专题02 相互作用-三年（2020-2022）高考物理真题模拟题分类练（全国卷专用）

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【考纲定位】
【知识重现】
考点一 摩擦力的分析与计算
摩擦力分析与计算的三点注意
1.分析物体的运动状态，判断是静摩擦力还是滑动摩擦力。
2.滑动摩擦力有具体的计算公式，而静摩擦力要借助其他公式，如：利用平衡条件列方程或牛顿第二定律列方程等。
3.“f=μN”中N并不总是等于物体的重力，如斜面上的物体，且N与重力G在大小上没有关系。
考点二 物体的静态平衡问题
1.研究对象选取的2点技巧
（1）采用整体法进行受力分析时，要注意系统内各个物体的状态应该相同。
（2）当直接分析一个物体的受力不方便时，可转移研究对象，先分析另一个物体的受力，再根据牛顿第三定律分析该物体的受力，此法叫“转换研究对象法”。
2.求解共点力平衡问题的常用方法
常用方法包括力的合成法、分解法及正交分解法，示意图如图所示。
合成法 分解法 正交分解法
考点三 物体的动态平衡问题
1、解析法的应用
2.图解法的应用
3.三角形相似法的应用
考点四 电学中平衡问题的处理方法
处理方法与力学问题的分析方法一样，把方法和规律进行迁移应用即可。
【真题汇编】
1.（2020·全国Ⅲ卷·T17）如图，悬挂甲物体的细线拴牢在一不可伸长的轻质细绳上O点处；绳的一端固定在墙上，另一端通过光滑定滑轮与物体乙相连。甲、乙两物体质量相等。系统平衡时，O点两侧绳与竖直方向的夹角分别为α和β。若α=70°，则β等于（ ）
A. 45°B. 55°C. 60°D. 70°
【答案】B
【解析】
甲物体是拴牢在O点，且甲、乙两物体的质量相等，则甲、乙绳的拉力大小相等，O点处于平衡状态，则左侧绳子拉力的方向在甲、乙绳子的角平分线上，如图所示
根据几何关系有
解得。
故选B。
2. （2019·全国Ⅰ卷·T19）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
【答案】BD
【解析】
如图所示，以物块N为研究对象，它在水平向左拉力F作用下，缓慢向左移动直至细绳与竖直方向夹角为45°的过程中，水平拉力F逐渐增大，绳子拉力T逐渐增大；
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. （2019·全国Ⅱ卷·T16）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，重力加速度取10m/s2．若轻绳能承受的最大张力为1 500 N，则物块的质量最大为
A. 150kgB. kgC. 200 kgD. kg
【答案】A
【解析】
T=f+mgsinθ，f=μN，N=mgcsθ，代入数据解得：m=150kg，故A选项符合题意
4. （2019·全国Ⅲ卷·T16）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F1、F2，则
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】
对圆筒进行受力分析知圆筒处于三力平衡状态，受力分析如图，由几何关系可知，， ．解得， 由牛顿第三定律知，故D正确
【突破练习】
1. （2022·安徽合肥市高三下学期二模）图甲为挂在架子上的双层晾衣篮。上、下篮子完全相同且保持水平，每个篮子由两个质地均匀的圆形钢圈穿进网布构成，两篮通过四根等长的轻绳与钢圈的四等分点相连，上篮钢圈用另外四根等长轻绳系在挂钩上。晾衣篮的有关尺寸如图乙所示，则图甲中上、下各一根绳中的张力大小之比为（ ）
A. 1：1B. 2：1C. 5：2D. 5：4
【答案】C
【解析】
设一个篮子的质量为，连接下篮的绳子的拉力为，对下篮，根据平衡条件得
解得
设连接上篮的绳子的拉力为，绳子与竖直方向夹角为，对两个篮整体由平衡条件得
根据几何关系得
联立解得
则
故C正确，ABD错误。
故选C。
2.（2022·广东深圳市高三下学期一模）图中a、b是两个位于固定斜面上的正方形物块，它们的质量相等．F是沿水平方向作用于a上的推力．已知a、b的接触面，a、b与斜面的接触面都是光滑的．下列说法正确的是(
A. a、b可能沿斜面向上运动
B. a对b的作用力沿水平方向
C. a、b对斜面的正压力相等
D. a受到的合力等于b受到的合力
【答案】AD
【解析】
对整体受力分析可知，整体受重力、推力及支持力；若重力的分力小于推力向上的分力，则物体可能向上运动；故A正确；ab两物体之间只有弹力，而弹力的方向是垂直于接触面的，故a对b的作用力沿斜面方向，故B错误；对a分析可知，a受重力、支持力、b的弹力及F的作用；而b受重力、a的作用力及支持力，故b对斜面的压力等于重力的分力，而a对斜面的压力等于重力的分力与F垂直于斜面的分力之和，故a对斜面的压力要大，故C错误；因两物体加速度相同，由牛顿第二定律可知，两物体受到的合力一定相等，故D正确；故选AD．
