物理相互作用易错剖析含解析

1、（物理）物理相互作用易错剖析含解析一、高中物理精讲专题测试相互作用1 质量 m 5kg 的物体在20N 的水平拉力作用下，恰能在水平地面上做匀速直线运动若改用与水平方向成 37角的力推物体，仍要使物体在水平地面上匀速滑动，所需推力应为多大？（ g 10N/kg， sin37 0.6，cos37 0.8）【答案】 35.7N ；【解析】解：用水平力拉时，物体受重力、支持力、拉力和滑动摩擦力，根据平衡条件，有：fmgf20解得：0.4mg50改用水平力推物体时，对物块受力分析，并建正交坐标系如图：由 FX0 得： Fcosf由 FY0得： NmgFsin其中：fN解以上各式得：F35.7N【点睛

2、】本题关键是两次对物体受力分析，然后根据共点力平衡条件列方程求解，注意摩擦力是不同的，不变的是动摩擦因数,M的A、B两滑块放在粗糙水平面上,2 如图所示 质量均为滑块与粗糙水平面间的动摩擦因数为，两轻杆等长 ,且杆长为L,杆与滑块、杆与杆间均用光滑铰链连接,杆与水平面间的夹角为，m 的重物 C,整个装置处于静止状态。重力加速度为在两杆铰合处悬挂一质量为g，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，试求 :(1)地面对物体A 的静摩擦力大小；(2)无论物块 C 的质量多大 ,都不能使物块A 或 B 沿地面滑动 ,则至少要多大 ?【答案】（ 1mg1）（ 2）2 tantan【解析】【分析】先将 C 的重力按照

3、作用效果分解，根据平行四边形定则求解轻杆受力；再隔离物体A 受力分析，根据平衡条件并结合正交分解法列式求解滑块与地面间的摩擦力和弹力要使得A不会滑动，则满足 ff m ，根据数学知识讨论。【详解】（1）将 C的重力按照作用效果分解，如图所示：1 mg mg根据平行四边形定则，有：F1 F2 2sin2sin对物体 A 水平方向：fF1 cosmg2 tan（2）当 A 与地面之间的摩擦力达到最大静摩擦力时：fm(Mg F1 sin )m1且 ff m 联立解得：tan(2 Mm)=2M1)，tan (m11当 m时，2M1)tan，可知无论物块C 的质量多大，都不能使物块A 或tan (mB

4、沿地面滑动 ,则 至少等于1。tan3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：， CD 线的拉力为：（2）对 C球研究，如图所示：，可得：，【考点定位】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

5、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，4将质量 m0.1kg 的圆环套在固定的水平直杆上，环的直径略大于杆的截面直径，环与杆的动摩擦因数0.8对环施加一位于竖直平面内斜向上与杆夹角53o 的恒定拉力F，使圆环从静止开始运动，第1s 内前进了 2.2m （取 g10 m / s2 ， sin53 o0.8 ，cos53o0.6 ）求：（ 1）圆环加速度 a 的大小；（ 2）拉力 F 的大小【答案】（ 1） 4.4m/s2 （ 2） 1N 或 9N【解析】（1）小环做匀加速直线运动，由运动学公式可知：x1 at 22解得： a 4.4m / s

6、2(2)令 Fsin53 mg0 ，解得 F 1.25N当 F1.25N 时，环与杆的上部接触，受力如图：由牛顿第二定律，Fcos ma ， Fsin FNmgFNm ag联立解得： Fcossin代入数据得：F1N当 F1.25N 时，环与杆的下部接触，受力如图：由牛顿第二定律，Fcos ma， Fsinmg FNFNm ag联立解得： Fcossin代入数据得：F9N5 如图所示，表面光滑的长方体平台固定于水平地面上，以平台外侧的一边为x 轴，在平台表面建有平面直角坐标系xoy，其坐标原点O 与平台右侧距离为d=1.2m 。平台足够宽，高为 h=0.8m ，长为 L=3.3m。一个质量m1

7、=0.2kg 的小球以v0=3m/s 的速度沿 x 轴运动，到达 O 点时，给小球施加一个沿y 轴正方向的水平力 F1，且1F =5y（ N）。经一段时间，小球到达平台上坐标为（1.2m ， 0.8m）的 P 点时，撤去外力 F1。在小球到达 P 点的同时，平台与地面相交处最内侧的M 点，一个质量m2=0.2kg 的滑块以速度 v 在水平地面上开始做匀速直线运动，滑块与地面间的动摩擦因数=0.5，由于摩擦力的作用，要保证滑块做匀速运动需要给滑块一个外力F2，最终小球落在N 点时恰好与滑块相遇，小球、滑块均视为质点， g10m / s2 ， sin370.6， cos370.8 。求：（ 1）小

