(物理)物理相互作用练习题含答案及解析

1、(物理)物理相互作用练习题含答案及解析一、高中物理精讲专题测试相互作用1.如图所示，A、B都是重物，A被绕过小滑轮P的细线悬挂，B放在粗糙的水平桌面上，滑轮P被一根斜短线系于天花板上的。点，O'是三根细线的结点，细线 bO水平拉着物体B, cO'沿竖直方向拉着弹簧.弹簧、细线、小滑轮的重力不计，细线与滑轮之间的摩 擦力可忽略，整个装置处于静止状态.若重物 A的质量为2kg,弹簧的伸长量为5cm, /cO' a=120°重力加速度 g取10m/s2 ,求：(1)桌面对物体B的摩擦力为多少？(2)弹簧的劲度系数为多少？(3)悬挂小滑轮的斜线中的拉力F的大小和方向？

2、【答案】(1) 10J3N (2) 200N/m (3) 20J3N ,方向在O'后竖直方向夹角的角平分 线上.【解析】【分析】(1)对结点O'受力分析，根据共点力平衡求出弹簧的弹力和bO'绳的拉力，通过 B平衡求出桌面对B的摩擦力大小.(2)根据胡克定律求弹簧的劲度系数.(3)悬挂小滑轮的斜线中的拉力F与滑轮两侧绳子拉力的合力等大反向.【详解】(1)重物A的质量为2kg,则O魂上的拉力为Fo =Ga=20N 对结点O'受力分析，如图所示，根据平行四边形定则得：水平绳上的力为：Fob=FO sin60 = 10 3 N物体B静止，由平衡条件可得，桌面对物体B的摩

3、擦力f=F。b=10j3N(2)弹簧的拉力大小为 Fw=Fo cos60=10N.根据胡克定律得Fw=kx/日 F弹10x 0.05得 k=200N/m(3)悬挂小滑轮的斜线中的拉力F与滑轮两侧绳子拉力的合力等大反向，则悬挂小滑轮的斜线中的拉力F的大小为:F=2Fo cos30 =2 X 203n=2073方向在O'也竖直方向夹角的角平分线上2.如图所示，竖直轻弹簧 B的下端固定于水平面上，上端与 A连接，开始时 A静止。A 的质量为m = 2kg,弹簧B的劲度系数为ki = 200N/m。用细绳跨过定滑轮将物体 A与另一 根劲度系数为k2的轻弹簧C连接，当弹簧 C处在水平位置且未发生

4、形变时，其右端点位于 a位置，此时A上端轻绳恰好竖直伸直。将弹簧C的右端点沿水平方向缓慢拉到b位置时，弹簧B对物体A的拉力大小恰好等于 A的重力。已知ab=60cm,求：(1)当弹簧C处在水平位置且未发生形变时，弹簧B的形变量的大小；(2)该过程中物体 A上升的高度及轻弹簧 C的劲度系数k2o四S A【答案】(1) 10cm； (2) 100N/m。【解析】【详解】(1)弹簧C处于水平位置且没有发生形变时，A处于静止，弹簧 B处于压缩状态;根据胡克定律有：k1x1 = mg代入数据解得：x= 10cm(2)当ab=60cm时，弹簧B处于伸长状态，根据胡克定律有：k1X2= mg代入数据求得：X

5、2 = 10cm故 A上升高度为： h=X1+x2=20cm由几何关系可得弹簧 C的伸长量为：X3= ab - x1 - x2= 40cm根据平衡条件与胡克定律有：mg+k1x2= k2x3解得 k2 = 100N/m3.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产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=2.0m/s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

6、动，加速度大小为2.5m/s 2,到达斜面底端 C时速度大小为V2=1m/s,求木箱从B至1J 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 科=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) 0.4s 0.6m(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 cos f ,竖直方向：F sinFnmgV2Via(3)木箱沿斜面上滑的加速度a1mg sin 37mmg cos3728m / s对木箱和斜面的整体，水平方向

7、f1ma1 cos37且 f F N ,解得F=10N22(2)由V2 Vi 2ax,解得木箱从B至IJC的位移x=0.6m,2 八,s 0.1s2.5竖直方向：M m g FN1masin37 ，其中 fiFn ,解得 i 3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.4 .明理同学平时注意锻炼身体，力量较大，最多能提起m=50kg的物体.一重物放置在倾一事u

