高考物理力学知识点之相互作用全集汇编及答案解析
一、选择题
1．如图所示，用一根长为L的细绳一端固定在O点，另一端悬挂质量为m的小球A，为使细绳与竖直方向夹角为30°且绷紧，小球A处于静止，则需对小球施加的最小力等于（）
A．B．C．D．
2．如图所示为小朋友喜欢的磁性黑板，下面有一个托盘，让黑板撑开一个安全角度（黑板平面与水平面的夹角为θ），不易倾倒，小朋友不但可以在上面用专用画笔涂鸦，磁性黑板擦也可以直接吸在上面．图中就有小朋友把一块质量m为黑板擦吸在上面保持静止，黑板与黑板擦之间的动摩擦因数μ，则下列说法正确的是（）
A．黑板擦对黑板的压力大小为mgcosθ
B．黑板斜面对黑板的摩擦力大小为μmgcosθ
C．黑板对黑板擦的摩擦力大于mgsinθ
D．黑板对黑板擦的作用力大小为mg
3．如图所示，用三根轻绳将A、B两小球以及水平天花板上的固定点O之间两两连接．然后用一水平方向的力F作用于A球上，此时三根轻绳均处于直线状态，且OB绳恰好处于竖直方向，两球均处于静止状态．已知三根轻绳的长度之比为OA∶AB∶OB＝3∶4∶5，两球质量关系为m A＝2m B＝2m，则下列说法正确的是
A．OB绳的拉力大小为2mg
B．OA绳的拉力大小为10
3 mg
C．F的大小为4
3 mg
D．AB绳的拉力大小为mg
4．如图所示，一个重为5N的大砝码，用细线悬挂在O点，现在用力F拉砝码，使悬线偏离竖直方向30°时处于静止状态，此时所用拉力F的最小值为（）
A．8.65N B．5.0N
C．4.3N D．2.5N
5．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3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4
3 mg
D．水平地面对下方三个球的摩擦力均为4
3
mg
6．小华用手握住水杯保持静止状态，下列说法正确的是（）
A．杯子受到的重力与摩擦力是一对平衡力
B．杯子受到的压力是杯子形变产生的
C．杯子和手之间没有相对运动趋势
D．手给杯子的压力越大，杯子受到的摩擦力越大
7．春节期间有挂灯笼的传统习俗。
如图是同一型号灯笼的四种悬挂方式，其中绳子OA所受拉力最大的是（）
A ．
B ．
C ．
D ．
8．如图所示，质量为1kg 的物体与地面间的动摩擦因数0.2μ=，从0t =开始以初速度0v 沿水平地面向右滑行，同时受到一个水平向左的恒力1N F =的作用，取向右为正方向，该物体受到的摩擦力f F 随时间变化的图像是下列图中的（ ）
A ．
B ．
C ．
D ．
9．灯笼，又称彩灯，是一种古老的中国传统工艺品．每年的农历正月十五元宵节前后，人们都挂起红灯笼，来营造一种喜庆的氛围．如图是某节日挂出的一只灯笼，轻绳a 、b 将灯笼悬挂于O 点绳a 与水平方向的夹角为，绳b 水平．灯笼保持静止，所受重力为G ，绳a 、b 对O 点拉力分別为F 1、F 2，下列说法正确的是（ ）
A．
B．
C．F1和F2的合力与灯笼对地球的引力是一对平衡力
D．灯笼只有重心位置处受重力作用，其他位置不受重力
10．用斧头劈木柴的情景如图甲所示。
劈的纵截面是一个等腰三角形，劈背的宽度为d，劈的侧面长为l，当在劈背加一个力F时的受力示意图如乙所示，若不计斧头的重力，则劈的侧面推压木柴的力F1为（）
A．l
F
d
B．
d
F
l
C．
2
l
F
d
D．
2
d
F
l
11．小华同学利用如图所示的实验装置来测定物体与滑板间的滑动摩擦力．下列关于用这种装置做实验的说法中，你认为正确的是
A．必须调节托盘中重物的重量，确保滑板做匀速运动
B．不一定要使滑板做匀速运动，但必须要用恒力拉滑板
