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1、高考必备物理相互作用技巧全解及练习题( 含答案 )一、高中物理精讲专题测试相互作用1如图所示，轻杆BC 的 C 点用光滑铰链与墙壁固定，杆的B 点通过水平细绳AB 使杆与竖直墙壁保持 30的夹角若在 B 点悬挂一个定滑轮 (不计重力 )，某人用它匀速地提起重物已知重物的质量 m 30 kg，人的质量 M 50kg， g 取 10 m/s 2.试求：(1)此时地面对人的支持力的大小；(2)轻杆 BC 所受力的大小【答案】 （1） 200N（ 2） 4003 N 和 2003 N【解析】试题分析：（ 1）对人而言：.（2）对结点 B：滑轮对 B 点的拉力，由平衡条件知：考点：此题考查共点力的平衡问
2、题及平行四边形法则2 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 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
3、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
4、 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3如图所示，质量 M 10 kg、上表面光滑、下表面粗糙的足够长木板在F=50 N 的水平拉力作用下，以初速度v0 5 m/s 沿水平地面向右做匀速直线运动。现有足够多的小铁块，它们的质量均为 m 0.5 kg，将一铁块无初速地放在木板的最右端，当木板运动了L2 m 时，又无初速地在木板的最右端放上第2 块铁块
5、，以后只要木板运动了L，就在木板的最右端无初速放一铁块，g 取 10 m/s 2 。求：(1)木板下表面与水平面间的动摩擦因数。(2)第 1块铁块放上后，木板的加速度的大小。(3)第 4块铁块放上的瞬间，木板的速度大小。(答案可带根号 )【答案】（ 1） 0.5 （2） 0.25m/s 2（ 3）m/s【解析】试题分析：(1)木板最初做匀速运动，由解得， (2)系统在水平方向所受的摩擦力大小f1= (M+m)g=0.5 (10+0.5) 10=52.5 N系统在水平方向所受的合力大小F 合f 1-F=52.5-50=2.5 N木板的加速度大小m/s 2 （若 a= 0.25 也给分）(3)解法
6、一：第2 块铁块放上瞬间木板的速度大小为v1：解得：m/s第 2 放上后系 在水平方向所受的摩擦力大小f2= (M+2m)g=0.5 (10+0.5 2) 10=55 N第 2 放上后系 在水平方向所受的合力大小F 合 f 2-F=55-50=5 N第 2 放上后木板的加速度大小m/s 2第 3 放上瞬 木板的速度大小 v2：解得：m/s第 3 放上后系 在水平方向所受的摩擦力大小f3= (M+3m)g=0.5 (10+0.5 3) 10=57.5 N第 3 放上后系 在水平方向所受的合力大小F 合 f 3-F=57.5-50=7.5 N第 3 放上后木板的加速度大小m/s 2第 4 放上瞬
7、木板的速度大小 v3：解得：m/s解法二： 第n 放在木板上 ，木板运 的加速度大小 ：第 1 放上， L 后：第 2 抉放上， L 后：第 n 放上， L 后：由上可得当 n3 ，可得m/s考点：牛 第二定律的 合 用.4 如 所示，用内壁光滑的薄壁 管弯成的“S”形 道固定于 直平面内，弯曲部分是由两个半径均 R0.2 m 的半 平滑 接而成( 的半径 大于 管内径)。 道底端A 与水平地面相切， 端与一个 固定于右 地面上，其 点同一 直平面内。一 量 l 0.9 m 的水平 道相切B 点。一 角 37的 斜 道D 与水平 道的高度差 h 0.45 m，并与其他两个 道 于m 0.1 k
