2023届高考物理一轮复习情景应用专练（2）相互作用

（2）相互作用

1.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

2.如图所示为旅游景区常见的滑索。研究游客沿钢索下滑的运动时，可将钢索简化为一直杆，滑轮简化为套在杆上的环。假设游客所受空气阻力不可忽略，滑轮与钢索间的摩擦力可忽略，不计滑轮和悬挂绳的重力。则游客在某一小段时间匀速下滑的状态应是(   )

A. B.

C. D.

3.在某驾校的训练场地上，有一段半径很大的圆弧形坡道，如图所示，若将同一辆车先后停放在a点和b点，a点和b点处的圆弧坡道切线与水平面的夹角均小于45°.下列分析正确的是(   )
 

A.车在a点受到坡道的支持力小于在b点受到的支持力

B.车在a点受到坡道的摩擦力大于在b点受到的摩擦力

C.车在a点受到的合外力大于在b点受到的合外力

D.车在a点受到的合外力等于在b点受到的合外力

4.如图是“中国天眼”500 m口径球面射电望远镜维护时的照片。为不损伤望远镜球面，质量为m的工作人员被悬在空中的氦气球拉着，当他在离底部有一定高度的望远镜球面上缓慢移动时，氦气球对其有大小为、方向竖直向上的拉力作用，使其有“人类在月球上行走”的感觉。若将人视为质点，此时工作人员(   )
 

A.受到的重力大小为 B.受到的合力大小为

C.对球面的压力大小为 D.对球面的作用力大小为

5.如图所示为体操男子吊环比赛中某个动作的模拟图，运动员静止不动，两根吊带对称并与竖直方向有一定夹角。则下列判断正确的是(   )
 

A.两根吊带的拉力大小不一定相等

B.两个吊环对运动员的作用力的合力一定竖直向上

C.吊环对手的作用力与手对吊环的作用力是一对平衡力

D.从图示状态，运动员将两吊带缓慢向两边撑开的过程中，吊带上的张力缓慢增大

6.唐代《耒耜经》记载了曲辕犁相对直辕犁的优势之一是起土省力。设牛用大小相等的拉力F通过耕索分别拉两种犁，F与竖直方向的夹角分别为α和，如图所示。忽略耕索质量，耕地过程中，下列说法正确的是(   )
 

A.耕索对曲辕犁拉力的水平分力比对直辕犁的大

B.耕索对曲辕犁拉力的竖直分力比对直辕型的大

C.曲辕犁匀速前进时，耕索对犁的拉力小于犁对耕索的拉力

D.直辕犁加速前进时，耕索对犁的拉力大于犁对耕索的拉力

7.如图甲所示，在挪威的两座山峰间夹着一块岩石，吸引了大量游客前往观赏。该景观可简化成如图乙所示的模型，右壁竖直，左壁稍微倾斜。设左壁与竖直方向的夹角为θ，由于长期的风化，θ将会减小。石头与山崖间的摩擦很小，可以忽略不计，石头质量一定且始终保持静止。在经年累月风化的过程中，下列说法正确的是(   )
 

A.山崖左壁对石头的作用力将增大 B.山崖右壁对石头的作用力不变

C.山崖对石头的作用力减小 D.石头受到的合力将增大

8.筷子是中华饮食文化的标志之一，我国著名物理学家李政道曾夸赞说：“筷子如此简单的两根木头，却精妙绝伦地应用了物理学杠杆原理。”如图所示，用筷子夹住质量为m的小球，两根筷子均在竖直平面内，且小球静止，筷子和竖直方向的夹角均为θ。已知小球与筷子之间的动摩擦因数为μ，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g。下列说法正确的是(   )
 

A.筷子对小球的最小压力是

B.当θ增大时，筷子对小球的最小压力一定增大

C.当θ减小时，筷子对小球的最小压力一定增大

D.要想用筷子夹住小球，必须满足

9.水平传感器可以测量器械摆放所处的水平角度，属于角度传感器的一种，其作用就是测量载体的水平度，又叫倾角传感器。如图为一个简易模型，模型的截面为内壁光滑的竖直放置的正三角形，内部有一个小球，其半径略小于三角形内接圆的半径。在三角形的每条边上都有压力传感器，分别测量小球对三边压力的大小。根据压力的大小，信息处理单元能将各边与水平面间的夹角通过显示屏显示出来。起初边处于水平状态，现使模型以过C点且垂直于截面的直线为轴在竖直平面内顺时针缓慢转动，直到边水平，则在此过程中(   )
 

A.当模型顺时针转过45°角时，边上的压力为

B.边所受压力的最大值为

C.边所受压力的最大值为

D.球对边的压力先增大后减小

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.小明坐在窗前做完了物理作业后，盯着邻居家外墙上支放的空调室外机研究起来。他发现邻居家支放空调室外机的支架是两个边长大约是3:4:5的直角三角形支架，室外机恰好对称地放在两个支架的正中央（这样每个支架大概就承受一半的重量），如图所示。他估测该室外机的质量大约在60 kg左右，而且支架材料的质量跟室外机相比应该可忽略不计。进一步他还发现，邻居家的室外机安放得比较靠外，其重心大致位于两个角形的小锐角顶点连线的正上方。试根据以上信息，并结合你对题中图片的观察，建立合理模型，帮小明大致计算出支架和支架受到的力的大小。
 

