近幾年有關相互作用的高考試題評析

孫其成

一、常見的三種力，同一直線上的受力平衡

例1 （2014年廣東卷）如圖1所示，水平地面上堆放著原木，關于原木P在支撐點M、N處受力的方向，下列說法正確的是（）

A.M處受到的支持力豎直向上

B.N處受到的支持力豎直向上

C.M處受到的靜摩擦力沿MN方向

D.Ⅳ處受到的靜摩擦力沿水平方向

解析 彈力的方向垂直于接觸面指向受力物體，選項A正確、B錯誤；摩擦力方向沿接觸面（或與接觸面平行），選項C、D均錯誤.

點評 考查彈力、摩擦力的方向.應理解彈力、摩擦力的產生條件和方向特點.

例2（2010年新課標卷）一根輕質彈簧一端固定，用大小為F1的力壓彈簧的另一端，平衡時長度為；改用大小為F2的力拉彈簧，平衡時長度為.彈簧的拉伸或壓縮均在彈性限度內，該彈簧的勁度系數為（）

解析 根據胡克定律有解得，c選項正確.

點評 考查胡克定律的基本應用.

例3 （2011年山東卷）如圖2所示，將兩相同的木塊a、b置于粗糙的水平地面上，中間用一輕彈簧連接，兩側用細繩固定于墻壁.開始時a、b均靜止.彈簧處于伸長狀態，兩細繩均有拉力，a所受摩擦力，b所受摩擦力，現將右側細繩剪斷，則剪斷瞬間（）

解析 剪斷瞬間，彈簧對木塊b作用力方向向左，b所受摩擦力F_fb方向向右；由于彈簧彈力不能發生突變，剪斷瞬間，彈簧彈力不變，a所受摩擦力F_fa≠0，不變，選項A、D正確.

點評 考查彈簧彈力作用的特性，同一直線上的受力平衡和摩擦力的方向判斷.

二、物體的受力分析

例4 （2013年上海卷）如圖3，質量的兩物體A、B疊放在一起，靠著豎直墻面.讓它們由靜止釋放，在沿粗糙墻面下落過程中，物體B的受力示意圖是（）

解析兩物體A、B疊放在一起，在沿粗糙墻面下落過程中，由于物塊與豎直墻面之間沒有壓力，則一定沒有摩擦力，二者一起做自由落體運動.則AB之間沒有彈力作用，物體B的受力示意圖是圖A.

點評 考查摩擦力的產生條件，自由落體運動和物體的受力分析.

例5（2010年安徽卷）L型木板P（上表面光滑）放在固定斜面上，輕質彈簧一端固定在木板上，另一端與置于木板上表面的滑塊Q相連，如圖4所示.若P、Q一起沿斜面勻速下滑，不計空氣阻力.則木板P的受力個數為（）

A.3

B.4

C.5

D.6

解析 P、Q一起沿斜面勻速下滑時，由于木板P上表面光滑，滑塊Q受到重力、P的支持力和彈簧沿斜面向上的彈力.木板P受到重力、斜面的支持力、Q的壓力和彈簧沿斜面向下的彈力，相對斜面有下滑趨勢，故還受沿斜面向上的摩擦力，所以選項C正確.

點評 綜合考查力學中常見的三種力和物體的受力分析，用隔離法受力分析是解題的關鍵.

三、力的合成與分解

例6（2013年上海卷）兩個共點力F1、F2大小不同，它們的合力大小為F，則（）

A.F1、F2同時增大一倍，F也增大一倍

B.F也增加10N

C.F1增加10N，F2減少10N，F一定不變

D.若F1、F2中的一個增大，F不一定增大

解析根據力的平行四邊形定則可得，同時增加10N，F不一定增加10N，選項B錯誤；F.增加10N，F2減少10N，F可能不變，選項C錯誤.選項A、D正確；

點評 考查力的平行四邊形定則的應用.

例7（2012年上海卷）已知兩個共點力的合力為50N，分力F1的方向與合力F的方向成30度角，分力F2的大小為30N.則（）

A.F1的大小是唯一的

B.F2的方向是唯一的

C.F2有兩個可能的方向

D.F2可取任意方向

解析 根據力的平行四邊形定則可作出兩個平行四邊形（如圖5），故F1的大小、F2的方向均有兩組解.選項C正確.

點評 考查力的平行四邊形定則和力的分解.

四、驗證力的平行四邊形定則實驗

例8 （2014年江蘇卷）小明通過實驗驗證力的平行四邊形定則.

（1）實驗記錄紙如圖7所示，O點為橡皮筋被拉伸后伸長到的位置，兩彈簧測力計共同作用時，拉力F1和F2的方向分別過P1和P2點，一個彈簧測力計拉橡皮筋時，拉力F3的方向過P3點.三個力的大小分別為：F1=3.30N、F2=3.85N和F3=4.25N.請根據圖中給出的標度作圖求出F1和F2的合力.

（2）仔細分析實驗，小明懷疑實驗中的橡皮筋被多次拉伸后彈性發生了變化，影響實驗結果，他用彈簧測力計先后兩次將橡皮筋拉伸到相同長度，發現讀數不相同.于是進一步探究了拉伸過程對橡皮筋彈性的影響.

實驗裝置如圖8所示，將一張白紙固定在豎直放置的木板上，橡皮筋的上端固定于O點，下端N掛一重物，用于白紙平行的水平力緩慢地移動N，在白紙上記錄下N的軌跡，重復上述過程，再次記錄下N的軌跡.

兩次實驗記錄的軌跡如圖9所示.過0點作一條直線與軌跡交于a、b兩點，則實驗中橡皮筋分別被拉伸到a和b時所受拉力Fa、Fb的大小關系為______.

（3）根據（2）中的實驗，可以得出的實驗結果有哪些？（填寫選項前面的字母）

（A）橡皮筋的長度與受到的拉力成正比

（B）兩次受到的拉力相同時，橡皮筋第2次的長度較長

（C）兩次被拉伸到相同長度時，橡皮筋第2次受到的拉力較大

（D）兩次受到的拉力相同時，拉力越大，橡皮筋兩次的長度之差越大

（4）根據小明的上述實驗探究，請對驗證力的平行四邊形定則實驗提出兩點注意事項.

解析 （1）如圖10所示，先作出兩分力的圖示，再由平行四邊形定則作出合力的圖示，與標度對比得出合力大小（4.6N-4.9N均算正確）.

（2）如圖9，設Oab與豎直方向的夾角為θ，由平衡條件得

（3）由圖9可知，橡皮筋兩次所受的拉力相同時，橡皮筋第2次的長度較長，則選項A、C錯誤，B正確，當拉力越大時，過0所作直線繞0向右旋轉，被兩軌跡所切得的線段越長，即橡皮筋兩次的長度之差越大，故D正確.

（4）根據上述實驗探究，為了減小實驗誤差，在做此實驗時，一是橡皮筋拉伸不宜過長，或拉力不宜過大；二是選用彈性好的橡皮筋.

點評 本題源于課本，考查了學生在驗證力的平行四邊形定則的實驗中的作圖和解圖能力；又是對課本內容的深化，通過探究性實驗考查學生透過實驗現象看物理本質的能力.學生要能夠理解題中所述的實驗原理，讀懂題中所給出的實驗圖象蘊含的物理意義，才能對試題做出正確的解答.endprint