2021年高考物理真题和模拟题分类汇编专题03相互作用含解析

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

1

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（ ）

2

2

A. F1 =mgsincos F2= Mg - mgsin

B. F1= mgtan F2= Mg+mgsincos C. F1=mgtan F2=Mg +mg - mgcos D. F1=mgsincos 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

2竖直方向有F2Mgmgcos

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Mgmgcos。 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（ ）

2 3

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

F1mgtan

F2mg cos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）为力是（ ）

。飞机的重力为G，使飞机实现节油巡航模式的最小推

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，

4

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＝解得Fy＝G﹣则

2

f f

G的抛物线，即当

G

结合数学知识可知F1表达式为开口向上，对称轴为时取得最小值，将其代入F1表达式， 解得故选：D。

，故ABC错误，D正确

2

【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

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【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Fmgtan

可见水平拉力F逐渐增大，绳子的拉力为Tmg cos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

TxTcos

N+Tsin=m甲g

故摩擦力方向向左，不变，变大，N增大，则有f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=mgcos

cos3，已知重力加速度g=10m/s2，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。 4(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

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tan1

以球为研究对象，受力如图，小球受力平衡，墙壁对球的弹力

N2mgtan

解得

N215N

(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

FNMmg

N2mgtanFf

FfFN

解得

tan(mM)mM)m3(4m

无论球的质量是多少都必须满足以上条件，则

tan34 θ最大为θm=37°，此时L=R+sinθm 解得

L=16m

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