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专题三 相互作用——力
（考试时间：90 分钟 试卷满分：100 分）
第I 部分
一、单选题：本题共8 小题，共32 分。在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求，选对4 分，
选错不得分。
1．（2023·浙江·统考高考真题）图为“玉兔二号”巡视器在月球上从O 处行走到B 处的照片，轨迹OA 段
是直线，AB 段是曲线，巡视器质量为135kg，则巡视器（ ）
A．受到月球的引力为1350N
B．在AB 段运动时一定有加速度
C．OA 段与AB 段的平均速度方向相同
D．从O 到B 的位移大小等于OAB 轨迹长度
【答案】B
【详解】A．在月球上的g 与地球不同，故质量为135kg 的巡视器受到月球的引力不是1350N，故A 错
误；
B．由于在AB 段运动时做曲线运动，速度方向一定改变，一定有加速度，故B 正确；
C．平均速度的方向与位移方向相同，由图可知OA 段与AB 段位移方向不同，故平均速度方向不相同，故
C 错误；
D．根据位移的定义可知从O 到B 的位移大小等于OB 的连线长度，故D 错误。
故选B。
2．（2023·重庆·统考高考真题）矫正牙齿时，可用牵引线对牙施加力的作用。若某颗牙齿受到牵引线的两
个作用力大小均为F，夹角为α（如图），则该牙所受两牵引力的合力大小为（ ）
1
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A．
B．
C．
D．
【答案】B
【详解】根据平行四边形定则可知，该牙所受两牵引力的合力大小为
故选B。
3．（2023·山东·统考高考真题）餐厅暖盘车的储盘装置示意图如图所示，三根完全相同的弹簧等间距竖直
悬挂在水平固定圆环上，下端连接托盘。托盘上叠放若干相同的盘子，取走一个盘子，稳定后余下的正好
升高补平。已知单个盘子的质量为300g，相邻两盘间距1.0cm，重力加速度大小取10m/s2。弹簧始终在弹
性限度内，每根弹簧的劲度系数为（ ）
A．10N/m
B．100N/m
C．200N/m
D．300N/m
【答案】B
【详解】由题知，取走一个盘子，稳定后余下的正好升高补平，则说明一个盘子的重力可以使弹簧形变相
邻两盘间距，则有
mg = 3∙kx
解得
k = 100N/m
故选B。
2
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4．（2023·浙江·统考高考真题）如图所示，水平面上固定两排平行的半圆柱体，重为G 的光滑圆柱体静置
其上，a、b 为相切点，
，半径Ob 与重力的夹角为37°。已知
，
，则圆
柱体受到的支持力Fa、Fb大小为（ ）
A．
，
B．
，
C．
，
D．
，
【答案】D
【详解】对光滑圆柱体受力分析如图
由题意有
故选D。
5．（2023·广东·统考高考真题）如图所示，可视为质点的机器人通过磁铁吸附在船舷外壁面检测船体。壁
面可视为斜面，与竖直方向夹角为
。船和机器人保持静止时，机器人仅受重力
、支持力
、摩擦力
和磁力
的作用，磁力垂直壁面。下列关系式正确的是（ ）
A．
B．
C．
D．
3
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【答案】C
【详解】如图所示，将重力垂直于斜面方向和沿斜面方向分解
A C．沿斜面方向，由平衡条件得
故A 错误，C 正确；
B D．垂直斜面方向，由平衡条件得
故BD 错误。
故选C。
6．（2023·河北·高考真题）如图，轻质细杆
上穿有一个质量为
的小球
，将杆水平置于相互垂直的
固定光滑斜面上，系统恰好处于平衡状态。已知左侧斜面与水平面成
角，则左侧斜面对杆
支持力的
大小为（ ）
A．
B．
C．
D．
【答案】B
【详解】对轻杆和小球组成的系统进行受力分析，如图
设左侧斜面对杆AB 支持力的大小为
，由平衡条件有
4
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得
故选B。
7．（2024·浙江·高考真题）如图所示，在同一竖直平面内，小球A、B 上系有不可伸长的细线a、b、c 和
d，其中a 的上端悬挂于竖直固定的支架上，d 跨过左侧定滑轮、c 跨过右侧定滑轮分别与相同配重P、Q
相连，调节左、右两侧定滑轮高度达到平衡。己知小球A、B 和配重P、Q 质量均为
，细线c、d 平行
且与水平成
（不计摩擦），则细线a、b 的拉力分别为（ ）
A．
，
B．
，
C．
，
D．
，
【答案】D
【详解】由题意可知细线c 对A 的拉力和细线d 对B 的拉力大小相等、方向相反，对A、B 整体分析可知
细线a 的拉力大小为
