内容正文:
专题03 相互作用
考点
十年考情(2016-2025)
命题趋势
考点1 三种力 力的合成与分解
(10年10考)
2025·广西·高考真题2025·安徽·高考真题
2023·浙江·高考真题2023·江苏高考真题
2023·重庆高考真题2023·山东高考真题
2022·浙江·高考真题2021·重庆高考真题
2021·广东高考真题2019·浙江·高考真题
2016·江苏高考真题
1. 基础性考查强化:注重对重力、弹力、摩擦力等基本力的理解与应用,常以选择题形式出现,考查其特点及产生条件。
2. 情境化命题增多:结合生活实际或科技应用,如开瓶器拔瓶塞过程,考查匀变速直线运动与相互作用结合问题,要求学生建模并还原为物理问题。
3. 综合考查趋势明显:与电磁学等知识综合考查,如结合电场考察静态平衡定量计算,或换成动态平衡定性分析问题。
4. 注重思维方法考查:涉及整体法与隔离法、假设法、正交分解法等思想方法,考查学生分析问题和解决问题的能力。备考时,学生应扎实掌握基础知识,强化情境理解与建模能力,注重思维方法训练,提升综合应用能力。
考点2 受力分析 共点力平衡
(10年10考)
2025·北京·高考真题2025·陕晋青宁卷·高考真题
2024·浙江高考真题、2024·辽宁·高考真题
2024·山东·高考真题、2024·河北高考真题
2024·湖北高考真题2023·河北·高考真题
2023·广东高考真题、2023·山东高考真题
2023·浙江·高考真题、2023·海南·高考真题、2023·江苏·高考真题、2022·重庆高考真题、2022·海南高考真题2022·辽宁·高考真题、2022·浙江高考真题、2022·广东高考真题2022·河北·高考真题、2022·湖南·高考真题、2021·江苏·高考真题、2021·湖南高考真题、2020·海南高考真题2020·山东·高考真题、2020·浙江·高考真题、2020·全国高考真题2019·天津·高考真题、2019·全国高考真题、2017.天津·高考真题、2019·浙江高考真题、2015·上海高考真题2019·浙
江·高考真题、2017·浙江·高考真题、2018·浙江·高考真题2017·全国高考真题、2017·全国高考真题、2016·全国高考真题、2016·海南高考真题、2016·上海高考真题
考点01 三种力 力的合成与分解
1.(2025·广西·高考真题)独竹漂是我国一项民间技艺。如图,在平静的湖面上,独竹漂选手手持划杆踩着楠竹,沿直线减速滑行,选手和楠竹相对静止,则( )
A.选手所受合力为零
B.楠竹受到选手作用力的方向一定竖直向下
C.手持划杆可使选手(含划杆)的重心下移,更易保持平衡
D.选手受到楠竹作用力的方向与选手(含划杆)的重心在同一竖直平面
2.(2025·安徽·高考真题)如图,装有轻质光滑定滑轮的长方体木箱静置在水平地面上,木箱上的物块甲通过不可伸长的水平轻绳绕过定滑轮与物块乙相连。乙拉着甲从静止开始运动,木箱始终保持静止。已知甲、乙质量均为,甲与木箱之间的动摩擦因数为0.5,不计空气阻力,重力加速度g取,则在乙下落的过程中( )
A.甲对木箱的摩擦力方向向左 B.地面对木箱的支持力逐渐增大
C.甲运动的加速度大小为 D.乙受到绳子的拉力大小为
3.(2024·广西·高考真题)工人卸货时常利用斜面将重物从高处滑下。如图,三个完全相同的货箱正沿着表面均匀的长直木板下滑,货箱各表面材质和粗糙程度均相同。若1、2、3号货箱与直木板间摩擦力的大小分别为、和,则( )
A. B.
C. D.
4.(2024·辽宁·高考真题)利用砚台将墨条研磨成墨汁时讲究“圆、缓、匀”,如图,在研磨过程中,砚台始终静止在水平桌面上。当墨条的速度方向水平向左时,( )
A.砚台对墨条的摩擦力方向水平向左
B.桌面对砚台的摩擦力方向水平向左
C.桌面和墨条对砚台的摩擦力是一对平衡力
D.桌面对砚台的支持力与墨条对砚台的压力是一对平衡力
5.(2023·山东·高考真题)餐厅暖盘车的储盘装置示意图如图所示,三根完全相同的弹簧等间距竖直悬挂在水平固定圆环上,下端连接托盘。托盘上叠放若干相同的盘子,取走一个盘子,稳定后余下的正好升高补平。已知单个盘子的质量为300g,相邻两盘间距1.0cm,重力加速度大小取10m/s2。弹簧始终在弹性限度内,每根弹簧的劲度系数为( )
A.10N/m B.100N/m C.200N/m D.300N/m
6.(2023·重庆·高考真题)矫正牙齿时,可用牵引线对牙施加力的作用。若某颗牙齿受到牵引线的两个作用力大小均为F,夹角为α(如图),则该牙所受两牵引力的合力大小为( )
A.
B.
C.
D.
7.(2023·全国甲卷·高考真题)用水平拉力使质量分别为、的甲、乙两物体在水平桌面上由静止开始沿直线运动,两物体与桌面间的动摩擦因数分别为和。甲、乙两物体运动后,所受拉力F与其加速度a的关系图线如图所示。由图可知( )
A. B. C. D.
8.(2019·浙江·高考真题)如图所示,小明撑杆使船离岸,则下列说法正确的是
A.小明与船之间存在摩擦力
B.杆的弯曲是由于受到杆对小明的力
C.杆对岸的力大于岸对杆的力
D.小明对杆的力和岸对杆的力是一对相互作用力
9.(2020·浙江·高考真题)如图是“中国天眼”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、方向竖直向上的拉力作用,使其有“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 B.受到的合力大小为
C.对球面的压力大小为 D.对球面的作用力大小为
10.(2018·上海·高考真题)已知物体受三个力,其中两个力垂直,三个力大小相等,问是否可以三力平衡( )
A.一定不能平衡
B.若能平衡则,平衡条件和力的大小有关
C.若能平衡则平衡条件仅和角度有关
D.以上说法都不对
11.(2021·重庆·高考真题)如图所示,人游泳时若某时刻手掌对水的作用力大小为F,该力与水平方向的夹角为,则该力在水平方向的分力大小为( )