C．托盘中放的重物越重，滑板运动得越快，弹簧秤读数越大
D．只要滑板与木块有相对运动，无论滑板做什么运动，弹簧秤的读数都相同
12．质量为m的物体，沿倾角为θ，质量为M的斜面匀速下滑，如图所示，若物体与斜面间的动摩擦因数为μ1，斜面与水平地面间的动摩擦因数为μ2，物体下滑过程中，斜面仍静止在地面上，下述正确的是（）
A．地面对斜面的支持力小于（m+M）g
B．地面对斜面的支持力大于（m+M）g
C．斜面不受地面的摩擦力作用
D．斜面受到地面的摩擦力的方向一定平行地面向左
13．如图所示，物块A放在直角三角形斜面体B上面，B放在弹簧上面并紧挨着竖直墙壁，初始时A、B静止，现用力F沿斜面向上推A，但A、B仍未动．则施加力F后，下列说法正确的是()
A．A、B之间的摩擦力一定变大
B．B与墙面间的弹力可能不变
C．B与墙之间可能没有摩擦力
D．弹簧弹力一定不变
14．一物块m在水平力拉动下，沿静止的水平传送带由A端运动到B端，如图甲所示，这时所受摩擦力为F1；现开动机械让传送带向左匀速传动，再次将同样的物块m由传送带的左端匀速拉动到右端，这时所受摩擦力大小为F2，如图乙所示．则F1， F2的大小关系满足（）
A．F1=F2
B．F1＜F2
C．F1＞F2
D．上述三种情况都有可能
15．以下几组共点力分别作用在物体上，有可能使物体所受合力为零的是( )
A．10Ｎ，50Ｎ，100Ｎ. B．5Ｎ，10Ｎ，20Ｎ.
C．10Ｎ，40Ｎ，5Ｎ. D．30Ｎ，40Ｎ，50Ｎ.
16．固定的粗糙斜面上有一个静止的木箱，某同学用平行于斜面向上的力F推木箱，但没有推动．则木箱受到的摩擦力
A．方向一定平行于斜面向上B．方向一定平行于斜面向下
C．大小一定为零D．大小可能为零
17．如图所示，用完全相同的轻弹簧A、B、C将两个相同的小球连接并悬挂，小球处于静止状态，弹簧A与竖直方向的夹角为30°，弹簧C水平，则弹簧A、C的伸长量之比为
（ ）
A ．3:4
B ．4:3
C ．1:2
D ．2:1
18．互成角度的两个共点力，其中一个力保持恒定，另一个力从零开始逐渐增大，且方向保持不变。
则这两个共点力的合力
A ．一定逐渐增大
B ．一定逐渐减小
C ．可能先增大后减小
D ．可能先减小后增大
19．如图，在固定斜面上的一物块受到一外力F 的作用，F 平行于斜面向上。
若要物块在斜面上保持静止，F 的取值应有一定的范围，已知其最大值和最小值分别为F 1和F 2（F 1和F 2的方向均沿斜面向上）。
由此可求出物块与斜面间的最大静摩擦力为( )
A ．12F
B ．22F
C ．122F F -
D ．122
F F + 20．如图所示，用三根轻绳将质量为m 的物块静止悬挂在空中。
已知ab 和bc 与竖直方向的夹角分别为30°和60°，则ac 绳和bc 绳中的拉力分别为（ ）
A ．13,2mg mg
B ．31,2mg mg
C ．31,42mg mg
D ．13,24
mg mg 21．有上下两条摩擦因数相同的水平轨道L 1、L 2，它们在同一竖直面内，相同质量的物块A 、B 放置在两轨道上，轨道L 1开一条平行轨道方向的细缝，可使细线通过，如图所示．A 物块在B 物块正上方．在连接A 、B 细线的中点O 施加拉力，使A 、B 一起向右做匀速直线运动，则F 的方向可能是（图中OQ 表示水平方向）（ ）
A ．沿OP 方向
B ．沿OQ 方向
C ．沿ON 方向
D ．沿OP 、OQ 、ON 方向都可能
22．如图所示，在水平天花板的A 点处固定一根轻杆a ，杆与天花板保持垂直.杆的下端有一个轻滑轮O.另一根细线上端固定在该天花板的B 点处，细线跨过滑轮O ，下端系一个重为G 的物体，BO 段细线与天花板的夹角θ=30°.系统保持静止，不计一切摩擦.下列说法中正确的是( )
