【通用版】2023届高考物理一轮复习力与运动专练（2）相互作用练习

这是一份【通用版】2023届高考物理一轮复习力与运动专练（2）相互作用练习，共13页。
（2）相互作用1.如图所示，由粗糙的水平杆与光滑的竖直杆组成的绝缘直角支架，在杆、杆上套有带正电的小球，两个小球恰能在某一位置平衡。现将P缓慢地向右移动一小段距离，两球再次达到平衡，若小球所带电荷量不变，与移动前相比(   )
 A.杆对P的弹力减小 B.杆对Q的弹力减小C.之间的库仑力增大 D.杆对P的摩擦力增大2.如图所示，光滑斜面底端有一固定挡板，轻弹簧一端与挡板相连，一滑块从斜面上某处由静止释放，运动一段时间后压缩弹簧，已知弹簧始终在弹性限度内，则(   )
 A.弹簧劲度系数越大，弹簧的最大弹性势能越大B.弹簧劲度系数越大，滑块的最大速度越大C.滑块释放点位置越高，滑块最大速度的位置越低D.滑块释放点位置越高，滑块的最大加速度越大3.如图甲所示，人字折叠梯是工人师傅施工常用的工具，是由两个相同梯子在顶端用光滑转轴连接而成，为防止意外发生，两侧梯子用不可伸长的细绳连接。把人字折叠梯置于水平地面上，当上端正中间放置质量为m的物体时，细绳松弛并且系统保持静止，两侧梯子间的夹角为α，简化示意图如图乙所示，人字折叠梯自身的重力不计，重力加速度为g，系统静止时地面对左侧梯子的摩擦力为，则(   )
 A.，水平向右 B.，水平向左C.，水平向右 D.，水平向左4.如图所示，倾角为θ的斜面体c置于水平地面上，物块b置于斜面上，通过跨过光滑定滑轮的细绳与盒子a连接，连接b的一段细绳与斜面平行，连接a的一段细绳竖直，a连接在竖直固定在地面的弹簧上。现向盒内缓慢加入适量砂粒，始终处于静止状态。下列判断正确的是(   )
 A.c对b的静摩擦力大小可能减小 B.地面对c的支持力大小可能增大C.地面对c的静摩擦力大小可能不变 D.弹簧的弹力大小可能增大5.如图所示，小球A置于固定在水平面上的光滑半圆柱体上，小球B用水平轻弹簧拉着系于竖直板上，两小球通过光滑定滑轮O用轻质细线相连，两球均处于静止状态，已知B球质量为点在半圆柱体圆心的正上方，与竖直方向成30°角，长度与半圆柱体半径相等，与竖直方向成45°角，重力加速度为g，则下列叙述正确的是(   )
 A.小球A受到绳的拉力与半圆柱体对它的支持力大小相等，且B.小球A受到绳的拉力与半圆柱体对它的支持力大小相等C.A球质量为D.光滑半圆柱体对A球支持力的大小为6.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和的物块，通过不可伸长的轻绳跨过定滑轮连接，间的接触面和轻绳均与木板平行。A与与木板间的动摩擦因数均为0.5，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θ时，物块刚好要滑动，则的值为(   )
 A. B.1 C. D.27.如图两个弹簧的质量不计，劲度系数分别为，它们一端固定在质量为m的物体上，另一端分别固定在上，当物体平衡时上方的弹簧处于原长。再把固定的物体换为大小相同、质量为的物体后，弹簧的总长度不变，且弹簧均在弹性限度内，下列说法正确的是(   )
 A.第一次平衡时，下方弹簧被压缩的长度为B.若用劲度系数为的轻质橡皮筋代替上方弹簧，质量为m的物体平衡时下方弹簧被压缩的长度为C.第二次平衡时，上方弹簧伸长的长度为D.第二次平衡时物体的位置比第一次平衡时下降了8.如图所示，物体甲放置在水平地面上，通过跨过定滑轮的轻绳与小球乙相连，整个系统处于静止状态。现对小球乙施加一个水平向右的力F，使小球乙缓慢上升一小段距离，整个过程中物体甲保持静止，甲受到地面的摩擦力大小为f，支持力大小为，则该过程中，下列判断正确的是(   )