8、 = = 0.58角0 =15的粗糙斜坡上，重物与斜坡间的摩擦因数为试求该同学向上拉动的重物质量M的最大值？【答案】枷由题息可知，该同学的取大拉力：F=mg设该同学与斜面方向的夹角是3的时候拉动的物体的最大质量是M,对物体受力分析知:垂直于斜面的方向：FN+Fsin 3 =Mgcos 0沿斜面的方向：Fcos 3 =f+Mgsin 0若恰好拉动物体，则有：f= pNM =联立解得：冢+劲豆)Fs$5 - a) M =令 尸tan %代入上式可得：WMU十的要使该同学向上拉动的物体的质量最大，上式分子取最大值，即：cos ( B A =1回 由=tan a -可得：& =30。F 门=联

9、立以上各式得：Mmax='【点睛】该题中按照常规的步骤对物体进行受力分析即可，题目的难点是如何利用三角函数的关 系，化简并得出正确的结论.5 .如图所示，电动机通过其转轴上的绝缘细绳牵引一根原来静止的长为L=1m,质量m=0.1 kg的导体棒ab,导体棒紧贴在竖直放置、电阻不计的金属框架上，导体棒的电阻 R=1Q,磁感强度B=1T的匀强磁场方向垂直于导体框架所在平面，当导体棒在电动机牵引 下上升h=3.8m时，获得稳定速度，此过程导体棒产生热量Q=2J.电动机工作时，电压表、电流表的读数分别为 7V和1A,电动机的内阻r=1 Q,不计一切摩擦，g=10m/s2,求:.C .： v K

10、K(1)导体棒所达到的稳定速度是多少？(2)导体棒从静止到达稳定速度的时间是多少？【答案】(1) V = 2 m/s (2) r= 1 s【解析】(1)导体棒匀速运动时，绳拉力 T,有T-mg-F=0 (2分)， 其中 F=BIL I= £ /R, £ = B® 分)此时电动机输出功率与拉力功率应相等，即 Tv=U/-l/2r(2 分)，(U、A r是电动机的电压、电流和电阻)，化简并代入数据得v=2m/s (1分)(2)从开始达匀速运动时间为 t,此过程由能量守恒定律，UI/t-I/2rt=mgh+ mv2+Q (4 分),代入数据得t=1s (2分).6 .如

11、图所示，一倾角为 9 =33勺光滑足够长斜面固定在水平面上，其顶端固定一劲度系数为k=50N/m的轻质弹簧，弹簧的下端系一个质量为m=1kg的小球，用一垂直于斜面的挡板A挡住小球，此时弹簧没有发生形变，若挡板 A以加速度a=4m/s2沿斜面向下匀加速运动，弹簧与斜面始终保持平行,g 取 10m/s。求:(1)从开始运动到小球速度达最大时小球所发生位移的大小;(2)从开始运动到小球与挡板分离时所经历的时间.【答案】(1)从开始运动到小球速度达最大时小球所发生位移的大小是0.1m；(2)从开始运动到小球与挡板分离时所经历的时间是0.1s【解析】(1)球和挡板分离后做加速度减小的加速运动，当加速度为

12、零时，速度最大，此时物体所受合力为零.即 kxm=mgsin 9mgsinO 1 x 10 x 0.5解得：人川.(2)设球与挡板分离时位移为 s,经历的时间为t,从开始运动到分离的过程中，m受竖直向下的重力，垂直斜面向上的支持力Fn,沿斜面向上的挡板支持力F1和弹簧弹力F.根据牛顿第二定律有：mgsin -F-F1=ma,F=kx.随着x的增大，F增大，F1减小，保持a不变， 当m与挡板分离时，Fi减小到零，则有：mgsin -kx=ma,1又xat211联立解得：mgsin -k?'at2=ma,- a) B x 1 x (10 X 0.5 - 4)t = ；= 工- s = 0r

13、ls所以经历的时间为：N 日 丫 50x4点睛：本题分析清楚物体运动过程，抓住物体与挡板分离时的条件：小球与挡板间的弹力为零是解题的前提与关键，应用牛顿第二定律与运动学公式可以解题。7 .如图所示，质量为 "=七°49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 收=仇”一个质量为m二工0眼的小物块b （可视为质点） 静止于A的左端，小物块 B与木板A间的动摩擦因数为口2 = °-3。现给小物块B 一个水平 向右的初速度，大小为 %二l，0m/5。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

