高考物理相互作用解题技巧分析及练习题(含答案)一

1、高考物理相互作用解题技巧分析及练习题( 含答案 )(1)一、高中物理精讲专题测试相互作用1 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）

2、5n，沿斜面向上【解析】（1）对结点o 受力分析如图所示：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。2 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

3、时,绳子的拉力t=400n。设木板与斜面间的动摩擦因数,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=

4、1na 立解得：f=325 n【点睛】本 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。3如 所示：一根光滑的 两端分 系住物 a、c， 两定滑 ，在两滑 之 的 上放置了球b,d通 跨 定滑 水平寄引c物体。整个系 于静止状 。已知，b物体两 角 600 ，与 c物体 接 与水平面 角 300，此 c恰能保持静止状 。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）。【

5、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4 如图所示，质量为m=5kg 的物体放在倾角为=30o的斜面上，与斜面间的动摩擦因数为 /5，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，m 用平行于斜面的轻绳绕过光滑的定滑轮与不计质量的吊盘连接，两个劲度系数均为k=1000n/m 的轻弹簧和两个质量都是m 的物体均固连， m 刚好不上滑，取g=10m/s 2。问

6、：（1） m 的质量是多大 ?（2）现将上面的 m 物体向上提，使 m 刚要开始下滑，上面的 m 物体向上提起的高度是多少?（吊盘架足够高）【答案】（ 1） m=2kg；（ 2）h=0.06m【解析】【详解】（1）对 m 和 m 的系统，由平衡知识可知：（2）使 m 刚要开始下滑时，则绳的拉力为t：解得 t=10n；此时吊盘中下面弹簧的弹力应为10n，因开始时下面弹簧的弹力为解得2mg=40n，m=2kg；可知下面弹簧伸长了；对中间的物体 m 受力分析可知，上面的弹簧对之间物体应该是向上的拉力，大小为10n，即上面的弹簧应该处于拉长状态，则上面弹簧的伸长量应该是；可知上面的m 物体向上提起的高

7、度是.【点睛】此题的难点在第2 问；关键是通过分析两部分弹簧弹力的变化（包括伸长还是压缩）求解弹簧的长度变化，从而分析上面物体提升的高度.5 如图所示，水平面上有一个倾角为m，用绳子悬挂起来，绳子与斜面的夹角为的斜劈，质量为m一个光滑小球，质量也，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保持静止， k 值必须满足什么条件？等于地面对斜劈的支持力的k 倍，为了使整个系统【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) 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

8、 f时，整个系统能始终m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： f=tsin30 竖直方向： n2+tcos30 =2mg而由题意： fm =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

9、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 6 如图所示，用内壁光滑的薄壁细管弯成的“s”形轨道固定于竖直平面内，弯曲部分是由两个半径均为r0.2 m 的半圆平滑对接而成(圆的半径远大于细管内径)。轨道底端a 与水平地面相切，顶端与一个长为l 0.9 m 的水平轨道相切b 点。一倾角为 37的倾斜轨道固定于右侧地面上，其顶点d 与水平轨道的高度差为h 0.45 m，并与其他两个轨道处于同一竖直平面内。一质量为m 0.1 kg 的小物体 (可视为质点 )在 a 点被弹射入 “s”形轨道内，沿轨道 abc运动，并恰好从 d 点以平行斜面的速度进入倾斜轨道。小物体与bc 段间

10、的动摩擦因数 0.5。 (不计空气阻力， g 取 10 m/s 2。 sin37 0.6, 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 “ s形”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：

11、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；7 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

12、体受到三个力作用：重力g、挡板对球体的支持力f1 和斜面对球体的支持力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如图根据平衡条件得f1=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8 如图所示，一轻弹簧一端固定在竖直放置光滑大圆环最高点，大圆环半径为r，另一端栓接一轻质小圆环