 A.f变大，变大 B.f变小，变大 C.f变小，变小 D.f变大，变小9.两光滑平板构成一具有固定夹角的V形槽，一圆柱形物体置于槽内，用θ表示板与水平面之间的夹角，如图所示为截面图。θ由60°缓慢减小到30°的过程中，下列说法正确的是(   )
 A.板对物体的弹力逐渐由小于物体的重力增大到大于物体的重力B.板对物体的弹力逐渐由大于物体的重力减小到小于物体的重力C.板对物体的弹力逐渐减小且最终等于物体的重力D.板对物体的弹力逐渐减小且始终小于物体的重力10.质量为m的四只完全相同的排球叠成两层放在水平地面上，底层三只排球刚好接触，球心间连线形成三角形，上层一只排球放在底层三只排球的正中间上方，系统保持静止。不考虑排球的转动和球与球间的摩擦，若最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则(   )
 A.底层每个排球对地面的压力大小均为B.底层每个排球对上层排球的支持力大小为C.底层排球受到水平地面的摩擦力大小均为D.水平地面与排球间的动摩擦因数至少为11.如图所示，在竖直平面内固定有半径为R的半圆轨道，其两端点连线水平。将一轻质小环A套在轨道上，一细线穿过轻环，一端系在M点，另一端系一质量为m的小球，小球恰好静止在图示位置。不计一切摩擦，重力加速度为g，下列说法正确的是(   )
 A.细线对M点的拉力大小为 B.轨道对轻环的支持力大小为C.细线对轻环的作用力大小为 D.12.如图甲所示，某实验小组在探究接触面间的动摩擦因数实验中，将一质量为M的长木板放置在水平地面上，其上表面有另一质量为m的物块，刚开始均处于静止状态。现使物块受到水平力F的作用，用传感器测出水平拉力F的大小，画出F与物块的加速度a的关系如图乙所示。已知重力加速度，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，整个运动过程中物块始终未脱离长木板。则(   )
 A.长木板的质量为2 kg B.长木板与地面之间的动摩擦因数为0.1C.长木板与物块之间的动摩擦因数为0.4 D.当拉力F增大时，长木板的加速度一定增大13.实验小组用如图甲所示装置做“验证力的平行四边形定则”实验。

（1）本实验采用的科学方法为______。
A.理想实验法 B.等效替代法 C.控制变量法 D.理想模型法（2）关于实验过程中，下列说法正确的是______。
A.两个绳套尽量短些B.两弹簧测力计拉橡皮条时，细绳间的夹角尽量大些C.弹簧测力计、细绳、橡皮条都应与木板平行D.同一次实验，两弹簧测力计拉橡皮条与一个弹簧测力计拉橡皮条，保证橡皮条伸长量相同即可
（3）图乙为根据实验数据按照一定的标度（标度未画出）画出的力的图示。其中中不是由弹簧测力计测得的力是__________（填字母），一定与橡皮条在同一直线上的力是_________（填字母）。14.如图所示，在倾角为的斜面上有两个用轻质弹簧相连接的物块，它们的质量分别为，物块A光滑，物块B粗糙，弹簧的劲度系数，开始时系统恰好能处于静止状态。现用一沿斜面向上的力F拉物块A使之缓慢向上运动，运动过程中物块B始终处于静止状态。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g取，求：
 （1）物块B与斜面间的动摩擦因数；（2）此过程中物块A移动的最大距离d；（3）写出物块B所受摩擦力随物块A位移x的关系式。15.如图甲所示为某物理学习小组设计的探究空气阻力的实验装置。斜面固定且足够长，倾角为，斜面上有一个滑块，并在滑块上固定传感器和一个挡板。让带有挡板的滑块从静止开始沿斜面下滑，下滑过程中挡板平面与滑块运动方向垂直。已知滑块和挡板总质量为，计算机描绘出其由静止释放（开始计时）到匀速运动过程的加速度-速度图象，如图乙所示。计算机显示当时，物块恰好达到最大速度，g取。
