1、物理相互作用练习题20 篇及解析一、高中物理精讲专题测试相互作用1 如图所示，AB、BC、 CD和DE 为质量可忽略的等长细线，长度均为5m， A、 E 两端悬挂在水平天花板上，AE 14m ，B、 D 是质量均为m 7kg 的相同小球，质量为于 C 点，平衡时C 点离天花板的垂直距离为7m ，试求重物质量MM 的重物挂【答案】 18kg【解析】【分析】分析几何关系根据给出的长度信息可求得两绳子的夹角；再分别对整体和B、 C 进行受力分析，根据共点力的平衡条件分别对竖直方向和水平方向分析，联立即可求得M 【详解】设 AB 与竖直方向的夹角为 ，则由几何关系可知：（75sin） 2+（ 7 5c
2、os） 2 52解得： sin+cos解得： sin0.6；或 sin 0.8由图可知，夹角应小于45，故 0.8 舍去；则由几何关系可知，BC与水平方向的夹角也为 ；设 AB 绳的拉力为 T，则对整体分析可知： 2Tcos37 Mg+2mg设 BC绳的拉力为 N；则有：对 B 球分析可知： TsinNcos联立解得： M 18Kg；【点睛】本题为较复杂的共点力的平衡条件问题，解题的关键在于把握好几何关系，正确选择研究对象，再利用共点力的平衡条件进行分析即可求解2如图所示， B、 C 两小球的重力均为 G，用细线悬挂于 A、 D 两点，系统处于静止状态求：（ 1） AB 和 CD 两根细线的拉
3、力各为多大？（ 2）细线 BC与竖直方向的夹角是多大？【答案】（ 1） F13G 、 F2G （ 2）60 0【解析】【分析】【详解】（1）对 B、 C 整体研究，如图所示：由图可得AB 线的拉力为：（2）对 C球研究，如图所示：可得：，【考点定位】， CD 线的拉力为：，考查了共点力平衡条件的应用【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如图所示，一质量m=4 0kg 的小球在轻质弹簧和细线的作用下处于静止状态，
4、细线AO 与竖直方向的夹角0 =37，弹簧 BO 水平并处于压缩状态，小球与弹簧接触但不粘连，已知弹簧的劲度系数k=100N/m ，取 sin370=0 6， cos370=08，求：（1）小球静止时，细线中的拉力T 和弹簧的压缩量x；（ 2）剪断细线 AB 瞬间，小球的加速度 a。【答案】（ 1） 50N， 03m （ 2） 12 5m/s2【解析】试题分析：（1）小球的受力图如图，根据平衡条件可知：弹簧的弹力F=mgtanmgTcos而 F=kx解得： T=50N， x=0 3m（2）剪断细线的瞬间，小球受到重力、弹力不变；合力与原细线中的拉力T 等大反向，则 aT12.5m / s2 方
5、向与竖直方向成角370，斜向下沿原细线AB 方向。m考点：胡克定律；牛顿第二定律的应用【名师点睛】本题考查了共点力平衡和牛顿第二定律的基本运用，知道剪断细线的瞬间，弹簧的弹力不变。4如图甲所示，表面绝缘、倾角 =30的斜面固定在水平地面上，斜面所在空间有一宽度 D=0.40m 的匀强磁场区域，其边界与斜面底边平行，磁场方向垂直斜面向上一个质量m=0.10kg 、总电阻 R=0.25W 的单匝矩形金属框 abcd，放在斜面的底端，其中 ab 边与斜面底边重合， ab 边长 L=0.50m从 t=0 时刻开始，线框在垂直 cd 边沿斜面向上大小恒定的拉力作用下，从静止开始运动，当线框的ab 边离开
