高考物理历年真题汇编+答案解析(专题2)：相互作用

高考物理历年真题汇编+答案解析

专题2相互作用

（2020年版）

1．（2019全国I卷19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

【解析】A、B：根据M、N均保持静止，进行受力分析可知，N受到竖直向下的重力及水平方向的拉力F，变化的绳子拉力T，如图A19所示.在向左拉动的时候，绳子拉力T和水平拉力F都不断增大，故A错误，B正确.

图A19

C、D：对于M的受力，开始时可能是T=mgsiNθ－F，当T不断增大的时候，F减少；当T>mgsiNθ

时，F改变方向，随着T的增大，F将增大，所以沿斜面的摩擦力F可能先减小后增大；也可能是一开始就有T=mgsiNθ+F，随着T的增大，F增大.故C错误，D正确.

【答案】BD

【分析】由于M、N在水平拉力作用下，整体保持静止状态，那么所受的合力为零.又由于重力恒定，水平拉力方向不变，可用三角形方法解决此类动态平衡问题.最后结合，M所受力的情况进行解答即可.【考点】受力分析

2．（2019全国II卷16）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

，重力加速度取10m/s2。若轻绳能承受的最大张力为1500N，则物块的质量最大为

A ．150kg

B ．kg

C ．200kg

D ．kg

【解析】以物体为研究对象，沿斜面方向根据平衡条件有

30cos 30sin mg mg F μ+=当拉力最大时质量最大，将题目中的已知数据带入，解得m =150kg.

【答案】A 【考点】受力分析

3．（2019全国III 卷16）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F 1、F 2，则

A ．12=F F ，

B ．12F F ，

C ．121=2F mg F ，

D ．121

=2

F F mg ，【解析】将重力进行分解如图A16所示，根据几何关系可得

mg mg F 2

3

30cos 1=

= ，mg mg F 2130sin 2== ，故D 正确.

图A16

【答案】A

【分析】将重力进行分解，根据几何关系求解圆筒对斜面I 、II 压力的大小.【考点】受力分析，力的分解

4．（2019·天津卷）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

【解析】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Mg T =αcos 2，当索塔高度降低后，α变大，c O s α变小，故T 变大，故B 错误；C 、当钢索对称分布时，Mg T =αcos 2，钢索对索塔的合力竖直向下，故C 正确；D 、受力分析如图乙，由正弦定理可知，只要

β

=αsin sin AC AB

F F ，钢索AC 、AB 的拉力F AC 、F AB 进行合成，合力竖直向下，钢索不一定要对称分布，故D 错误。

【考点】受力分析，力的合成与分解

5．（2019·江苏卷）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 ）

sin T α

（B ）

cos T α

（C ）T si Nα（D ）T c O s α

【答案】C

【解析】对气球受力分析，由水平方向平衡条件可得：α=sin T F 风，故C 正确。【考点】受力分析，力的合成与分解

6．（2018天津卷）（多选）明朝谢肇淛《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F N

，则

A.若F 一定，θ大时N F 大

B.若F 一定，θ小时N F 大

C.若θ一定，F 大时N F 大

D.若θ一定，F 小时N F 大【答案】BC

【解析】选木楔为研究对象，木楔受到的力有：水平向右的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，所以两侧给木楔的斜面垂直的弹力与F 沿两侧分解的推力是相等的，力F

的分解如图：

则1211cos 90cos 902cos 902sin 2222N N N N F F F F F θθθθ?????

?=?-

+?-=?-= ? ? ?

?

?????

