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专题二相互作用高考物理(浙江专用)五年高考A组自主命题·浙江卷题组考点一常见的三种力、受力分析1.(2019浙江4月选考,6,3分)如图所示,小明撑杆使船离岸,则下列说法正确的是 ()A.小明与船之间存在摩擦力B.杆的弯曲是由于受到杆对小明的力C.杆对岸的力大于岸对杆的力D.小明对杆的力和岸对杆的力是一对相互作用力答案A小明与船之间存在相对运动的趋势,则它们之间存在静摩擦力,选项A正确;杆的弯曲是由于杆受到力的作用,选项B错误;杆对岸的力与岸对杆的力是作用力与反作用力,大小相等,选项C错误;小明对杆的力和杆对小明的力是一对相互作用力,选项D错误。2.(2018浙江11月选考,11,3分)小明在观察如图所示的沙子堆积时,发现沙子会自然堆积成圆锥体,且在不断堆积过程中,材料相同的沙子自然堆积成的圆锥体的最大底角都是相同的。小明测出这堆沙子的底部周长为31.4m,利用物理知识测得沙子之间的动摩擦因数为0.5,估算出这堆沙子的体积最接近 ()A.60m3B.200m3C.250m3D.500m3答案A沙堆底部周长为31.4m,故圆锥体的底部圆半径为r= m=5m,对锥面上的一粒沙粒分析,当满足μmgcosθ=mgsinθ(θ为锥体的底角)时沙粒刚好静止,故μ=tanθ= ,解得圆锥体高h=2.5m,故这堆沙的体积约为V= Sh= ×3.14×52×2.5m3≈65m3,最接近60m3,故A正确。31.423.14hr13133.(2017浙江4月选考,7,3分)重型自卸车利用液压装置使车厢缓慢倾斜到一定角度,车厢上的石块就会自动滑下。以下说法正确的是 () A.在石块下滑前后自卸车与石块整体的重心位置不变B.自卸车车厢倾角越大,石块与车厢的动摩擦因数越小C.自卸车车厢倾角变大,车厢与石块间的正压力减小D.石块开始下滑时,受到的摩擦力大于重力沿斜面方向的分力答案C物体重心的位置跟形状还有质量分布有关,石块下滑前后,质量分布变化,所以自卸车与石块整体的重心位置改变,A错误;动摩擦因数与倾角无关,B错误;如图所示 FN=GcosθFf=Gsinθ倾角变大,正压力减小,所以C正确;石块下滑时,重力的分力大于受到的摩擦力,D错误。思路分析本题综合考查了重心、动摩擦因数、力的正交分解。重心会随质量重新分布而变动;动摩擦因数和接触面的材料种类、粗糙程度有关,而与其他条件无关;车厢对石块的正压力与石块重力沿垂直于斜面方向的分力平衡,可结合车厢倾角变化分析正压力大小的变化;重力沿斜面向下的分力大于摩擦力时石块才会开始下滑。4.(2016浙江10月选考,3,3分)中国女排在2016年奥运会比赛中再度夺冠。图为比赛中精彩瞬间的照片,此时排球受到的力有 () A.推力B.重力、推力C.重力、空气对球的作用力D.重力、推力、空气对球的作用力答案C本题考查对物体的受力分析。图中排球受到的力是:重力、空气对球的作用力。此刻人手与球并没有接触,所以没有推力,选项A、B、D均错。故选C。命制过程本题以2016年奥运会中国女排夺冠为背景命题,解题的关键是受力分析。5.(2016浙江4月选考,2,3分)如图所示是某人在投飞镖,飞镖在飞行途中受到的力有 () A.推力B.重力、空气阻力C.重力、推力D.重力、推力、空气阻力答案B飞镖在飞行途中已经脱离手对飞镖作用力,所以仅受到重力和空气阻力,B正确。6.(2015浙江10月选考,13,3分)将质量为1.0kg的木块放在水平长木板上,用力沿水平方向拉木块,拉力从0开始逐渐增大,木块先静止后相对木板运动。用力传感器采集木块受到的拉力和摩擦力的大小,并用计算机绘制出摩擦力大小Ff随拉力大小F变化的图像,如图所示。木块与长木板间的动摩擦因数为(g=10m/s2) () A.0.3B.0.5C.0.6D.1.0答案A由图可知最大静摩擦力为5N,滑动摩擦力为3N,且滑动摩擦力满足公式Ff=μmg,所以μ=0.3,A正确。