1、高中物理试卷分类汇编物理相互作用( 及答案 )一、高中物理精讲专题测试相互作用1 如图所示，质量M=2kg 的物块 A 放在水平地面上，滑轮固定在天花板上，细绳跨过滑轮，一端与物块A 连接，另一端悬挂质量 m=1kg 的物块 B，细绳竖直， A、 B 处于静止状态。现对物体A 施加向左的水平外力 F，使 A 沿水平面向左缓慢移动。物块A 刚开始移动时水平外力 F1 3N，不计绳与滑轮间的摩擦，重力加速度g 取 10 m/s 2，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，求：(1)物块 A 与水平地面间的动摩擦因数；(2)当连接物块A 的细绳与竖直方向的夹角=37 时，水平外力F2 的大小。 (已知sin37
2、 =0.6， cos37 =0.8)【答案】（ 1） 0.3（ 2） 9.6N【解析】【分析】(1) 活结绳竖直时张力相等，由平衡知识求解.(2) 抓住两物体的联系点：倾斜的活结绳上的张力依然相等，由受力分析求外力.【详解】(1) 设物块 A 刚开始移动时，绳子的拉力为T，地面对 A 的支持力为 N1 ，由平衡条件得,对 ： T mgB对 A： Mg N1 T F1 f1 N1代入数据得0.3(2) 设当细线与竖直方向夹角为37时，地面对 A 的支持力为 N 2由平衡条件得：F2N 2T sinN2T cosMg代入数据，得F29.6?N【点睛】绳连接体的关键是掌握活结绳上的五同规律：沿绳张力
3、相同，沿绳加速度相同，沿绳瞬时速度相等，沿绳的拉力功率相等；沿绳的拉力做功相等.2 如图所示，两个正三棱柱A、 B 紧靠着静止于水平地面上，三棱柱的中间有一个半径为R的光滑圆柱C， C的质量为2m， A、 B的质量均为m.A 、 B 与地面的动摩擦因数为. 设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g.(1) 三者均静止时 A 对 C 的支持力为多大？(2)A 、 B 若能保持不动， 应该满足什么条件？(3) 若 C 受到经过其轴线竖直向下的外力而缓慢下降到地面，求该过程中摩擦力对A 做的功【答案】 (1) FN 2mg.(2)3mgR. (3).23【解析】【分析】（1）对 C进行受力分析，
4、根据平衡求解A 对 C 的支持力；（2） A 保持静止，则地面对A 的最大静摩擦力要大于等于C 对 A 的压力在水平方向的分力，据此求得动摩擦因数 应该满足的条件；（3） C 缓慢下落同时 A、 B 也缓慢且对称地向左右分开，A 受力平衡，根据平衡条件求解滑动摩擦力大小，根据几何关系得到A 运动的位移，再根据功的计算公式求解摩擦力做的功【详解】(1) C 受力平衡， 2FNcos60 2mg解得 FN 2mg(2) 如图所示， A 受力平衡 F 地 FNcos60 mg2mg f FNsin60 3 mg因为 f F地，所以 32(3) C 缓慢下降的同时A、 B 也缓慢且对称地向左右分开A
5、的受力依然为4 个，如图所图，但除了重力之外的其他力的大小发生改变，f 也成了滑动摩擦力地 FA 受力平衡知 FNcos60mgf FNsin60 F地解得 f 3 mg3即要求3 0，与本题第 (2)问不矛盾由几何关系知：当C 下落地地面时， A 向左移动的水平距离为x3 R3mgR所以摩擦力的功W f x3【点睛】本题主要是考查了共点力的平衡问题，解答此类问题的一般步骤是：确定研究对象、进行受力分析、利用平行四边形法则进行力的合成或者是正交分解法进行力的分解，然后在坐标轴上建立平衡方程进行解答3 如图所示，用三根轻绳将质量均为m 的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
6、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，轻绳OA 与AB 垂直且长度之比为3:4试计算：（1） OA 绳拉力及F 的大小？（2）保持力F 大小方向不变，剪断绳OA，稳定后重新平衡，求此时绳OB 及绳大小和方向（绳OB、 AB 拉力的方向用它们与竖直方向夹角的正切值表达）AB 拉力的（3）欲使绳OB 重新竖直，需在球B 上施加一个力，求这个力的最小值和方向【答案】 （1）42 13122524mg （2） T13mg ， tan=3； T3mg ， tan =33（3） 4 mg ，水平向左3【解析】【分析】【详解】（1）
