高考物理相互作用易错剖析

1、高考物理相互作用易错剖析一、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 o 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 ，coa=120，重力加速度g 取 10m/s 2 ， 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？【答案】（ 1） 10

2、3n （2 ）200n/m （ 3） 203n ，方向在 oa与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 oa绳上的拉力为foa=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=foasin60 =103 n物体 b 静止，由平衡条件可得，桌面对物体b 的摩擦力f=fob=103 n（ 2）弹簧的拉力大小

3、为 f 弹 =foacos60 =10n根据胡克定律得 f 弹 =kxf弹10得 k=200n/mx 0.05（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ff=2f a3n=20 3 n斜线中的拉力的大小为：o cos30 =2 202方向在 oa与竖直方向夹角的角平分线上2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

4、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，3如图所示，一质量m=4 0kg 的小球在轻质弹簧和细线的作用下处于静止状态，细线ao 与竖直方向的夹角0，弹簧 bo 水平并处于压缩状态，小球与弹簧接触但不粘连， =37已知弹簧的劲度系数k=100n/m ，取 sin370=0 6

5、， cos370=08，求：（1）小球静止时，细线中的拉力t 和弹簧的压缩量x；（ 2）剪断细线 ab 瞬间，小球的加速度 a。【答案】（ 1） 50n， 03m （ 2） 12 5m/s2【解析】试题分析：（1）小球的受力图如图，根据平衡条件可知：弹簧的弹力f=mgtantmgcos而 f=kx解得： t=50n， x=0 3m（2）剪断细线的瞬间，小球受到重力、弹力不变；合力与原细线中的拉力t 等大反向，则 at12.5m / s2 方向与竖直方向成角370，斜向下沿原细线ab 方向。m考点：胡克定律；牛顿第二定律的应用【名师点睛】本题考查了共点力平衡和牛顿第二定律的基本运用，知道剪断细线

6、的瞬间，弹簧的弹力不变。4 如图所示，用两根长度均为 l 的细线将质量为 m 的小球悬挂在水平的天花板下面，轻绳与天花板的夹角为 将细线 bo 剪断，小球由静止开始运动不计空气阻力，重力加速度为 g求：（ 1）剪断细线前 ob 对小球拉力的大小；（ 2）剪断细线后小球从开始运动到第一次摆到最高点的位移大小；（ 3）改变 b 点位置，剪断 bo 后小球运动到最低点时细线oa 的拉力 f2 与未剪断前细线的拉力 f1 之比f2的最大值f1mg（ 2） x 2l cosf29【答案】 （1） f（ 3）42sinf1 max【解析】（1） f sin1 mg2mg得 f2sin（2）小球运动到左侧最

7、高点时绳与天花板夹角为mglsin=mglsin 得 =x=2lcos（3）小球运动到最低点时速度为vmgl (1sin )1 mv22f2 mgv2mlf1=f得： f26sin4sin 2f1当 sin3f29时可得f1 max=445 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/s 2（ 1）当磨石受到水平方向的推力 f1=20n 打磨水平地面时，恰好做匀速直线运动，求动摩擦因数 ；（ 2）若用磨石对 =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

8、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）（ 2） 0 8s【解析】（1）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fn f2mg sin根据牛顿第二定律有 （ f2mg)cosfn ma解得 a2.5m / s2根据匀变速直线运动规律x1at 22解得 t2x0.8sa6 如图所示，粗糙水平地面上放置一个截面为半圆的柱状物体a， a 与墙之间再放一光滑圆球 b，整个装置处于静止状态。已知a、 b 两物体的质量分别为m 和 m，光滑圆球b 同半圆的柱状物体半径均为r，已知 a

9、的圆心到墙角距离为2r ，重力加速度为g。求：(1)b 物体受到墙壁的弹力大小；(2)a 与地面间的动摩擦因数满足什么条件？（设a 与地面间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力）(3)若 a 物体在水平外力作用下向右缓慢移动至b 即将落地，则a、 b 间作用力大小变化的范围。【答案】 (1) 3 mg (2)3m(3) 2 3mgn ab 2mg33(m m)3【解析】【详解】(1)对 b 受力分析：由几何关系：r1sin2r2解得：=30 o由平衡条件得：n ab cosmg0n ab sinn b0解得 b 物体受到墙壁的弹力大小为：n b mg tan3 mg3(2)对整体分析：可知地面对a 的

10、摩擦力大小为：f3 mg3地面对 a 的支持力为：n a(mm)g要使 a 不滑动，则：n a( mm) g3 mg3解得：3m3(mm)(3)对 b 受力分析如图：由图可知，开始时ab 间的作用力最小，最小值为：n ab minmg2 3 mgcos30o3当 b 即将落地时， ab 间的作用力最大，由几何关系可得，ab 间的作用力与竖直方向的夹角有：r1cos22r解得：=60o此时 ab 间的作用力为：n ab maxmg2mgcos60o所以 a、 b 间作用力大小变化的范围为：2 3mgn ab 2mg。37如图所示小孩和雪橇的总质量，大人用与水平方向成角斜向上拉力f拉雪橇，使雪橇沿