6、磁场区域时撤去拉力，线框继续向上运动，线框向上运动过程中速度与时间的关系如图乙所示已知线框在整个运动过程中始终未脱离斜面，且保持ab 边与斜面底边平行，线框与斜面之间的动摩擦因数，重力加速度 g 取 10 m/s 2 求：（ 1） 框受到的拉力 F 的大小；（ 2）匀 磁 的磁感 度 B 的大小；（ 3） 框在斜面上运 的 程中 生的焦耳 Q【答案】（ 1） F=1.5 N （2）（ 3）【解析】 分析：（ 1）由 v-t 象可知，在0 0.4s 内 框做匀加速直 运 ， 入磁 的速度 v1=2.0m/s ，所以： 解 代入数据得：F=1.5 N（2）由 v-t 象可知， 框 入磁 区域后以速
7、度v1 做匀速直 运 ，由法拉第 磁感 定律和欧姆定律有：E=BLv1由欧姆定律得： 于 框匀速运 的 程，由力的平衡条件有： 解 代入数据得：（3）由 v-t 象可知， 框 入磁 区域后做匀速直 运 ，并以速度 明 框的 度等于磁 的 度，即 ： 框在减速 零 ，有：v1 匀速穿出磁 ，所以 框不会下滑， 框穿 磁 的 t， ： 解 代人数据得：（ 11）考点： 体切割磁感 的感 ；力的合成与分解的运用；共点力平衡的条件及其 用； 合 路的欧姆定律5 一吊 由六 杆 称 吊着，六 杆在 面上分列两排，其上端挂在两根 上， 其一截面 。已知 中相 两杆距离相等，AA=DD， BB=EE，CC=
8、PP，又已知两端 与水平面成45角，若吊 重 G， 杆自重忽略不 ， 使每根 杆承受 荷相同，求：（ 1）作用在 C P 两端与水平成 45钢缆的拉力大小？（ 2） CB 钢缆的拉力大小和方向？【答案】 （1）(2)；方向与水平方向的夹角为arctan斜向右下方【解析】【详解】（1）对整体受力分析，整体受重力和两个拉力，设为F，根据平衡条件，有：2Fsin45 =G解得： F=G（ 2）对 C点受力分析，受 CC的拉力、拉力杆 F、 BC 钢缆的拉力，根据平衡条件，有：水平方向： Fcos45=FBCcos1（1 为 FBC 与水平方向的夹角）竖直方向： Fsin45 = +FBCsin 1解
9、得： FBC1=mg， tan =则 1=arctan则 CB钢缆的拉力大小为 mg，方向与水平方向的夹角为 arctan 斜向右下方。【点睛】本题的关键要灵活选择研究对象，巧妙地选取受力分析的点和物体可简化解题过程，要注意整体法和隔离法的应用。解答时特别要注意每根钢杆承受负荷相同。6 质量M=3kg的长木板放在水平光滑的平面上，在水平恒力F=11N 作用下由静止开始向右运动，如图所示，当速度达到1m/s时，将质量m=4kg的物体轻轻放到木板的右端，已知物块与木板间动摩擦因数=0.2,g 取10m/s 2，求：(1)物体经多长时间才与木板保持相对静止；(2）物块与木板相对静止后，物块受到的摩擦
10、力大小【答案】（ 1） 1s（ 2） 6.29N【解析】试题分析：（ 1）放上物体后，由牛顿第二定律可知：物体加速度a1g2m / s2板的加速度 a2Fmg1m / s2M当两物体达速度相等后保持相对静止，故a1t v a2 t ，解得 t 1s（2）相对静止后，对整体F （ Mm）a ，对物体有 f ma解得 f 6.28N考点：考查了牛顿第二定律的应用【名师点睛】物体与木板均做匀变速直线运动，由牛顿第二定律可求得二者的加速度，由速度公式可求得二者相对静止的时间；相对静止后，物体的静摩擦力充当合外力，由牛顿第二定律可求得物体受到的摩擦力7如图所示小孩和雪橇的总质量，大人用与水平方向成角斜向
11、上拉力F拉雪橇，使雪橇沿水平地面以数 。（ ，速度做匀速直线运动。已知雪橇与水平地面的动摩擦因，取）求：（ 1）拉力 F 的大小；（ 2）拉力 F 撤消后雪橇还能滑行多远？【答案】（ 1）；（ 2）【解析】试题分析：（1）受力分析如图所示，将系可知：F 向水平方向和竖直方向分解，由平衡关竖直向上：，水平向上：解得：；（2） F 撤消后物体做匀减速运动，；，由牛顿第二定律可得：由位移公式可得：考点：共点力平衡的条件及其应用【名师点睛】以雪橇为研究对象，通过受力分析列出平衡方程即可求得拉力的大小；拉力撤去后，雪橇水平方向只受摩擦力，由牛顿第二定律可求得加速度，由运动学公式求得滑行距离；本题属牛顿运