A ．细线BO 对天花板的拉力大小是G/2
B ．a 杆对滑轮的作用力大小是G/2
C ．a 杆和细线对滑轮的合力大小是G
D ．a 杆对滑轮的作用力大小是G 23．如题所示，质量为m 的物体悬挂在轻质支架上，斜梁OB 与竖直方向的夹角为θ。
设水平横梁OA 和斜梁OB 作用与O 点的弹力分别为F 1和F 2，以下结果正确的是（ ）
A ．F 1=mg sin θ
B ．F 1=sin mg θ
C ．F 2=mg cos θ
D ．F 2=cos mg θ
24．起重机通过一绳子将货物向上吊起的过程中(忽略绳子的重力和空气阻力)，以下说法正确的是( )
A ．当货物匀速上升时，绳子对货物的拉力与货物对绳子的拉力是一对平衡力
B ．无论货物怎么上升，绳子对货物的拉力大小都等于货物对绳子的拉力大小
C ．无论货物怎么上升，绳子对货物的拉力大小总大于货物的重力大小
D ．若绳子质量不能忽略且货物匀速上升时，绳子对货物的拉力大小一定大于货物的重力
25．如图所示，两个质量均为m 的物体分别挂在支架上的B 点(如图甲所示)和跨过滑轮的轻绳BC 上(如图乙所示)，图甲中轻杆AB 可绕A 点转动，图乙中水平轻杆一端A 插在墙壁内，已知θ＝30°，则图甲中轻杆AB 受到绳子的作用力F 1和图乙中滑轮受到绳子的作用力F 2分别为( )
A ．F 1＝mg 、23F mg =
B ．13F mg =、23F mg =
C ．13F mg =、F 2＝mg
D ．13F mg
=、F 2＝mg
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一、选择题
1．B
解析：B
【解析】
【详解】
以小球为研究对象，分析受力，作出力图如图：
根据作图法分析得到，当小球施加的力F 与细绳垂直时，所用的力最小.根据平衡条件，F 的最小值为：
.
A.
与分析结果不相符；故A 错误. B.
与分析结果相符；故B 正确. C.
与分析结果不相符；故C 错误. D.与分析结果不相符；故D 错误. 2．D
解析：D
【解析】
【详解】
对黑板擦受力分析，受到竖直向下的重力，黑板给的支持力N ，以及垂直黑板向下的吸力F ，沿黑板平面向上的摩擦力f ，根据正交分解可知sin f mg θ=，cos N mg F θ=+，根据牛顿第三定律可知黑板擦对黑板的压力大小为'cos N mg F θ=+，由于黑板擦处于静
止，所以重力和其余三个力（黑板对黑板擦的作用力）的合力为零，故黑板对黑板擦的作用力大小为mg，D正确．
【点睛】
在处理共点力平衡问题时，关键是对物体进行受力分析，然后根据正交分解法将各个力分解成两个方向上的力，然后列式求解，如果物体受到三力处于平衡状态，则可根据矢量三角形法，将三个力移动到一个三角形中，然后根据角度列式求解．
3．B
解析：B
【解析】
试题分析：对球B受力分析，受到重力、OB的拉力，二力方向相反，假设AB绳子有拉力，则拉力的方向一定是沿着绳子由B指向A的，球B会偏离竖直方向，与题目矛盾，故AB绳子的拉力为零，故OB绳子的拉力等于球B的重力为mg，故A错误；对球A受力分析，受拉力F、重力mg和AO绳子的拉力T，如图
根据几何关系，有
48
2
33
F mg mg
=⋅=；
510
2
33
T mg mg
=⋅=，故B正确，C D错误；故
选B．
考点：物体的平衡
【名师点睛】本题关键先对B球受力分析，得到AB绳子的拉力为零，然后对A球受力分析，根据平衡条件并运用相似三角形法求解未知力．
4．D
解析：D
【解析】
【分析】
