高考物理备考30分钟课堂集训系列专题2 相互作用.doc

专题2 相互作用 一、选择题(本大题共10个小题，共50分，每小题至少有一个选项正确，全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分)1. 如图1所示，在水平力f作用下，a、b保持静止若a与b的接触面是水平的，且f0.则关于b的受力个数可能为 ()a3个b4个c5个 d6个 图1解析：对于b物体，一定受到的力有重力、斜面支持力、a的压力和a对b的摩擦力，若以整体为研究对象，当f较大或较小时，斜面对b有摩擦力，当f大小适当时，斜面对b摩擦力为零，故b可能受4个力，也可能受5个力答案：bc2如图2所示，质量均为m的物体a、b通过一劲度系数k的弹簧相连，开始时b放在地面上，a、b均处于静止状态，现通过细绳将a向上拉起，当b刚要离开地面时，a上升距离为l，假设弹簧一 图2直在弹性限度内，则 ()al blcl dl解析：拉a之前，a静止时，mgkx1，弹簧的压缩量为x1，当b刚要离开地面时，弹簧的伸长量为x2，mgkx2，所以a上升的距离为lx1x2，故a正确答案：a3. 如图3所示，一条细绳跨过定滑轮连接物体a、b，a悬挂起来，b穿在一根竖直杆上，两物体均保持静止，不计绳与滑轮、b与竖直杆间的摩擦，已知绳与竖直杆间的夹角，则物体a、b的质量之比mamb等于 () 图3acos1 b1cosctan1 d1sin解析：对a、b受力分析可知magcosmbg，则有mamb1cos，b项正确答案：b4. 如图4所示，质量为m的木块p在质量为m的长木板ab上滑行，长木板放在水平地面上一直处于静止状态若长木板ab与地 图4面间的动摩擦因数为1，木块p与长木板ab间的动摩擦因数为2，则长木板ab受到地面的摩擦力大小为 ()a1mg b1(mm)gc2mg d1mg2mg解析：若长木板ab未动即地面对长木板ab的摩擦力为静摩擦力，由于p在长木板ab上滑动，即p对长木板ab的摩擦力大小为2mg.由平衡条件可知地面对ab的静摩擦力大小为2mg.即只有c正确答案：c5. (2011成都模拟)如图5所示，将质量为m的滑块放在倾角为的固定斜面上滑块与斜面之间的动摩擦因数为.若滑块与斜面之间的最大静摩擦力和滑动摩擦力大小相等，重力加速 图5度为g，则 ()a将滑块由静止释放，如果tan，滑块将下滑b给滑块沿斜面向下的初速度，如果tan，滑块将减速下滑c用平行于斜面向上的力拉滑块向上匀速滑动，如果tan，拉力大小应是2mgsind用平行于斜面向下的力拉滑块向下匀速滑动，如果tan，拉力大小应是mgsin 解析：对放在斜面上的滑块进行受力分析，当mgsinmgcos，即tan时，滑块受力平衡，若先前静止，则滑块静止；若有向下的初速度，则做匀速运动a中，tan，滑块静止在斜面上不会下滑；b中，滑块要加速下滑；c中，拉力沿斜面向上，滑动摩擦力向下，则拉力的大小为2mgsin；d中，滑块沿斜面向下匀速滑动，不需要外力作用答案：c6一轻杆bo，其o端用光滑铰链铰于固定竖直杆ao上，b端挂一重物，且系一细绳，细绳跨过杆顶a处的光滑小滑轮，用力f拉住，如图6所示现将细绳缓慢往左拉，使杆bo与杆ao间的夹角逐渐减 图6小，则在此过程中，拉力f及杆bo所受压力fn的大小变化情况是 ()afn先减小，后增大bfn始终不变cf先减小，后增大df逐渐减小解析：取bo杆的b端为研究对象，受到绳子拉力(大小为f)、bo杆的支持力fn 和悬挂重物的绳子的拉力(大小为g)的作用，将fn与g合成，其合力与f等值反 向，如图所示，得到一个力三角形(如图中画斜线部分)，此力三角形与几何三角形oba相似，可利用相似三角形对应边成比例来解 