13、，小圆环套在大圆环上，开始时弹簧与竖直方向成60，当在小圆环上挂一质量为m 的物体后使之缓慢下降，静止时弹簧与竖直方向成45。求：(1)弹簧的劲度系数；(2)当在小圆环上挂多大质量的物体，静止时弹簧与竖直方向成37；(3)当在小圆环上挂的质量满足什么条件时，稳定后，小圆环处于最低位置。（弹簧始终在弹性限度内， sin37 =0.6， cos37=0.8）【答案】 (1)(22) mg； (2) m3(22) m ； (3)m1(2 2) mk =1822r【解析】【分析】【详解】(1)静止时弹簧与竖直方向成45，对圆环进行受力分析，如图所示：根据平衡条件，弹簧的弹力mgf2mgcos45根据几

14、何关系，弹簧的伸长量x=（2 -1） r根据胡克定律f=kx联合上面各式解得k = (22) mgr(2)设静止时弹簧与竖直方向成 ，小环上挂的物体的质量为 m1 ，对圆环进行受力分析，受到重力 m1g、弹簧的拉力 f、大圆环的支持力 n，根据平衡条件，作出三个力的矢量三角形，如图所示：根据几何知识，力的矢量三角形和实物三角形aob相似，而oa 和 ob 都等于 r，所以 m1g和 n 始终相等ab=2rcos f=2m1gcos 弹簧的伸长量x=2rcos -r=（2cos -1）r根据胡克定律f=kx即2m1 gcos(22) mg（2cos1） r r当 =37时，代入式解得m132）

15、m（28(3)小圆环恰好处于最低位置，此时=0，代入式解得m21 (22) m2所以小圆环所挂物体质量 m21 (22) m 时，小圆环可以处于最低点。29如图所示 ,质量为 m1的物体甲通过三段轻绳悬挂 ,三段轻绳的结点为 o.轻绳 ob水平且 b端与放置在水平面上的质量为 m2的物体乙相连 ,轻绳 oa与竖直方向的夹角 =37物,体甲、乙均处于静止状态 .(已知 sin 37 =0.6,cos 37 =0.8,tan 37 =0.75,g取 10m/s 2.设最大静摩擦力等于滑动摩擦力)求:(1)轻绳 oa,ob受到的拉力是多大?(2)物体乙受到的摩擦力是多大?方向如何 ?(3)若物体乙的

16、质量m2=4kg,物体乙与水平面之间的动摩擦因数 =0.3,则欲使物体乙在水平面上不滑动,物体甲的质量m1最大不能超过多少?【答案】（ 1） 5m1g,3m1 g（ 2）3m1g，水平向左（3） 1.6kg444【解析】【分析】【详解】（1）对结点 o，作出力图如图，由平衡条件有：cosm1 g tatantbm1 g解得： ta5 m1 g,tb3 m1 g44（2）对于乙物体：摩擦力ftb3 m1 g ，方向水平向左4（3）当乙物体刚要滑动时，静摩擦力达到最大值fmaxm2 gtbmaxfmax由 得： m1maxtbmax1.6kggtan故本题答案是： （ 1） 5 m1 g, 3 m

17、1g （ 2）3 m1 g ，水平向左（3）1.6kg444【点睛】本题涉及共点力平衡中极值问题，当物体刚要滑动时，物体间的静摩擦力达到最大10 如图所示质量m=3kg 的木块套在固定的水平杆上，并用轻绳与小球相连，轻绳与杆的夹角为 30今用与水平方向成60角的力 f=103 n 拉着小球并带动木块一起向右匀速运动，运动过程中木块与小球的相对位置保持不变，g=10m/s 2求：(1)小球的质量m；(2)木块 m 与水平杆间的动摩擦因数【答案】（ 1） 1kg （2）35【解析】【分析】（ 1）先对小球 m 受力分析：已知力、重力、细线的拉力，根据平衡条件列式求小球的质量 m；（2）再对滑块m 和小球