思路分析如果未特别说明,则最大静摩擦力大于滑动摩擦力。本题正确识图是解题关键,摩擦力突然变小代表物体开始滑动,这样就不难得到滑动摩擦力等于3N。1.(2019浙江4月选考,11,3分)如图所示,一根粗糙的水平横杆上套有A、B两个轻环,系在两环上的等长细绳拴住的书本处于静止状态,现将两环距离变小后书本仍处于静止状态,则 ()A.杆对A环的支持力变大B.B环对杆的摩擦力变小C.杆对A环的力不变D.与B环相连的细绳对书本的拉力变大考点二力的合成与分解共点力的平衡答案B对两环和书本组成的系统进行整体受力分析,竖直方向:2N=mg,可知将两环距离变小后杆对A环的支持力不变,选项A错误;设细绳与杆之间夹角为θ,对圆环B受力分析可知,f=Tcosθ;对书本:2Tsinθ=mg,解得f= (其中的θ是绳与杆之间的夹角),则当两环距离变小后,θ变大,则f减小,与B环相连的细绳对书本的拉力T变小,选项B正确,D错误;同理,杆对A环的摩擦力减小,杆对A环的支持力不变,则杆对A环的力减小,选项C错误。2tanmgθ2.(2017浙江11月选考,5,3分)叠放在水平地面上的四个完全相同的排球如图所示,质量均为m,相互接触。球与地面间的动摩擦因数均为μ,则 () A.上方球与下方三个球间均没有弹力B.下方三个球与水平地面间均没有摩擦力C.水平地面对下方三个球的支持力均为 mgD.水平地面对下方三个球的摩擦力均为 μmg4343答案C将四个球看作一个整体,地面的支持力与整体重力平衡,设下方一个球受的支持力大小为FN,因此3FN=4mg,所以选项C正确。最上面的球对下面三个球肯定有弹力,选项A错误。对下方三个球中的一个球进行受力分析,如图所示,由此受力分析可知,选项B错误。由于球受到的是静摩擦力,因此不能通过Ff=μFN求解静摩擦力,选项D错误。 命制过程浙江物理考题只要求在同一平面内的共点力平衡问题。此题初看是立体球,但可以用同一平面内的共点力平衡方法求解。3.(2017浙江4月选考,10,3分)重力为G的体操运动员在进行自由体操比赛时,有如图所示的比赛动作,当运动员竖直倒立保持静止状态时,两手臂对称支撑,夹角为θ,则 () A.当θ=60°时,运动员单手对地面的正压力大小为 B.当θ=120°时,运动员单手对地面的正压力大小为GC.当θ不同时,运动员受到的合力不同D.当θ不同时,运动员与地面之间的相互作用力不相等2G答案A地面对手的作用力与θ无关F1=F2= 而手臂受力与夹角θ有关,如图所示 所以选项A正确,B错误。不管角度如何,运动员受到的合力为零,选项C错误;不管角度如何,相互作用力总是等大的,选项D错误。2G解题关键抓住平衡重力的是沿竖直方向的支持力,所以支持力与夹角无关。4.(2016浙江10月选考,13,3分)如图所示,质量为m,电荷量为q的带电小球A用绝缘细线悬挂于O点,带有电荷量也为q的小球B固定在O点正下方绝缘柱上。其中O点与小球A的间距为l,O点与小球B的间距为 l。当小球A平衡时,悬线与竖直方向夹角θ=30°,带电小球A、B均可视为点电荷,静电力常量为k。则 ()A.A、B间库仑力大小F= B.A、B间库仑力大小F= C.细线拉力大小FT= D.细线拉力大小FT= mg3222kql33mg223kql3答案B本题考查了库仑力作用下的平衡问题。小球A的受力分析如图: 由于对称性,细线拉力等于库仑力,且根据平衡条件得Fcos30°= mg,化简得F= ,即细线拉力FT= ,因此选项B正确、D错误。由库仑定律得F= ,则选项A、C错误。1233mg33mg22kql考点一常见的三种力、受力分析B组统一命题、省(区、市)卷题组1.(2019江苏单科,2,3分)如图所示,一只气球在风中处于静止状态,风对气球的作用力水平向右。细绳与竖直方向的夹角为α,绳的拉力为T,则风对气球作用力的大小为 () A. B. C.TsinαD.TcosαsinTαcosTα答案C本题考查力的分解内容,有利于培养应用数学知识处理物理问题的能力,体现了核心素养中的模型建构要素。