2021年新高考真题物理汇编2 相互作用（解析版）

专题2相互作用

选择题

1.（2021新高考湖南卷）质量为M的凹槽静止在水平地面上，内壁为半圆柱面，截面如图所示，A为半

圆的最低点，8为半圆水平直径的端点。凹槽恰好与竖直墙面接触，内有一质量为m的小滑块。用推力产

推动小滑块由A点向8点缓慢移动，力尸的方向始终沿圆弧的切线方向，在此过程中所有摩擦均可忽略，

下列说法正确的是（）

A.推力F先增大后减小

B.凹槽对滑块的支持力先减小后增大

C.墙面对凹槽的压力先增大后减小

D.水平地面对凹槽的支持力先减小后增大

【答案】C

【解析】本题考查动态变化平衡状态的分析、叠加体受力分析，主要考查理解能力.用推力F

推动小滑块由A点向B点缓慢移动，力F的方向始终沿圆弧的切线方向，由平衡条件可知，推力F=〃?gsinO,

凹槽对滑块的支持力N=〃?gcosnO,小滑块由A点向B点缓慢移动过程中，0角逐渐增大，力F逐渐增大，

力N逐渐减小，选项AB错误；由牛顿第三定律，滑块对凹槽的压力N'=N=mgcosO,滑块对凹槽的压力N'

在水平方向的分力N，sinO=mgcos0sin0=0.5mgsin29,对凹槽分析受力，由平衡条件可知，墙面对凹槽的压力

为F“；=0.5mgsin20,当9=45。时最大，所以墙面对凹槽的压力先增大后减小，选项C正确；由于力F的方

向始终沿圆弧的切线方向，对滑块和凹槽整体受力分析，可知，水平地面对凹槽的支持力逐渐减小，选项D

错误。

2.（2021高考新课程II卷海南卷）如图，V型对接的绝缘斜面M、N固定在水平面上，两斜面与水平面夹

角均为£=60。，其中斜面N光滑.两个质量相同的带电小滑块P、。分别静止在M、N上，P、Q连线垂

直于斜面M,已知最大静摩擦力等于滑动摩擦力.则P与M间的动摩擦因数至少为（）

c&D&

23

【答案】D

【解析】设PQ之间的库仑力为F,滑块质量为m,隔离Q受力分析，沿斜面方向，由平衡条件，可得

Fcos30°=mgsin60"，隔离P受力分析，沿斜面方向,由平衡条件，可得〃（mgcos60°+F）=mgsin60°,

联立解得：P=—,选项D正确.

3

3.（2021新高考天津卷）一冲九霄，问鼎苍穹.2021年4月29日，长征五号B遥二运载火箭搭载空间站

天和核心舱发射升空，标志着我国空间站建造进入全面实施阶段.下列关于火箭的描述正确的是（）

A.增加单位时间的燃气喷射量可以增大火箭的推力

B.增大燃气相对于火箭的喷射速度可以增大火箭的推力

C.当燃气喷出火箭喷口的速度相对于地面为零时火箭就不再加速

D.火箭发射时获得的推力来自于喷出的燃气与发射台之间的相互作用

【答案】AB

【解析】火箭向后喷出高速气体，反作用力是火箭的推力，由动量定理可知，增加单位时间的燃气喷射量

可以增大火箭的推力，增大燃气相对于火箭的喷射速度可以增大火箭的推力，选项AB正确CD错误。

4.（2021年6月浙江选考）2021年5月15日，天问一号着陆器在成功着陆火星表面的过程中，经大气层290s

的减速，速度从4.9x103m/s减为4.6x102向5；打开降落伞后，经过90s速度进一步减为1.0x102m/s；

与降落伞分离，打开发动机减速后处于悬停状态；经过对着陆点的探测后平稳着陆。若打开降落伞至分离

前的运动可视为竖直向下运动，则着陆器（）

A.打开降落伞前，只受到气体阻力的作用

B.打开降落伞至分离前，受到的合力方向竖直向上

C.打开降落伞至分离前，只受到浮力和气体阻力的作用

D.悬停状态中，发动机喷火的反作用力与气体阻力是平衡力

【答案】B

【解析】

打开降落伞前，在大气层中做减速运动，则着陆器受大气的阻力作用以及火星的引力作用，选项A错误；

打开降落伞至分离前做减速运动，则其加速度方向与运动方向相反，加速度方向向上，则合力方向竖直向

匕B正确；打开降落伞至分离前，受到浮力和气体的阻力以及火星的吸引力作用，选项C错误；悬停状

态中，发动机喷火的反作用力是气体对发动机的作用力，由于还受到火星的吸引力，则与气体的阻力不是

平衡力，选项D错误。

5.（2021年高考广东学业水平选择性测试）唐代《未相经》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“，a<p,如