如图所示，力三角形与几何三角形oba相似，设ao高为h，bo长为l，绳长ab为l，则由对应边成比例可得：，式中g、h、l均不变，l逐渐变小，所以可知fn不变，f逐渐变小答案：bd7(2011济宁模拟) a、b、c三个物体通过细线和光滑的滑轮相连，处于静止状态，如图7所示，c是一箱砂子，砂子和箱的重力都等于g，动滑轮的质量不计，打开箱子下端开口，使砂子均匀流出，经过时间t0流完，则如图8所示的哪个图线表示在这个过程中桌面对物体 图7b的摩擦力ff随时间的变化关系 ()图8解析：选择a、b整体作为研究对象，由于这个整体开始处于静止状态，所以后来应该一直处于静止状态，整体共受到5个力的作用，即：重力ggagb、支持力fn、静摩擦力ff、两根绳子的拉力f1和f2.其中f1f2.根据平衡条件得：fff1f2gc.所以当砂子均匀流出时，b选项正确答案：b8. (2011衡水模拟)如图9所示，一固定斜面上两个质量相同的小物块a和b紧挨着匀速下滑，a与b的接触面光滑已知a与斜面之间的动摩擦因数是b与斜面之间动 图9摩擦因数的2倍，斜面倾角为，b与斜面之间的动摩擦因数是 ()a.tan b.cotctan dcot解析：a、b两物体受到斜面的支持力均为mgcos，所受滑动摩擦力分别为：ffaamgcos，ffbbmgcos，对整体受力分析结合平衡条件可得：2mgsinamgcosbmgcos，且a2b，解之得btan，a项正确答案：a9(2011苏州模拟) 长直木板的上表面的一端放置一个铁块，木板放置在水平面上，将放置铁块的一端由水平位置缓慢地向上抬起，木板另一端相对水平面的位置保持不变，如图10所示铁块受到的摩擦力ff随木板倾角变化的图线在图11中 图10正确的是(设最大静摩擦力的大小等于滑动摩擦力大小) ()图11解析：本题应分三种情况进行分析：(1)当0arctan(为铁块与木板间的动摩擦因数)时，铁块相对木板处于静止状态，铁块受静摩擦力作用，其大小与重力沿木板(斜面)方向分力大小相等，即ffmgsin，0时，ff0；ff随的增大按正弦规律增大(2)当arctan时处于临界状态，此时摩擦力达到最大静摩擦力，由题设条件可知其等于滑动摩擦力大小(3)当arctan90时，铁块相对木板向下滑动，铁块受到滑动摩擦力的作用，可知fffnmgcos，ff随的增大按余弦规律减小答案：c10.(2011南京模拟)如图12所示，倾角为的斜面体c置于水平面上，b置于斜面上，通过细绳跨过光滑的定滑轮与a相连接，连接b的一段细绳与斜面平行，a、b、c都处于静止状态则 ()ab受到c的摩擦力一定不为零bc受到水平面的摩擦力一定为零c水平面对c的支持力与b、c的总重力大小相等d若将细绳剪断，b物体依然静止在斜面上，水平面对c的摩擦力为零解析：若绳对b的拉力恰好与b的重力沿斜面向下的分力相等，则b与c间的摩擦力为零，a项错误；利用整体法判断，c一定受到水平面向左的摩擦力，b项错误；同理在竖直方向利用整体法判断，水平面对c的支持力小于b、c的总重力，c项错误；利用整体法判断bc系统在水平方向不受外力作用，d项正确答案：d二、实验题(本大题共2个小题，共10分)11(5分)(2011广州调研)为了探究弹簧弹力f和弹簧伸长量x的关系，某同学选了a、b两根规格不同的弹簧进行测试，根据测得的数据绘出如图13所示的图象，从图象上看，该同学没能完全按实验要求做，使图象上端成为曲线，图象上端成为曲线的原因是_ 图13b弹簧的劲度系数为_若要制作一个精确度较高的弹簧测力计，应选弹簧_(填a或b)解析：在弹簧的弹性限度以内，弹力与形变量是成正比的，图象上端出现弯曲是因为拉力过大，超过了弹簧的弹性限度由胡克定律得x，则图线斜率的倒数等于弹簧的劲度系数k100 n/m.精确度高意味着相同拉力下形变量大，相同刻度线下最小分度值小，故应选用劲度系数小的弹簧a.答案：拉力过大，超过了弹簧的弹性限度100 n/ma12(5分) (2011苏南模拟)在“验证力的平行四边形定则”的实验中，需要将橡皮条的一端固定在水平木板上，另一端系上两根细绳，细绳的另一端都有绳套(如图14)实验中需用两个弹簧测力计分别勾住绳套，并互成角度地拉橡皮条，使橡 图14皮条伸长，结点到达某一位置o.