，12N N N F F F ==，故解得2sin

2

=N F

F θ

，所以F 一定时，

θ越小，N F 越大；θ一定时，F 越大，

N F 越大，B 、C 正确；

【点睛】由于木楔处在静止状态，故可将力F 沿与木楔的斜面垂直且向上的方向进行分解，根据平行四边

形定则，画出力F 按效果分解的图示．并且可据此求出木楔对A 两边产生的压力．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】受力分析，力的合成与分解

7．【2017·全国3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80cm 。将一钩码挂在弹性绳的中点，平衡时弹性绳的总长度为100cm ；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 ．86cm B ．92cm

C ．98cm

D ．104cm

【答案】B

【解析】设弹性绳的劲度系数为k ，左右两半段绳的伸长量10080

102

-?=

=L cm ，由共点力的平衡条件可

知，钩码的重力2 1.2100

=??=?G k L k L ，将弹性绳的两端缓慢移至天花板上的同一

点时，钩码的重力2'=?G k L ，解得0.66'?=?=L L cm ，则弹性绳的总长度变为

80292'+?=L cm ，故选B 。

【点睛】在处理共点力平衡问题时，关键是对物体进行受力分析，再根据正交分解法将各个力分解成两个

方向上的力，然后列式求解；如果物体受到三力处于平衡状态，可根据矢量三角形法，将三个力移动到一个三角形中，然后根据正弦定理列式求解。前后两次始终处于静止状态，即合外力为零，在改变绳长的同时，绳与竖直方向的夹角跟着改变。

【考点】胡克定律、物体的平衡

8．【2017·天津卷】（多选）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【答案】AB

【解析】设两杆间距离为d ，绳长为l ，Oa 、Ob 段长度分别为l a 和l b ，则b a l l l +=，两部分绳子与竖直方

向夹角分别为α和β，受力分析如图所示。

绳子中各部分张力相等，F F F b a ==，则βα=。满足mg F =αcos 2，

αααsin sin sin l l l d b a =+=，即l d =

αsin ，α

cos 2mg F =，d 和l 均不变，则si N α为定值，α为定值，c O s α为定值，绳子的拉力保持不变，衣服的位置不变，故A 正确，CD 错误；将杆N 向

右移一些，d增大，则si Nα增大，c O sα减小，绳子的拉力增大，故B正确。

【考点】受力分析，共点力的平衡

【点睛】本题是力的动态平衡的典型模型，学生并不陌生，关键要判断出绳子和竖直方向的夹角只与绳长和两杆间的距离有关。

9．【2017·全国Ⅰ卷】（多选）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（

π

2

α>）。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

【答案】AD

【解析】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，在F2转至水平的过程中，MN上的张力F1逐渐增大，OM上的张力F2先增大后减小，所以AD正确，BC错误。

【考点】共点力的平衡、动态平衡

【点睛】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。

10．【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

B ．

36

C ．

33

D ．

32

【答案】C

【解析】F 水平时，有=F mg μ，当保持F 的大小不变，而方向与水平面成60°角时，则

cos 60(sin 60)=- F mg F μ，联立解得3

=

μ.【考点】物体的平衡

【点睛】此题考查了正交分解法在解决平衡问题中的应用问题；关键是列出两种情况下水平方向的平衡方

程，联立即可求解。

11．（济宁市高三第二次摸底考试）我国2007年建成的国家大剧院外部呈椭球型．为了简化，将国家大剧

院的屋顶近似为半球形，某警卫人员在执行特殊任务时，必须在屋顶上向上缓慢爬行，他在爬行的过程中屋顶对他的

A ．支持力不变

B ．支持力变小

C ．摩擦力变小

D ．摩擦力变大

【答案】C

【解析】因为缓慢爬行，合力为零：cos =支mg F β，sin =f mg F β，向上爬的过程中，夹角β减小，c O s β变

大，si N β变小，所以摩擦力变小，支持力变大，ABD 错误，C 正确。

【考点】物体的平衡

12．（西南名校联盟模拟）两物体M 、m 用跨过光滑定滑轮的轻绳相连，如图所示，OA 、OB 与水平面的

夹角分别为α、β，已知α<β，M 、m 均处于静止状态。则

A．水平面一定是粗糙的

B．水平面可能是光滑的

C．OA绳的拉力大于OB绳的拉力

D．OA绳的拉力等于OB绳的拉力

【答案】A

【解析】对O点受力分析，由平行四边形定则可知，OA绳的拉力小于OB绳的拉力，选项CD错误；对物体m而言，因向右的绳的拉力大于向左的绳的拉力，可知m受到向左的摩擦力，即水平面一定是粗糙的，选项A正确，B错误。