3. （2022·广东肇庆市高三下学期三模）如图甲所示，10个人用20根等长的绳子拉起一个鼓，一端系在鼓上，一端用手拉住，每根绳子与竖直面的夹角均相等，若绳子连接鼓的结点、拉绳子的手分别在其所在圆周上均等间距分布，鼓处于静止状态且鼓面水平，忽略绳子质量，简化图如图乙所示。现仅使鼓在绳子的作用下保持鼓面水平沿竖直方向缓慢下降，其他条件不变，则在鼓缓慢下降过程中，下列说法正确的是（ ）
A. 绳子对鼓的合力变大B. 绳子对鼓的合力变小
C. 每根绳子对人的作用力增大D. 每根绳子对人的作用力减小
【答案】D
【解析】
AB．鼓缓慢下降，处于动态平衡，绳子对鼓的合力等于鼓的重力，绳子的合力不变，AB错误；
CD．根据平衡条件得
解得
鼓缓慢下降过程中绳子与竖直方向的夹角变小，变大，F减小，C错误，D正确。
故选D。
4. （2022·河北石家庄市高三下学期二模）如图，一倾斜轻杆的上端固定于天花板上的O点，另一端固定一定质量的小球A，小球A通过细线与另一小球B相连，整个装置在竖直面内处于静止状态。现对小球B施加水平向右的外力F，使它缓慢移动到绳子与杆在一条直线上的位置。对此过程下列说法正确的是（ ）
A. 绳子张力逐渐变小B. 水平外力F逐渐减小
C. 轻杆的弹力逐渐增大D. 绳子与轻杆共线时，杆对球A的弹力一定沿杆向上
【答案】C
【解析】
AB．对小球B受力分析可知
则随着θ角逐渐变大，则绳子张力T逐渐变大，水平外力F逐渐变大，选项AB错误；
C．对AB的整体受力分析，则轻杆的弹力
可知随着F的增大，轻杆的弹力逐渐增大，选项C正确；
D．绳子与轻杆共线时，对球A受力分析可知，竖直向下的重力和绳子对A沿杆向下的拉力，则杆对球A的弹力方向沿着球A的重力与绳子对A的拉力的合力的反方向，可知杆对球A的弹力不是沿杆向上，选项D错误。
故选C。
5. （2022·河南洛阳市高三下学期二模）《大国工匠》节目中讲述了王进利用“秋千法”在1000kV的高压线上带电作业的过程，如图所示，绝缘轻绳OD一端固定在高压线杆塔上的O点，另一端固定在兜篮上。另一绝缘轻绳跨过固定在杆塔上C点的定滑轮，一端连接兜篮，另一端由工人控制。身穿屏蔽服的王进坐在兜篮里，缓慢地从C点运动到处于O点正下方E点的电缆处。绳OD一直处于伸直状态，兜篮、王进及携带的设备总质量为m，不计一切阻力，重力加速度大小为g。关于王进从C点运动到E点的过程中，下列说法正确的是（ ）
A. 工人对绳的拉力一直变大
B. 绳OD的拉力的一直变小
C. OD、CD两绳拉力的合力大小等于mg
D. 当绳CD与竖直方向的夹角为30°时，工人对绳的拉力为mg
【答案】CD
【解析】
AB．对兜篮、王进及携带的设备整体受力分析如图所示
绳OD的拉力为F1，与竖直方向的夹角为θ，绳CD的拉力为F2，与竖直方向的夹角为α。根据几何知识有
由正弦定理可得
解得
α增大，θ减小，则F1增大，F2减小，故AB错误；
C．两绳拉力的合力大小等于mg，故C正确；
D．当α=30°时，则θ=30°，根据平衡条件有
可得
故D正确；
故选CD。
6. （2022·河南许昌市高三下学期二模）如图所示，一粗糙斜面体静止在水平地面上，斜面体上方水平虚线处装有一光滑定滑轮。一轻绳跨过定滑轮，其一端悬挂物块N，另一端与斜面体上的物块M相连，系统处于静止状态。现把定滑轮沿水平虚线缓慢向右移动小段距离。系统仍处于静止状态，则在此过程中（ ）
A. 轻绳对滑轮的作用力大小不变B. 斜面体对M的摩擦力大小一直增加
C. 斜面体对M的作用力大小一直减小D. 地面对斜面体的支持力大小一直增加
【答案】C
【解析】
A．定滑轮沿水平虚线缓慢向右移动小段距离，绳子间的夹角变小，故轻绳对滑轮的作用力大小变大，A错误；
B．定滑轮沿水平虚线缓慢向右移动小段距离，绳子拉力的方向与竖直方向变小，但由于不知道摩擦力的方向，故无法判断斜面体对M的摩擦力大小变化情况，B错误；
C．由于定滑轮沿水平虚线缓慢向右移动小段距离，绳子拉力的方向与竖直方向变小，竖直方向的力增大，故斜面体对M的作用力大小一直减小，C正确；
D．对M和斜面整体分析，定滑轮沿水平虚线缓慢向右移动小段距离，绳子间的夹角变小，绳子竖直方向分力变大，地面对斜面体支持力变小，D错误。
故选C。近3年考情分析
考点要求
等级要求
考题统计
2022
2021
2020
三种常见的力
Ⅰ
力的合成与分解
Ⅱ
Ⅲ卷·T17
受力分析、共点力的平衡
Ⅱ
Ⅰ卷·T19
实验二：探究弹力与弹簧伸长的关系
实验三：验证力的平行四边形定则
方法
步骤
解析法
（1）列平衡方程得出未知量与已知量的关系表达式；
（2）根据已知量的变化情况来确定未知量的变化情况
方法
步骤
图解法
（1）根据已知量的变化情况，画出平行四边形边、角的变化；
（2）确定未知量大小、方向的变化
方法
步骤
相似三角形法
（1）根据已知条件画出两个不同情况对应的力的三角形和空间几何三角形，确定对应边，利用三角形相似知识列出比例式；
（2）确定未知量大小的变化情况