12、动定律的基本题型，只要能掌握运动情景及正确受力分析即可顺利求解。8 如图甲所示，一固定的粗糙斜面的倾角为37，一物块m=10kg 在斜面上，若用F=84N的力沿斜面向上推物块，物块能沿斜面匀速上升，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。（ g=10m/s 2， sin37 =0.6， cos37=0.8）(1)求物块与斜面间的动摩擦因数；(2)若将 F 改为水平向右推力F（如图乙），则F为多大时才能使物块沿斜面匀速运动。（此小问计算取三位有效数字）【答案】 (1)0.3； (2)135N ，36.7N。【解析】【详解】(1)以物块为研究对象，受到四个力的作用：重力G，拉力 F，支持力FN，滑动摩擦力F
13、f ，物体处于平衡状态，建立如图所示直角坐标系，由共点力平衡条件得：Fmgsin37Ff0FNmgcos370又FfFN代入数据，物块与斜面间的动摩擦因数F mgsin3784 10 10 0.6mgcos370.310 10 0.8(2)当物体匀速上滑时，根据平衡条件有：平行斜面方向F cos37mgsin37Ff0垂直斜面方向FNF sin37mgcos370其中：FfFN代入数据，联立解得F135 N当物体匀速下滑时，根据共点力平衡条件平行斜面方向mgsin37F cos37Ff0垂直斜面方向FNF sin37mgcos370其中FfFN代入数据，联立解得F36.7 N9 一个底面粗糙、
14、质量为M=3m 的劈放在粗糙水平面上，劈的斜面光滑且与水平面成30角现用一端固定的轻绳系一质量为m 的小球，小球放在斜面上，小球静止时轻绳与竖直方向的夹角也为30，如图所示（ 1）当劈静止时，求绳子的拉力大小（ 2）当劈静止时，求地面对劈的摩擦力大小（3）若地面对劈的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，为使整个系统静止，动摩擦因素u 最小值多大？【答案】 （1）333mg （2）mg （ 3） u2136【解析】【详解】（1）以小球为研究对象，受力分析如图所示，对T 和 mg 进行正交分解由平衡条件有 Tcos 30 =mgsin 30 得 T=3 mg3（2）以劈和小球整体为研究对象，受力情况如图所
15、示由平衡条件可得f=Tcos 60 =3 mg6（3）为使整个系统静止，必须满足 f max=uFNTcos 60 且有 FN+Tsin 60 =(M +m)g联立解得u 321【点睛】当一个题目中有多个物体时，一定要灵活选取研究对象，分别作出受力分析，即可由共点力的平衡条件得出正确的表达式10 如图所示，物体的质量m 4.4 kg，用与竖直方向成 37的斜向右上方的推力把该物体压在竖直墙壁上，并使它沿墙壁在竖直向上做匀速直线运动物体与墙壁间的动摩擦因数 0.5，取重力加速度g 10 N/kg ，求推力F 的大小 (sin 37 0.6， cos 37 0.8)【答案】 88N【解析】【详解】当物体匀速向上滑动时，受力分析如图所示，根据平衡条件有，水平方向： FN=Fsin 竖直方向： Fcos=Ff+mg又因为： Ff =FNmg4.4 1088N由以上三式可解得： Fsin0.8 0.5 0.6cos【点睛】本题关键是对匀速滑动的物体受力分析，然后根据共点力平衡条件列式求解要注意滑动摩擦力有自己的公式， Ff =FN