【考点】物体的平衡

13．（广东省高三第一次模拟）如图所示，足够长的光滑平板AP与BP用铰链连接，平板AP与水平面成53°角固定不动，平板BP可绕水平轴在竖直面内自由转动，质量为m的均匀圆柱体O放在两板间si N53°=0.8，c O s53°=0.6，重力加速度为g。在使BP板由水平位置缓慢转动到竖直位置的过程中，下列说法正确的是

A．平板BP受到的最小压力为4

5mg

B．平板BP受到的最大压力为mg

C．平板AP受到的最小压力为3 5mg

D．平板AP受到的最大压力为mg

【答案】A

【解析】小球受重力、斜面AP弹力1F和挡板BP弹力2F，如图所示：

小球一直处于平衡状态，则有：1F与2F合力F=mg，由图可知，当挡板BP逆时针缓慢地转向竖直位置的过程中，1F越来越大，2F先变小，后变大；由几何关系可知，当2F的方向与AP的方向平行（即与1F的方向垂直）时，2F有最小值为：，当挡板BP竖直时，

2

F最大，为：，A正确，B错误；当BP沿水平方向时，AP对球的支持力为0，所以AP受到的压力也等于0，C错误；由图可知，当BP沿绳子方向时，AP对球的支持力

最大，为：，由牛顿第三定律可知，平板AP受到的最大压力为5

3 mg，D

错误。

【考点】受力分析

14．（长沙市第一中学高三第八次月考）《大国工匠》节目中讲述了王进利用“秋千法”在1000kV的高压线上带电作业的过程。如图所示，绝缘轻绳OD一端固定在高压线杆塔上的O点，另一端固定在兜篮上。

另一绝缘轻绳跨过固定在杆塔上C点的定滑轮，一端连接兜篮，另一端由工人控制。身穿屏蔽服的王进坐在兜篮里，缓慢地从C点运动到处于O点正下方E点的电缆处。绳OD一直处于伸直状态，兜篮、王进及携带的设备总质量为m，不计一切阻力，重力加速度大小为g。关于王进从C点运动到E点的过程中，下列说法正确的是

A．工人对绳的拉力一直变大

B．绳OD的拉力一直变小

C．OD、CD两绳拉力的合力大小等于mg

D．当绳CD与竖直方向的夹角为30°3

【答案】CD

【解析】对兜篮、王进及携带的设备整体受力分析如图所示，绳OD 的拉力为F 1，与竖直方向的夹角为θ，

绳CD 的拉力为F 2，与竖直方向的夹角为α。根据几何知识知：θ+2α=90°，由正弦定理可得F 1增大，F 2减小，A 错误；根据选项A 的分析，B 错误；两绳拉力的合力大小等于mg ，C 正确；α=30°时，θ=30°，可求出23

3

F mg =

，D 正确。

【考点】受力分析

15．（衡水中学三下学期模考）如图所示，光滑的轻滑轮通过支架固定在天花板上，一足够长的细绳跨过

滑轮，一端悬挂小球b ，另一端与套在水平细杆上的小球a 连接。在水平拉力F 作用下小球a 从图示虚线位置开始缓慢向右移动（细绳中张力大小视为不变）。已知小球b 的质量是小球a 的2倍，滑动摩

擦力等于最大静摩擦力，小球a

A ．当细绳与细杆的夹角为60°时，拉力F 的大小为2? ??

mg B ．支架对轻滑轮的作用力大小逐渐增大C ．拉力F 的大小一直增大D ．拉力F 的大小先减小后增大【答案】AC

【解析】设小球a 的质量为m ，则小球b 的质量为2m ，在缓慢移动的过程中，两小球都处于平衡状态，绳

子的拉力==b T m g mg ，当细绳与细杆的夹角为60°时，对小球a 受力分析如图所示，则在水平方向上有cos60=+? F N T μ，已知2=b a m m ，在竖直方向上有sin 60+?= N T mg ，联立解得

23?=- ??

