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1、【物理】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 质量为 M 的木楔倾角为( 45 )，在水平面上保持静止，当将一质量为m 的木块放在木楔斜面上时，它正好匀速下滑当用与木楔斜面成角的力 F 拉木块，木块匀速上升，如图所示 (已知木楔在整个过程中始终静止)(1)当 时，拉力F 有最小值，求此最小值；(2)求在 (1)的情况下木楔对水平面的摩擦力是多少？1【答案】 （1） Fminmg sin 2（ 2）mg sin 4【解析】【分析】（ 1）对物块进行受力分析，根据共点力的平衡，利用正交分解，在沿斜面和垂直斜面两方向列方程，进行求解（ 2）采用整体法，对整体受
2、力分析，根据共点力的平衡，利用正交分解，分解为水平和竖直两方向列方程，进行求解【详解】木块在木楔斜面上匀速向下运动时，有mgsin mgcos，即 tan(1)木块在力 F 的作用下沿斜面向上匀速运动，则：Fcos mgsin fFsin FN mgcosfFN联立解得：Fmgsin2cos则当时， F 有最小值 ， Fmin mgsin2(2)因为木块及木楔均处于平衡状态，整体受到地面的摩擦力等于F 的水平分力，即fFcos当 时， f mgsin2 cos21mgsin42【点睛】木块放在斜面上时正好匀速下滑隐含动摩擦因数的值恰好等于斜面倾角的正切值，当有外力作用在物体上时，列平行于斜面方
3、向的平衡方程，求出外力F 的表达式，讨论F 取最小值的条件2 如图所示，放在粗糙的固定斜面上的物块A 和悬挂的物体B 均处于静止状态轻绳AO绕过光滑的定滑轮与轻弹簧的右端及轻绳BO 的上端连接于O 点， 轻弹簧中轴线沿水平方向，轻绳的OC 段与竖直方向的夹角=53，斜面倾角=37， 物块 A 和 B 的质量分别为mA=5kg ， mB=1.5kg，弹簧的劲度系数 k=500N/m ，（ sin37 =0.6， cos37 =0.8，重力加速度 g=10m/s2 ），求：（ 1）弹簧的伸长量 x；（ 2）物块 A 受到的摩擦力【答案】 （1）；（ 2） 5N，沿斜面向上【解析】（1）对结点O 受
4、力分析如图所示：根据平衡条件，有：，且：，解得：；（2）设物体A 所受摩擦力沿斜面向下，对物体A 做受力分析如图所示：根据平衡条件，有：，解得：，即物体A 所受摩擦力大小为，方向沿斜面向上。点睛：本题主要考查了平衡条件和胡克定律得直接应用，要求同学们能选择合适的研究对象并能正确对物体受力分析，注意正交分解法在解题中的应用。3 如图所示 ,在倾角=30的斜面上放一木板A,重为 GA=100N,板上放一重为GB=500N 的木箱 B,斜面上有一固定的挡板,先用平行于斜面的绳子把木箱与挡板拉紧,然后在木板上施加一平行斜面方向的拉力F,使木板从木箱下匀速抽出此时,绳子的拉力T=400N。设木板与斜面间
5、的动摩擦因数,求：(1)A、 B 的摩擦力和摩擦因素；(2)拉力 F 的大小。【答案】 （1） A、 B 的摩擦力 f B为 150N；摩擦因数2；=（ 2）拉力 F 的大小 325N。【解析】【 解】（ 1） B 受力分析如 由平衡条件，沿斜面方向有 ：GBsin B+f=T代入数据，解得A、 B 摩擦力 ：f B=150N方向沿斜面向下，垂直斜面方向：NB B=250 N=G cos =500A、 B 摩擦因数 ：（2）以 AB 整体 研究 象，受力分析如 ，由平衡条件得：F=fA+T-（ GA+GB） sin NA=（GA+GB） cos fA=1NA 立解得：F=325 N【点睛】本