A. B. C.F D.
12.(2021·广东·高考真题)唐代《耒耜经》记载了曲辕犁相对直辕犁的优势之一是起土省力,设牛用大小相等的拉力F通过耕索分别拉两种犁,F与竖直方向的夹角分别为和,,如图所示,忽略耕索质量,耕地过程中,下列说法正确的是( )
A.耕索对曲辕犁拉力的水平分力比对直辕犁的大
B.耕索对曲辕犁拉力的竖直分力比对直辕犁的大
C.曲辕犁匀速前进时,耕索对犁的拉力小于犁对耕索的拉力
D.直辕犁加速前进时,耕索对犁的拉力大于犁对耕索的拉力
13.(2018·天津·高考真题)明朝谢肇淛的《五杂组》中记载:“明姑苏虎丘寺庙倾侧,议欲正之,非万缗不可.一游僧见之,曰:无烦也,我能正之.”游僧每天将木楔从塔身倾斜一侧的砖缝间敲进去,经月余扶正了塔身.假设所用的木楔为等腰三角形,木楔的顶角为θ,现在木楔背上加一力F,方向如图所示,木楔两侧产生推力N,则( )
A.若F一定,θ大时N大 B.若F一定,θ小时N大
C.若θ一定,F大时N大 D.若θ一定,F小时N大
考点02 受力分析 共点力平衡
14.(2025·北京·高考真题)如图所示,长方体物块叠放在斜面上,B受到一个沿斜面方向的拉力F,两物块保持静止。B受力的个数为( )
A.4 B.5 C.6 D.7
15.(2025·陕晋青宁卷·高考真题)如图,质量为m的均匀钢管,一端支在粗糙水平地面上,另一端被竖直绳悬挂,处于静止状态,钢管与水平地面之间的动摩擦因数为、夹角为,重力加速度大小为g。则地面对钢管左端的摩擦力大小为( )
A. B. C. D.0
16.(2025·福建·高考真题)山崖上有一个风动石,无风时地面对风动石的作用力是F1,当受到一个水平风力时,风动石依然静止,地面对风动石的作用力是F2,以下正确的是( )
A.F2大于F1
B.F1大于F2
C.F1等于F2
D.大小关系与风力大小有关
17.(2025·河北·高考真题)如图,内壁截面为半圆形的光滑凹槽固定在水平面上,左右边沿等高。该截面内,一根不可伸长的细绳穿过带有光滑孔的小球,一端固定于凹槽左边沿,另一端过右边沿并沿绳方向对其施加拉力F。小球半径远小于凹槽半径,所受重力大小为G。若小球始终位于内壁最低点,则F的最大值为( )
A. B. C.G D.
18.(2024·贵州·高考真题)如图(a),一质量为m的匀质球置于固定钢质支架的水平横杆和竖直墙之间,并处于静止状态,其中一个视图如图(b)所示。测得球与横杆接触点到墙面的距离为球半径的1.8倍,已知重力加速度大小为g,不计所有摩擦,则球对横杆的压力大小为( )
A. B. C. D.
19.(2024·浙江·高考真题)如图所示,不可伸长的光滑细线穿过质量为0.1kg的小铁球,两端A、B悬挂在倾角为 的固定斜杆上,间距为1.5m。小球平衡时,A端细线与杆垂直;当小球受到垂直纸面方向的扰动做微小摆动时,等效于悬挂点位于小球重垂线与AB交点的单摆,重力加速度,则( )
A.摆角变小,周期变大
B.小球摆动周期约为2s
C.小球平衡时,A端拉力为N
D.小球平衡时,A端拉力小于B端拉力
20.(2024·浙江·高考真题)如图为小猫蹬地跃起腾空追蝶的情景,则( )
A.飞行的蝴蝶只受重力的作用
B.蝴蝶转弯时所受合力沿运动方向
C.小猫在空中受重力和弹力的作用
D.小猫蹬地时弹力大于所受重力
21.(2024·河北·高考真题)如图,弹簧测力计下端挂有一质量为的光滑均匀球体,球体静止于带有固定挡板的斜面上,斜面倾角为,挡板与斜面夹角为.若弹簧测力计位于竖直方向,读数为取,挡板对球体支持力的大小为( )
A. B. C. D.
22.(2024·山东·高考真题)如图所示,国产人形机器人“天工”能平稳通过斜坡。若它可以在倾角不大于30°的斜坡上稳定地站立和行走,且最大静摩擦力等于滑动摩擦力,则它的脚和斜面间的动摩擦因数不能小于( )
A. B. C. D.
23.(2024·湖北·高考真题)如图所示,两拖船P、Q拉着无动力货船S一起在静水中沿图中虚线方向匀速前进,两根水平缆绳与虚线的夹角均保持为30°。假设水对三艘船在水平方向的作用力大小均为f,方向与船的运动方向相反,则每艘拖船发动机提供的动力大小为( )
A. B. C.2f D.3f
24.(2024·浙江·高考真题)如图所示,在同一竖直平面内,小球A、B上系有不可伸长的细线a、b、c和d,其中a的上端悬挂于竖直固定的支架上,d跨过左侧定滑轮、c跨过右侧定滑轮分别与相同配重P、Q相连,调节左、右两侧定滑轮高度达到平衡。已知小球A、B和配重P、Q质量均为,细线c、d平行且与水平成(不计摩擦,重力加速度g=10m/s2),则细线a、b的拉力分别为( )
A., B., C., D.,
25.(2023·河北·高考真题)如图,轻质细杆上穿有一个质量为的小球,将杆水平置于相互垂直的固定光滑斜面上,系统恰好处于平衡状态。已知左侧斜面与水平面成角,则左侧斜面对杆支持力的大小为( )
A. B. C. D.
26.(2023·广东·高考真题)如图所示,可视为质点的机器人通过磁铁吸附在船舷外壁面检测船体。壁面可视为斜面,与竖直方向夹角为。船和机器人保持静止时,机器人仅受重力、支持力、摩擦力和磁力的作用,磁力垂直壁面。下列关系式正确的是( )
A. B. C. D.
27.(2023·浙江·高考真题)如图所示,水平面上固定两排平行的半圆柱体,重为G的光滑圆柱体静置其上,a、b为相切点,,半径Ob与重力的夹角为37°。已知,,则圆柱体受到的支持力Fa、Fb大小为( )
A., B.,
C., D.,
28.(2023·浙江·高考真题)在足球运动中,足球入网如图所示,则( )
A.踢香蕉球时足球可视为质点 B.足球在飞行和触网时惯性不变
C.足球在飞行时受到脚的作用力和重力 D.触网时足球对网的力大于网对足球的力
29.(2023·海南·高考真题)如图所示,工人利用滑轮组将重物缓慢提起,下列说法正确的是( )
A.工人受到的重力和支持力是一对平衡力
B.工人对绳的拉力和绳对工人的拉力是一对作用力与反作用力
C.重物缓慢拉起过程,绳子拉力变小
D.重物缓慢拉起过程,绳子拉力不变
30.(2023·江苏·高考真题)如图所示,“嫦娥五号”探测器静止在月球平坦表面处。已知探测器质量为m,四条腿与竖直方向的夹角均为θ,月球表面的重力加速度为地球表面重力加速度g的。每条腿对月球表面压力的大小为( )
A. B. C. D.
31.(2023·浙江·高考真题)如图所示,轻质网兜兜住重力为G的足球,用轻绳挂于光滑竖直墙壁上的A点,轻绳的拉力为,墙壁对足球的支持力为,则( )
A. B.
C. D.
32.(2022·重庆·高考真题)如图所示,吸附在竖直玻璃上质量为m的擦窗工具,在竖直平面内受重力、拉力和摩擦力(图中未画出摩擦力)的共同作用做匀速直线运动。若拉力大小与重力大小相等,方向水平向右,重力加速度为g,则擦窗工具所受摩擦力( )
A.大小等于 B.大小等于
C.方向竖直向上 D.方向水平向左
33.(2022·海南·高考真题)我国的石桥世界闻名,如图,某桥由六块形状完全相同的石块组成,其中石块1、6固定,2、5质量相同为m,3、4质量相同为,不计石块间的摩擦,则为( )
A. B. C.1 D.2
34.(2022·辽宁·高考真题)如图所示,蜘蛛用蛛丝将其自身悬挂在水管上,并处于静止状态。蛛丝与竖直方向夹角分别为。用分别表示的拉力,则( )
A.的竖直分力大于的竖直分力 B.的竖直分力等于的竖直分力
C.的水平分力大于的水平分力 D.的水平分力等于的水平分力
35.(2022·上海·高考真题)麦克风静止在水平桌面上,下列能表示支架对话筒作用力的方向的是( )