F mg

，两段绳子的拉力大小不变，但夹角变大，所以合力变小，故支架对轻滑轮的作用力减小，B 错误；绳子与轻杆方向的夹角θ越来越小，根据sin +=N T mg θ，可知N 越来越大，在水平方向上cos =+F N T μθ，即摩擦力越来越大，cos ?T θ越来越大，故拉力F 的大小一直增

大，C正确D错误。

【考点】受力分析

16．（安庆市市示范中学髙三联考）如图所示，内壁光滑的“V”形容器AOB放在水平地面上，∠AOB为锐角，贴着内壁放置一个铁球，现将容器以O点为轴在竖直平面内逆时针缓慢旋转90°，则在转动过程中

A．球对OA的压力逐渐增大

B．球对OA的压力先增大后减小

C．球对OB的压力逐渐增大

D．球对OB的压力先增大后减小

【答案】AD

【解析】对小球在某位置受力分析如图，当容器以O点为轴在竖直平面内逆时针缓慢旋转90°的过程中，相当于容器不动，而重力G的方向从竖直向下的位置转到与OB平行且方向向左的位置，若设F1与竖直方向的夹角为θ（定值），某时刻重力G与竖直方向的夹角为α，则对小球O1，由正交分解法可知：；，则解得；

，则当α角从0°增加到90°角的过程中，F1逐渐变大；

F2先增加后减小，故选AD.

【考点】受力分析

17．（永州市教研室名师筛选高考信息卷）如图所示，一足够长的斜面体静置于粗糙水平地面上，一小物块沿着斜面体匀速下滑，现对小物块施加一水平向右的恒力F，当物块运动到最低点之前，下列说法正确的是

A．物块与斜面体间的弹力不变

B．物块与斜面体间的摩擦力增大

C．斜面体与地面间的弹力不变

D．斜面体与地面间的摩擦力始终为0

【答案】BD

【解析】设斜面的倾角为α，不加推力F时，滑块匀速下滑，受重力、支持力和摩擦力，根据共点力平衡条件，支持力N=mg c O sα，摩擦力F=mg si Nα，故动摩擦因数μ=F/N=ta Nα；对小物块施加一水平向右的恒力F后，支持力N′=mg c O sα+F si Nα，变大；滑动摩擦力F′=μN′，也变大；故A错误，B正确；

不加推力F时，根据平衡条件，滑块受的支持力和摩擦力的合力竖直向上；故根据牛顿第三定律，滑块对斜面体的压力和摩擦力的合力竖直向下，故斜面体相对地面没有滑动趋势，故斜面体不受

摩擦力；加上水平推力后，滑块对斜面体的摩擦力和压力同比例增加，其合力方向依旧是竖直向

上（大小变大，方向不变）；同理，根据牛顿第三定律，滑块对斜面体的压力和摩擦力的合力依

旧是竖直向下（大小变大，方向不变），故斜面体相对地面仍然没有滑动趋势，故斜面体仍然不

受摩擦力，但对地压力变大了；故C错误，D正确；故选BD。

【考点】受力分析

18．（武汉市武昌区高三调研考试）如图所示，竖直杆固定在木块C上，两者总重为20N，放在水平地面上。轻细绳a连接小球A和竖直杆顶端，轻细绳b连接小球A和B，小球B重为10N。当用与水平方向成30°角的恒力F作用在小球B上时，A、B、C刚好保持相对静止且一起水平向左做匀速运动，绳a、b与竖直方向的夹角分别恒为30°和60°，则下列判断正确的是