6、考 共点力平衡条件的 用，要注意在解 能正确 研究 象，作出受力分析即可求解，本 要注意 然两 A 运 B 静止，但由于二者加速度均零，因此可以看作整体 行分析。4 一架 量m 的 机在水平跑道上运 会受到机身重力、 直向上的机翼升力F升 、 机推力、空气阻力F阻 、地面支持力和跑道的阻力f的作用。其中机翼升力与空气阻力均与 机运 的速度平方成正比，即F升k1v2 , F阻k2v 2 ，跑道的阻力与 机 地面的 力成正比，比例系数为k0 （ m、 k0、 k1、k2 均为已知量），重力加速度为g。(1)飞机在滑行道上以速度v0 匀速滑向起飞等待区时，发动机应提供多大的推力？(2)若将飞机在起飞
7、跑道由静止开始加速运动直至飞离地面的过程视为匀加速直线运动，发动机的推力保持恒定，请写出 k0与 k1、 k2 的关系表达式；(3)飞机刚飞离地面的速度多大？【答案】 (1) Fk2v02k0 (mg k1v02 ) ； (2) k0F k2v2ma； (3)vmgmg k v2k11【解析】【分析】（1）分析粒子飞机所受的5 个力，匀速运动时满足F推F阻F阻 ，列式求解推力；（2）根据牛顿第二定律列式求解k0 与 k1、 k2 的关系表达式；（3）飞机刚飞离地面时对地面的压力为零 .【详解】（ 1）当物体做匀速直线运动时，所受合力为零，此时有空气阻力 F阻 k2v02飞机升力 F升 k1v0
8、2飞机对地面压力为 N ， NmgF升地面对飞机的阻力为：F阻k0 N由飞机匀速运动得：FF阻 F阻，推由以上公式得 F推k2v02k0 (mgk1v02 )（2）飞机匀加速运动时，加速度为a，某时刻飞机的速度为v，则由牛顿第二定律：F推 -k2v2k0 (mgk1v2 )= ma解得： k0F推 -k2 v2mamgk1v2（3）飞机离开地面时：mg=k1v2解得： vmgk15如图所示：一根光滑的丝带两端分别系住物块A、C，丝带绕过两定滑轮，在两滑轮之间的丝带上放置了球B,D通过细绳跨过定滑轮水平寄引C物体。整个系统处于静止状态。已知，B物体两侧丝带间夹角为600 ，与 C物体连接丝带与水
9、平面夹角为300，此时 C恰能保持静止状态。求：（g=10m/s2）（ 1）物体 B的质量 m；（ 2）物体 C与地面间的摩擦力 f ；（ 3）物体 C与地面的摩擦系数 （假设滑动摩擦力等于最大静摩擦力）。【答案】（ 1） 3kg（2） f=10N（3）【解析】（1）对 B受力分析，受重力和两侧绳子的拉力，根据平衡条件，知解得： m=3kg对 C 受力分析，受重力、两个细线的拉力、支持力和摩擦力，根据平衡条件，知水平方向受力平衡：解得： f=10N（3）对 C，竖直方向平衡，支持力：由 f= N，知6 如下图，水平细杆上套有一质量为M 的小环 A，用轻绳将质量为m=1.0kg 的小球 B 与A
10、 相连， B 受到始终与水平成53o 角的风力作用，与A 一起向右匀速运动，此时轻绳与水平方向的夹角为37o，运动过程中B 球始终在水平细杆的正下方，且与A 的相对位置不变已知细杆与环A 间的动摩擦因数为，（ g=10m/s 2， sin37 =0.6， cos37=0.8）求：（ 1） B 对绳子的拉力大小（ 2） A 环的质量【答案】（ 1） 6.0N；（ 2）1.08kg【解析】【 解】（ 1） 小球 B 受力分析如 ，得： FT=mgsin37 代入数据解得： FT=6.0N（2） A 做匀速直 运 ，受力如 ，有：FTcos37 -f=0FN=Mg+FTsin37 又： f= FN代
