高三物理真题精选分类专题 相互作用(解析版)

十年高考(2010-2019年)之高三物理真题精选分类汇编

专题相互作用

题型一、受力分析之黄金三角形的典型应用

1.（2019全国3）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=

=32

F F ， B.12==23F F ，

C.121==2F mg F ，

D.121=2

F F mg ，【考向】受力分析、矢量三角形法、共点力的平衡、牛三定律【答案】D

【解析】对圆筒受力分析，圆筒受到重力、以及两斜面其支持力，如图所示；

结合矢量三角形法，将物体所受的三个力通过平移延长等手段放在一个封闭的三角形中，如图所示；

在红色的三角形中：

mg

mg F mg F 21

30sin ....30sin /2/2===mg

mg F mg F 2

3

30cos ....30cos /1/1===根据牛三定律：/22/11.......F F F F ==,故D 选项正确；

2.（2019年全国1）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【考向】受力分析、静摩擦力、动态分析【答案】BD

【解析】假设经过一定时间后N 物体与竖直方向的夹角为θ，对N 受力分析如左图所示：

结合矢量三角形法，将物体所受的力放在一个封闭的力三角形中，当θ从0-45增大时，由几何关系得：

↑↑==

F mg F mg

F

,...tan .....tan θθθ

↓↑==

T mg T T

mg

,....cos .....cos θθθ故：A 错B 对；

开始时，因为不确定静摩擦力的大小与方向，即开始时静摩擦力的大小可能沿斜面向上也可能沿斜面向下；所以对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 。

3.（2017年全国1）21．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

【考向】受力分析、动态图解【答案】AD

【解析】设OM 上的张力为F 1,MN 上的张力为F 2初始位置，mg F =1，F 2=0，当运动到某一位置时，可能为

在OM 被拉到水平位置时，三力关系如下：

从图可以看出，MN上的张力逐渐增大，OM上的张力先增大后减小

4.（2016全国2）质量为m的物体用轻绳AB悬挂于天花板上。用水平向左的力F缓慢拉动绳的中点O，如图所示。用T表示绳OA段拉力的大小，在O点向左移动的过程中（）

A．F逐渐变大，T逐渐变大B．F逐渐变大，T逐渐变小

C．F逐渐变小，T逐渐变大D．F逐渐变小，T逐渐变小

【考向】动态受力分析、黄金三角形

【答案】A

【解析】对结点O受力分析，如图左所示，当O点左移时拉力T与竖直方向的夹角θ在增大，结合矢量三角形的动态图解法，如右图所示，可以得出，T,与F都在增大；故本题A选项正确；

5.（2012全国2）如图，一小球放置在木板与竖直墙面之间。设墙面对球的压力大小为N1，球对木板的压力大小为N2。以木板与墙连接点所形成的水平直线为轴，将木板从图示位置开始缓慢地转到水平位置。不计摩擦，在此过程（）

A.N1始终减小，N2始终增大

B.N1始终减小，N2始终减小

C.N1先增大后减小，N2始终减小

D.N1先增大后减小，N2先减小后增大

【考向】动态平衡、矢量三角形

【答案】B

【解析】根据题意，对小球进行受力分析，满足动态图解法的条件；构建出红色的封闭三角形；结合题意小球所受的重力的大小和方向是不变的，小球所受的墙壁的支持力的方向是不变的；伴随着木板转动，木板与墙壁之间的夹角θ在不断增大；在图中找到θ角，根据θ角的变化规律，改变三角形的形状，确定出N1、N2均在减小。

题型二、力的合成与分解

6．（2018天津）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F N，则（）

A．若F一定，θ大时F N大B．若F一定，θ小时F N大

C．若θ一定，F大时F N大D．若θ一定，F小时F N大

【考向】力的合成与分解

【答案】BC

【解析】假设两推力之间的夹角为?，由几何关系可知θ、与?互补，所以当θ增大时，?减小，

根据合力与分力之间的关系?cos .2212221F F F F F ++=合式中?为两分力之间的夹角；F1、F2为两分力

的大小；故本题的正确选项为BC

7.（2019天津）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【考向】力的合成与分解【答案】C 【解析】

A 索塔所受的向下的力与钢索的数量无关，但是从大小上来讲应该与桥梁的所受重力等大反向；故A 错误

B 对桥梁受力分析可得：两侧钢索沿竖直向上的分力之和与桥梁所受重力等大反向，钢绳与竖直方向的夹角为θ，则；...cos .2Mg T =θ当索塔降低则θ增大，所以拉力T 在增大；故B 错误