【详解】
以物体为研究对象，根据作图法可知，当拉力F 与细线垂直时最小，如图所示：
根据平衡条件得F 的最小值为3050.5 2.5min F Gsin N N =︒=⨯=，故选项D 正确，ABC 错误． 5．C
解析：C
【解析】
对上方球分析可知，小球受重力和下方球的支持力而处于平衡状态，所以上方球一定与下方球有力的作用，故A 错误；下方球由于受上方球斜向下的弹力作用，所以下方球有运动的趋势，故下方球受摩擦力作用，故B 错误；对四个球的整体分析，整体受重力和地面的支持力而处于平衡，所以三个小球受支持力大小为4mg ，每个小球受支持力为43
mg ，故C 正确；三个下方小球受到的是静摩擦力，故不能根据滑动摩擦力公式进行计算，故D 错误．故选C ．
6．A
解析：A
【解析】
【分析】
【详解】
A. 杯子受到的重力与摩擦力大小相等，方向相反，作用在同一条直线上，并且作用在同一个物体上，是一对平衡力，A 正确；
B. 杯子受到的压力是因为手的形变而产生的，B 错误；
C. 杯子和手之间有静摩擦力，具有相对运动趋势，C 错误；
D. 不管手给杯子的压力多大，杯子受到的摩擦力大小总等于杯子重力，是不变的，D 错误。
故选A 。
【点睛】
本题考查了静摩擦力大小、产生条件和弹力。
7．C
解析：C
【解析】
【分析】
由共点力的平衡条件可知，两根绳子的拉力与灯笼重力的合力大小相等，方向相反；则由几何关系可知，AB 中重力大于OA 的拉力，C 中重力小于OA 的拉力，D 中重力等于OA 的拉力。
AB .拉力小于重力，不是最大的，AB 错误
CD .D 中拉力等于重力，C 中拉力大于重力最大，C 正确D 错误；
故C 中OA 的拉力最大。
故选C 。
【点睛】
四种情况下，灯笼均处于平衡状态，根据物体平衡知识列方程可以求解。
8．A
解析：A
【解析】
【分析】
【详解】
开始物体受到水平向左滑动摩擦力：
0.2110N 2N f mg μ==⨯⨯=
物体速度减为0，外力F f <，所以物体受到水平向右静摩擦力：
1N f F '==
故选A ．
9．A
解析：A
【解析】
【详解】
对结点O ： G= F 1sin θ；F 2=F 1cos θ，解得；，选项A 正确，B 错误； F 1和F 2的合力与灯笼的重力是平衡力，而灯笼的重力与灯笼对地球的引力是一对相互作用力，选项C 错误；灯笼各个部分都受重力作用，这些重力的作用点等效为灯笼的重心，选项D 错误；故选A.
10．A
解析：A
【解析】
【详解】
根据对称性，两分力F 1、F 2大小相等，这样，以F 1、F 2为邻边的平行四边形就是一个菱形，因为菱形的对角线互相垂直且平分，所以根据三角形相似
1
22d F
l F =
解得
12l F F F d
==
故A 正确，BCD 错误。
故选A 。
11．D
解析：D
【解析】
【详解】
不管重物如何运动，滑块水平方向受弹簧向左的拉力和向右的滑动摩擦力，始终处于平衡状态，故弹簧秤的读数等于滑块与板之间的滑动摩擦力的大小；故ABC 错误，D 正确； 故选D ．
【点睛】
本题考查了物体的平衡条件的应用，同时也提供了一种测量滑动摩擦力的较为方便的方法，即无论滑板做匀速、匀变速、还是非匀变速运动，弹簧秤的读数都等于滑块与板之间的滑动摩擦力的大小，是恒定不变的．
12．C
解析：C
【解析】
【分析】
考查平衡状态的受力分析。
【详解】
AB ．物体匀速下滑，对物体受力分析，受竖直向下的重力mg ，垂直斜面的支持力F N1以及沿斜面向上的摩擦力f 1，三力平衡，则斜面对物体的支持力与斜面对物体的摩擦力的合力F 与重力mg 等大反向，即竖直向上，由牛顿第三定律可知，物体对斜面的力F '竖直向下，与F 等大，对斜面体受力分析，有竖直向下的重力Mg ，物体对斜面竖直向下的力F '以及地面对斜面体竖直向上的支持力F N2，由平衡条件可知：