11、入数据解得：M=1.08kg7(14分 )如 所示，木板与水平地面 的 角可以随意改 ，当 =30 ，可 点的一小木 恰好能沿着木板匀速下滑。若 小木 从木板的底端以大小恒定的初速率v0=10m/s的速度沿木板向上运 ，随着的改 ，小物 沿木板滑行的距离x 将 生 化，重力加速度g=10m/s 2。 ( 果可用根号表示)（ 1）求小物 与木板 的 摩擦因数；（ 2）当 角 足什么条件 ，小物 沿木板滑行的距离最小，并求出此最小 。【答案】 （1）【解析】 分析：（ 1）当（ 2） 60；m ， 木 受力分析：（ 2 分）（ 2 分） 摩擦因素：（ 2 分）（ 2）当 化 ，木 的加速度 a ：
12、（ 2 分）木 的位移S ：（ 2 分） 令， 当时 s 最小，即（ 2 分）S 最小 考点：考 了牛 第二定律的 用点 ：做本 的关 是 物体受力分析，找出 界状 ， 8 如 所示，一 量 m 2kg 的滑 从半径 R 0.2m 的光滑四分之一 弧 道的 端A 由静止滑下，A 点和 弧 的 心O 点等高， 弧的底端B 与水平 送 平滑相接已知 送 匀速运行的速度 v0 4m/s ，B 点到 送 右端C 点的距离 L 2m当滑 滑到 送 的右端C ，其速度恰好与 送 的速度相同(g 10m/s2 )，求：(1)滑 到达底端B 道的 力；(2)滑 与 送 的 摩擦因数；(3)此 程中，由于滑 与
13、 送 之 的摩擦而 生的 量Q.【答案】（ 1） 60 N（2 ）0 3（ 3） 4 J【解析】 分析：（1）滑 从A 运 到 B 的 程中，由机械能守恒定律得12mgRmvB解得 vB 2gR2m / s在 B 点： FN mg m vB2R代入解得， FN 60 N由牛 第三定律可知，滑 道的 力大小 FN FN60 N，方向 直向下。（2）滑 从 B 运 到 C 的 程中，根据牛 第二定律得mg ma又 v02 vB2 2aL， 立以上两式解得 0 3（3） 滑 从 B 运 到 C 的 t，加速度a g 3 m/s 2。由 v0 vB at，得 t v0 vB 2 sa3在 段 内 送
14、的位移 s8m传 v0t3传送带与滑块的相对位移为s s 传 L 2 m3故滑块与传送带之间的摩擦而产生的热量Q mgs4 J。考点：牛顿第二定律的综合应用9 如图所示，一个质量为 m=2kg的均匀球体，放在倾角 =37的光滑斜面上，并被斜面上一个竖直的光滑挡板挡住，处于平衡状态求球体对挡板和斜面的压力（ sin37 =0.6 ，cos37=0.8 ， g=10m/s2）【答案】 15N； 25N【解析】试题分析：球体受到三个力作用：重力G、挡板对球体的支持力F2根据平衡条件求出两个支持力，再由牛顿第三定律求解压力解：球受三个力：G、 F1、 F2如图F1 和斜面对球体的支持力根据平衡条件得F
15、1=Gtan37=mgtan37=15NF2=25N由牛顿第三定律得：球体对挡板的压力大小：F1=F1=15N，方向水平向左球体对斜面的压力的大小：F2=F2=25N，方向垂直斜面向下答：球体对挡板为15N，方向水平向左；斜面的压力为25N，方向垂直斜面向下【点评】本题是简单的力平衡问题，关键是分析物体的受力情况，作出力图10 半圆形支架BADOA和OB结于圆心O10 N的物体，OA与水，两细绳，下端悬挂重为平成 60 ，使 OA 绳固定不动，将OB 绳的 B 端沿半圆支架从水平位置逐渐向竖直的位置C移动的过程中，如图所示，请画出OB 绳上拉力最小时O 点的受力示意图，并标明各力的大小。【答案】【解析】【分析】【详解】对结点 O 受力分析如图：结点 O 始终处于平衡状态，所以OB 绳和 OA 绳上的拉力的合力大小保持不变等于重力的大小 10N，方向始终是竖直向上。由图象知当OB 垂直于 OA 时， OB 的拉力最小为1mg sin3010N5N2此时 OA 的拉力为mg cos305 3N因此 OB 绳上拉力最小时O 点的受力示意图如图：