14、力的大小，0取10m/N）。R 陷帮烈性感谢苏兹玄"i"髭倦短缢金德必初曾修【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皿、叫由牛顿第二定律得：出m9 =巾期，出mgr1即+ W g = M叫，假设经过屈秒A、B共速，共同速度设为P拱，由匀变速直线运动的规律得：题-。或0 =电面=廿扎解得：知即=10 =。.2唬必共=0,4m/s。1 I工乂元44102共速过程中，A的位移大小设为卜4 B的位移大小设为M也则 2,I1Xu - woS - 取o?解得:性0Q4rn,m=0.14%假设共速之后，A、B 一起向右匀减速运动，木板和物

15、块间的静摩擦力大小为几 木板和物块的加速度大小分别为 期；脸，由牛顿第二定律得：（m + M） g-f = MaAr解得：“"Mm4假设成立，*=*=内g =设共速之后至A、B均静止，A的位移设为F#', B的位移设为则味工户工我=O,OB?w2内。整个过程中A的位移大小心=肛+孙'=0,12也，b的位移大小注=xu+xs =d.22Tn 则 .。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

16、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。8 .在建筑装修中，工人用质量为4.0 kg的磨石对水平地面和斜壁进行打磨，已知磨石与水平地面、斜壁之间的动摩擦因数相同，g取10 m/s2.(1)当磨石受到水平方向的推力Fi=20N打磨水平地面时，恰好做匀速直线运动，求动摩擦因数科；(2)若用磨石对9=370的斜壁进行打磨(如图所示)，当对磨石施加竖直向上的推力F2=60N时，求磨石从静止开始沿斜壁向上运动0.8 m所需的时间(斜壁足够长,sin370=0.6, cos370=0.8).【答案】(1)乩二0一5 (2) 0. 8s'【解析】(1)

17、磨石在水平地面上恰好做匀速直线运动F1mg ,解得 0.5(2)磨石与斜壁间的正压力FNF2 mg sin根据牛顿第二定律有(F2 mg)cosFn ma解得 a 2.5m/s21 2根据匀变速直线运动规律 X 1 at22解得t ； 0.8s9.如图所示，让摆球从图中的C位置由静止开始摆下，摆到最低点 D处，摆线刚好被拉断，小球在粗糙的水平面上由D点向右做匀减速运动，达到A孔进入半径R=0.3m的竖直放置的光滑圆弧轨道，当摆千进入圆轨道立即关闭A孔。已知摆线长 L=2m, q=60。，小球质量为m=0.5kg, D点与小孔A的水平距离s=2m,“"血八，试求：(1)(2)(3)小球

18、摆到最低点时的速度; 求摆线能承受的最大拉力要使摆球能进入圆轨道并且不脱离轨道，求粗糙水平面摩擦因数的范围。【答案】(1) % = 2砂/4(2) 10” (3) 035WpW05者 <0125【解析】试题分析：(1)当摆球由C到D运动机械能守恒: 得出：即= Wm/s(2)由牛顿第二定律可得：巾一小目一山丁可得：Fni = 2mgWN(3)小球不脱圆轨道分两种情况： 要保证小球能达到 A孔，设小球到达 A孔的速度恰好为零，由动能定理可得： 一/z产g1=0:冏1号可得：口=05若进入A孔的速度较小，那么将会在圆心以下做等幅摆动，不脱离轨道。其临界情况为到达圆心等高处速度为零，由机械能守恒可得：.-：二-由动能定理可得： 一*；融史二二雁丫；一：演学 可求得： 囚=035若小球能过圆轨道的最高点则不会脱离轨道，在圆周的最高点由牛顿第二定律可得：1由动能定理可得：一/产界一工mgR = 解得：=0125综上所以摩擦因数 科的范围为：035W碱者W0125考点：考查了动能定理，牛顿第二定律，圆周运动，机械能守恒名师点睛：本题关键是不能漏解，要知道摆球能进入圆轨道不脱离轨道，有两种情况，再 根据牛顿第二定律、机械能守恒和动能定理结合进行求解.10.如图所示，一本质量分布均匀的大字典置于水平桌面上，字典总质量M=1.5kg,宽L=16cm,高H=6cm. 一张白纸(质