A. B.
C. D.
36.(2022·浙江·高考真题)如图所示,一轻质晒衣架静置于水平地面上,水平横杆与四根相同的斜杆垂直,两斜杆夹角,一重为的物体悬挂在横杆中点,则每根斜杆受到地面的( )
A.作用力为 B.作用力为
C.摩擦力为 D.摩擦力为
37.(2022·广东·高考真题)图是可用来制作豆腐的石磨。木柄静止时,连接的轻绳处于绷紧状态。O点是三根轻绳的结点,F、和分别表示三根绳的拉力大小,且。下列关系式正确的是( )
A. B. C. D.
38.(2022·河北·高考真题)如图,用两根等长的细绳将一匀质圆柱体悬挂在竖直木板的点,将木板以底边为轴向后方缓慢转动直至水平,绳与木板之间的夹角保持不变,忽略圆柱体与木板之间的摩擦,在转动过程中( )
A.圆柱体对木板的压力逐渐增大
B.圆柱体对木板的压力先增大后减小
C.两根细绳上的拉力均先增大后减小
D.两根细绳对圆柱体拉力的合力保持不变
39.(2022·浙江·高考真题)如图所示,水平放置的电子秤上有一磁性玩具,玩具由哑铃状物件P和左端有玻璃挡板的凹形底座Q构成,其重量分别为和。用手使P的左端与玻璃挡板靠近时,感受到P对手有靠向玻璃挡板的力,P与挡板接触后放开手,P处于“磁悬浮”状态(即P和Q的其余部分均不接触),P与Q间的磁力大小为F。下列说法正确的是( )
A.Q对P的磁力大小等于
B.P对Q的磁力方向竖直向下
C.Q对电子秤的压力大小等于+F
D.电子秤对Q的支持力大小等于+
40.(2022·浙江·高考真题)如图所示,学校门口水平地面上有一质量为m的石墩,石墩与水平地面间的动摩擦因数为,工作人员用轻绳按图示方式匀速移动石墩时,两平行轻绳与水平面间的夹角均为,则下列说法正确的是( )
A.轻绳的合拉力大小为
B.轻绳的合拉力大小为
C.减小夹角,轻绳的合拉力一定减小
D.轻绳的合拉力最小时,地面对石墩的摩擦力也最小
41.(2021·湖南·高考真题)质量为的凹槽静止在水平地面上,内壁为半圆柱面,截面如图所示,为半圆的最低点,为半圆水平直径的端点。凹槽恰好与竖直墙面接触,内有一质量为的小滑块。用推力推动小滑块由A点向点缓慢移动,力的方向始终沿圆弧的切线方向,在此过程中所有摩擦均可忽略,下列说法正确的是( )
A.推力先增大后减小
B.凹槽对滑块的支持力先减小后增大
C.墙面对凹槽的压力先增大后减小
D.水平地面对凹槽的支持力先减小后增大
42.(2020·海南·高考真题)如图,上网课时小明把手机放在斜面上,手机处于静止状态。则斜面对手机的( )
A.支持力竖直向上
B.支持力小于手机所受的重力
C.摩擦力沿斜面向下
D.摩擦力大于手机所受的重力沿斜面向下的分力
43.(2020·山东·高考真题)如图所示,一轻质光滑定滑轮固定在倾斜木板上,质量分别为m和2m的物块A、B,通过不可伸长的轻绳跨过滑轮连接,A、B间的接触面和轻绳均与木板平行。A与B间、B与木板间的动摩擦因数均为μ,设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。当木板与水平面的夹角为45°时,物块A、B刚好要滑动,则μ的值为( )
A. B. C. D.
44.(2020·浙江·高考真题)矢量发动机是喷口可向不同方向偏转以产生不同方向推力的一种发动机。当歼20隐形战斗机以速度v斜向上飞行时,其矢量发动机的喷口如图所示。已知飞机受到重力G、发动机推力、与速度方向垂直的升力和与速度方向相反的空气阻力。下列受力分析示意图可能正确的是( )
A. B.
C. D.
45.(2020·全国III卷·高考真题)如图,悬挂甲物体的细线拴牢在一不可伸长的轻质细绳上O点处;绳的一端固定在墙上,另一端通过光滑定滑轮与物体乙相连。甲、乙两物体质量相等。系统平衡时,O点两侧绳与竖直方向的夹角分别为α和β。若α=70°,则β等于( )
A.45° B.55° C.60° D.70°
46.(2019·江苏·高考真题)如图所示,一只气球在风中处于静止状态,风对气球的作用力水平向右.细绳与竖直方向的夹角为α,绳的拉力为T,则风对气球作用力的大小为
A. B. C.Tsinα D.Tcosα
47.(2019·天津·高考真题)2018年10月23日,港珠澳跨海大桥正式通车。为保持以往船行习惯,在航道处建造了单面索(所有钢索均处在同一竖直面内)斜拉桥,其索塔与钢索如图所示。下列说法正确的是( )
A.增加钢索的数量可减小索塔受到的向下的压力
B.为了减小钢索承受的拉力,可以适当降低索塔的高度
C.索塔两侧钢索对称且拉力大小相同时,钢索对索塔的合力竖直向下
D.为了使索塔受到钢索的合力竖直向下,索塔两侧的钢索必须对称分布
48.(2019·全国III卷·高考真题)用卡车运输质量为m的匀质圆筒状工件,为使工件保持固定,将其置于两光滑斜面之间,如图所示.两斜面I、Ⅱ固定在车上,倾角分别为30°和60°.重力加速度为g.当卡车沿平直公路匀速行驶时,圆筒对斜面I、Ⅱ压力的大小分别为F1、F2,则
