第二章 相互作用 单元测试 -2027届高三物理一轮复习

**基本信息** 本卷为高中物理“相互作用”单元一轮复习测试，以歼-20矢量发动机、风筝、悬链线等科技与文化情境为载体，全面考查摩擦力、力的合成等核心知识，注重物理观念建构与科学思维训练，适配一轮复习基础巩固与能力提升。 **题型特征** |题型|题量/分值|知识覆盖|命题特色| |----|-----------|----------|----------| |选择题|12题（约60分）|摩擦力、力的合成、共点力平衡、动态平衡|以小麦堆、机器人手臂等真实情境，考查科学推理与模型建构| |实验题|2题（约40分）|胡克定律应用、阻力与速度关系探究|通过橡皮筋测质量、频闪摄影实验，培养科学探究能力|

第二章 相互作用 综合测试 (满分：100分) 一、选择题(本题共12小题。) 1.如图所示，粗糙长木板的一端固定在铰链上，木块放在木板上，开始木板处于水平位置。当木板向下转动，θ角逐渐增大的过程中，木板与木块间的摩擦力Ff的大小随θ角变化的图像最有可能是(　　) 2.(2026·山西省A10联盟高三上月考)在探究两个互成角度的力的合成规律实验中，在如图所示平面内，保持合力F不变，分力F1的大小不变，改变F1的方向，则分力F2箭头端的轨迹为(　　) 3.在通用技术实践课上，某创新小组制作了一个精美的“互”字形木制模型摆件，如图为其正面视图。用轻质细线将质量均为m的P、Q两部分连接起来，其中细线1连接a、b两点，其张力为T1，细线2连接c、d两点，其张力为T2。当细线在竖直方向都绷紧时，整个模型竖直静止在水平桌面上。设桌面对Q的支持力为FN，重力加速度为g，则下列关系式正确的是(　　) A．T1>T2 B．T1＝T2 C．FN＝mg D．T2>mg 4．(2026·河北省保定市高三上月考)如图甲为丰收后的圆锥状小麦堆，可简化为图乙。小麦颗粒间的动摩擦因数为μ，麦粒之间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，不考虑麦粒的滚动。当将小麦颗粒轻放在底面圆半径为r的圆锥形小麦堆的侧面上且该小麦颗粒恰好静止时，小麦堆的高度h达最大，此圆锥形小麦堆的体积V＝πr2h，则要堆放体积为V0的小麦堆，小麦堆的底面直径至少为(　　) A. B. C．2 D．2 5.某物理兴趣小组为了模拟机器人“手臂”，制作了如图所示装置，A、B处类似于人手臂的关节，能在竖直面内自由转动，前臂BC末端系一重物和一轻绳，轻绳另一端跨过滑轮牵拉前臂。初始时，A、B处关节均锁定，前臂BC水平。小组成员解除A处关节的锁定，通过拉绳缓慢提升重物，上臂AB逆时针转过60°。不计“手臂”重力及一切摩擦，下列说法正确的是(　　) A．绳CD的拉力先减小后增大 B．绳CD的拉力先增大后减小 C．前臂BC受到的压力大小不变 D．前臂BC受到的压力先减小后增大 6.风筝发明于中国东周春秋时期，是在世界各国广泛开展的一项群众性体育娱乐活动。一平板三角形风筝(不带鸢尾)悬停在空中，如图为风筝的侧视图，风筝平面与水平面的夹角为θ，风筝受到空气的作用力F垂直于风筝平面向上。若拉线长度一定，不计拉线的重力及拉线受到风的作用力，一段时间后，风力增大导致作用力F增大，方向始终垂直于风筝平面，夹角θ不变，再次平衡后相比于风力变化之前(　　) A．风筝距离地面的高度变大 B．风筝所受的合力变大 C．拉线对风筝的拉力变小 D．拉线对风筝的拉力与水平方向的夹角变小 7.歼－20战斗机安装了我国自主研制的矢量发动机，能够在不改变飞机飞行方向的情况下，通过转动尾喷口方向改变推力的方向，使战斗机获得很多优异的飞行性能。已知在歼－20战斗机沿水平方向超音速匀速巡航时升阻比(垂直机身向上的升力和平行机身向后的阻力之比)为k，飞机的重力为G，能使飞机实现水平匀速巡航模式的最小推力是(　　) A. B. C. D．G 8.