2021年高考物理真题及模拟题分类汇编专题03 相互作用（学生版+教师版）

2021年高考真题和模拟题分类汇编  物理

专题03 相互作用

选择题

1. (2021春·浙江卷)如图所示，电动遥控小车放在水平长木板上面，当它在长木板上水平向左加速运动时，长木板保持静止，此时（　　）

A. 小车只受重力、支持力作用

B. 木板对小车的作用力方向水平向左

C. 木板对小车的作用力大于小车对木板的作用力

D. 木板对小车的作用力与小车对木板的作用力大小一定相等

【答案】D

【解析】

A．小车加速向左运动，受到自身的重力和电机的驱动力，受到长木板对小车的支持力和阻力，A错误；

B．木板对小车的作用力包括竖直向上的支持力和水平方向的阻力，根据平行四边形定则可知合力方向一定不在水平方向，B错误；

CD．木板对小车的作用力与小车对木板的作用力是一对相互作用力，等大反向，C错误，D正确。

故选D。

2. (2021·广东卷)唐代《来耜经》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犁的大

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

【答案】B

【解析】

将拉力F正交分解如下图所示

则在x方向可得出

Fx曲 = Fsinα

Fx直 = Fsinβ

在y方向可得出

Fy曲 = Fcosα

Fy直 = Fcosβ

由题知α < β则

sinα < sinβ

cosα > cosβ

则可得到

Fx曲 < Fx直

Fy曲 > Fy直

B正确；故选B。

3. (2021·四川泸州三模)如图所示，质量为M的小车放在光滑的水平地面上，右面靠着一竖直墙壁，小车的上表面是一个倾角为的光滑斜面，重力加速度取g。当有一个质量为m的小物块在斜面上自由下滑的过程中，小车对右侧墙壁的压力大小F1和对水平地面的压力大小F2分别为（　　）

A. F1 =mgsincos F2= Mg - mgsin2    

B. F1= mgtan  F2= Mg+mgsincos

C. F1=mgtan  F2=Mg +mg - mgcos    

D. F1=mgsincos F2= Mg+mgcos2

【答案】D

【解析】

对小车进行受力分析，如图所示：

 

小车处于静止状态，受力平衡，

水平方向有F1=mgcosαsinα

竖直方向有

根据牛顿第三定律可知小车对右侧墙壁的压力大小为mgcosαsinα；对水平地面的压力大小为。

故选D。

4. (2021·云南曲靖一模)如图所示，一小球被竖直放置的光滑挡板挡在光滑半球面上。现水平向右缓慢地移动挡板，则在小球运动的过程中(该过程小球未脱高球面且球面始终静止)，挡板对小球的支持力F1、半球面对小球的支持力F2的变化情况是（　　）

A. F1增大，F2减小     B. F1增大，F2增大

C. F1减小，F2减小     D. F1减小，F2增大

【答案】B

【解析】

对小球进行受力分析如图所示

由力的平衡条件可知

小球运动的过程中，θ增大，所以F1和F2都增大，故B正确，ACD错误；

故选B。

5．(2021·江苏常州一模)歼﹣20战斗机安装了我国自主研制的矢量发动机，能够在不改变飞机飞行方向的情况下，通过转动尾喷口方向改变推力的方向，使战斗机获得很多优异的飞行性能。已知在歼﹣20战斗机沿水平方向超音速匀速巡航时升阻比（垂直机身向上的升力和平行机身向后的阻力之比）为。飞机的重力为G，使飞机实现节油巡航模式的最小推力是（　　）

A．G     B．     C．     D．

本题可以根据题意画出受力分析图，将推力分解到水平和竖直方向，列出共点力平衡的等式，再结合数学知识求最值。

【解答】解：飞机受到重力G、发动机推力F1、升力F2和空气阻力f，重力的方向竖直向下，升力F2的方向竖直向上，空气阻力f的方向与F2垂直，如图

歼﹣20战斗机沿水平方向超音速匀速巡航，则有水平方向Fx＝f

竖直方向F2+Fy＝G

其中F2＝f

解得Fy＝G﹣f

则

结合数学知识可知F12表达式为开口向上，对称轴为G的抛物线，即当G时取得最小值，将其代入F12表达式，

解得，故ABC错误，D正确

故选：D。

【点评】本题考查共点力平衡知识，要求学生运用力的分解，并结合数学知识解决问题，综合性较强。

6. (2021·河北石家庄一模)如图所示，物体甲放究在水平地面上，通过路过定滑轮的轻绳与小球乙相连，整个系统处于静止状态。现对小球乙成加一个水平力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为f，支持力为N，则该过程中下列判断正确的是（　　）

A. f变大，F变大     B. f变小，F变大

C. N变小，F变小     D. N变大，F变小

【答案】A

【解析】

以小球乙为研究对象受力分析，设绳与竖直方向的夹角为，根据平衡条件可得，水平拉力为

可见水平拉力F逐渐增大，绳子的拉力为

绳子的拉力也是逐渐减小，以物体甲为研究对象受力分析，根据平衡条件，物体甲受地面的摩擦力与绳子的拉力的水平方向的分力

故摩擦力方向向左，不变，变大，N增大，则有

逐渐变大。

故选A。

计算题

7. (2021·河北石家庄一模)在竖直墙壁的左侧水平地面上，放置一个边长为a正方体ABCD，在墙壁和正方体之间放置一半径R=1m。质量m=1.5kg的光滑球，正方体和球均保持静止，如图所示。球的球心为O，且O、B、D三点共线，正方体的边长a>R，正方体与水平地面的动摩擦因数，已知重力加速度g=10m/s2，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。

(1)求竖直墙壁对球的弹力大小；

(2)改变正方体到墙壁之间的距离，当正方体的右侧面AB到墙壁的距离小于某值L时，则无论球的质量是多少，球和正方体都始终处于静止状态，且球没有掉落地面，求距离L。

【答案】(1) 15N；(2)1.6m

【解析】

(1)由几何关系得

以球为研究对象，受力如图，小球受力平衡，墙壁对球的弹力

解得

(2)以正方体和球整体为研究对象竖直方向受重力（M+m）g和地面的支持力FN，

水平方向受墙壁的弹力N2和地面的摩擦力Ff，根据平衡条件有

解得

无论球的质量是多少都必须满足以上条件，则

θ最大为θm=37°，此时L=R+sinθm

解得

L=16m