A. B.
C. D.
49.(2019·全国II卷·高考真题)物块在轻绳的拉动下沿倾角为30°的固定斜面向上匀速运动,轻绳与斜面平行.已知物块与斜面之间的动摩擦因数为,重力加速度取10m/s2.若轻绳能承受的最大张力为1 500 N,则物块的质量最大为
A.150kg B.kg C.200 kg D.kg
50.(2019·全国I卷·高考真题)如图,一粗糙斜面固定在地面上,斜面顶端装有一光滑定滑轮.一细绳跨过滑轮,其一端悬挂物块N.另一端与斜面上的物块M相连,系统处于静止状态.现用水平向左的拉力缓慢拉动N,直至悬挂N的细绳与竖直方向成45°.已知M始终保持静止,则在此过程中( )
A.水平拉力的大小可能保持不变
B.M所受细绳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减小后增加
51.(2017·天津·高考真题)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′,绳子拉力变小`
B.绳的两端高度差越小,绳子拉力越大
C.将杆N向右移一些,绳子拉力变大
D.若换挂质量更大的衣服,则衣服架悬挂点右移
52.(2019·上海·高考真题)一只甲虫沿着树枝缓慢地从A点爬到B点,此过程中树枝对甲虫作用力大小( )
A.变大 B.变小 C.保持不变 D.无法判断
53.(2019·浙江·高考真题)如图所示,一根粗糙的水平横杆上套有A、B两个轻环,系在两环上的等长细绳拴住的书本处于静止状态,现将两环距离变小后书本仍处于静止状态,则
A.杆对A环的支持力变大 B.B环对杆的摩擦力变小
C.杆对A环的力不变 D.与B环相连的细绳对书本的拉力变大
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专题03 相互作用
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2. 情境化命题增多:结合生活实际或科技应用,如开瓶器拔瓶塞过程,考查匀变速直线运动与相互作用结合问题,要求学生建模并还原为物理问题。
3. 综合考查趋势明显:与电磁学等知识综合考查,如结合电场考察静态平衡定量计算,或换成动态平衡定性分析问题。
4. 注重思维方法考查:涉及整体法与隔离法、假设法、正交分解法等思想方法,考查学生分析问题和解决问题的能力。备考时,学生应扎实掌握基础知识,强化情境理解与建模能力,注重思维方法训练,提升综合应用能力。
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A.选手所受合力为零
B.楠竹受到选手作用力的方向一定竖直向下
C.手持划杆可使选手(含划杆)的重心下移,更易保持平衡
D.选手受到楠竹作用力的方向与选手(含划杆)的重心在同一竖直平面
【答案】CD
【详解】A.选手和楠竹在水里减速滑行,速度在变化,根据牛顿第二定律可知合力不为零,故A错误;
B.楠竹在水平方向有加速度,选手对楠竹的力在竖直方向有重力,水平方向有摩擦力,所以选手对楠竹的力方向不是竖直向下,故B错误;
C.选手和楠竹相对静止,且减速滑行,选手和楠竹的重心要在同一竖直面上才能保持相对稳定,故C正确;
D.选手和楠竹构成的整体在减速滑行,受到的合力不为零,根据力的作用线和重心的关系可知整体的重心与楠竹受到合力作用线应该在同一竖直面上,故D正确。
故选CD。
2.(2025·安徽·高考真题)如图,装有轻质光滑定滑轮的长方体木箱静置在水平地面上,木箱上的物块甲通过不可伸长的水平轻绳绕过定滑轮与物块乙相连。乙拉着甲从静止开始运动,木箱始终保持静止。已知甲、乙质量均为,甲与木箱之间的动摩擦因数为0.5,不计空气阻力,重力加速度g取,则在乙下落的过程中( )
A.甲对木箱的摩擦力方向向左 B.地面对木箱的支持力逐渐增大
C.甲运动的加速度大小为 D.乙受到绳子的拉力大小为
【答案】C
【详解】A.因为物块甲向右运动,木箱静止,根据相对运动,甲对木箱的摩擦力方向向右,A错误;
B.设乙运动的加速度为,只有乙有竖直向下的恒定加速度,
对甲、乙和木箱,由整体法,竖直方向受力分析有
则地面对木箱的支持力大小不变,B错误;
CD.设绳子的弹力大小为,对甲受力分析有
对乙受力分析有
联立解得,
C正确,D错误。
故选C。
3.(2024·广西·高考真题)工人卸货时常利用斜面将重物从高处滑下。如图,三个完全相同的货箱正沿着表面均匀的长直木板下滑,货箱各表面材质和粗糙程度均相同。若1、2、3号货箱与直木板间摩擦力的大小分别为、和,则( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【详解】根据滑动摩擦力的公式
可知滑动摩擦力的大小与接触面积无关,只与接触面的粗糙程度和压力大小有关,由题可知三个货箱各表面材质和祖糙程度均相同,压力大小也相同,故摩擦力相同,即
故选D。
4.(2024·辽宁·高考真题)利用砚台将墨条研磨成墨汁时讲究“圆、缓、匀”,如图,在研磨过程中,砚台始终静止在水平桌面上。当墨条的速度方向水平向左时,( )
A.砚台对墨条的摩擦力方向水平向左
B.桌面对砚台的摩擦力方向水平向左
C.桌面和墨条对砚台的摩擦力是一对平衡力
D.桌面对砚台的支持力与墨条对砚台的压力是一对平衡力
【答案】C
【详解】A.当墨条速度方向水平向左时,墨条相对于砚台向左运动,故砚台对墨条的摩擦力方向水平向右,故A错误;
B.根据牛顿第三定律,墨条对砚台的摩擦力方向水平向左,由于砚台处于静止状态,故桌面对砚台的摩擦力方向水平向右,故B错误;
C.由于砚台处于静止状态,水平方向桌面和墨条对砚台的摩擦力是一对平衡力,故C正确;
D.桌面对砚台的支持力大小等于砚台的重力加上墨条对其的压力,故桌面对砚台的支持力大于墨条对砚台的压力,故D错误。
故选C。
5.(2023·山东·高考真题)餐厅暖盘车的储盘装置示意图如图所示,三根完全相同的弹簧等间距竖直悬挂在水平固定圆环上,下端连接托盘。托盘上叠放若干相同的盘子,取走一个盘子,稳定后余下的正好升高补平。已知单个盘子的质量为300g,相邻两盘间距1.0cm,重力加速度大小取10m/s2。弹簧始终在弹性限度内,每根弹簧的劲度系数为( )
A.10N/m B.100N/m C.200N/m D.300N/m
【答案】B
【详解】由题知,取走一个盘子,稳定后余下的正好升高补平,则说明一个盘子的重力可以使三根弹簧形变量等于相邻两盘间距,则有
mg = 3∙kx
解得
k = 100N/m
故选B。
6.(2023·重庆·高考真题)矫正牙齿时,可用牵引线对牙施加力的作用。若某颗牙齿受到牵引线的两个作用力大小均为F,夹角为α(如图),则该牙所受两牵引力的合力大小为( )
A.
B.
C.
D.
【答案】B
【详解】根据平行四边形定则可知,该牙所受两牵引力的合力大小为
故选B。
7.(2023·全国甲卷·高考真题)用水平拉力使质量分别为、的甲、乙两物体在水平桌面上由静止开始沿直线运动,两物体与桌面间的动摩擦因数分别为和。甲、乙两物体运动后,所受拉力F与其加速度a的关系图线如图所示。由图可知( )
A. B. C. D.
【答案】BC
【详解】根据牛顿第二定律有
F-μmg=ma
整理后有
F=ma+μmg
则可知F—a图像的斜率为m,纵截距为μmg,则由题图可看出
m甲>m乙,μ甲m甲g=μ乙m乙g
则
μ甲<μ乙
故选BC。
8.(2019·浙江·高考真题)如图所示,小明撑杆使船离岸,则下列说法正确的是
A.小明与船之间存在摩擦力
B.杆的弯曲是由于受到杆对小明的力
C.杆对岸的力大于岸对杆的力
D.小明对杆的力和岸对杆的力是一对相互作用力
【答案】A
【详解】A.小明与船之间存在运动的趋势,则它们之间存在摩擦力,选项A正确;
B.杆的弯曲是由于杆受到小明对杆的力,选项B错误;
C.杆对岸的力与岸对杆的力是作用与反作用力,大小相等,选项C错误;
D.小明对杆的力和杆对小明的力是一对相互作用力,选项D错误.