如图所示，轻杆AB的左端用铰链与竖直墙壁连接，轻杆CD的左端固定在竖直墙上，图甲中两轻绳分别挂着质量为m1、m2的物体，另一端系于B点，图乙中两轻绳分别挂着质量为m3、m4的物体，另一端系于D点。四个物体均处于静止状态，图中轻绳OB、O'D与竖直方向的夹角均为θ=30°，下列说法一定正确的是(　　) A.m1∶m2=1∶1 B.m1∶m2=2∶ C.m3∶m4=1∶1 D.m3∶m4=2∶ 9.(2026·辽宁省大连市高三上期中)(多选)如图所示，“V”形槽两侧面的夹角为60°，槽的两侧面与水平面的夹角相同。质量为m的圆柱形工件放在“V”形槽中，当槽的棱与水平面的夹角为37°时，工件恰好能匀速下滑，重力加速度为g，sin37°＝0.6，则(　　) A．工件对槽每个侧面的压力均为mg B．工件对槽每个侧面的压力均为mg C．工件与槽间的动摩擦因数为 D．工件与槽间的动摩擦因数为 10．(多选)春节是我国的传统节日，中国民谚说“腊月二十四，掸尘扫房子”。人们通过大扫除表达了新年除旧迎新的思想。如图所示是用长杆推动拖把头擦玻璃的实物图和示意图，假设拖把头与玻璃间的动摩擦因数μ恒定，拖把头匀速上升过程中杆与竖直方向的夹角越来越小，则在拖把头匀速上升过程中，下列有关说法正确的是(　　) A．拖把杆对拖把头的作用力逐渐增大 B．拖把头对玻璃的压力越来越小，摩擦力也越来越小 C．无论杆与竖直方向夹角多大都可以推动拖把头上升 D．杆与竖直方向的夹角必须小于某一值才可以推动拖把头上升，该角的正切值为 11．(多选)甲、乙两建筑工人用简易机械装置将工件从楼顶运送到地面。如图所示，两工人保持位置不动，甲通过缓慢拉动手中的绳子，使工件由位置Ⅰ向右运动到位置Ⅱ，在此过程中，乙手中的绳子始终水平，不计绳的重力，忽略滑轮的大小及摩擦力，则在此过程中(　　) A．甲手中绳子上的拉力大小不变 B．乙手中绳子上的拉力不断减小 C．楼顶对甲的支持力增大 D．楼顶对甲的摩擦力大于对乙的摩擦力 12．(2026·福建省厦门外国语学校高三上月考)(多选)悬链线(Catenary)指的是一种曲线，指两端固定的一条(粗细与质量分布)均匀、柔软(不能伸长)的链条在重力的作用下所具有的曲线形状，例如悬索桥等，如图甲所示。现搭建如图乙所示的一条悬链线，链的质量为m，经测量得两悬点A、B处切线与竖直方向的夹角分别为30°和60°，C为悬链线的最低点，重力加速度为g，则(　　) A．A、B两悬点处弹力大小之比为1∶ B．链条AC和链条BC长度之比为3∶1 C．链条AC和链条BC长度之比为∶1 D．整个链条最低点C处弹力最小且等于mg 二．实验题： 13．小圆同学用橡皮筋、同种一元硬币、刻度尺、塑料袋、支架等，设计了如图(a)所示的实验装置，测量冰墩墩玩具的质量。主要实验步骤如下: (1)查找资料，得知每枚硬币的质量为6.05 g。 (2)将硬币以5枚为一组逐次加入塑料袋，测量每次稳定后橡皮筋的长度l，记录数据如下表: 序号 1 2 3 4 5 硬币数量n/枚 5 10 15 20 25 长度l/cm 10.51 12.02 13.54 15.05 16.56 (3)根据表中数据在图(b)上描点，绘制图线。 (4)取出全部硬币，把冰墩墩玩具放入塑料袋中，稳定后橡皮筋长度的示数如图(c)所示，此时橡皮筋的长度为　　　　 cm。  (5)由上述数据计算得冰墩墩玩具的质量为　　　　 g(计算结果保留3位有效数字)。  14.(2025·湖南卷)某同学通过观察小球在黏性液体中的运动，探究其动力学规律，步骤如下： (1)用螺旋测微器测量小球直径D如图1所示，D＝________ mm。 (2)在液面处由静止释放小球，同时使用频闪摄影仪记录小球下落过程中不同时刻的位置，频闪仪每隔0.5 s闪光一次。装置及所拍照片示意图如图2所示(图中的数字是小球到液面的测量距离，单位是cm)。 (3)根据照片分析，小球在A、E两点间近似做匀速运动，速度大小v＝________ m/s(保留2位有效数字)。 (4)小球在液体中运动时受到液体的黏滞阻力f＝kDv(k为与液体有关的常量)，已知小球密度为ρ，液体密度为ρ0，重力加速度大小为g，则k的表达式为k＝________(用题中给出的物理量表示)。 (5)为了进一步探究动力学规律，换成直径更小的同种材质小球，进行上述实验，匀速运动时的速度将________(填“增大”“减小”或“不变”)。 参考答案： 1.答案：B解析：当Ff为静摩擦力时，Ff＝mgsinθ，即Ff随θ按正弦规律变化；当木块滑动后Ff为滑动摩擦力，Ff＝μFN＝μmgcosθ，即Ff随θ按余弦规律变化。故B正确。 2.答案：B解析：平移F1，以F的箭头端为F1的箭头端，使F1、F2、F3构成矢量三角形，如图所示，改变F1的方向，根据F恒定、F1大小不变，可画出F1箭尾端即F2箭头端的轨迹如图，则F2箭头端的轨迹图形为圆，故A、C、D错误，B正确。 3.答案：D解析：对P部分进行受力分析，如图所示，根据平衡条件有mg＋T1＝T2，可得T2>T1，T2>mg；以P、Q整体为研究对象，由平衡条件有FN＝2mg，故A、B、C错误，D正确。 4.答案：D解析：小麦堆的高度最大时，圆锥状小麦堆母线的倾角最大，设为α，对侧面上某小麦粒，有mgsinα＝μmgcosα，解得tanα＝μ；要堆放体积为V0的小麦堆，设小麦堆的底面半径至少为r0，此时小麦堆高度为h0，则h0＝r0tanα，且V0＝πrh0，解得r0＝，所以小麦堆的底面直径至少为D0＝2r0＝2，故选D。 5.答案：C解析：对C点受力分析，C点受到绳CD的拉力T，方向竖直向下、大小等于重物重力mg的拉力，以及沿AC方向“手臂”的支持力N，如图所示，根据共点力的平衡条件，可知这三个力可构成首尾相接的矢量三角形，且矢量三角形与△DAC相似，有＝＝，依题意，上臂AB逆时针转过60°过程中，DA、AC保持不变，DC减小，可知绳CD的拉力T减小，前臂BC对C点的支持力N的大小不变，根据牛顿第三定律可知，前臂BC受到的压力大小不变，故C正确，A、B、D错误。 6.答案：A解析：对风筝受力分析，风力变化之前，风力为F，风筝重力为G，拉线拉力为T，当风力增大，风力变为F1，风筝重力不变，拉线拉力变为T1，风筝悬停在空中，可得风筝所受的合力始终为零，保持不变，相应的矢量三角形如图所示，由图可以看出，再次平衡后相比于风力变化之前，拉线对风筝的拉力变大，拉线拉力与水平方向的夹角α变大，故B、C、D错误；设拉线长为L，则风筝距地面高度h＝Lsinα，再次平衡后相比于风力变化之前，风筝距离地面的高度变大，故A正确。 7.答案：C解析：如图，歼－20战斗机沿水平方向超音速匀速巡航时，飞机受到重力G、发动机推力F1、升力F2和空气阻力f，重力的方向竖直向下，升力F2的方向竖直向上，空气阻力f的方向与F2垂直，将F1分解为水平方向的Fx和竖直方向的Fy，根据平衡条件，水平方向有Fx＝f，竖直方向有F2＋Fy＝G，由题意知F2＝kf，解得Fy＝G－kf，则F＝F＋F＝(k2＋1)f2－2kGf＋G2，F与f的函数图像为开口向上的抛物线，当f＝时，F取最小值，解得最小推力是F1min＝，故选C。 8.答案：B 解析：题图甲中，OB绳的张力为FT=m1g，由平衡条件可得m2g=m1gcos θ，则m1∶m2=2∶，故A错误，B正确;CD杆固定在墙上，杆的弹力方向不确定，则m3、m4的比值不确定，故C、D错误。 9.答案：BD解析：由几何知识可知，“V”形槽两侧面的夹角的角平分线在竖直平面内，在垂直棱的平面内，对工件进行受力分析，如图甲所示，其中N0为“V”形槽每个侧面对工件的支持力，可得其合力N＝2N0cos；在棱所在的竖直平面内，对工件进行受力分析，如图乙所示，工件在重力mg、槽的支持力的合力N和两个侧面的摩擦力f的作用下受力平衡，根据平衡条件，沿棱方向上有mgsin37°＝2f，垂直棱方向上有N＝mgcos37°；设工件与槽间的动摩擦因数为μ，则μN0＝f，由数学知识有cos37°＝＝0.8，联立解得N0＝mg，μ＝，由牛顿第三定律可知，工件对槽每个侧面的压力均为mg，故B、D正确，A、C错误。 