 （1）列式证明挡板受到的空气阻力与运动速率的关系（提示：或或其他，k为常量）；（2）求滑块与斜面间的动摩擦因数μ；（3）求k的值。



         答案以及解析1.答案：B解析：本题考查库仑力及受力平衡。如图所示，设小球Q所受库仑力方向与竖直杆间的夹角为θ，取小球Q为研究对象，受到重力、弹力和库仑力三个力保持平衡，P缓慢地向右移动一小段距离，若间的距离不变，则库仑力不变，由于库仑力与竖直方向的夹角变小，则库仑力F的竖直分量大于重力，故间距离变大，则F变小，在水平方向有变小，变小，所以变小，即杆对Q的弹力减小，B正确，C错误；取整体为研究对象，则，结合上述分析可知，杆对P的摩擦力减小，杆对P的弹力不变，A、D错误。
 2.答案：D解析：弹簧模型滑块从释放到弹簧压缩至最短的过程中，滑块的重力势能转化为弹簧的弹性势能，弹簧劲度系数越大，弹簧被压至最短时位置越高，滑块减小的重力势能越少，则弹簧的最大弹性势能越小，A错误；设滑块刚接触弹簧时的速度为，速度最大时弹簧的压缩量为x，则有，弹簧劲度系数越大，x越小，重力势能减少量越小，则最大速度越小，B错误；弹簧弹力等于滑块重力沿斜面的分力时，即时，滑块速度最大，则滑块最大速度的位置不变，C错误；滑块释放点位置越高，滑块接触弹簧时动能越大，则弹簧压缩量越大，弹簧弹力越大，则滑块的最大加速度越大，D正确。
3.答案：C解析：本题以人字折叠梯为实际情境考查受力分析、物体平衡条件及平行四边形定则。以物体和梯子整体为研究对象，在竖直方向有,可得，以左侧梯子底端为研究对象，受力分析如图所示，则有，解得，系统静止时地面对左侧梯子的摩擦力的方向水平向右，故C正确，A、B、D错误。
 4.答案：A解析：本题考查物体平衡条件的应用、胡克定律、静摩擦力。盒子a受重力、细绳的拉力和弹簧的支持力而平衡，随着a中加入砂粒质量的增加，细绳的拉力增大，由于不知道b的重力沿着斜面方向的分力与细线拉力的大小关系，故不能确定c对b的静摩擦力的方向，静摩擦力的大小可能增加，可能减小，也可能先减小后增大，故A正确。对a分析可知，a处于静止状态，加入适量砂粒后总重力变大，弹簧弹力不变，细绳的拉力变大；对b与c整体分析，受重力、支持力、拉力和向左的静摩擦力，拉力变大，地面对c的支持力一定减小，静摩擦力一定变大，故B、C、D错误。5.答案：B解析：本题考查共点力平衡。隔离A对B进行受力分析，受重力、轻绳的拉力和弹簧的弹力F作用，根据共点力平衡，水平方向有，解得，如图所示，对A进行受力分析，由几何关系可知拉力和支持力与水平方向的夹角相等，为60°，根据平衡条件，在水平方向有，解得，则在竖直方向有，解得，B正确，A、C、D错误。
 6.答案：A解析：本题考查最大静摩擦力及多物体模型的受力分析。当木板与水平面的夹角为θ时，两物块刚好要滑动，对A物块受力分析如图甲所示，沿斜面方向，之间的滑动摩擦力，根据平衡条件可知；对B物块受力分析如图乙所示，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，可得，故选A。
 7.答案：AD解析：本题考查弹簧连接体模型。当物体的质量为m时，据平衡条件可得，解得下方弹簧被压缩的长度为，A正确：若用劲度系数为的轻质橡皮筋代替上方弹簧，因为橡皮筋的原长未知，长度不一定与原上端弹簧相同，所以不能计算出质量为m的物体平衡时下方弹簧被压缩的长度，B错误；当物体的质量变为时，设该物体相较第一次平衡位置下降的高度为x，则上方弹簧伸长量为x，下方弹簧压缩量为，两弹簧弹力之和等于，由胡克定律和平衡条件可得，联立解得，C错误，D正确。8.答案：D解析：本题借助连接体考查力的动态平衡。小球乙受力平衡，对其受力分析如图所示，根据图中几何关系可知，轻绳拉力（α为连接乙的轻绳与竖直方向的夹角），则T变大；物体甲处于静止状态，其所受合力为零，对其受力分析如图所示，根据图中几何关系可知，变大，θ不变，则地面对物体甲的摩擦力f变大、支持力变小，选项D正确，选项A、B、C错误。