8、g 的小物体 (可 点 )在 A 点被 射入 “S”形 道内，沿 道ABC运 ，并恰好从D 点以平行斜面的速度 入 斜 道。小物体与BC 段 的 摩擦因数0.5。 (不 空气阻力，g 取10 m/s 2。 sin370.6, cos37 0.8)（ 1）小物体从 B 点运动到 D 点所用的时间；（ 2）小物体运动到 B 点时对 “ 形S”轨道的作用力大小和方向；【答案】 （1） 0.5s（ 2） 11.5N,方向向上【解析】试题分析：（ 1）小物体从C 到 D 做平抛运动有：解得：，物体从 B 到 C 做匀减速运动，由牛顿第二定律得，解得：小物体从 B 点运动到D 点所用的时间：（2）物体运动
9、到B 点受到向下的弹力，由牛顿第二定律得解得：由牛顿第三定律有：，故所以对 “S形”轨道的作用力大小为11.5 N，方向向上。考点：平抛运动、圆周运动、牛顿第二定律。【名师点睛】（ 1）小球从 C 到 D 做平抛运动，根据下降的高度和速度方向得到平抛的初速度和时间，再对从 B 到 C 过程运用牛顿第二定律、速度位移公式和速度时间公式列式联立求解；（ 2）先假设小球在 B 受到的弹力向下，根据重力和弹力的合力提供向心力列式求出弹力，如果是负的，表示与假设的方向相反；5 如图所示，三根细轻绳系于O 点，其中 OA 绳另一端固定于 A 点， OB 绳的另一端与放在水平地面上质量m2为 20kg 的物
10、体乙相连， OC绳的另一端悬挂质量 m1 为 4kg 的钩码甲。平衡时轻绳OA 与竖直方向的夹角37 ，OB 绳水平。已知重力加速度g=10m/s2，sin370.6，cos370.8, tan370.75 。（ 1）求轻绳 OA 受到的拉力 TOA、 OB 受到的拉力 TOB 大小；（ 2）求乙受到的摩擦力 f 大小；（3）已知物体乙与水平桌面间的最大静摩擦力fmax 为 90N，若在钩码下方继续加挂钩码，为使物体在原位置保持静止，求最多能再加挂的钩码质量。【答案】（ 1） TOA50 N， TOB30 N ；（ 2） f=30N ；（ 3）8kg 。【解析】【详解】（1）以结点为研究对象，
11、受到三个拉力作用，如图所示根据平衡条件得，轻绳OA 受到的拉力为：TOAm1 g40cos50 N0.8轻绳 OB 受到的拉力为：TOB m1 g tan40 0.75 30 N（2）对乙物体研究，水平方向受摩擦力f 和拉力 TOB，根据平条件衡得：fTOB30 N（3）考虑物体乙恰好不滑动的临界情况，根据平衡条件，OB 绳的拉力为：TOBfmax90 N对甲分析，根据平衡条件仍有：TOBm1m g tan解得：m8 kg6 如图所示，一小滑块静止在倾角为370 的斜面底端，滑块受到外力冲击后，获得一个沿斜面向上的速度v0=4m/s ，斜面足够长，滑块与斜面之间的动摩擦因数为 =0.25，已知
12、sin370=0.60， cos370=0.80，g 取 10m/s 2，求：（ 1）滑块沿斜面上滑过程中的加速度的大小；（ 2）滑块沿斜面上滑的最大距离；【答案】（ 1）（ 2） 1 0m【解析】试题分析：（ 1）设滑块质量为m，上滑过程的加速度大小为根据牛顿第二定律，有所以，a，（ 2）滑块上滑做匀减速运动，根据位移与速度的关系公得最大距离考点：考查了牛顿第二定律与运动学公式的应用【名师点睛】连接牛顿第二定律与运动学公式的纽带就是加速度，所以在做这一类问题时，特别又是多过程问题时，先弄清楚每个过程中的运动性质，根据牛顿第二定律求加速度然后根据加速度用运动学公式解题或者根据运动学公式求解加速
13、度然后根据加速度利用牛顿第二定律求解力7为了研究过山车的原理，某物理小组提出了下列的设想：取一个与水平方向夹角为，长为的倾斜轨道AB，通过微小圆弧与长为的水平轨道BC 相连，然后在C 处设计一个竖直完整的光滑圆轨道，出口为水平轨道D，如图所示现将一个小球从距A 点高为的水平台面上以一定的初速度水平弹出，到A 点时速度方向恰沿AB 方向，并沿倾斜轨道滑下已知小球与AB 和 BC间的动摩擦因数均为取求：（ 1）小球初速度的大小；（ 2）小球滑过 C 点时的速率；（ 3）要使小球不离开轨道，则竖直圆弧轨道的半径R 应该满足什么条件【答案】（1）；（ 2）；（ 3）【解析】试题分析：（1）小球离开弹簧