(1)某同学在做该实验时认为：a拉橡皮条的绳细一些且长一些，实验效果较好b拉橡皮条时，弹簧测力计、橡皮条、细绳应贴近木板且与木板平面平行c橡皮条弹性要好，拉结点到达某一位置o时，拉力要适当大些d拉力f1和f2的夹角越大越好其中正确的是_(填入相应的字母)(2)若两个弹簧测力计的读数均为4 n，且两弹簧测力计拉力的方向相互垂直，则_(选填“能”或“不能”)用一个量程为5 n的弹簧测力计测量出它们的合力，理由是_解析：(1)拉力f1和f2的夹角越大，而合力小，作图时相对误差太大，正确的选项为a、b、c.(2)若两个弹簧测力计的读数均为4 n，且两弹簧测力计拉力的方向相互垂直，则其合力为4 n5 n，故不能用一个量程为5 n的弹簧测力计测量出它们的合力答案：(1)a、b、c(2)不能量程太小三、计算题(本大题共4个小题，共40分，解答时应写出必要的文字说明、方程式和演算步骤，有数值计算的要注明单位)13(8分) 如图15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 图15m30 kg，人的质量m50kg，g取10 m/s2.试求：(1)此时地面对人的支持力的大小；(2)轻杆bc和绳ab所受力的大小解析：(1)因匀速提起重物，则ftmg.且绳对人的拉力为mg，所以地面对人的支持力为：fnmgmg(5030)10 n200 n，方向竖直向上(2)定滑轮对b点的拉力方向竖直向下，大小为2mg，杆对b点的弹力方向沿杆的方向，由共点力平衡条件得：fab2mgtan30 23010 n200 nfbc n400 n.答案：(1)200 n(2)400 n200 n14(10分) 如图16所示，光滑小圆环a吊着一个重为g1的砝码套在另一个竖直放置的大圆环上，今有一细绳拴在小圆环a上，另一端跨过固定在大圆环最高点b处的一个小滑轮后吊着一个重为g2的砝码，如果不计小环、滑轮、绳子的重量大小 图16绳子又不可伸长，求平衡时弦ab所对的圆心角.解析：以小圆环a为研究对象，它受到的力有：竖直绳对它的拉力f1g1，其方向竖直向下； ab绳对它的拉力f2=g2，其方向沿ab方向；大圆环对它的弹力fn，其方向沿半径指向圆外，在f1、f2、fn三力的共同作用下，小圆环处于平衡状态将小圆环a所受的三个力利用力的合成和力的分解，组成三角形，如图所示由几何关系得oab与fnaf2相似，得所以fnf1，sin，将f1g1、f2g2代入解得2arcsin.答案：2arcsin15(10分)雨滴接近地面的过程可以看做匀速直线运动，此时雨滴的速度称为收尾速度某同学在一本资料上看到，雨滴的收尾速度v与雨滴的半径r成正比，由此该同学对雨滴运动中所受的阻力f作了如下几种假设：(1)阻力只与雨滴的半径成正比，即fkr(k为常数)(2)阻力只与速度的平方成正比，即fkv2(k为常数)(3)阻力与速度的平方和半径的乘积成正比，即fkrv2(k为常数)你认为哪种假设能够解释雨滴收尾速度与半径成正比这一关系？请写出推导过程解析：雨滴达到收尾速度状态时，处于平衡状态，只受重力和空气阻力f.由平衡条件得fgmgr3g.r、分别为雨滴的半径、密度由题意知vk1rk1为常数由得frv2krv2式中k由推导知，阻力与速度的平方和半径的乘积成正比即fkrv2假设才能解释vr.答案：见解析 16. (12分)如图17所示，光滑匀质圆球的直径d40 cm，质量为m20 kg，悬线长l30 cm，正方形物块a的厚度b10 cm，质量为m2 kg，物块a与墙之间的动摩擦因数0.2.现将物块a轻放于球和墙之间后放手，取g10 m/s2，求： 图17(1)墙对a的摩擦力为多大？(2)施加一个与墙面平行的外力于物体a上，使