故选A。
9.(2020·浙江·高考真题)如图是“中国天眼”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、方向竖直向上的拉力作用,使其有“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 B.受到的合力大小为
C.对球面的压力大小为 D.对球面的作用力大小为
【答案】D
【详解】A.工作人员的质量为,则工作人员受到的重力
A错误;
B.工作人员在球面上缓慢行走,处于平衡状态,合力为0,B错误;
C.工作人员站在的球面位置不水平,对球面的压力不等于,C错误;
D.由平衡条件可得球面对工作人员的作用力满足
再由牛顿第三定律可得,工作人员对球面的作用力大小为
D正确。
故选D。
10.(2018·上海·高考真题)已知物体受三个力,其中两个力垂直,三个力大小相等,问是否可以三力平衡( )
A.一定不能平衡
B.若能平衡则,平衡条件和力的大小有关
C.若能平衡则平衡条件仅和角度有关
D.以上说法都不对
【答案】A
【详解】设这三个力大小均为,则和的合力大小为:
故三个力一定不会平衡,故BCD错误,A正确。
故选A。
11.(2021·重庆·高考真题)如图所示,人游泳时若某时刻手掌对水的作用力大小为F,该力与水平方向的夹角为,则该力在水平方向的分力大小为( )
A. B. C.F D.
【答案】D
【详解】沿水平方向和竖直方向将手掌对水的作用力分解,则有该力在水平方向的分力大小为
故选D。
12.(2021·广东·高考真题)唐代《耒耜经》记载了曲辕犁相对直辕犁的优势之一是起土省力,设牛用大小相等的拉力F通过耕索分别拉两种犁,F与竖直方向的夹角分别为和,,如图所示,忽略耕索质量,耕地过程中,下列说法正确的是( )
A.耕索对曲辕犁拉力的水平分力比对直辕犁的大
B.耕索对曲辕犁拉力的竖直分力比对直辕犁的大
C.曲辕犁匀速前进时,耕索对犁的拉力小于犁对耕索的拉力
D.直辕犁加速前进时,耕索对犁的拉力大于犁对耕索的拉力
【答案】B
【详解】A.将拉力F正交分解如下图所示
则在x方向可得出
Fx曲 = Fsinα
Fx直 = Fsinβ
在y方向可得出
Fy曲 = Fcosα
Fy直 = Fcosβ
由题知α < β则
sinα < sinβ
cosα > cosβ
则可得到
Fx曲 < Fx直
Fy曲 > Fy直
A错误、B正确;
CD.耕索对犁的拉力与犁对耕索的拉力是一对相互作用力,它们大小相等,方向相反,无论是加速还是匀速,则CD错误。
故选B。
【点睛】
13.(2018·天津·高考真题)明朝谢肇淛的《五杂组》中记载:“明姑苏虎丘寺庙倾侧,议欲正之,非万缗不可.一游僧见之,曰:无烦也,我能正之.”游僧每天将木楔从塔身倾斜一侧的砖缝间敲进去,经月余扶正了塔身.假设所用的木楔为等腰三角形,木楔的顶角为θ,现在木楔背上加一力F,方向如图所示,木楔两侧产生推力N,则( )
A.若F一定,θ大时N大 B.若F一定,θ小时N大
C.若θ一定,F大时N大 D.若θ一定,F小时N大
【答案】BC
【详解】选木楔为研究对象,木楔受到的力有:水平向左的F、和两侧给它的与木楔的斜面垂直的弹力,由于木楔处于平衡状态,所以侧给它的与木楔的斜面垂直的弹力与F沿两侧分解的分力是相等的,力F的分解如图
则
所以
由公式可知,当F一定,θ小时FN大,当θ一定,F大时FN大,AD错误,BC正确;
故选BC。
【点睛】对力进行分解时,一定要分清力的实际作用效果的方向如何,再根据平行四边形定则或三角形定则进行分解即可。
考点02 受力分析 共点力平衡
14.(2025·北京·高考真题)如图所示,长方体物块叠放在斜面上,B受到一个沿斜面方向的拉力F,两物块保持静止。B受力的个数为( )
A.4 B.5 C.6 D.7
【答案】C
【详解】根据题意,对A受力分析可知,受重力、B的支持力,由于A静止,则A还受B沿斜面向上的静摩擦力,对B受力分析可知,受重力、斜面的支持力、A的压力、拉力、B还受A沿斜面向下的摩擦力,由于B静止,则受沿斜面向上的摩擦力,即B受6个力作用。
故选C。
15.(2025·陕晋青宁卷·高考真题)如图,质量为m的均匀钢管,一端支在粗糙水平地面上,另一端被竖直绳悬挂,处于静止状态,钢管与水平地面之间的动摩擦因数为、夹角为,重力加速度大小为g。则地面对钢管左端的摩擦力大小为( )
A. B. C. D.0
【答案】D
【详解】对钢管受力分析,如图所示
若钢管受到地面的摩擦力,则钢管水平方向受力不平衡,钢管不可能处于静止状态,故地面对钢管左端的摩擦力大小为零。ABC错误,D正确。
故选D。
16.(2025·福建·高考真题)山崖上有一个风动石,无风时地面对风动石的作用力是F1,当受到一个水平风力时,风动石依然静止,地面对风动石的作用力是F2,以下正确的是( )
A.F2大于F1
B.F1大于F2
C.F1等于F2
D.大小关系与风力大小有关
【答案】A
【详解】无风时,地面对风动石的作用力方向竖直向上,与重力平衡,大小为
当受到一个水平风力时,地面对风动石的作用力与竖直向下的重力及水平方向的风力F,三力平衡
根据平衡条件可知,地面对风动石的作用力大小为,故F2大于F1。
故选A。
17.(2025·河北·高考真题)如图,内壁截面为半圆形的光滑凹槽固定在水平面上,左右边沿等高。该截面内,一根不可伸长的细绳穿过带有光滑孔的小球,一端固定于凹槽左边沿,另一端过右边沿并沿绳方向对其施加拉力F。小球半径远小于凹槽半径,所受重力大小为G。若小球始终位于内壁最低点,则F的最大值为( )
A. B. C.G D.
【答案】B
【详解】分析可知当凹槽底部对小球支持力为零时,此时拉力F最大,根据平衡条件有
解得
故选B。
18.(2024·贵州·高考真题)如图(a),一质量为m的匀质球置于固定钢质支架的水平横杆和竖直墙之间,并处于静止状态,其中一个视图如图(b)所示。测得球与横杆接触点到墙面的距离为球半径的1.8倍,已知重力加速度大小为g,不计所有摩擦,则球对横杆的压力大小为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【详解】对球进行受力分析如图,设球的半径为R,根据几何知识可得
根据平衡条件得
解得
根据牛顿第三定律得球对横杆的压力大小为
故选D。
19.(2024·浙江·高考真题)如图所示,不可伸长的光滑细线穿过质量为0.1kg的小铁球,两端A、B悬挂在倾角为 的固定斜杆上,间距为1.5m。小球平衡时,A端细线与杆垂直;当小球受到垂直纸面方向的扰动做微小摆动时,等效于悬挂点位于小球重垂线与AB交点的单摆,重力加速度,则( )
A.摆角变小,周期变大
B.小球摆动周期约为2s
C.小球平衡时,A端拉力为N
D.小球平衡时,A端拉力小于B端拉力
【答案】B
【详解】A.根据单摆的周期公式可知周期与摆角无关,故A错误;
CD.同一根绳中,A端拉力等于B端拉力,平衡时对小球受力分析如图
可得
解得
故CD错误;
B.根据几何知识可知摆长为
故周期为
故B正确。
故选B。
20.(2024·浙江·高考真题)如图为小猫蹬地跃起腾空追蝶的情景,则( )
A.飞行的蝴蝶只受重力的作用
B.蝴蝶转弯时所受合力沿运动方向
C.小猫在空中受重力和弹力的作用
D.小猫蹬地时弹力大于所受重力
【答案】D
【详解】A.飞行的蝴蝶除了受到重力的作用还受到空气的作用力,故A错误;
B.蝴蝶转弯时做曲线运动,所受合力与速度方向不在一条直线上,故B错误;
C.小猫在空中与其他物体间没有接触,不受弹力的作用,故C错误;
D.小猫蹬地时有向上的加速过程,故弹力大于所受重力,故D正确。
故选D。
21.(2024·河北·高考真题)如图,弹簧测力计下端挂有一质量为的光滑均匀球体,球体静止于带有固定挡板的斜面上,斜面倾角为,挡板与斜面夹角为.若弹簧测力计位于竖直方向,读数为取,挡板对球体支持力的大小为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【详解】对小球受力分析如图所示
由几何关系易得力与力与竖直方向的夹角均为,因此由正交分解方程可得
,
解得
故选A。
22.(2024·山东·高考真题)如图所示,国产人形机器人“天工”能平稳通过斜坡。若它可以在倾角不大于30°的斜坡上稳定地站立和行走,且最大静摩擦力等于滑动摩擦力,则它的脚和斜面间的动摩擦因数不能小于( )