14、后做平抛运动到达A 点，竖直方向：由可知在 A 点的速度vA 恰好沿 AB 方向，由几何关系可知：水平方向分速度即小球的初速度:（2）从 A 经 B 到 C 点的过程，由动能定理得：小球滑过 C 点时的速率 :（ 3） 若小球能通过圆形轨道的最高点，做完整的圆周运动，则其不脱离轨道小球刚能通过最高点时，小球在最高点与轨道没有相互作用，重力提供向心力根据牛顿第二定律：小球由 C 运动到圆形轨道的最高点，机械能守恒：得：，即轨道半径不能超过1 08m 若小球没有到达圆形轨道的与圆心等高处速度就减小到零，此后又沿轨道滑下，则其也不脱离轨道此过程机械能守恒，小球由C 到达刚与圆心等高处，有：得：，即轨
15、道半径不能小于2 7m 若圆形轨道半径太大，就会与倾斜轨道相交，故圆形轨道半径最大时恰遇倾斜轨道相切当圆轨道与AB 相切时，由几何关系得：，即圆轨道的半径不能超过15m 综上所述，要使小球不离开轨道，R 应该满足的条件是：考点：平抛运动，圆周运动，动能定理，机械能守恒定律【名师点睛】从抛出点到A 点做平抛运动，根据平抛运动的规律可解得落到A 点时竖直方向的速度vy，根据竖直方向速度 vy 与水平方向速度 vx 的夹角之间的关系，可以解得水平速度 v0；要求小物块沿倾斜轨道AB 滑动经 C 点的速率，可利用动能定律列式求解；小球不离开轨道，一种情况是到与圆心等高前返回，另一种情况是完成完整的圆周
16、运动，就要根据在圆周最高点重力提供向心力求解8 将一轻质橡皮筋（劲度系数k=100N/m）上端固定在天花板上，如下图（甲）所示（ 1）在其下端 A 处用细线悬挂重为 10N的木块，静止后如图（乙）所示，则橡皮筋的伸长量 x1=？（2）再用一细线拴在图（乙）中的A 处，然后用一水平的力F 向右拉动，使橡皮筋与竖直方向成 37角，并保持静止，如图（丙）所示求所加外力F 的值和此时橡皮筋的伸长量x2（已知 sin37 =0.6 cos37=0.8 ）【答案】（ 1）橡皮筋的伸长量为0.1m；（2）所加外力 F 的值为 12.5N；此时橡皮筋的伸长量x2 为 0.125m【解析】试题分析：（1）由胡克
17、定律可求得伸长量；（2）对 A点受力分析，由共点力平衡条件可求得力F 及橡皮筋受到的力，再由胡克定律可求得伸长量解：（ 1）由胡克定律可得：x1 =将数据代入式解得： x1=0.1m（2）对丙图中橡皮筋末端A 点进行受力分析，可得：F=Gtan37 F=将数据代入式解得： F=7.5NF=12.5N2由胡克定律可得： x =将数据代入式解得：x2=0.125m答：（ 1）橡皮筋的伸长量为 0.1m；（2）所加外力 F 的值为 12.5N；此时橡皮筋的伸长量x2 为 0.125m【点评】本题考查共点力的平衡条件及胡克定律，要注意明确研究对象为结点A9长 L 质量为 M 的长方形木板静止在光滑的水
18、平面上，一质量为m 的物块，以 v 的水平0速度从左端滑上木板，最后与木板保持相对静止，为物块与木板间的动摩擦因数。（1）求物块在木板上滑行的时间t 。（2）要使物块不从木板右端滑出，物块滑上木板左端的速度v不超过多少 ?【答案】（ 1）；（ 2）【解析】试题分析：（ 1）设物块与木板共同速度为v，以水平向右为正方向，根据动量守恒定律有对物块应用动量定理有：，解得。（2）要使物块恰好不从木板上滑出，须使物块到木板最右端时与木板有共同的速度，由功能关系有解得要使物块不从木板右端滑出，滑上木板左端速度不超过考点：牛顿第二定律、动量守恒定律【名师点睛】本题关键是对两个物体的运动情况分析清楚，然后根据
19、牛顿第二定律列式求解出各个运动过程的加速度，最后根据运动学公式列式求解。10 如图甲所示，一固定的粗糙斜面的倾角为37m=10kg在斜面上，若用F=84N，一物块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Ff ，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 N