设细线b 与水平方向夹角为α，对A、B 分析分别有
解得
故选D。
8．（2024·辽宁·校联考一模）如图所示，劲度系数为k 的橡皮绳的上端固定在O 点，下端自然伸长时在P
点。现在P 点固定一光滑的小钉子，将一质量为m 的小物块连在橡皮绳的下端，使其静止在O 点正下方的
水平地面上，小物块与地面间的动摩擦因数为
。某时刻，在小物块上施加一水平向右的拉力F，小物块
沿水平地面向右匀速运动的过程中（橡皮绳始终在弹性限度内），下列说法正确的是（ ）
5
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A．小物块受到橡皮绳的弹力大小不变
B．作用在小物块上的力F 保持不变
C．小物块受到地面的摩擦力保持不变
D．小物块对地面的压力逐渐减小
【答案】C
【详解】A．小物块沿水平地面向右匀速运动的过程中，橡皮绳的伸长量逐渐增加，根据胡克定律可知，
小物块受到橡皮绳的弹力大小逐渐增大，故A 错误；
BCD．由题意可知
为橡皮绳的原长，则P 点与小物块连接部分为橡皮绳的伸长量
，设P 点与小物块
连接部分橡皮绳与水平方向的夹角为
，P 点与地面的高度为，以小物块为对象，竖直方向根据受力平衡
可得
可得
可知小物块对地面的压力保持不变，根据
可知小物块受到地面的摩擦力保持不变；水平方向根据受力平衡可得
由于
逐渐增大，可知作用在小物块上的力F 逐渐增大，故BD 错误，C 正确。
故选C。
二、多选题：本题共4 小题，共16 分。有多项符合题目要求。全部选对的得4 分，选对但不全的得2 分，
有选错或不答的得0 分。
9．（2023·广东肇庆·广东肇庆中学校考模拟预测）耙在中国已有1500 年以上的历史，北魏贾思勰著《齐
民要术》称之为“铁齿楱”，将使用此农具的作业称作耙。如图甲所示，牛通过两根耙索拉粑沿水平方向
匀速耙地。两根耙索等长且对称，延长线的交点为
，夹角
，拉力大小均为F，平面
与
水平面的夹角为
（
为AB 的中点），如图乙所示。忽略耙索质量，下列说法正确的是（ ）
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A．两根耙索的合力大小为F
B．两根耙索的合力大小为
C．地对耙的水平阻力大小为1.5F
D．地对耙的水平阻力大小为F
【答案】BC
【详解】AB．两根耙索的合力大小为
故A 错误，B 正确；
CD．耙索沿水平方向匀速运动，由平衡条件，地对耙的水平阻力大小为
故C 正确，D 错误。
故选BC。
10．（2024·湖北·模拟预测）抓娃娃机是一种深受青少年喜爱的游戏设备，其利用机器自身所带的爪子抓
取箱柜内的物品。下图为某款抓娃娃机结构简图，其中机械臂15 一端铰链在水平横梁上，另一端铰链在质
量为m 的抓手16 上。机械臂可当成长度为L 的轻绳。12 为轻质细绳。设重力加速度为g，机械臂拴结点与
横梁左端点水平间距为2L，绳12 上拉力为F1，机械臂15 上拉力为F2，某次游戏时通过轻绳牵引将抓手从
最低点缓慢提升到最高点，针对这个过程中，下列说法正确的是（ ）
A．机械臂上拉力大于轻绳上的拉力
B．轻绳中的张力F1一直在增加
C．机械臂中弹力F2先增大再减小
D．
【答案】AB
【详解】ACD．根据题意可知机械臂长度为L 不变，其运动轨迹为圆弧，如下图所示。
7
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对抓手进行受力分析，可知力构成的三角形与实物三角形
相似（
为机械臂拴结点位置，
为抓手位
置，
为绳12 的延长线与
点竖直方向的交点），则有
且由动态分析图像可知机械臂与轻绳先是锐角后变为直角之后又变为锐角，所以当绳12 与圆弧相切时，
，此时两力的平方和最小，则有
机械臂与轻绳垂直时
长度最大，所以
的长度先增大后减小，则比值
先减小后增大，因为
长度
不变，则
先减小后增大；根据几何关系可知细绳12 与水平方向夹角小于机械臂与水平方向夹角，所以
，所以
长度一直小于
，即机械臂上拉力一直大于轻绳上的拉力。故A 正确，CD 错
误；
B．因为
由分析可得从初始状态到图示状态
增大得比
更快，所以前一阶段
会增大，之后
减小，
继续
增大，则后一阶段
继续增大，即轻绳中的张力F1一直在增加。故B 正确。
故选AB。
11．（2019·全国·高考真题）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（ ）
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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
【详解】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．