A. B. C. D.
【答案】B
【详解】根据题意可知机器人“天工”它可以在倾角不大于30°的斜坡上稳定地站立和行走,对“天工”分析有
可得
故选B。
23.(2024·湖北·高考真题)如图所示,两拖船P、Q拉着无动力货船S一起在静水中沿图中虚线方向匀速前进,两根水平缆绳与虚线的夹角均保持为30°。假设水对三艘船在水平方向的作用力大小均为f,方向与船的运动方向相反,则每艘拖船发动机提供的动力大小为( )
A. B. C.2f D.3f
【答案】B
【详解】根据题意对S受力分析如图
正交分解可知
所以有
对P受力分析如图
则有
解得
故选B。
24.(2024·浙江·高考真题)如图所示,在同一竖直平面内,小球A、B上系有不可伸长的细线a、b、c和d,其中a的上端悬挂于竖直固定的支架上,d跨过左侧定滑轮、c跨过右侧定滑轮分别与相同配重P、Q相连,调节左、右两侧定滑轮高度达到平衡。已知小球A、B和配重P、Q质量均为,细线c、d平行且与水平成(不计摩擦,重力加速度g=10m/s2),则细线a、b的拉力分别为( )
A., B., C., D.,
【答案】D
【详解】由题意可知细线c对A的拉力和细线d对B的拉力大小相等、方向相反,对A、B整体分析可知细线a的拉力大小为
设细线b与水平方向夹角为α,对A、B分析分别有
解得
故选D。
25.(2023·河北·高考真题)如图,轻质细杆上穿有一个质量为的小球,将杆水平置于相互垂直的固定光滑斜面上,系统恰好处于平衡状态。已知左侧斜面与水平面成角,则左侧斜面对杆支持力的大小为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【详解】对轻杆和小球组成的系统进行受力分析,如图
设左侧斜面对杆AB支持力的大小为,由平衡条件有
得
故选B。
26.(2023·广东·高考真题)如图所示,可视为质点的机器人通过磁铁吸附在船舷外壁面检测船体。壁面可视为斜面,与竖直方向夹角为。船和机器人保持静止时,机器人仅受重力、支持力、摩擦力和磁力的作用,磁力垂直壁面。下列关系式正确的是( )
A. B. C. D.
【答案】C
【详解】如图所示,将重力垂直于斜面方向和沿斜面方向分解
A C.沿斜面方向,由平衡条件得
故A错误,C正确;
B D.垂直斜面方向,由平衡条件得
故BD错误。
故选C。
27.(2023·浙江·高考真题)如图所示,水平面上固定两排平行的半圆柱体,重为G的光滑圆柱体静置其上,a、b为相切点,,半径Ob与重力的夹角为37°。已知,,则圆柱体受到的支持力Fa、Fb大小为( )
A., B.,
C., D.,
【答案】D
【详解】对光滑圆柱体受力分析如图
由题意有
故选D。
28.(2023·浙江·高考真题)在足球运动中,足球入网如图所示,则( )
A.踢香蕉球时足球可视为质点 B.足球在飞行和触网时惯性不变
C.足球在飞行时受到脚的作用力和重力 D.触网时足球对网的力大于网对足球的力
【答案】B
【详解】A.在研究如何踢出“香蕉球”时,需要考虑踢在足球上的位置与角度,所以不可以把足球看作质点,故A错误;
B.惯性只与质量有关,足球在飞行和触网时质量不变,则惯性不变,故B正确;
C.足球在飞行时脚已经离开足球,故在忽略空气阻力的情况下只受重力,故C错误;
D.触网时足球对网的力与网对足球的力是相互作用力,大小相等,故D错误。
故选B。
29.(2023·海南·高考真题)如图所示,工人利用滑轮组将重物缓慢提起,下列说法正确的是( )
A.工人受到的重力和支持力是一对平衡力
B.工人对绳的拉力和绳对工人的拉力是一对作用力与反作用力
C.重物缓慢拉起过程,绳子拉力变小
D.重物缓慢拉起过程,绳子拉力不变
【答案】B
【详解】AB.对人受力分析有
则有
FN+FT= mg
其中工人对绳的拉力和绳对工人的拉力是一对作用力与反作用力,A错误、B正确;
CD.对滑轮做受力分析有
则有
则随着重物缓慢拉起过程,θ逐渐增大,则FT逐渐增大,CD错误。
故选B。
30.(2023·江苏·高考真题)如图所示,“嫦娥五号”探测器静止在月球平坦表面处。已知探测器质量为m,四条腿与竖直方向的夹角均为θ,月球表面的重力加速度为地球表面重力加速度g的。每条腿对月球表面压力的大小为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【详解】对“嫦娥五号”探测器受力分析有
FN = mg月
则对一条腿有
根据牛顿第三定律可知每条腿对月球表面的压力为。
故选D。
31.(2023·浙江·高考真题)如图所示,轻质网兜兜住重力为G的足球,用轻绳挂于光滑竖直墙壁上的A点,轻绳的拉力为,墙壁对足球的支持力为,则( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【详解】对网兜和足球受力分析,设轻绳与竖直墙面夹角为θ,由平衡条件
可知
,
故选C。
32.(2022·重庆·高考真题)如图所示,吸附在竖直玻璃上质量为m的擦窗工具,在竖直平面内受重力、拉力和摩擦力(图中未画出摩擦力)的共同作用做匀速直线运动。若拉力大小与重力大小相等,方向水平向右,重力加速度为g,则擦窗工具所受摩擦力( )
A.大小等于 B.大小等于
C.方向竖直向上 D.方向水平向左
【答案】B
【详解】对擦窗工具进行正视图的受力分析如图所示
水平方向上拉力与擦窗工具所受摩擦力水平分量等大反向,竖直方向上重力与擦窗工具所摩擦力竖直分量等大反向,所以擦窗工具所受摩擦力方向如图中所示,大小为
故选B。
33.(2022·海南·高考真题)我国的石桥世界闻名,如图,某桥由六块形状完全相同的石块组成,其中石块1、6固定,2、5质量相同为m,3、4质量相同为,不计石块间的摩擦,则为( )
A. B. C.1 D.2
【答案】D
【详解】六块形状完全相同的石块围成半圆对应的圆心角为,每块石块对应的圆心角为,对第块石块受力分析如图
结合力的合成可知
对第2块和第三块石块整体受力分析如图
解得
故选D。
34.(2022·辽宁·高考真题)如图所示,蜘蛛用蛛丝将其自身悬挂在水管上,并处于静止状态。蛛丝与竖直方向夹角分别为。用分别表示的拉力,则( )
A.的竖直分力大于的竖直分力 B.的竖直分力等于的竖直分力
C.的水平分力大于的水平分力 D.的水平分力等于的水平分力
【答案】D
【详解】CD.对结点O受力分析可得,水平方向
即F2的水平分力等于F2的水平分力,选项C错误,D正确;
AB.对结点O受力分析可得,竖直方向
解得
则F1的竖直分量
F2的竖直分量
因
可知
选项AB错误。
故选D。
35.(2022·上海·高考真题)麦克风静止在水平桌面上,下列能表示支架对话筒作用力的方向的是( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【详解】根据共点力平衡,支架对话筒作用力与话筒的重力大小相等,方向相反。故支架对话筒作用力的方向竖直向上。BCD错误,A正确。
故选A。
36.(2022·浙江·高考真题)如图所示,一轻质晒衣架静置于水平地面上,水平横杆与四根相同的斜杆垂直,两斜杆夹角,一重为的物体悬挂在横杆中点,则每根斜杆受到地面的( )
A.作用力为 B.作用力为
C.摩擦力为 D.摩擦力为
【答案】B
【详解】设斜杆的弹力大小为,以水平横杆和重物为整体,竖直方向根据受力平衡可得
解得
以其中一斜杆为研究对象,其受力如图所示
可知每根斜杆受到地面的作用力应与平衡,即大小为,每根斜杆受到地面的摩擦力为
B正确,ACD错误;
故选B。
37.(2022·广东·高考真题)图是可用来制作豆腐的石磨。木柄静止时,连接的轻绳处于绷紧状态。O点是三根轻绳的结点,F、和分别表示三根绳的拉力大小,且。下列关系式正确的是( )