7、 OB 竖直，则 AB 拉力为 0，小球 A 三力平衡，设OB 拉力为 T，与竖直方向夹角为 ,则 T=mg/cos= 5 mg，F=mgtan= 4 mg33（2）剪断 OA 绳，保持F 不变，最后稳定后，设OB 的拉力为 T1，与竖直方向夹角为1，AB 拉力为T2，与竖直方向夹角为2，以球 A、球 B 为整体，可得4T1x=F=mg；T1y=2mg；3解得 ： T1= 2 13 mg；tan 1= 2 ；33单独研究球4mg；T2y=mg；A，T2x=F=3解得： T 5mg， tan 2=42=33（3）对球 B 施加一个力 FB 使 OB 重新竖直，当FB 水平向左且等于力F 时是最小
8、值，即B4F =F=mg，水平向左3【点睛】本题采用整体和隔离法相结合进行分析，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平行四边形法则求解未知力4 如图所示，水平面上有一个倾角为的斜劈，质量为m一个光滑小球，质量也m，用绳子悬挂起来，绳子与斜面的夹角为，整个系统处于静止状态（1）求出绳子的拉力T；（2）若地面对斜劈的最大静摩擦力等于地面对斜劈的支持力的k 倍，为了使整个系统保持静止， k 值必须满足什么条件？【答案】 （1）（2 ）【解析】【分析】【详解】试题分析： (1)以小球为研究对象，根据平衡条件应用正交分解法求解绳子的拉力T；(2
9、) 对整体研究，根据平衡条件求出地面对斜劈的静摩擦力f，当 f fm时，整个系统能始终保持静止 解： (1) 对小球：水平方向： N1sin30 =Tsin30竖直方向： N1cos30 +Tcos30=mg代入解得：；(2) 对整体：水平方向：竖直方向：而由题意：f=Tsin30 N2+Tcos30 =2mgfm =kN2为了使整个系统始终保持静止，应该满足：fmf解得 ：点晴：本题考查受力平衡的应用，小球静止不动受力平衡，以小球为研究对象分析受力情况，建立直角坐标系后把力分解为水平和竖直两个方向，写 x 轴和 y 轴上的平衡式，可求得绳子的拉力大小，以整体为研究对象，受到重力、支持力、绳子
10、的拉力和地面静摩擦力的作用，建立直角坐标系后把力分解，写出水平和竖直的平衡式，静摩擦力小于等于最大静摩擦力，利用此不等式求解 5 如图所示，置于水平面上的木箱的质量为m=3.8kg，它与水平面间的动摩擦因数=0.25 ，在与水平方向成 37角的拉力 F 的恒力作用下从 A 点向 B 点做速度 V1=2.0ms匀速直线运动（ cos37=0.8 ，sin37 =0.6 ， g 取 10N/kg ）（ 1）求水平力 F 的大小；（ 2）当木箱运动到 B 点时，撤去力 F，木箱在水平面做匀减速直 线运动，加速度大小为2.5m/s 2 ，到达斜面底端C 时速度大小为v 2 =1m/s，求木箱从B 到
11、C的位移 x 和时间 t ；（3）木箱到达斜面底端后冲上斜面，斜面质量M=5.32kg ，斜面的倾角为37木箱与斜面的动摩擦因数 =0.25 ，要使斜面在地面上保持静止求斜面与地面的摩擦因数至少多大、【答案】（ 1） 10N（2） 0.4s0.6m（ 3） 1（答 0.33 也得分）3【解析】（1）由平衡知识：对木箱水平方向F cosf ，竖直方向：且 fFN ，解得 F=10N（2）由 v22v122ax ，解得木箱从 B 到 C 的位移 x=0.6m，F sinFNmgv2 v11 2ts 0.1sa2.5（3）木箱沿斜面上滑的加速度amg sin 37mg cos378m / s21m对
12、木箱和斜面的整体，水平方向f1ma1 cos37M m g FNma1 sin37 ，其中 f11竖直方向：1 FN ，解得13点睛：本题是力平衡问题，关键是灵活选择研究对象进行受力分析，根据平衡条件列式求解求解平衡问题关键在于对物体正确的受力分析，不能多力，也不能少力，对于三力平衡，如果是特殊角度，一般采用力的合成、分解法，对于非特殊角，可采用相似三角形法求解，对于多力平衡，一般采用正交分解法6 如图所示，用两根长度均为 l 的细线将质量为 m 的小球悬挂在水平的天花板下面，轻绳与天花板的夹角为 将细线 BO 剪断，小球由静止开始运动不计空气阻力，重力加速度为 g求：（ 1）剪断细线前 OB