12．（2024·江西·统考一模）儿童玩具弹射装置模型如图所示。可伸缩轻质弹簧和轻质杆的一端分别用铰
链连接在固定竖直板的P、Q 处，另一端连接在质量为m 的小球上，初始时刻在竖直向上力F 的作用下杆
处于水平位置，弹簧的原长和杆的长度均为
间距为
。现保持力F 的方向不变缓慢提升小球，直到弹
簧呈水平状态。在这个过程中（弹簧在弹性限度内）（ ）
A．F 先变大后一直变小
B．小球可能受三个力作用
C．弹簧在末态时的弹力比初态时的大
D．轻质杆所受的弹力先变小后变大
【答案】CD
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【详解】初始时刻对小球受力分析如图
此时弹簧的长度为
此时弹簧的弹力为
此时水平方向有
竖直方向有
当弹簧处于原长时，如图所示
此时小球受到2 个力，
；当弹簧呈水平状态时，对小球受力分析如图所示
此时弹簧的长度为
此时弹簧的弹力为
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此时水平方向
竖直方向有
A．由图可知，从初始状态到弹簧恢复原长的过程中，F 从
逐渐增大到mg，然后从原长位置到
弹簧呈水平状态位置，F 从mg 增大到
，故F 一直在增大，A 错误；
B．综上所述，小球在运动过程中不可能受到3 个力的作用，可能受到2 个力作用或者4 个力的作用，故B
错误；
C．因为
，
所以
故弹簧在末态时的弹力比初态时的大，故C 正确；
D．初始状态时，轻质杆所受弹力为
当弹簧恢复到原长位置为，轻质杆所受的弹力为
当弹簧处于水平状态时，轻质杆所受的弹力为
又因为
所以轻质杆所受的弹力先变小后变大，故D 正确。
故选CD。
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第Ⅱ部分
三、实验题：本题共2 小题，共15 分。
13．（2023·全国·统考高考真题）在“验证力的平行四边形定则”的实验中使用的器材有：木板、白纸、
两个标准弹簧测力计、橡皮条、轻质小圆环、刻度尺、铅笔、细线和图钉若干。完成下列实验步骤：
①用图钉将白纸固定在水平木板上。
②将橡皮条的一端固定在木板上，另一端系在轻质小圆环上。将两细线也系在小圆环上，它们的另一端均
挂上测力计。用互成一定角度、方向平行于木板、大小适当的力拉动两个测力计，小圆环停止时由两个测
力计的示数得到两拉力
和
的大小，并 。（多选，填正确答案标号）
A．用刻度尺量出橡皮条的长度
B．用刻度尺量出两细线的长度
C．用铅笔在白纸上标记出小圆环的位置
D．用铅笔在白纸上标记出两细线的方向
③撤掉一个测力计，用另一个测力计把小圆环拉到 ，由测力计的示数得到拉力
的大小，沿细
线标记此时
的方向。
④选择合适标度，由步骤②的结果在白纸上根据力的平行四边形定则作
和
的合成图，得出合力
的
大小和方向；按同一标度在白纸上画出力
的图示。
⑤比较
和
的 ，从而判断本次实验是否验证了力的平行四边形定则。
【答案】 CD/DC 相同位置 大小和方向
【详解】②[1]将橡皮条的一端固定在木板上，另一端系在轻质小圆环上。将两细线也系在小圆环上，它们
的另一端均挂上测力计。用互成一定角度、方向平行于木板、大小适当的力拉动两个测力计，小圆环停止
时由两个测力计的示数得到两拉力
和
的大小，还需要用铅笔在白纸上标记出小圆环的位置以及用铅笔
在白纸上标记出两细线的方向。
故选CD。
[2]
③
撤掉一个测力计，用另一个测力计把小圆环拉到相同位置，由测力计的示数得到拉力
的大小，沿细
线标记此时
的方向；
[3]
⑤
比较
和
的大小和方向，从而判断本次实验是否验证了力的平行四边形定则。
14．（2023·湖北·统考高考真题）某同学利用测质量的小型家用电子秤，设计了测量木块和木板间动摩擦
12
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因数
的实验。
如图（a）所示，木板和木块A 放在水平桌面上，电子秤放在水平地面上，木块A 和放在电子秤上的重物
B 通过跨过定滑轮的轻绳相连。调节滑轮，使其与木块A 间的轻绳水平，与重物B 间的轻绳竖直。在木块
A 上放置n（
）个砝码（电子秤称得每个砝码的质量
为
），向左拉动木板的同时，记
录电子秤的对应示数m。
（1）实验中，拉动木板时 （填“必须”或“不必”）保持匀速。
（2）用
和
分别表示木块A 和重物B 的质量，则m 和
所满足的关系式为
。
（3）根据测量数据在坐标纸上绘制出
图像，如图（b）所示，可得木块A 和木板间的动摩擦因数
（保留2 位有效数字）。
【答案】 不必
0.40
【详解】（1）[1]木块与木板间的滑动摩擦力与两者之间的相对速度无关，则实验拉动木板时不必保持匀
速；