A. B. C. D.
【答案】D
【详解】以点为研究对象,受力分析如图
由几何关系可知
由平衡条件可得
联立可得
故D正确,ABC错误。
故选D。
38.(2022·河北·高考真题)如图,用两根等长的细绳将一匀质圆柱体悬挂在竖直木板的点,将木板以底边为轴向后方缓慢转动直至水平,绳与木板之间的夹角保持不变,忽略圆柱体与木板之间的摩擦,在转动过程中( )
A.圆柱体对木板的压力逐渐增大
B.圆柱体对木板的压力先增大后减小
C.两根细绳上的拉力均先增大后减小
D.两根细绳对圆柱体拉力的合力保持不变
【答案】B
【详解】AB.设两绳子对圆柱体的拉力的合力为,木板对圆柱体的支持力为,绳子与木板夹角为,从右向左看如图所示
在矢量三角形中,根据正弦定理
在木板以直线为轴向后方缓慢转动直至水平过程中,不变,从逐渐减小到0,又
且
可知
则
可知从锐角逐渐增大到钝角,根据
由于不断减小,可知不断减小,先增大后减小,可知先增大后减小,结合牛顿第三定律可知,圆柱体对木板的压力先增大后减小,故A错误、B正确;
CD.设两绳子之间的夹角为,绳子拉力为,则
可得
不变,逐渐减小,可知绳子拉力不断减小,故CD错误。
故选B。
39.(2022·浙江·高考真题)如图所示,水平放置的电子秤上有一磁性玩具,玩具由哑铃状物件P和左端有玻璃挡板的凹形底座Q构成,其重量分别为和。用手使P的左端与玻璃挡板靠近时,感受到P对手有靠向玻璃挡板的力,P与挡板接触后放开手,P处于“磁悬浮”状态(即P和Q的其余部分均不接触),P与Q间的磁力大小为F。下列说法正确的是( )
A.Q对P的磁力大小等于
B.P对Q的磁力方向竖直向下
C.Q对电子秤的压力大小等于+F
D.电子秤对Q的支持力大小等于+
【答案】D
【详解】AB.由题意可知,因手使P的左端与玻璃挡板靠近时,感受到P对手有靠向玻璃挡板的力,即Q对P有水平向左的磁力;P与挡板接触后放开手,P处于“磁悬浮”状态,则说明Q对P有竖直向上的磁力,则Q对P的磁力方向斜向左上方向,其磁力F大小大于,选项AB错误;
CD.对PQ的整体受力分析,竖直方向电子秤对Q的支持力大小等于+,即Q对电子秤的压力大小等于+,选项C错误,D正确。
故选D。
40.(2022·浙江·高考真题)如图所示,学校门口水平地面上有一质量为m的石墩,石墩与水平地面间的动摩擦因数为,工作人员用轻绳按图示方式匀速移动石墩时,两平行轻绳与水平面间的夹角均为,则下列说法正确的是( )
A.轻绳的合拉力大小为
B.轻绳的合拉力大小为
C.减小夹角,轻绳的合拉力一定减小
D.轻绳的合拉力最小时,地面对石墩的摩擦力也最小
【答案】B
【详解】AB.对石墩受力分析,由平衡条件可知
联立解得
故A错误,B正确;
C.拉力的大小为
其中,可知当时,拉力有最小值,即减小夹角,轻绳的合拉力不一定减小,故C错误;
D.摩擦力大小为
可知增大夹角,摩擦力一直减小,当趋近于90°时,摩擦力最小,故轻绳的合拉力最小时,地面对石墩的摩擦力不是最小,故D错误;
故选B。
41.(2021·湖南·高考真题)质量为的凹槽静止在水平地面上,内壁为半圆柱面,截面如图所示,为半圆的最低点,为半圆水平直径的端点。凹槽恰好与竖直墙面接触,内有一质量为的小滑块。用推力推动小滑块由A点向点缓慢移动,力的方向始终沿圆弧的切线方向,在此过程中所有摩擦均可忽略,下列说法正确的是( )
A.推力先增大后减小
B.凹槽对滑块的支持力先减小后增大
C.墙面对凹槽的压力先增大后减小
D.水平地面对凹槽的支持力先减小后增大
【答案】C
【详解】AB .对滑块受力分析,由平衡条件有
滑块从A缓慢移动B点时,越来越大,则推力F越来越大,支持力N越来越小,所以AB错误;
C.对凹槽与滑块整体分析,有墙面对凹槽的压力为
则越来越大时,墙面对凹槽的压力先增大后减小,所以C正确;
D.水平地面对凹槽的支持力为
则越来越大时,水平地面对凹槽的支持力越来越小,所以D错误;
故选C。
42.(2020·海南·高考真题)如图,上网课时小明把手机放在斜面上,手机处于静止状态。则斜面对手机的( )
A.支持力竖直向上
B.支持力小于手机所受的重力
C.摩擦力沿斜面向下
D.摩擦力大于手机所受的重力沿斜面向下的分力
【答案】B
【详解】设手机的质量为m,斜面倾角为θ。对手机进行受力分析,如图所示
由图可知支持力方向垂直斜面向上,摩擦力方向沿斜面向上,根据平衡条件则有
,
因,故,且摩擦力等于手机所受的重力沿斜面向下的分力
故选B。
43.(2020·山东·高考真题)如图所示,一轻质光滑定滑轮固定在倾斜木板上,质量分别为m和2m的物块A、B,通过不可伸长的轻绳跨过滑轮连接,A、B间的接触面和轻绳均与木板平行。A与B间、B与木板间的动摩擦因数均为μ,设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。当木板与水平面的夹角为45°时,物块A、B刚好要滑动,则μ的值为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【详解】当木板与水平面的夹角为时,两物块刚好滑动,对A物块受力分析如图
沿斜面方向,A、B之间的滑动摩擦力
根据平衡条件可知
对B物块受力分析如图
沿斜面方向,B与斜面之间的滑动摩擦力
根据平衡条件可知
两式相加,可得
解得
故选C。
44.(2020·浙江·高考真题)矢量发动机是喷口可向不同方向偏转以产生不同方向推力的一种发动机。当歼20隐形战斗机以速度v斜向上飞行时,其矢量发动机的喷口如图所示。已知飞机受到重力G、发动机推力、与速度方向垂直的升力和与速度方向相反的空气阻力。下列受力分析示意图可能正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【详解】由题意可知所受重力G竖直向下,空气阻力Ff与速度方向相反,升力F2与速度方向垂直,发动机推力F1的方向沿喷口的反方向,对比图中选项可知只有A选项符合题意。
故选A。
45.(2020·全国III卷·高考真题)如图,悬挂甲物体的细线拴牢在一不可伸长的轻质细绳上O点处;绳的一端固定在墙上,另一端通过光滑定滑轮与物体乙相连。甲、乙两物体质量相等。系统平衡时,O点两侧绳与竖直方向的夹角分别为α和β。若α=70°,则β等于( )
A.45° B.55° C.60° D.70°
【答案】B
【详解】甲物体是拴牢在O点,且甲、乙两物体的质量相等,则甲、乙绳的拉力大小相等,O点处于平衡状态,则左侧绳子拉力的方向在甲、乙绳子的角平分线上,如图所示
根据几何关系有
解得。
故选B。
46.(2019·江苏·高考真题)如图所示,一只气球在风中处于静止状态,风对气球的作用力水平向右.细绳与竖直方向的夹角为α,绳的拉力为T,则风对气球作用力的大小为
A. B. C.Tsinα D.Tcosα
【答案】C
【详解】对气球受力分析,由水平方向平衡条件可得:,故C正确.