C 、索塔两侧钢索对称且拉力大小相同时，水平方向的分量等大反向、钢索对索塔的合力竖直向下

D 、只要钢索水平方向的合力为0，此时钢索不一定对称；

8.（2015广东）如图所示，三条绳子的一端都系在细直杆顶端，另一端都固定在水平面上，将杆竖直紧压在地面上，若三条绳长度不同，下列说法正确的有（

）

A.三条绳中的张力都相等

B.杆对地面的压力大于自身重力

C.绳子对杆的拉力在水平方向的合力为零

D.绳子拉力的合力与杆的重力是一对平衡力

【考向】力的合成和分解；共点力的平衡；牛顿第三定律【答案】BC

【解析】本题考查了受力平衡和力学相关知识．选绳子和杆的结点为研究对象，由受力平衡，三条绳子张力在水平面上分力的合力为零．由于三条绳子长度不同．绳子方向也不确定．所以不能确定三条绳子中的张力是否相同．选项A 错误；选择杆为研究对象，杆受到自己所重力、绳子的拉力和地面向上的支持力，根据平衡条件有地面对杆的支持力等于重力G 加上绳子拉力在竖直向下分力之和，大于杆的重力，根据牛顿第三定律，杆对地面的压力等于地面对杆的支持力，选项B 、C 正确；绳子拉力的合力和杆的重力方向均竖直向下，不可能是平衡力，选项D 错误。

9.（2012山东）如图所示，两相同轻质硬杆OO 1、OO 2可绕其两端垂直纸面的水平轴O 、O 1、O 2转动，O 点悬挂一重物Ｍ，将两相同木块m 紧压在竖直挡板上，此时整个系统保持静止。Ｆf 表示木块与挡板间摩擦力的大小，ＦＮ表示木块与挡板间正压力的大小。若挡板间的距离稍许增大后，系统仍静止且O 1、O 2始终等高，则（）

Ａ、F f 变小Ｂ、F f 不变Ｃ、F Ｎ变小

Ｄ、F Ｎ变大

【考向】受力分析、力的合成与分解【答案】BD

【解析】对A 、B ：将重物重力Mg 按效果分解如图所示，应有2Fcosθ=Mg ，即F=θ

cos 2Mg

，再对其中一个

物体m 受力分析如图所示，受到的摩擦力f=mg+Fcosθ，联立解得2Mg

mg f +

=，即木块与挡板间摩擦力大小与两板间距离无关，所以B 正确，A 错误；对C 、D ：2

tan sin .cos 2sin θ

θθθMg Mg F F N ===，由

于挡板距离增大θ随之增大，故N F 增大增大，所以D 正确C 错误．故选BD ．

10.（2011年江苏）如图所示，石拱桥的正中央有一质量为m 的对称楔形石块，侧面与竖直方向的夹角为α,

重力加速度为g ，若接触面间的摩擦力忽略不计，旵石块侧面所受弹力的大小为A （）

A ．

2sin mg α

B ．

2s mg co α

C ．

1

tan 2

mg αD ．

1

t 2

mgco α【考向】共点力的平衡、力的合成与分解【答案】A

【解析】对物体进行受力分析如图所示，根据几何关系可得：F1=F2=F,α

αsin 2....sin .2mg F F mg =

=

题型三、受力分析之正交分解的应用

11.(2019江苏)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

α

sin T B

α

cos T C αsin .T D α

cos .T 【考向】受力分析、正交分解、共点力的平衡【答案】C

【解析】对小球受力分析小球受竖直向下的重力、竖直向上的空气浮力、细线的拉力、以及水平向右的风力；在水平方向上有：风F T =αsin .故C 选项正确；

12.（2019全国2）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

3

3

，重力加速度取10m/s 2。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

【考向】受力分析、静摩擦力、正交分解【答案】A

【解析】T =f +mg sin θ，f =μN ，N =mg cosθ，带入数据解得：m =150kg ，故A 选项符合题意

13.（2017全国2）16．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。学.科网物块与桌面间的动摩擦因数为（

）

A ．2

B ．

6

C ．

3

D ．

2

【考向】正交分解【答案】C

【解析】开始时力F 水平拉动物体匀速运动，可得：F ＝μmg....(1)；F 的大小不变方向与水平面成60°角拉动物体时，仍然匀速直线运动结合平衡关系，对物体受力分析，如

图所示利用正交分解的方法可知：

水平方向：F.cos60=f (2)

竖直方向：F.sin60+FN=mg...(3)f=uFN.. (4)

联立可得：Fcos 60°＝μ(mg －Fsin 60°)μ＝

3

3

，故选C.14.（2017年天津）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【考向】正交分解【答案】AB

【解析】设两杆之间的距离为d 绳长为l ，OA 、OB 段分别为la 、lb ，则l=la+lb ，两部分绳子分别与竖直方向的夹角为βα、，受力分析如图所示；

绳中各部分的张力大小相等，故βα=，满足mg F =αcos .2又因为...sin .sin .ααb a l l d +=即l d =

αsin ，α

cos 2mg F =，d 、l 不变，所以αsin 为定值，α为定值，所

以移动后绳子的拉力大小不变，故A 正确，将N 杆移动后，α增大，绳子的拉力增大故B 正确；15.（2016全国1）如图，一光滑的轻滑轮用细绳'OO 悬挂于O 点；另一细绳跨过滑轮，其一端悬挂物块a ，另一端系一位于水平粗糙桌面上的物块b 。外力F 向右上方拉b ，整个系统处于静止状态。若F 方向不变，大小在一定范围内变化，物块b 仍始终保持静止，则（）