A．力F的大小为10N

B．地面对C的支持力大小为40N

C．地面对C的摩擦力大小为10N

D ．A 球重为10N 【答案】AD

【解析】以B 为研究对象受力分析，水平方向受力平衡，有：

，解得：b T F =，竖

直方向受力平衡，则有：，解得：

，以A 为研究对

象受力分析，竖直方向上有：

，水平方向：

，

联立得：A B m m =，即A 球重为10N ，故AD 正确；以ABC 整体为研究对象受力分析，水平方向：

，竖直方向：

，解得：N ＝35N ，故BC 错误。

【考点】受力分析

19．

（天津和平区高三第一次质量检测）（多选）甲、乙两建筑工人用简单机械装置将工件从地面提升并运送到楼顶。如图所示，设当重物提升到一定高度后，两工人保持位置不动，甲通过缓慢释放手中的绳子，使乙能够用一始终水平的轻绳将工件缓慢向左拉动，最后工件运送至乙所在位置，完成工件的运送，设两绳端始终在同一水平面上，蝇的重力及滑轮的摩擦不计，滑轮大小忽略不计，则在工件向左移动过程中

A.甲手中绳子上的拉力不断破小

B.楼顶对甲的支持力不断增大

C.楼顶对甲的摩擦力大于对乙的摩擦力

D.乙手中绍子上的拉力不斯增大【答案】

CD

【解析】A 、B ：开始的时候绳子上的拉力大小是物体重力，后来就是重力和拉力的合力大小，如图所示，

由于直角三角形斜边大于直角边，所以绳子上的拉力增大了，对甲的拉力也增大了，A 、B 错误；C ：采用极端法，先分析乙在图上位置F =0，再分析乙在甲位置F 乙=F 甲，所以在移动的过程中，楼顶对甲的摩擦力大于对乙的摩擦力，C 正确；D 、绳子与滑轮夹角为θ，则有tanθ=mg

f

，当θ角减小，则F 增大，根据平衡条件可知乙手中绳子上的拉力不断增大，D 正确；

【考点】受力分析

20．（大连市高三二模）如图所示，质量分别均匀的细棒中心为O点，为光滑铰链，为光滑定滑轮，在正上方，一根轻绳一端系于O点，另一端跨过定滑轮由于水平外力F牵引，用N表示铰链对杆的作用，现在外力F作用下，细棒从图示位置缓慢转到竖直位置的过程中，下列说法正确的是

A．F逐渐变小，N大小不变

B．F逐渐变小，N大小变大

C．F先变小后变大，N逐渐变小

D．F先变小后变大，N逐渐变大

【答案】A

【解析】画出杆的受力图如图；根据三角形法则可知：，因OO1和O1O2不变，则N不

变；随OO2的减小F减小；故选A．

【考点】受力分析

21．（河南省六市高三第二次联考）将一横截面为扇形的物体B放在水平面上，一小滑块A放在物体B上，

如图所示，除了物体B与水平面间的摩擦力之外，其余接触面的摩擦均可忽略不计，已知物体B的质

量为M、滑块A的质量为m，重力加速度为g，当整个装置静止时，A、B接触面的切线与竖直的挡板之间的夹角为θ．则下列选项正确的是

A．物体B对水平面的压力大小为(M+m)g

B．物体B受到水平面的摩擦力大小为

C．滑块A与竖直挡板之间的弹力大小为mg tanθ

D．滑块A对物体B的压力大小为

【答案】AB

【解析】C、D、首先对物体A受力分析，如图所示：

根据平衡条件，有：，

根据牛顿第三定律，A对B的压力大小为，A对挡板的压力大小为，CD错误；

A、B、再对AB整体受力分析，受重力、地面支持力、挡板支持力、地面的静摩擦力，如图所示：

根据平衡条件，地面支持力大小，地面的摩擦力大小；

再根据牛顿第三定律，对地压力大小为，A正确；B正确；

【考点】受力分析