作人员被悬在空中的氦气球拉着，当他在离底部有一定高度的望远镜球面上缓慢移动时，氦气球对其有大小为mg、方向竖直向上的拉力作用，使其
5、有“人类在月球上行走”的感觉。若将人视为质点，此时工作人员()A受到的重力大小为mgB受到的合力大小为mgC对球面的压力大小为mgD对球面的作用力大小为mg解析：对人受力分析，如图所示，人受自身重力mg、氦气球向上的拉力F拉mg和望远镜球面对人的作用力F，人在球面上缓慢移动时，人处于平衡状态，所受合力为0，所以望远镜球面对人有向上的作用力，大小为Fmg，根据牛顿第三定律，人对球面的作用力大小为mg，方向竖直向下。综上分析可知D正确。答案：D5(2021山东省临沂高三上学期月考)如图所示，左侧是倾角为60的斜面，右侧是圆弧面的物体，固定在水平地面上，圆弧面底端切线水平。一根轻绳两端分别系有质量为
6、m1、m2的小球，跨过置于物体顶点的小定滑轮。当它们处于平衡状态时，连接小球m2的轻绳与水平线的夹角为60，不计一切摩擦，两小球可视为质点，则两小球的质量之比m1m2等于()A.3B13C34 D23解析：先以m1球为研究对象，由平衡条件得知，绳的拉力大小Tm1gsin 60，再以m2球为研究对象，分析受力情况，如图所示，由平衡条件得知，绳的拉力T与支持力N的合力与重力大小相等、方向相反，作出两个力的合力，由对称性可知，TN,2Tcos 30m2g，联立解得m1m223，故选D。答案：D6(2021北京海淀人大附中高三模拟)在教室门与地面间缝隙处塞紧一个木楔(侧面如图所示)，能把门卡住不易被风
7、吹动。下列分析正确的是()A门不易被风吹动是因为风力太小B门被卡住时，将门对木楔的力正交分解，其水平分力大小小于地面给木楔的摩擦力大小C门被卡住时，将门对木楔的力正交分解，其水平分力大小等于地面给木楔的摩擦力大小D塞在门下缝隙处的木楔，其顶角满足tan 才能将门卡住解析：对木楔受力分析，其受重力、地面的支持力、门的压力和地面的摩擦力，如图所示，在竖直方向有FNFcos mg，水平方向有FfFsin ，即门被卡住时，不是因为风太小，而是门对木楔的力的水平分力大小等于地面给木楔的摩擦力大小，故A、B错误，C正确；最大静摩擦力约等于滑动摩擦力，为FfmaxFN(Fcos mg)，考虑摩擦自锁情况，不
8、管多大的力F均满足FfmaxFf，即(Fcos mg)Fsin ，由于m很小，故只要满足tan 即可，题中由于很小，故很容易满足自锁条件，即顶角满足tan 才能将门卡住，故D正确。答案：CD7(2021贵州安顺高三调研)如图所示，斜面体置于粗糙水平面上，一质量为m的滑块放在倾角为、动摩擦因数为的斜面上恰好静止。现对滑块施加一竖直向下的力F，则下列说法正确的是()A滑块仍然保持静止B斜面对滑块的摩擦力变大C斜面体对地面的压力变大D地面对斜面体的摩擦力变大解析：对小滑块受力分析，其受重力mg、斜面的支持力FN和静摩擦力Ff，由题目可得，未对滑块施加F时，mgcos mgsin ，现对滑块施加竖直向
9、下的F，可等效看为增加滑块的质量，仍然满足mgcos mgsin ，故滑块仍然保持静止，故A正确；施加F后，相当于增大滑块的质量，故斜面对滑块的摩擦力变大，故B正确；施加F后，把滑块及斜面看作一个整体，相当于整体质量变大，故斜面对地面的压力变大，故C正确；整体在水平方向上不受力的作用，故施加F前后，地面对斜面均无摩擦力作用，故D错误。答案：ABC8如图所示，带有孔的小球A套在粗糙的倾斜直杆上，与正下方的小球B通过轻绳连接，处于静止状态。给小球B施加水平力F使其缓慢上升，直到小球A刚要滑动。在此过程中()A水平力F的大小不变B杆对小球A的支持力逐渐增大C轻绳对小球B的拉力先变大后变小D杆对小球A
10、的摩擦力先变小后变大解析：对球B受力分析，受拉力F、重力和细线的拉力FT，根据平衡条件，三个力可以构成首尾相连的矢量三角形，如图甲所示，随着的增加，拉力F和细线张力FT均增加，故A、C错误。再对A、B球整体分析，受重力、拉力F、直杆的支持力FN和静摩擦力Ff，如图乙所示，设杆与水平方向的夹角为，根据平衡条件，在垂直杆方向，有FN(Mm)gcos Fsin ，随着F的增加，支持力FN增加；在平行杆方向，有Fcos Ff(Mm)gsin ，故Ff(Mm)gsin Fcos ，随着F的增加，静摩擦力逐渐减小，当(Mm)gsin Fcos 时，摩擦力为零，此后静摩擦力反向增加，故B、D正确。答案：BD
11、二、非选择题(共4小题，52分)9(6分)(2021湖南省长郡中学高三上学期第二次月考)某研究小组做“验证力的平行四边形定则”实验，所用器材有：方木板一块，白纸，量程为5 N的弹簧测力计两个，橡皮条(带两个较长的细绳套)，刻度尺，图钉(若干个)。(1)具体操作前，同学们提出了如下关于实验操作的建议，下列说法正确的有_。A橡皮条应和两绳套夹角的角平分线在一条直线上B重复实验再次进行验证时，结点O的位置可以与前一次不同C使用测力计时，施力方向应沿测力计轴线，读数时视线应正对测力计刻度D用两个测力计互成角度拉橡皮条时的拉力必须都小于只用一个测力计时的拉力(2)该小组的同学用同一套器材做了四次实验，白