A.绳'OO 的张力也在一定范围内变化

B.物块b 所受到的支持力也在一定范围内变化

C.连接a 和b 的绳的张力也在一定范围内变化

D.物块b 与桌面间的摩擦力也在一定范围内变化

【考向】正交分解、摩擦力、动态分析BD

由题意，在F 保持方向不变，大小发生变化的过程中，物体a 、b 均保持静止，各绳角度保持不变；选a 受力分析得，绳的拉力a T m g =，所以物体a 受到绳的拉力保持不变。由滑轮性质，滑轮两侧绳的拉力相等，所以b 受到绳的拉力大小、方向均保持不变，C 选项错误；a 、b 受到绳的拉力大小方向均不变，所以OO '的张力不变，A 选项错误；对b 进行受力分析，并将各力沿水平方向和竖直方向分解，如上图所示。由受力平衡得：x x T f F +=，y y b F N T m g ++=。T 和b m g 始终不变，当F 大小在一定范围内变化时；支持力在一定范围内变化，B 选项正确；摩擦力也在一定范围内发生变化，D 选项正确；故答案选BD 。

16.（2015山东）如图，滑块A 置于水平地面上，滑块B 在一水平力作用下紧靠滑块A (A 、B 接触面竖直)，此时A 恰好不滑动，B 刚好不下滑。已知A 与B 间的动摩擦因数为1μ，A 与地面间的动摩擦因数为2μ，最

大静摩擦力等于滑动摩擦力。A 与B 的质量之比为（

）

A ．

12

1

μμB ．

12

12

1μμμμ-C ．

12

12

1μμμμ+D ．

12

12

2μμμμ+【答案】

B

考点：物体的平衡.

17.（2013年全国）15.如图，在固定斜面上的一物块受到一外力的作用，F 平行于斜面上。若要物块在斜面上保持静止，F 的取值应有一定范围，已知其最大值和最小值分别为F1和F2（F2＞0）.由此可求出A ．物块的质量

B.斜面的倾角

C.物块与斜面间的最大静摩擦力

C.

物块对斜面的正压力

【考向】摩擦力、正交分解【答案】C

【解析】A 、B 、C 、对滑块受力分析，受重力、拉力、支持力、静摩擦力，设滑块受到的最大静摩擦力为f ，物体保持静止，受力平衡，合力为零；

当静摩擦力平行斜面向下时，拉力最大，有：F1-mgsinθ-f=0当静摩擦力平行斜面向上时，拉力最小，有：F2+f-mgsinθ=0联立解得：22

1F F f -=

，故C 正确；2

sin 2

1F F mg +=θ，由于质量和坡角均未知，故A 错误，B 错误；

D 、物块对斜面的正压力为：N=mgcosθ，未知，故D 错误；故选C ．

18、（2012全国2）拖把是由拖杆和拖把头构成的擦地工具（如图）。设拖把头的质量为m ，拖杆质量可以忽略；拖把头与地板之间的动摩擦因数为常数μ，重力加速度为g ，某同学用该拖把在水平地板上拖地时，

沿拖杆方向推拖把，拖杆与竖直方向的夹角为θ。

（1）若拖把头在地板上匀速移动，求推拖把的力的大小。

（2）设能使该拖把在地板上从静止刚好开始运动的水平推力与此时地板对拖把的正压力的比值为λ。已知存在一临界角θ0，若θ≤θ0，则不管沿拖杆方向的推力多大，都不可能使拖把从静止开始运动。求这一临界角的正切tan θ0

。

【答案】0tan θλ=．

【解析】注意本题的三个重要隐含条件：（1）物体处于平衡态；

（2）物体所受的摩擦力达到最大静摩擦力；（3）外力F 趋于无穷大；

根据拖把头的运动状态可知其受力平衡；结合右图正交分解可得：

)

3(F (2)0＝F －θFsin (1)0＝F －mg ＋θ Fcos f f N N F μ=）

（式联立可得：4cos -sin mg

3,2,1θ

μθμ=

F 由题意可知：使该拖把在地板上从静止刚好开始运动的水平推力等于拖把与地板间的最大静摩擦力（即物体的滑动摩擦力），设为Ffm ，则依题意有：)

5(N

f F F =

λ即

μ

λ=000

sin cos 0(6)

tan 7tan F F θμθμθμλλθ-====令：则趋于无穷大。及无论为多大时都不能推动拖把头。求得：（）又代入：