2020届高三物理一轮复习二模三模试题汇编：专题02 相互作用(含解析)

相互作用一．选择题1.（2019全国考试大纲调研卷3）如图所示，重为10 N的小球套在与水平面成37°角的硬杆上，现用一垂直于杆向上、大小为20 N的力F拉小球，使小球处于静止状态(已知sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8)．则( )A．小球不一定受摩擦力的作用B．小球受摩擦力的方向一定沿杆向上，大小为6 NC．杆对小球的弹力方向垂直于杆向下，大小为4.8 ND．杆对小球的弹力方向垂直于杆向上，大小为12 N【参考答案】B2. (2019山东青岛联考)如图所示，质量为m的长方体物块放在水平放置的钢板C上，物块与钢板间的动摩擦因数为μ，由于光滑固定导槽A、B的控制，该物块只能沿水平导槽运动。

现使钢板以速度v1向右匀速运动，同时用水平力F拉动物块使其以速度v2(v2的方向与v1的方向垂直，沿y轴正方向)沿导槽匀速运动，下列说法正确的是（）A．若拉力F的方向在第一象限，则其大小一定大于μmg B．若拉力F的方向在第二象限，则其大小可能小于μmgC．若拉力F的方向沿y轴正方向，则此时F有最小值，其值为μmgv1v12＋v22D．若拉力F的方向沿y轴正方向，则此时F有最小值，其值为μmgv2v12＋v22【参考答案】BD3.（2019吉林五地六校联考）如图所示，在高度不同的两水平台阶上放有质量分别为m1、m2的两物体，物体间用轻弹簧相连，弹簧与竖直方向夹角为θ。

在m1左端施加水平拉力F，使m1、m2均处于静止状态。

已知m1表面光滑，重力加速度为g，则下列说法正确的是( )A．弹簧可能处于原长状态B．弹簧弹力的大小为m2g/cosθC．地面对m2的摩擦力大小为FD ．地面对m 2的支持力可能为零 【参考答案】C4（2019河南名校联盟尖子生调研）两个质量均为m 的A 、B 小球用轻杆连接，A 球与固定在斜面上的光滑竖直挡板接触，B 球放在倾角为θ的斜面上，A 、B 均处于静止，B 球没有滑动趋势，则A 球对挡板的压力大小为A ．mgtanθ B．2mgtanθ C ．tan mg θ D ．2tan mgθ【参考答案】B【名师解析】由于B 球没有滑动趋势，因此B 球不受斜面的摩擦力，对A 、B 整体研究，可得挡板对A 球的弹力大小为，根据牛顿第三定律可知，A 球对挡板的压力大小也为θtan 2mg ，选项B 正确。

5.(2019·洛阳六校联考)把一个重为G 的物体，用一个水平力F=kt （k 为恒量，t 为时间）压在竖直且足够高的平整的墙上，如图所示，从t ＝0开始物体所受的摩擦力F f 随时间t 的变化关系可能正确的是【参考答案】B【名师解析】由推力F 的表达式F ＝kt 可知，力F 从零逐渐增大．当力F 比较小时，物体沿墙壁下滑，物体所受的摩擦力为滑动摩擦力，大小为F f ＝μF＝μkt ，即滑动摩擦力与时间t 成正比．当滑动摩擦力F f ＝G时，物体的速度达到最大，当F f＞G时物体开始做减速运动，物体所受的滑动摩擦力继续随时间而增大．当物体速度减为零后，物体静止在墙壁上，此后摩擦力变为静摩擦力．根据平衡条件可知此后静摩擦力F f＝G 保持不变．所以从t ＝0开始物体所受的摩擦力F f随时间t的变化关系可能正确的是图象B。

6.（2019兰州六校联考）内壁光滑的球体壳半径为R，一长度小于直径的轻杆两端固定质量分别为m A、 m B 的小球A、B。

将轻杆置于球体内部后，最终静止在图示位置不动，球心O与杆在同一竖直面内，过球心O 竖直向下的半径与杆的交点为M，OM=R/2。

下列判断中正确的是A．m A<m BB．球体内壁对A球的支持力为N A=2m A gC．轻杆对B球的支持力有可能小于B球的重力D．若增大小球A的质量m A，θ角会增大【参考答案】.B7. （2019四川攀枝花一模）如图所示，六根原长均为l的轻质细弹簧两两相连，在同一平面内的六个大小相等，互成60°的恒定拉力作用下，形成一个稳定的正六边形，弹簧在弹性限度内。

已知正六边形的外接圆的直径为d ，每根弹簧的劲度系数均为k ，则每个拉力的大小为A ．)(l d k -B ．)2(l dk - C ．)2(l d k -D ．)(2l d k -【参考答案】.B8． (2019江苏常州期末) “叠罗汉”是一种高难度的杂技。

由六人叠成的三层对称静态造型如图所示，假 设每个人的质量均为m ，下面五人弯腰后背部呈水平状态，则底层中A 、B 两人的右脚对水平地面压力之比 约为（ ）A ．1B ．C ．D ．【参考答案】D【名师解析】最上面的人受到的竖直向下重力为G ，所以每个腿上的力都是，中间层最左边的人，受到竖 直向下的力为：G+＝，所以每个腿上的力都是，由对称性，中间层最右边的人每个腿上的力也是，最底层的A 受到的力为G+＝，每条腿上的力为：，B 受到竖直向下的力为：G+×2＝，所以其每条腿上的力为：，所以A 、B 两人的右脚对水平地面压力之比为7：10，故ABC 错误，D 正确。