12、纸上留下的标注信息有结点位置O，力的标度、分力和合力的大小及表示力的作用线的点，如下图所示。其中对于提高实验精度最有利的是_。解析：(1)F1、F2方向间夹角大小适当即可，不一定要橡皮条和两绳套夹角的角平分线在一条直线上，故A错误；合力与分力的关系为等效替代的关系，效果是相同的，所以在同一次实验时，需要让两个力拉橡皮条和一个力拉橡皮条产生的作用效果相同，则结点O的位置要相同，而在重复实验再次进行验证时，结点O的位置可以与前一次不同，故B正确；使用测力计时，施力方向应沿测力计轴线，可以减小因摩擦产生的误差，读数时视线应正对测力计刻度，可以减小偶然误差，故C正确；用两个测力计互成角度拉橡皮条时的拉
13、力不需要都小于只用一个测力计时的拉力，故D错误。(2)为了便于确定拉力的方向，拉橡皮条的细绳要稍长一些，同时在纸上描点时，所描的点不要太靠近结点，A图中所描的点太靠近结点，故A错误；B图中所描的点到结点的距离适中，力的大小适中，而且两个力的角度的大小也适中，故B正确；实验要方便、准确，两分力适当大点，读数时相对误差小，但不宜太大，C图中的读数都太小，故C错误；D图中两个分力之间的夹角太小，这样误差较大，故D错误。答案：(1)BC(2)B10(10分)把两根轻质弹簧串联起来测量它们各自的劲度系数，如图甲所示。(1)未挂钩码之前，指针B指在刻度尺如图乙所示的位置上，其示数为_cm；(2)将质量为5
14、0 g的钩码逐个挂在弹簧的下端，逐次记录两弹簧各自的伸长量；所挂钩码的质量m与每根弹簧的伸长量x可描绘出如图丙所示的图象，由图象可计算出弹簧的劲度系数k_N/m；(取重力加速度g9.8 m/s2)(3)图丙中，当弹簧的伸长量超过17 cm时其图线为曲线，由此可知，挂上第_个钩码时，拉力已经超过它的弹性限度，这对测量弹簧的劲度系数_(选填“有”或“没有”)影响(弹簧的弹性限度足够大)。解析：(1)毫米刻度尺读数需估读到最小分度的下一位，指针B示数为11.50 cm。(2)由题图丙中的数据可知，弹簧的形变量为x7.00 cm时，拉力Fmg4501039.8 N1.96 N，根据胡克定律可知k28
15、N/m。(3)由题图丙中的数据可知，当弹簧的伸长量为14 cm时，对应的拉力F是1.96 N，所以其劲度系数k14 N/m；弹簧的伸长量为17 cm时，对应的拉力Fkx140.17 N2.38 N，n4.86。由此可知，挂上第5个钩码时，拉力已经超过弹簧的弹性限度，这时弹簧的图线仍然是直线，说明对测量弹簧的劲度系数没有影响。答案：(1)11.50(2)28(3)5没有11(16分)(2021河南洛阳质检)如图所示，圆弧面AB与倾角为的斜面BC固定在水平面上，质量为m的物块与大球O通过绕过定滑轮的轻绳和与斜面平行的轻弹簧连接，系统处于静止状态时，滑轮左侧的轻绳恰好沿水平方向，OO与水平面夹角为，
16、弹簧伸长了x。重力加速度为g，不计一切摩擦。求：(1)弹簧的劲度系数k； (2)大球O的质量M。解析：大球及物块的受力如图所示。(1)对物块，根据平衡条件得，弹簧弹力F1mgsin ，根据胡克定律得F1kx，联立解得k。(2)由题意知F2F1，MgF2tan ，联立解得Mmsin tan 。答案：(1)(2)msin tan 12(20分)如图所示，在质量为m1 kg的重物上系着一条长为 30 cm 的细绳，细绳的另一端连着一个轻质圆环，圆环套在水平的棒上可以滑动，环与棒间的动摩擦因数0.75，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。另有一条细绳一端固定在重物上，另一端跨过定滑轮，定滑轮固定在距离圆环5
17、0 cm处。当细绳的端点挂上重力为G的重物，而圆环将要开始滑动时，(g取10 m/s2)试求：(1)角的大小；(2)长为30 cm的细绳的张力大小；(3)重物G的质量。解析：(1)因为圆环将要开始滑动，所受的静摩擦力刚好达到最大值，有FfFN。对圆环进行受力分析，则有FNFTcos 0，FNFTsin 0，解得tan ，得53。又由于AO30 cm，AB50 cm，由数学知识求得90。(2)如图所示选取坐标轴，根据重物m处于平衡状态，则有Fcos FTsin mg，FTcos Fsin 0，解得F6 N，FT8 N。(3)圆环将要滑动时，对重物G进行受力分析可知GF，又Gmg，解得m0.6 kg。答案：(1)90(2)8 N(3)0.6 kg
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