N2+=F Mg F '
==F F mg '
解得：
N2=()F m M g +
CD ．对斜面体受力分析可知，斜面体水平方向不受力，所以地面对斜面体无摩擦力，C 正确，D 错误。
故选C 。
13．D
解析：D
【解析】
【详解】
对物块A ，开始受重力、B 对A 的支持力和静摩擦力平衡，当施加F 后，仍然处于静止，若F<mgsin θ,摩擦力变小，故A 错误；以A 、B 整体为对象，没有外力F 时，墙壁与B 之间没有弹力，有了F 之后，墙壁与B 之间有弹力，故B 错误；对整体分析，由于AB 不动，弹簧的形变量不变，则弹簧的弹力不变，开始弹簧的弹力等于A 、B 的总重力，施加F 后，弹簧的弹力不变，总重力不变，根据平衡知，则B 与墙之间一定有摩擦力．故C 错误，D 正确；
故选BD ．
【点睛】
最初A. B 之间的静摩擦力沿斜面向上，施力F 后，摩擦力可能变小，可能不变，可能变大；将A. B 整体分析，力F 有水平向左的分力，所以B 与墙面的弹力变大，力F 有竖直向上的分力，所以B 与墙之间有静摩擦力；由于弹簧的形变没有变化，所以弹簧的弹力一定不变．
14．A
解析：A
【解析】
水平传送带静止时和向左匀速传动时，物块m 由传送带的左端匀速拉动到右端的过程中，受到的都是滑动摩擦力，物块与传送带间的动摩擦因数μ和物块对传送带的压力大小都不变，由滑动摩擦力公式N f F μ=，得知12F F =，A 正确．
15．D
解析：D
【解析】
【分析】
物体做匀速直线运动的条件是所受到的外力的合力为零．判断各选项中的三个力的合力能否为零为零．常用的方法是先找出其中两个力的合力范围，看看第三个力是否在这两个力的合力的范围之内，在范围之内合力可以为零，否则不能。
【详解】
A 、10N 和50N 的合力范围是40N≤F 合≤60N，第三个力100N 不在其范围之内，这三个力的合力不可以为零，故A 错误。
B 、5N 和10N 的合力范围是5N≤F 合≤15N，第三个力20N 不在其范围之外，这三个力的合力不可以为零，故B 错误。
C 、10N 和40N 的合力范围是30N≤F 合≤50N，第三个力5N 不在其范围之内，这三个力的合力不可以为零，故C 错误。
D 、30N 和40N 的合力范围是10N≤F 合≤70N，第三个力50N 在其范围之内，这三个力的合力可以为零，故D 正确。
16．D
解析：D
【解析】
【分析】
【详解】
设木块的重力为G ，斜面的倾角为α，若F =G sin α，木块相对斜面没有运动趋势，不受静摩擦力；若F ＞G sin α，木块相对斜面有向上的运动趋势，静摩擦力沿斜面向下；若F ＜G sin α，木块相对斜面有向下的运动趋势，静摩擦力沿斜面向上；故ABC 错误D 正确。
故选D 。
17．D
解析：D
【解析】
【详解】
将两小球看做一个整体分析，可知整体受到重力、轻弹簧A 、C 的拉力共3个力的作用而处于平衡状态，将轻弹簧A 的拉力沿竖直方向和水平方向分解可知水平方向上满足sin 30Ax A C F F F =︒=，故:2:1A C F F =，据题意可知三个弹簧的劲度系数相同，由胡克定律F kx =可知弹簧A 、C 的伸长量之比为2:1，故D 项正确，ABC 三项错误．
18．D
解析：D
【解析】
【分析】
【详解】
当两个力夹角90θ≤，根据平行四边形定则，合力逐渐增大；当两个力夹角90θ>，根据平行四边形定则，合力先减小后增大，所以D 正确，ABC 错误。
故选D 。
19．C
解析：C