13、 对小球拉力的大小；（ 2）剪断细线后小球从开始运动到第一次摆到最高点的位移大小；（ 3）改变 B 点位置，剪断 BO 后小球运动到最低点时细线OA 的拉力 F2 与未剪断前细线的拉力 F1 之比 F2的最大值F1【答案】 （1）mg（ 2） x 2l cos（ 3）F29FF1 max42sin【解析】（1） F sin1 mg2mg得 F2sin（2）小球运动到左侧最高点时绳与天花板夹角为mglsin=mglsin 得 =X=2lcos（3）小球运动到最低点时速度为vmgl (1sin )1 mv22F2 mgm v2lF1=F得： F26sin4sin 2F1当 sin3F29时可得F1
14、 max=447 如图所示，粗糙的地面上放着一个质量M 1.5 kg 的斜面，底面与地面的动摩擦因数 0.2，倾角 37 用固定在斜面挡板上的轻质弹簧连接一质量计小球与斜面之间的摩擦力），已知弹簧劲度系数 k 200 N/mm 0.5 kg 的小球 （不，现给斜面施加一水平向右的恒力 F，使整体以 a 1 m/s 2 的加速度向右匀加速运动 (已知 sin 37 0.6、 cos 37 0.8， g 10 m/s 2)(1)求 F 的大小；(2)求出弹簧的形变量及斜面对小球的支持力大小【答案】 （1） 6N（ 2） 0.017m； 3.7N【解析】试题分析：（ 1）以整体为研究对象，列牛顿第二
15、定律方程（ 2）对小球受力分析，水平方向有加速度，竖直方向受力平衡解：（ 1）整体以 a 匀加速向右运动，对整体应用牛顿第二定律：F （ M+m ） g=（ M+m ）a得 F=6N（2）设弹簧的形变量为x，斜面对小球的支持力为FN对小球受力分析：在水平方向： Kxcos FNsin =ma在竖直方向： Kxsin +FNcos =mg解得： x=0.017mFN=3.7N答：（ 1） F 的大小 6N；（ 2）弹簧的形变量 0.017m斜面对小球的支持力大小3.7N【点评】对斜面问题通常列沿斜面方向和垂直于斜面方向的方程，但本题的巧妙之处在于对小球列方程时，水平方向有加速度，竖直方向受力平衡
16、，使得解答更简便8如图所示，质量为在足够长的木板A 静止在水平地面上，其上表面水平，木板 A 与地面间的动摩擦因数为，一个质量为的小物块B（可视为质点）静止于 A 的左端，小物块B 与木板 A 间的动摩擦因数为。现给小物块B 一个水平向右的初速度，大小为。求：木板A 与小物块B 在整个运动过程中位移大小之比（最大静摩擦力的大小等于滑动摩擦力的大小，取）。【答案】【解析】试题分析：分别以A、 B 为研究对象，受力分析，木板和物块的加速度大小分别为，由牛顿第二定律得：，假设经过秒 A、 B 共速，共同速度设为，由匀变速直线运动的规律得：，解得：。共速过程中， A 的位移大小设为， B 的位移大小设
17、为，则，解得：，。假设共速之后，A、 B 一起向右匀减速运动，木板和物块间的静摩擦力大小为块的加速度大小分别为，由牛顿第二定律得：，木板和物解得：设共速之后至，假设成立，A、 B 均静止， A 的位移设为， B 的位移设为。，则。整个过程中A 的位移大小则。， B 的位移大小考点：牛顿第二定律；匀变速直线运动的速度与时间的关系；匀变速直线运动的位移与时间的关系【名师点睛】根据牛顿第二定律分别求出A、 B 的加速度，结合运动学公式求出速度相同时， A、 B 的位移大小，然后A、 B 保持相对静止，一起做匀减速运动，再根据速度位移公式求出一起匀减速运动的位移，从而得出A、 B 的总位移大小。9如图
18、所示小孩和雪橇的总质量，大人用与水平方向成角斜向上拉力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
19、得加速度，由运动学公式求得滑行距离；本题属牛顿运动定律的基本题型，只要能掌握运动情景及正确受力分析即可顺利求解。10 质量m=20kg的物体，在大小恒定的水平外力F 的作用下，在水平面上做直线运动。02s 内F 与运动方向相反，24s内F 与运动方向相同，物体的速度时间图象如图所示。求 : （1）体在 0-2 秒内的加速度；（2）物体在 2-4 秒内的加速度；（ 3）物体与水平面间的动摩擦因数；（ 4） F 的大小。（ g 取 10m/s 2）【答案】（ 1）（ 2）（3）（ 4） F=-60N【解析】试题分析：（1）由图象可得：02s 内物体的加速度（ 3 分）（2） 24s 内物体的加速度（3分）（3）根据牛顿第二定律：02s 内， （ 1 分）24s 内， （ 1 分）联立 式代入数据，得：（ 1 分）（4） F=-60N（ 1 分）考点：运动图像。