如图所示,气球处于平衡状态,在水平方向上风力与拉力T的水平分力平衡,F风=Tsinα,故选项C正确。 关键指导气球在浮力、重力、水平向右的风力和绳的拉力共同作用下处于平衡状态,其中浮力与重力的合力竖直向上。2.(2017课标Ⅱ,16,6分)如图,一物块在水平拉力F的作用下沿水平桌面做匀速直线运动。若保持F的大小不变,而方向与水平面成60°角,物块也恰好做匀速直线运动。物块与桌面间的动摩擦因数为 () A.2- B. C. D. 3363332答案C本题考查物体受力分析、滑动摩擦力、物体的平衡。物块在水平力F作用下做匀速直线运动,其受力如图甲所示 甲乙由平衡条件:F=f、FN=mg而f=μFN=μmg即F=μmg当F的方向与水平面成60°角时,其受力如图乙由平衡条件:Fcos60°=f1f1=μFN1=μ(mg-Fsin60°)联立解得μ= ,选项C正确。33以下为教师用书专用(3~4)3.(2017课标Ⅲ,17,6分)一根轻质弹性绳的两端分别固定在水平天花板上相距80cm的两点上,弹性绳的原长也为80cm。将一钩码挂在弹性绳的中点,平衡时弹性绳的总长度为100cm;再将弹性绳的两端缓慢移至天花板上的同一点,则弹性绳的总长度变为(弹性绳的伸长始终处于弹性限度内) ()A.86cmB.92cmC.98cmD.104cm答案B设总长度为100cm时与水平方向夹角为θ,则cosθ= ,故θ=37°。总长度为100cm时弹力F=kx1,设移至天花板同一点时的弹力为kx2,则 kx1sinθ= kx2,得x2=12cm,则弹性绳的总长度为92cm,故B项正确。4512124.(2016江苏单科,1,3分)一轻质弹簧原长为8cm,在4N的拉力作用下伸长了2cm,弹簧未超出弹性限度。则该弹簧的劲度系数为 ()A.40m/NB.40N/mC.200m/ND.200N/m答案D根据胡克定律有F=kx,则k= = N/m=200N/m,故D正确。Fx24210考点二力的合成与分解共点力的平衡1.(2019课标Ⅱ,16,6分)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1500N,则物块的质量最大为 ()A.150kgB.100 kgC.200kgD.200 kg3333答案A本题考查了对平衡条件的理解与应用,检验了理解能力、推理能力,体现了模型建构、科学推理等核心素养。物块沿斜面向上匀速运动,则物块受力平衡,满足关系F-mgsin30°-μmgcos30°=0,其中μ= ,g=10m/s2,当F=1500N时,物块的质量最大,为m= =150kg,故A正确。33sin30cos30Fgμg审题指导①物块沿斜面向上匀速运动,说明摩擦力为滑动摩擦力,f=μmgcosθ。②轻绳承受最大张力时对应物块的质量最大。2.(2018天津理综,7,6分)(多选)明朝谢肇淛的《五杂组》中记载:“明姑苏虎丘寺塔倾侧,议欲正之,非万缗不可。一游僧见之曰:无烦也,我能正之。”游僧每天将木楔从塔身倾斜一侧的砖缝间敲进去,经月余扶正了塔身。假设所用的木楔为等腰三角形,木楔的顶角为θ,现在木楔背上加一力F,方向如图所示,木楔两侧产生推力FN,则()A.若F一定,θ大时FN大B.若F一定,θ小时FN大C.若θ一定,F大时FN大D.若θ一定,F小时FN大答案BC本题考查力的分解。如图所示,把力F分解在垂直于木楔两侧的方向上,根据力的作用效果可知,F1=F2=FN= ,由此式可见,B、C项正确,A、D项错误。 2sin2Fθ思路分析力的分解方法按照力的实际作用效果分解力,得出FN的函数式,结论便一目了然。3.(2017课标Ⅰ,21,6分)(多选)如图,柔软轻绳ON的一端O固定,其中间某点M拴一重物,用手拉住绳的另一端N。初始时,OM竖直且MN被拉直,OM与MN之间的夹角为α(α )。现将重物向右上方缓