【解析】
【分析】
对滑块受力分析，受重力、拉力、支持力、静摩擦力，四力平衡；当静摩擦力平行斜面向下时，拉力最大；当静摩擦力平行斜面向上时，拉力最小；根据平衡条件列式求解即可。
【详解】
对滑块受力分析，受重力、拉力、支持力、静摩擦力，设滑块受到的最大静摩擦力为f ，物体保持静止，受力平衡，合力为零；当静摩擦力平行斜面向下时，拉力最大，有：
1sin 0F mg f θ--=；
当静摩擦力平行斜面向上时，拉力最小，有：2sin 0F mg f θ-+=； 联立解得：122
F F f -=
，故C 正确，ABD 错误； 故选C 。
【点睛】
本题关键是明确拉力最大和最小的两种临界状况，受力分析后根据平衡条件列式并联立求解。
20．B
解析：B
【解析】 【详解】 对结点C 受力分析，受到三根绳子拉力，将a F 和b F 合成为F ，如图所示
根据平衡条件有：
c F F mg ==
根据三角函数关系得：
3cos302a F F mg =⋅=
1cos602
b F F mg =⋅=
B 正确，ACD 错误。
故选B 。
21．C
解析：C
【解析】
【分析】
【详解】
力的作用点是在细线的中点，而且物块A 在B 的正上方，所以三角形ABO 是等腰三角形，且AB 在竖直方向，所以AO 与BO 与水平方向的夹角相等．因为A 对水平轨道的正压力大于B 对水平轨道的正压力，所以水平面对A 的摩擦力大于水平面对B 的摩擦力，由题意细线AO 受到的拉力必须大于BO 受到的拉力，所以F 的方向只能是ON 方向．故C 正确，ABD 错误。
故选C 。
22．D
解析：D
【解析】
【分析】
先对重物受力分析，根据平衡条件求得细线的拉力；再对滑轮受力分析，根据力的合成的平行四边形定则求得细线对滑轮的合力，再得到a 杆对滑轮的力．
【详解】
A ．对重物G 受力分析，受到重力和拉力T ，根据平衡条件，有T=G ，同一根绳子拉力处处相等，故绳子对天花板的拉力也等于G ，故A 错误；
B D ．对滑轮受力分析，受到绳子的压力（等于两边绳子拉力的合力），以及杆的弹力（向右上方的支持力），如图；
根据平衡条件，因滑轮两边细绳的拉力夹角为120°，则结合几何关系，有a 杆对滑轮的作用力大小 F=T=G ，故B 错误，D 正确；
C ．由于滑轮处于平衡状态，故a 杆和细线对滑轮的合力大小是零，故C 错误； 故选
D ．
【点睛】
本题的关键是先后对重物和滑轮受力分析，然后根据共点力平衡条件列式分析．解答时，要熟练运用几何知识研究．
23．D
解析：D
【解析】
【分析】
【详解】
以O 点为研究对象，进行受力分析可得：绳子对O 点作用力竖直向下，大小等于mg ；水平横梁OA 对O 点的弹力F 1沿水平方向向左；斜梁OB 对O 点的弹力F 2沿OB 方向向上，如图所示，由平衡条件可得
F 1=mg tan θ，F 2=cos mg
故D项正确，ABC三项错误。
故选D。
．
24．B
解析：B
【解析】
【分析】
【详解】
绳子对货物的拉力与货物对绳子的拉力是作用力和反作用力，故A错误；无论货物怎么上升，绳子对货物的拉力与货物对绳子的拉力总是作用力和反作用力，故它们大小相等，选项B正确；当货物减速上升时，加速度向下，绳子对货物的拉力大小一定小于货物的重力大小，此时货物处于失重状态，选项C错误；若绳子质量不能忽略且货物匀速上升时，绳子对货物的拉力大小一定等于货物的重力，故D错误．
25．D
解析：D
【解析】
【分析】
【详解】
甲图中，结点受BC绳子的拉力、重力和AB杆子的支持力，
根据平衡条件，有：
13
F mg
乙图中，绳子对滑轮的作用力应是两股绳的合力，如图所示
故F2=mg
故D正确．。