12.在动画片《熊出没》中，熊二用一根轻绳绕过树枝将光头强悬挂起来，如图所示，此时轻绳与水平地面的夹角。已知光头强的质量为70 kg，熊二的质量为300 kg，不计轻绳与树枝间的摩擦。（g取）求：

（1）轻绳对熊二的拉力的大小。

（2）地面对熊二的支持力的大小。

答案以及解析

1.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。
 

2.答案：C

解析：本题以游客沿钢索匀速下滑为实际情境考查物体平衡条件的应用。人和环组成的系统沿钢索匀速下滑，系统受到重力、钢索对环的支持力、空气阻力，且三力的合力为零，对人受力分析可知，人受重力、悬挂绳的拉力和空气阻力，且三个力的合力为零，则悬挂绳的拉力方向应与钢索对环的支持力方向相同，即悬挂绳的拉力方向与钢索垂直，选项C正确，A、B、D错误。

3.答案：D

解析：设圆弧坡道某点切线与水平方向的夹角为θ，根据车受力平衡有点处的切线与水平面的夹角大于a点处的切线与水平面的夹角，所以车在a点受到的支持力大于在b点受到的支持力，车在a点受到的摩擦力小于在b点受到的摩擦力，A、B错误.车处于静止状态，所以车在a点受到的合外力等于在b点受到的合外力，均等于零，C错误，D正确.

4.答案：D

解析：工作人员的质量为m，则工作人员受到的重力，A错误；工作人员在球面上缓慢移动，处于平衡状态，所受合力为零，B错误；工作人员所站的球面位置不水平，对球面的压力不等于，C错误；由平衡条件可得，球面对工作人员的作用力，结合牛顿第三定律可得，工作人员对球面的作用力大小，D正确。

5.答案：B

解析：因为两根吊带对称并与竖直方向有一定夹角，所以两根吊带的拉力大小一定相等，A错误；运动员静止不动，所受合力为零，则两吊环对运动员的作用力的合力与重力平衡，即方向竖直向上，B正确；平衡力应作用在同一个物体上，吊环对手的作用力与手对吊环的作用力是一对作用力与反作用力，不是平衡力，C错误；由平衡条件得。从图示状态，运动员将两吊带缓慢向两边撑开的过程，吊带与竖直方向的夹角先减小后增大，则吊带上的张力先减小后增大，D错误。

6.答案：B

解析：由牛拉耕索的力F大小相等和可知，，，即耕索对曲辕犁拉力的水平分力小于对直辕犁拉力的水平分力，耕索对曲辕犁拉力的竖直分力大于对直辕犁拉力的竖直分力，选项A错误，B正确；由牛顿第三定律可知，无论是曲辕犁匀速前进时还是直辕犁加速前进时，耕索对犁的拉力都等于犁对耕索的拉力，选项C、D均错误。

7.答案：A

解析：对石头受力分析如图所示，根据平衡条件可知，随着θ的减小，都在增大，A正确，B错误；山崖对石头的作用力大小始终等于石头的重力，所以不变，C错误；由于石头处于静止状态，所以石头所受的合力一直为零，D错误。
 

8.答案：BD

解析：左右两边的筷子对球有沿筷子向上的摩擦力f和垂直筷子指向球心的压力，则对球有，当压力N最小时，有，解得最小压力，A错误；根据，结合数学知识可知当θ增大时，筷子对小球的最小压力一定增大，B正确，C错误；要想用筷子夹住小球，表达式的分母必须大于零，即必须满足，D正确。
 

9.答案：ACD

解析：对正三角形内部的小球受力分析，如图所示，缓慢转动过程中，边对球的弹力的方向总是垂直相应的边，两力夹角保持不变，边与球始终无弹力，由几何关系可知，随着角度θ从0°增大到120°的过程中，角α与角θ之和保持不变，且，所以角保持不变，在力的矢量三角形中，由正弦定理有，所以球对边的压力，代入数据解得，球对边的压力，代入数据解得，由上述分析可知，当模型顺时针转过45°角时，边上的压力为，A正确；当时，球对边的压力最大，且最大值为，B错误，C正确；根据可知，当角度θ从0°增大到120°的过程中，先增大后减小，所以球对边的压力先增大后减小，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：模型图见解析；

解析：模型图如图所示

将A点所受压力按实际作用效果分解如图，则有，得，得。

12.答案：（1）700 N

（2）2650 N

解析：（1）对光头强受力分析，由平衡条件得：

所以绳子对熊二的拉力大小。

（2）对熊二受力分析，将力沿水平方向和竖直方向分解，由平衡条件可得，在竖直方向有：

解得地面对熊二的支持力。