 9.答案：D解析：本题考查动态平衡。对圆柱形物体受力分析如图所示，根据正弦定理有，解得，由题意可知，夹角固定，θ由60°缓慢减小到30°，所以板对物体的弹力大小，即逐渐减小且始终小于物体的重力大小，由几何关系可得，α由45°缓慢增大到75°，则板对物体的弹力大小，即逐渐增大，由小于物体的重力增大到等于物体的重力大小，D正确。
 10.答案：CD解析：本题考查空间平衡问题。根据整体法，设底层每个排球对地面的压力大小为N，则，解得，故A错误；四个排球的球心连线构成了正四面体，如图所示，上层排球受到重力、下层排球对上层排球的三个支持力，由于三个支持力的方向不是竖直向上，所以三个支持力在竖直方向的分量之和等于上层排球的重力，根据几何关系可知，支持力大小F与的夹角的余弦值，正弦值，以上层的排球为研究对象，根据平衡条件可知，解得，以下面任一排球为研究对象,根据平衡条件有，解得，若排球恰能保持静上，则有，则水平地面与排球间的动摩擦因数至少为，故C、D正确，B错误。11.答案：BD解析：本题考查物体的平衡条件、力的合成与分解。轻环两侧细线的拉力大小相等，均为，轻环两侧细线的拉力与轻环对半圆轨道的压力的夹角相等，设为θ，由得，则，轻环受力平衡，则轨道对轻环的支持力大小,B项正确；细线对M点的拉力大小,A项错误；细线对轻环的作用力是轻环两侧细线拉力的合力，大小为,C项错误；根据几何关系得,D项正确。
 12.答案：ABC解析：由图可知，当时物块和木板发生相对滑动，则，即，由图象可知，解得；当时两者共同运动，则，由图象可知，则，解得，ABC正确。当拉力F增大时，若长木板与物块发生相对滑动，则长木板受地面的摩擦力和物块的摩擦力不变，则加速度不变，D错误。
13.答案：（1）B（2）C（3）F；解析：本题考查“验证力的平行四边形定则”实验。
（1）本实验中，只用一个弹簧测力计把橡皮条拉到O点与用两个弹簧测力计把橡皮条拉到O点的效果是相同的，两个弹簧测力计的拉力与一个弹簧测力计的拉力可以互相替代，因此本实验采用的科学方法为等效替代法，B项正确。
（2）为减少误差，两个绳套应适当长些，A项错误；两弹簧测力计拉橡皮条时，细绳间的夹角不能太大也不能太小，B项错误；为了减小测量误差，弹簧测力计、细绳、橡皮条都应与木板平行，C项正确；同一次实验，两弹簧测力计拉橡皮条与一个弹簧测力计拉橡皮条，应保证橡皮条结点位于同一点，D项错误。
（3）中，F是根据力的平行四边形得到的，而不是用弹簧测力计测得的，是用一个弹簧测力计测得的力，一定与橡皮条在同一直线上。14.答案：（1）（2）0.12 m（3）见解析解析：本题考查运用整体法与隔离法分析物体的动态平衡。
（1）将A和B看作一个整体，根据平衡条件可得，解得。
（2）开始弹簧处于压缩状态，设压缩量为，对A受力分析有，解得，
弹簧恢复原长后，再向上运动，物块B所受最大静摩擦力沿斜面向下，对B受力分析有
，
解得，
故物块A移动的最大距离为。
（3）物块B所受摩擦力可能沿斜面向上，也可能沿斜面向下，则
①物块A向上移动的位移时，对物块B受力分析有，
解得；
②当物块B所受摩擦力恰为零时，根据平衡条件可得，解得，所以物块A向上移动的位移时，对物块B受力分析有，解得；
③物块A向上移动的位移时，对物块B受力分析有，
解得。
综上可得，当时，B所受摩擦力沿斜面向上，；当时，B所受摩擦力沿斜面向下，。15.答案：（1）（2）（3）解析：（1）对滑块及挡板受力分析，由牛顿第二定律可得
①
又②
整理可得③
由此可知，若，则符合题图乙所示图象，故④
（2）结合（1）问可知，刚释放时，无空气阻力，纵截距即释放时滑块的加速度为⑤
又⑥
可得⑦
（3）当时，速度达到最大值，此时加速度为零，可得⑧
解得⑨