图1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

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

图1

【答案】B

【解析】设牛用大小相等的拉力厂通过耕索分别拉两种犁，耕索对曲辕犁拉力的水平分力F,产尸sina,对直

辕犁的拉力的水平分力RkFsinp,由于“<夕，所以耕索对曲辕犁拉力的水平分力比对直辕犁的小，选项A

错误；耕索对曲辕犁拉力的竖直分力4尸尺osa,对直辕犁的拉力的水平分力&2=FCOS。，由于所以

耕索对曲辕犁拉力的竖直分力比对直辕犁的大，选项B正确；根据牛顿第三定律，无论曲辕犁匀速前进时,

还是直辕犁加速前进时，耕索对犁的拉力等于犁对耕索的拉力，选项CD错误。

6.（2021年1月浙江选考）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

第I题图

【答案】D

【解析】电动遥控车在水平长木板上加速运动，小车受到竖直向下的重力、长木板对电动遥控车竖直向上

的支持力、长木板对电动遥控车水平向左的静摩擦力，木板对小车的作用力是水平向左的静摩擦力和竖直

向上支持力的合力，选项AB错误；木板对小车的作用力与小车对木板的作用力，是一对作用力和反作用力,

由牛顿第三定律可知，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，方向相反，选项D正确

C错误。

7.（2020海南高考）如图，上网课时小明把手机放在斜面上，手机处于静止状态。则斜面对手机的（）

A.支持力竖直向上

B.支持力小于手机所受的重力

C.摩擦力沿斜面向下

D.摩擦力大于手机所受的重力沿斜面向下的分力

【答案】B

【解析】设手机的质量为m,斜面倾角为0,对手机进行受力分析，如图所示，支持力垂直斜面向匕摩擦

力沿斜面向下，选项AC错误。根据平衡条件，f=mgsin。,A招鸵。s。，显然AV/畛，支持力小于手机所受

的重力，摩擦力等于手机所受的重力沿斜面向下的分力，选项B正确D错误。

8.（2020高考北京卷）某同学利用图甲所示装置研究摩擦力的变化情况。实验台上固定一个力传感器，传感

器用棉线拉住物块，物块放置在粗糙的长木板上。水平向左拉木板,传感器记录的F-t图像如图乙所示。

下列说法正确的是

A.实验中必须让木板保持匀速运动

B.图乙中曲线就是摩擦力随时间的变化曲线

C.最大静摩擦力与滑动摩擦力之比约为10:7

D.只用图乙中数据可得出物块与木板间的动摩擦因数

【答案】C

【命题意图】本题考查对棉线中拉力随时间变化的曲线的理解、最大静摩擦力、滑动摩擦力及其相关知识

点。

【解析】实验中，木板可以做变速运动，图乙中曲线就是棉线中拉力随时间变化的曲线，由于物块处于静

止状态，摩擦力随时间变化曲线与棉线中拉力随时间变化的曲线相同，选项AB错误；由图乙中曲线就是棉

线中拉力随时间变化的曲线可知，棉线中最大拉力约为I0N,说明最大静摩擦力为10N,木板与木块相对

滑动时棉线中拉力约为7N,说明滑动摩擦力为7N,所以最大静摩擦力与滑动摩擦力之比约为10：7,选项

C正确；只用图乙中数据不可以得出物块与木板之间的动摩擦因数，选项D错误。

9.（2020年7月浙江选考）矢量发动机是喷口可向不同方向偏转以产生不同方向推力的一种发动机。当歼

20隐形战斗机以速度1，斜向上飞行时，其矢量发动机的喷口如图所示。已知飞机受到重力G、发动机推

力耳、与速度方向垂直的升力F?和与速度方向相反的空气阻力工。下列受力分析示意图可能正确的是

)

【答案】A

【解析】根据题述战斗机受到与速度方向垂直的升力F2和与速度方向相反的空气阻力工。所以受力分析示

意图可能正确的是A。

10.（2020高考全国理综IH卷）如图，悬挂甲物体的细线拴牢在一不可伸长的轻质细绳上。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，。点两侧

绳与竖直方向的夹角分别为a和夕。若a=70。，则夕等于

A.45°B.35°C.60°D.70°

【答案】B

【解析】题述悬挂甲物体的细线拴牢在一不可伸长的轻质细绳上。点处，对结点受力分析，设固定在

墙上细绳的拉力为F,由平衡条件，2mgeosB=F,FsinP=mgsina,联立解得B=35°,选项B正确。

11.（2020年7月浙江选考）如图是“中国天眼”500m口径球面射电望远镜维护时的照片.为不损伤望远

镜球面，质量为m的工作人员被悬在空中的氢气球拉着，当他在离底部有一定高度的望远镜球面上缓

慢移动时，氨气球对其有大小为方向竖直向上的拉力作用，使其有“人类在月球上行走”的感

6

觉，若将人视为质点，此时工作人员（）

A.受到的重力大小为'mg

6

B.受到的合力大小为』mg

6

C.对球面的压力大小为

6

D.对球面的作用力大小为!mg

6

【答案】D

【解析】工作人员受到的重力大小为mg,选项A错误；当他在离底部有一定高度的望远镜球面上缓慢

移动时，可认为处于平衡状态，受到的合力大小为零，选项B错误；由平衡条件，mg=^mg+凡解得

6

望远镜球面对工作人员的作用力尸=L%g,由牛顿第三定律可知，工作人员对球面的作用力大小为

6

-mg,选项D正确；工作人员对球面的作用力大小是压力和摩擦力的合力，选项C错误。

6

12..（2020海南高考）如图，上网课时小明把手机放在斜面上，手机处于静止状态。则斜面对手机的（）

A.支持力竖直向上

B.支持力小于手机所受的重力

C.摩擦力沿斜面向下

D.摩擦力大于手机所受的重力沿斜面向下的分力

【答案】B

【解析】设手机的质量为m,斜面倾角为9,对手机进行受力分析，如图所示，支持力垂直斜面向上，摩擦

力沿斜面向下，选项AC错误。根据平衡条件，f-mgsin0,9，显然/尊，支持力小于手机所受

的重力，摩擦力等于手机所受的重力沿斜面向下的分力，