47.(2019·天津·高考真题)2018年10月23日,港珠澳跨海大桥正式通车。为保持以往船行习惯,在航道处建造了单面索(所有钢索均处在同一竖直面内)斜拉桥,其索塔与钢索如图所示。下列说法正确的是( )
A.增加钢索的数量可减小索塔受到的向下的压力
B.为了减小钢索承受的拉力,可以适当降低索塔的高度
C.索塔两侧钢索对称且拉力大小相同时,钢索对索塔的合力竖直向下
D.为了使索塔受到钢索的合力竖直向下,索塔两侧的钢索必须对称分布
【答案】C
【详解】A.以桥身为研究对象,钢索对桥身的拉力的合力与桥身的重力等大反向,则钢索对索塔的向下的压力数值上等于桥身的重力,增加钢索的数量钢索对索塔的向下的压力数值不变,故A错误;
B.由图甲可知,当索塔高度降低后,变大, 变小,故T变大,故B错误;
C.由B的分析可知,当钢索对称分布时,,钢索对索塔的合力竖直向下,故C正确;
D.受力分析如图乙,只要 ,钢索AC、AB的拉力FAC、FAB进行合成,合力竖直向下,钢索不一定要对称分布,故D错误;
故选C。
48.(2019·全国III卷·高考真题)用卡车运输质量为m的匀质圆筒状工件,为使工件保持固定,将其置于两光滑斜面之间,如图所示.两斜面I、Ⅱ固定在车上,倾角分别为30°和60°.重力加速度为g.当卡车沿平直公路匀速行驶时,圆筒对斜面I、Ⅱ压力的大小分别为F1、F2,则
A. B.
C. D.
【答案】D
【详解】对圆筒进行受力分析知圆筒处于三力平衡状态,受力分析如图,由几何关系可知,, .解得, 由牛顿第三定律知,故D正确
49.(2019·全国II卷·高考真题)物块在轻绳的拉动下沿倾角为30°的固定斜面向上匀速运动,轻绳与斜面平行.已知物块与斜面之间的动摩擦因数为,重力加速度取10m/s2.若轻绳能承受的最大张力为1 500 N,则物块的质量最大为
A.150kg B.kg C.200 kg D.kg
【答案】A
【详解】
T=f+mgsinθ,f=μN,N=mgcosθ,代入数据解得:m=150kg,故A选项符合题意
50.(2019·全国I卷·高考真题)如图,一粗糙斜面固定在地面上,斜面顶端装有一光滑定滑轮.一细绳跨过滑轮,其一端悬挂物块N.另一端与斜面上的物块M相连,系统处于静止状态.现用水平向左的拉力缓慢拉动N,直至悬挂N的细绳与竖直方向成45°.已知M始终保持静止,则在此过程中( )
A.水平拉力的大小可能保持不变
B.M所受细绳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减小后增加
【答案】BD
【详解】如图所示,以物块N为研究对象,它在水平向左拉力F作用下,缓慢向左移动直至细绳与竖直方向夹角为45°的过程中,水平拉力F逐渐增大,绳子拉力T逐渐增大;
对M受力分析可知,若起初M受到的摩擦力f沿斜面向下,则随着绳子拉力T的增加,则摩擦力f也逐渐增大;若起初M受到的摩擦力f沿斜面向上,则随着绳子拉力T的增加,摩擦力f可能先减小后增加.故本题选BD.
51.(2017·天津·高考真题)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′,绳子拉力变小`
B.绳的两端高度差越小,绳子拉力越大
C.将杆N向右移一些,绳子拉力变大
D.若换挂质量更大的衣服,则衣服架悬挂点右移
【答案】C
【详解】AB.因为衣服钩是光滑的,所以绳子两端的拉力大小相同,设两杆间距为d,绳子长为L,左右两端绳子长度分别为L1、L2,绳子拉力为T,两部分与竖直夹角分别为、,根据题意有
因为衣架钩是光滑的,绳子拉力相等,所以
即
所以
绳的右端上移或绳的两端高度差改变,d与L均为定值,所以为定值,为定值,绳子拉力不变,故AB错误;
C.杆N向右移一些,d变大
变大,变小,拉力变大,故C正确;
D.挂质量更大的衣服,d与L均不变,绳中拉力变大,位置不变,故D错误。
故选C。
52.(2019·上海·高考真题)一只甲虫沿着树枝缓慢地从A点爬到B点,此过程中树枝对甲虫作用力大小( )
A.变大 B.变小 C.保持不变 D.无法判断
【答案】C
【详解】因为甲虫沿着树枝缓慢地从A点爬到B点,合力始终为零,所以树枝对甲虫的作用力始终和重力等大反向,所以作用力保持不变,ABD错误C正确
53.(2019·浙江·高考真题)如图所示,一根粗糙的水平横杆上套有A、B两个轻环,系在两环上的等长细绳拴住的书本处于静止状态,现将两环距离变小后书本仍处于静止状态,则
A.杆对A环的支持力变大 B.B环对杆的摩擦力变小
C.杆对A环的力不变 D.与B环相连的细绳对书本的拉力变大
【答案】B
【详解】A.对两环和书本的整体受力分析,竖直方向:2N=mg,可知将两环距离变小后杆对A环的支持力不变,选项A错误;
BD.对圆环B受力分析可知,f=Tcosθ;对书本:2Tsinθ=mg,解得 (其中的θ是绳与杆之间的夹角),则当两环距离变小后,θ变大,则f减小,与B环相连的细绳对书本的拉力T变小,选项B正确,D错误;
C.同理,杆对A环的摩擦力减小,杆对A环的支持力不变,则杆对A环的力减小,选项C错误.
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