（2）[2]对木块、砝码以及重物B 分析可知
解得
（3）[3]根据
结合图像可知
则
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μ=0.40
四、计算题：本题共4 小题，共37 分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。只写出最后
答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。
15．（2022·四川绵阳·模拟预测）某同学设计了一个测量风速大小的装置，装置如图所示。初始时圆环被
锁定，当风速的方向水平向右时，小球静止，该同学测得此时细线与竖直方向的夹角为
，已知圆环
质量为2kg，与杆的滑动摩擦因数为0.5，小球的质量
，风对小球的作用力大小
，其中k 为
比例系数，且
，为风速大小，
，忽略细线质量、空气浮力和风对细线和圆环的作用
力，且认为最大静摩擦等于滑动摩擦力。已知
，
，求：
（1）此时细线对小球的拉力的大小；
（2）解除圆环锁定，风速多大时，圆环恰不滑动。
【答案】（1）50N；（2）15m/s
【详解】（1）对小球受力分析知，小球受重力、风的作用力和线的拉力作用，则由平衡条件得
解得
（2）对小球和环组成的整体受力分析，由平衡条件得
解得
16．（2022·重庆沙坪坝·模拟预测）2022 年夏季的重庆骄阳似火，为保证空调冷气不外漏，很多办公室都
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安装了简易自动关门器，该装置的原理可以简化为用一弹簧拉着的门，某次门在关闭时被卡住，细心的小
明发现了门下缝隙处塞紧了一个木楔，侧面如图所示，已知木楔质量为m，其上表面可视作光滑，下表面
与水平地面间的动摩擦因数为
，木楔上表面与水平地面间夹角为
，重力加速度为g，木楔尺寸比门小
很多，最大静摩擦力近似等于滑动摩擦力。
（1）若门推动木楔在地板上缓慢匀速移动，求门下端对木楔上表面的压力大小；
（2）小明研究发现，存在临界角
，若木楔倾角
，不管用多大力推门，塞在门下缝隙处的木楔都能
将门卡住而不再运动，求这一临界角的正切值
。
【答案】（1）
；（2）
【详解】（1）对木楔受力分析受到重力，压力，支持力和摩擦力，如图所示
若门推动木楔在地板上缓慢匀速移动，竖直方向
水平方向
最大静摩擦力近似等于滑动摩擦力
联立解得
（2）不管用多大力推门，塞在门下缝隙处的木楔都能将门卡住而不再运动，即
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若木楔质量较小，可得
故临界角的正切值为
17．（2023·四川绵阳·模拟预测）如图所示，小球A 置于固定在水平面上的光滑半圆柱体上，小球B 用水
平轻弹簧拉着系于竖直板上，两小球A、B 通过光滑滑轮用轻质细线相连，两球均处于静止状态。已知B
球质量为m，O 是滑轮与细线的交点且
点在半圆柱体圆心
的正上方，OA 与竖直方向成
角，
长
度与半圆柱体半径相等，
与竖直方向成
角，重力加速度为
，则：
（1）求
绳拉力
和弹簧拉力
（2）求A 球的质量
【答案】（1）
，
；（2）
【详解】（1）对A、B 球受力分析，B 球受弹簧的弹力
，绳子的拉力
和自身重力，根据共点力平衡
得，水平方向有
竖直方向有
解得
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（2）根据定滑轮的特性知
与
大小相等，对
球受力分析，由几何关系可知拉力
和支持力
与水平方向的夹角相等，夹角为
，则
对A 由平衡条件有
解得
18．（2021·重庆沙坪坝·模拟预测）如图所示，在某物流中心质量为m 的纸箱可沿直角滑槽ABCDEFE 无
初速度滑下，纸箱与滑槽之间的动摩擦因数μ=
，滑槽AB 边与水平面夹角为θ，整个装置关于竖直平面
对称，ab 长度为L，滑槽的长度远大于箱子的边长，重力加速度为g。求：
（1）若θ=0°，纸箱对滑槽ABCD 面的压力N1；
（2）若θ>45°，纸箱下滑的加速度a，及纸箱从B 端无初速度下滑运动到A 端的时间t。
【答案】（1）
；（2）
；
【详解】解：（1）如图所示，θ=0°有
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N1=mgcos45°
解得
由牛顿第三定律得纸箱对滑槽得压力为
方向垂直ABCD 面向下
（2）如图所示，重力垂直于AB 方向的分力
Gy=mgcosθ
将Gy分解到垂直于两侧面，分力为N2，则
N2=mgcosθcos45°
N2=
mgcosθ
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