8、球到达 P 点时的速度大小和方向；（ 2） M 、N 两点间的距离 s 和滑块速度 v 的大小；（ 3）外力 F2 最小值的大小（结果可用根式表示）【答案】（ 1） 5m/s 方向与 x 轴正方向成 53（ 2）1.5m； 3.75m/s （3） 2 5 N5【解析】（ 1）小球在平台上做曲线运动，可分解为沿x 轴方向的匀速直线运动和沿y 轴方向的变加速运动，设小球在P 点受到 vp 与 x 轴夹角为从 O 点到 P 点，变力 F 做功y p50.80.8J1.6 J12根据动能定理有 W1 m1vP21 m1v02 ，解得 vp5m / s22根据速度的合成与分解有v0vp cos，得53，

9、小球到达 P 点时速度与 x 轴正方向成53（2）小球离开 P 点后做平抛运动，根据平抛运动规律有h1 gt 2 ，解得 t=0.4s2小球位移在水平面内投影lvp t2m设 P 点在地面的投影为P ，则 P MLyP2.5m由几何关系可得 s2P M 2l 22lP Mcos，解得 s=1.5m滑块要与小球相遇，必须沿MN 连线运动，由 s vt ，得 v3.75m / s（3）设外力 F2 的方向与滑块运动方向（水平方向）的夹角为，根据平衡条件水平方向有：F2 cosf ，其中 fN ，竖直方向有 NF2sinm2 g联立解得 F2m2 gcossin由数学知识可得F2m2 g，其最小值

10、F2minm2 g2 5 N 。12 sin1256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，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 )

11、【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+05). 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 块铁块放上后系统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 块铁块放上后系统在水平方向所受的合力大小F 合 f 2

12、-F=55-50=5 N第 2 块铁块放上后木板的加速度大小m/s 2第 3 块铁块放上瞬间木板的速度大小为v2：解得：m/s第 3 块铁块放上后系统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 块铁块放上后系统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 块铁块放上后木板的加速度大小m/s 2第 4 块铁块放上瞬间木板的速度大小为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/

13、s考点：牛 第二定律的 合 用.7 如 所示，一小滑 静止在 角 370 的斜面底端，滑 受到外力冲 后， 得一个沿斜面向上的速度v0=4m/s ，斜面足 ，滑 与斜面之 的 摩擦因数 =0.25，已知sin370=0.60， cos370=0.80，g 取 10m/s 2，求：（ 1）滑 沿斜面上滑 程中的加速度的大小；（ 2）滑 沿斜面上滑的最大距离；【答案】（ 1）（ 2） 1 0m【解析】 分析：（ 1） 滑 量 m，上滑 程的加速度大小 a，根据牛 第二定律，有所以，（ 2）滑 上滑做匀减速运 ，根据位移与速度的关系公得最大距离考点：考 了牛 第二定律与运 学公式的 用【名 点睛】

14、接牛 第二定律与运 学公式的 就是加速度，所以在做 一 ，特 又是多 程 ，先弄清楚每个 程中的运 性 ，根据牛 第二定律求加速度然后根据加速度用运 学公式解 或者根据运 学公式求解加速度然后根据加速度利用牛 第二定律求解力8 如 所示，AB是 角 =37BCD是光滑的 弧 道，AB恰好在B点的粗糙直 道，与 弧相切， 弧的半径 R=1m，一个 量 m=0.5kg 的物体（可以看做 点）从直 道上的 P 点由静止 放， 果它能在两 道 做往返运 已知P 点与 弧的 心 O 等高，物体与 道AB 的 摩擦因数 =0.2求：（1）物体做往返运 的整个 程中在AB 道上通 的 路程；（2）为使物体能

15、顺利到达圆弧轨道的最高点D，释放点P 距 B 点的距离至少多大？【答案】 (1)5m(2)m【解析】试题分析：（1）因摩擦力始终对物体做负功，所以物体最终在圆心为上往复运动对整体应用动能定理得：mgRcos-mgS cos=02的圆弧所以总路程为（ 2）设物体刚好到 D 点，则由向心力公式得：对全过程由动能定理得： mgLsin-mgL cos-mgR（ 1+cos） = mvD2得最小距离为考点：动能定理的应用【名师点睛】本题综合应用了动能定理求摩擦力做的功、圆周运动及圆周运动中能过最高点的条件，对动能定理、圆周运动部分的内容考查的较全，是圆周运动部分的一个好题。9 将一轻质橡皮筋（劲度系数

16、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，然后用一水平的力方向成 37角，并保持静止，如图（丙）所示求所加外力F 向右拉动，使橡皮筋与竖直 F 的值和此时橡皮筋的伸长量x2（已知 sin37 =0.6cos37=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=Gtan37F=将数据代入式解得： F=7.5NF=12.5N由胡克定律可得： x2=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A10 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