11、水平地面以数 。（ ，速度做匀速直线运动。已知雪橇与水平地面的动摩擦因，取）求：（ 1）拉力 f 的大小；（ 2）拉力 f 撤消后雪橇还能滑行多远？【答案】（ 1）；（ 2）【解析】试题分析：（1）受力分析如图所示，将系可知：f 向水平方向和竖直方向分解，由平衡关竖直向上：，水平向上：解得：；（2） f 撤消后物体做匀减速运动，；，由牛顿第二定律可得：由位移公式可得：考点：共点力平衡的条件及其应用【名师点睛】以雪橇为研究对象，通过受力分析列出平衡方程即可求得拉力的大小；拉力撤去后，雪橇水平方向只受摩擦力，由牛顿第二定律可求得加速度，由运动学公式求得滑行距离；本题属牛顿运动定律的基本题型，只要能

12、掌握运动情景及正确受力分析即可顺利求解。8 如图甲所示，质量为m=lkg 的物体置于倾角为=37 0 固定斜面上（斜面足够长），对物体施以平行于斜面向上的拉力f， t 1=1s 时撤去拉力，物体运动的部分v-t图像如图乙，试求：（ 1）物体与斜面间的滑动摩擦因数；（ 2）第 ls 内拉力 f 的平均功率；（ 3）物体返回原处的时间【答案】（1） 0 5（ 2） 300w（ 3） 330s【解析】试题分析：（1）设力f 作用时物体的加速度为a1，对物体进行受力分析，由牛顿第二定律可知 f- mgsin - mgcos=ma1撤去力去，由牛顿第二定律有mgsin+mgcos=ma 222根据图象可

13、知：a1 20m/s ， a2 10m/s（2）第 ls 内拉力 f 的平均功率 p f vf a1t30 20 1w 300w222（3）滑时的位移x x1 x230m下滑时 mg sinmg cosma3x1 at 32t 330 s2故 t330 s考点：牛顿第二定律的应用；功率9 一劲度系数为 k=100n/m的轻弹簧下端固定于倾角为=53的光滑斜面底端，上端连接物块 q一轻绳跨过定滑轮o，一端与物块 q 连接，另一端与套在光滑竖直杆的物块p 连接，定滑轮到竖直杆的距离为d=0.3m初始时在外力作用下，物块p 在 a 点静止不动，轻绳与斜面平行，绳子张力大小为50n已知物块 p 质量为

14、 m1=0.8kg ，物块 q 质量为m2=5kg，不计滑轮大小及摩擦，取g=10m/s 2现将物块 p 静止释放，求：(1)物块 p 位于 a 时，弹簧的伸长量x1；(2)物块 p 上升 h=0.4m 至与滑轮o 等高的 b 点时的速度大小；(3)物块 p 上升至 b 点过程中，轻绳拉力对其所做的功【答案】（ 1） 0.1m（ 2） 23m/s（3）8j【解析】【分析】（ 1）根据题设条件和平衡条件、胡克定律，列方程求出弹簧的伸长量；（ 2）由于本题的特殊性， p 处于 a 位置时与 p 上升到与滑轮等高位置，弹簧的伸长量与压缩量恰相等，而此时由速度的合成和分解可知物块q的速度为零，所以由机

15、械能守恒律可求物块 p 的速度；（3）当 q上升到与滑轮等高时，由系统的机械能守恒和两个物体速度关系求圆环q的速度大小通过绳子拉力对q物体的做功情况，判断物块q机械能的变化，从而得出何时机械能最大【详解】（1）物体p 位于a 点，假设弹簧伸长量为x1 ，则：tm2 gsinkx1 ，解得：x10.1m（2）经分析，此时ob 垂直竖直杆，ob=0.3m，此时物块q 速度为0，下降距离为：xop ob0.5m0.3m 0.2m ，即弹簧压缩 x20.2m 0.1m 0.1m ，弹性势能不变对物体 pq 及弹簧，从 a 到 b 根据能量守恒有：m2 gx sinm1gh1 m1vb22代入可得： vb2 3m/s对物块 p： wtm1gh1 m1vb22代入数据得： wt8j【点睛】解决本题的关键会对速度进行分解，以及掌握功能关系，除重力以外其它力做功等于机械能的增量，并能灵活运用；要注意本题的特殊性，当物块 p 与杆垂直时，此时绳伸缩方向速度为零（即 q的速度为零），这也是本题的关键点10 如图所示，在倾角 37的斜面上，用一水平力使物体沿斜面匀速运动，已知物体与斜面间的动摩擦因数f 推一质量为m 10 kg 的物体，欲 0.2，试求 f 的大小 (sin37 0.6， cos 37 0.8)