9. (2018·西安联考)如图所示，物体A 、B 置于水平地面上，与地面间的动摩擦因数均为μ，物体A 、B 用一跨过动滑轮的细绳相连，现用逐渐增大的力向上提升滑轮，某时刻拉A 物体的绳子与水平面的夹角为53°，拉B 物体的绳子与水平面的夹角为37°，此时A 、B 两物体刚好处于平衡状态，则A 、B 两物体的质量之比m Am B为(认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8)( )A.4μ＋33μ＋4B.3μ＋44μ＋3C.4μ－33μ－4D.3μ－44μ－3【参考答案】A10. (2019洛阳六校联考)如图所示，水平桌面上有三个相同的物体a、b、c叠放在一起，a的左端通过一根轻绳与质量为m＝ 3kg的小球相连，绳与水平方向的夹角为60°，小球静止在光滑的半圆形器皿中．水平向右的力F＝ 40N作用在b上，三个物体保持静止状态.，g取10 m/s2，下列说法正确的是 ( )A．物体c受到向右的静摩擦力B．物体b受到一个摩擦力，方向向左C．桌面对物体a的静摩擦力方向水平向右D．撤去力F的瞬间，三个物体将获得向左的加速度【参考答案】B【名师解析】设b对c的静摩擦力为f，则水平方向上只受f影响，且c保持静止，可知f＝0，选项A错误B正确；隔离物体b分析受力，设a对b的静摩擦力为f1，则水平面上，由平衡条件：F＋f1＋f＝0，解得f1＝－F＝－40 N，故b只受一个静摩擦力，方向与F相反，即水平向左，选项B正确； a静止，设绳的拉力为T，器皿对小球的弹力为N，桌面对a的静摩擦力为f2，则水平面上由平衡条件：－f1＋f2－T＝0 ①对小球受力分析如图：由于小球静止，故竖直方向上：N sin 60°＋T sin 60°＝mg②水平方向上：N cos 60°＝T cos 60°③联立①②③式代入数据解得：T＝103N，f2＝－22.68N，故地面对a的静摩擦力水平向左，选项C错误；若撤去F，对a，水平方向上受绳的拉力：T＝103cos 60°＜f2＝－22.68 N，故整个系统仍然保持静止，选项D错误．11.（2019兰州六校联考）内壁光滑的球体壳半径为R，一长度小于直径的轻杆两端固定质量分别为m A、 m B 的小球A、B。

将轻杆置于球体内部后，最终静止在图示位置不动，球心O与杆在同一竖直面内，过球心O 竖直向下的半径与杆的交点为M，OM=R/2。

下列判断中正确的是A．m A<m BB．球体内壁对A球的支持力为N A=2m A gC．轻杆对B球的支持力有可能小于B球的重力D．若增大小球A的质量m A，θ角会增大【参考答案】B二．计算题1．(16分) （2019江苏高邮市第二学期质检）如图所示，质量m ＝4.6 kg 的物体(可以看成质点)用细绳拴住，放在水平传送带的右端，物体和传送带之间的动摩擦因数μ＝0.2，传送带的长度l ＝6 m ，当传送带以v ＝4 m/s 的速度做逆时针转动时，绳与水平方向的夹角为θ＝37°.已知：重力加速g =10m/s 2,sin37°＝0.6，cos37°＝0.8.(1) 传送带稳定运行时，求绳子的拉力；(2) 某时刻剪断绳子，求物体在传送带上运动的时间；(3) 剪断细线后，物体在传送带上运动过程中和传送带之间由于摩擦而产生的热量．物体加速运动时间t 1＝v a ＝42＝2 s(1分)物体加速运动距离x 1＝12at 21＝4 m(1分)匀速运动的时间t 2＝l －x 1v ＝6－44＝0.5 s(1分)总时间t ＝t 1＋t 2＝2.5 s(1分)(3) 加速过程中，皮带运动的位移x ＝vt 1＝4×2＝8 m(1分) 物体相对于皮带的位移大小Δx ＝x －x 1＝4 m(1分) 摩擦产生的内能Q ＝f′Δx ＝μmgΔx ＝36.8J(3分)2.（16分）（2019江苏无锡一模）如图所示， 两个正三棱柱A 、B 紧靠着静止于水平地面上，三棱柱的中间有一个半径为R 的光滑圆柱C ，C 的质量为2m ，A 、B 的质量均为m 。

A 、B 与地面的动摩擦因数为μ。

设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g 。

（1）三者均静止时A 对C 的支持力为多大？ （2）AB 若能保持不动，μ应该满足什么条件？（3）若C 受到经过其轴线竖直向下外力而缓慢下降到地面，求该过程中摩擦力对A 做的功。

【名师解析】(1) C 受力平衡，2F N cos 60°＝2mg(2分) 解得F N ＝2mg(2分)(2) 如图所示，A 受力平衡F 地＝F N cos 60°＋mg ＝2mg(2分)f ＝ F N sin 60°＝3mg(2分) 因为f≤μF 地，所以μ≥32(2分) (3) C 缓慢下降的同时A 、B 也缓慢且对称地向左右分开．A 的受力依然为4个，参见答案图示，但除了重力之外的其他力的大小发生改变，f 也成为了滑动摩擦力． A 受力平衡知F′地＝F′N cos 60°＋mg ，f′＝F′N sin 60°＝μF′地解得f ＝3μmg 3－μ(2分)即要求3－μ>0，与本题第(2)问不矛盾．(不判断亦可) 由几何关系知当C 下落到地面时，A 向左移动的水平距离为x ＝33R(2分) 所以摩擦力的功W ＝－fx ＝－μmgR 3－μ(2分) 3.（2019河南12月质检）如图所示，41圆弧面AB 与斜面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 ，弹簧伸长了x 。