10.答案：BD解析：设杆与竖直方向夹角为θ，对拖把头受力分析，如图所示，拖把头受重力mg、支持力FN、摩擦力f和杆的作用力F四个力作用，由题意可知拖把头时刻处于平衡状态，根据平衡条件有Fcosθ＝mg＋f，FN＝Fsinθ，又f＝μFN，解得F＝，FN＝，f＝，则当拖把头上升即θ减小时，杆对拖把头的作用力F减小，玻璃对拖把头的支持力FN减小，玻璃对拖把头的摩擦力f也减小，由牛顿第三定律可知，拖把头对玻璃的压力FN′减小，摩擦力f′也减小，A错误，B正确；当cotθ－μ≤0，即tanθ≥时，F、FN、f没有符合实际的解，即无论推力多大都不能推动拖把头上升，所以杆与竖直方向的夹角必须小于某一值才可以推动拖把头上升，该角的正切值为，C错误，D正确。 11.答案：BCD解析：设甲手中绳子上的拉力大小为F甲，乙手中绳子上的拉力大小为F乙，工件重力大小为G，对绳子结点受力分析，如图所示，根据几何关系有F甲、F乙与G组成的矢量三角形与几何三角形OAC相似，有＝＝，工件由位置Ⅰ向右缓慢运动到位置Ⅱ的过程中，OA、AC均变小，OC不变，则甲手中绳子上的拉力F甲减小，乙手中绳子上的拉力F乙减小，故A错误，B正确；设甲手中绳子与水平方向的夹角为θ，则绳子对甲的拉力在竖直方向的分力为F甲1＝F甲sinθ，楼顶对甲的支持力为N＝m甲g－F甲1，由于F甲减小，θ不变，所以楼顶对甲的支持力增大，故C正确；根据平衡条件可得楼顶对甲的摩擦力f甲＝F甲cosθ，设绳子结点与定滑轮之间的绳子与水平方向的夹角为α，楼顶对乙的摩擦力f乙＝F乙＝F甲cosα，由于α>θ，所以楼顶对甲的摩擦力f甲大于对乙的摩擦力f乙，故D正确。 12.答案：BD解析：以整条悬链线为研究对象，根据平衡条件，在水平方向上有TAsin30°＝TBsin60°，在竖直方向上有TAcos30°＋TBcos60°＝mg，解得TA＝mg，TB＝mg，则TA∶TB＝∶1，故A错误；以链条AC为研究对象，其中C处切线沿水平方向，根据平衡条件，在水平方向上有TAsin30°＝TC，在竖直方向上有TAcos30°＝mACg，解得TC＝mg，mAC＝m，则mBC＝m－mAC＝m，链条均匀，故链条AC和链条BC长度之比lAC∶lBC＝mAC∶mBC＝3∶1，B正确，C错误；在链条C点以外任取一点D，以链条CD为研究对象，根据平衡条件可知，D点的弹力TD＝>TC，可知整个链条上弹力最小的点为最低点C，由B、C项分析可知，TC＝mg，故D正确。 13.答案：(3)见解析图　(4)15.35　(5)128 解析：(3)根据表格数据描点连线如图所示。 (4)由题图(c)可知刻度尺的分度值为1 mm，故读数为l＝15.35 cm。 (5)设橡皮筋的劲度系数为k，原长为l0，则 n1mg＝k(l1－l0)，n2mg＝k(l2－l0) 则橡皮筋的劲度系数为k＝ 从作出的l－n图线读取数据可得k＝mg (N/cm) l0＝＝9.00 cm 设冰墩墩的质量为m1，则有m1g＝k(l－l0) 可得m1＝×6.05×(15.35－9.00) g≈128 g。 14.答案：(1)2.205　(3)1.0×10－2 (4)　(5)减小 解析：(1)由螺旋测微器的读数规则可知， 小球的直径D＝2 mm＋20.5×0.01 mm＝2.205 mm。 (3)由题图2可知xAE＝7.02 cm－5.00 cm＝2.02 cm＝2.02×10－2 m，A、E两点间对应4个时间间隔，则tAE＝4×0.5 s＝2.0 s，故v＝＝1.0×10－2 m/s。 (4)小球在A、E两点间近似做匀速运动，受力平衡， 由平衡条件可知m球g＝F浮＋f，其中m球＝ρV球＝ρ·π， F浮＝ρ0gV排＝ρ0gV球＝ρ0g·π，f＝kDv，联立可得k＝。 (5)由(4)可知v＝，换成直径更小的同种材质小球进行实验时k、ρ、ρ0、g不变，D减小，可知匀速运动时的速度v减小。 学科网（北京）股份有限公司 $