高考物理相互作用技巧(很有用)及练习题

1、高考物理相互作用技巧( 很有用 ) 及练习题一、高中物理精讲专题测试相互作用1 质量为 m 的木楔倾角为( 45 )，在水平面上保持静止，当将一质量为m 的木块放在木楔斜面上时，它正好匀速下滑当用与木楔斜面成角的力 f 拉木块，木块匀速上升，如图所示 (已知木楔在整个过程中始终静止)(1)当 时，拉力f 有最小值，求此最小值；(2)求在 (1)的情况下木楔对水平面的摩擦力是多少？1【答案】 （1） fminmg sin 2（ 2）mg sin 4【解析】【分析】（ 1）对物块进行受力分析，根据共点力的平衡，利用正交分解，在沿斜面和垂直斜面两方向列方程，进行求解（ 2）采用整体法，对整体受力分析

2、，根据共点力的平衡，利用正交分解，分解为水平和竖直两方向列方程，进行求解【详解】木块在木楔斜面上匀速向下运动时，有mgsin mgcos，即 tan(1)木块在力 f 的作用下沿斜面向上匀速运动，则：fcos mgsin ffsin fn mgcosffn联立解得：fmgsin2cos则当时， f 有最小值 ， fmin mgsin2(2)因为木块及木楔均处于平衡状态，整体受到地面的摩擦力等于f 的水平分力，即ffcos当 时， f mgsin2 cos21mgsin42【点睛】木块放在斜面上时正好匀速下滑隐含动摩擦因数的值恰好等于斜面倾角的正切值，当有外力作用在物体上时，列平行于斜面方向的平

3、衡方程，求出外力f 的表达式，讨论f 取最小值的条件2 如图所示，用三根轻绳将质量均为m 的a、b 两小球以及水平天花板上的固定点o 之间两两连接，然后用一水平方向的力f 作用于a 球上，此时三根轻绳均处于直线状态，且ob 绳恰好处于竖直方向，两球均处于静止状态，轻绳oa 与ab 垂直且长度之比为3:4试计算：（1） oa 绳拉力及f 的大小？（2）保持力f 大小方向不变，剪断绳oa，稳定后重新平衡，求此时绳ob 及绳大小和方向（绳ob、 ab 拉力的方向用它们与竖直方向夹角的正切值表达）ab 拉力的（3）欲使绳ob 重新竖直，需在球b 上施加一个力，求这个力的最小值和方向【答案】（1）42

4、13122524mg （2） t13mg ， tan=3； t3mg ， tan =33（3）4 mg ，水平向左3【解析】【分析】【详解】（1） ob 竖直，则 ab 拉力为 0，小球 a 三力平衡，设ob 拉力为 t，与竖直方向夹角为 ,则 t=mg/cos= 5 mg，f=mgtan= 4 mg33（2）剪断 oa 绳，保持f 不变，最后稳定后，设1，ab 拉力为t2，与竖直方向夹角为2，以球ob 的拉力为 t1，与竖直方向夹角为a、球 b 为整体，可得4t1x=f=mg；t1y=2mg；3解得 ： t1=2 1312mg；tan =；334mg；t2y=mg；单独研究球 a，t2x=f

5、=3t52=4解得： 2=mg， tan33（3）对球 b 施加一个力 fb 使 ob 重新竖直，当fb 水平向左且等于力f 时是最小值，即4fb=f= mg，水平向左3【点睛】本题采用整体和隔离法相结合进行分析，关键先对b 球受力分析，得到ab 绳子的拉力为零，然后对a 球受力分析，根据平衡条件并运用平行四边形法则求解未知力3 如图所示， ab、bc、 cd和 de 为质量可忽略的等长细线，长度均为5m， a、 e 两端悬挂在水平天花板上，ae 14m ，b、 d 是质量均为m 7kg 的相同小球，质量为m 的重物挂于 c 点，平衡时c 点离天花板的垂直距离为7m ，试求重物质量m【答案】

6、18kg【解析】【分析】分析几何关系根据给出的长度信息可求得两绳子的夹角；再分别对整体和b、 c 进行受力分析，根据共点力的平衡条件分别对竖直方向和水平方向分析，联立即可求得m 【详解】设 ab 与竖直方向的夹角为 ，则由几何关系可知：（75sin） 2+（ 7 5cos） 2 52解得： sin+cos解得： sin0.6；或 sin 0.8由图可知，夹角应小于45，故 0.8 舍去；则由几何关系可知，bc与水平方向的夹角也为 ；设 ab 绳的拉力为 t，则对整体分析可知： 2tcos37 mg+2mg设 bc绳的拉力为 n；则有：对 b 球分析可知： tsinncos联立解得： m 18k

7、g；【点睛】本题为较复杂的共点力的平衡条件问题，解题的关键在于把握好几何关系，正确选择研究对象，再利用共点力的平衡条件进行分析即可求解4 一架质量m 的飞机在水平跑道上运动时会受到机身重力、竖直向上的机翼升力f升 、发动机推力、空气阻力f阻 、地面支持力和跑道的阻力f的作用。其中机翼升力与空气阻力均与飞机运动的速度平方成正比，即f升2k1v , f阻k2v2 ，跑道的阻力与飞机对地面的压力成正比，比例系数为k0 （ m、 k0、 k1、k2 均为已知量），重力加速度为g。(1)飞机在滑行道上以速度v0 匀速滑向起飞等待区时，发动机应提供多大的推力？(2)若将飞机在起飞跑道由静止开始加速运动直至

8、飞离地面的过程视为匀加速直线运动，发动机的推力保持恒定，请写出 k0与 k1、 k2 的关系表达式；(3)飞机刚飞离地面的速度多大？【答案】 (1) f k v2k(mgk v2 )； (2)kf k2v2ma ； (3) vmg2 001 00mg k1v2k1【解析】【分析】（1）分析粒子飞机所受的5 个力，匀速运动时满足f推f阻f阻 ，列式求解推力；（2）根据牛顿第二定律列式求解k0 与 k1、 k2 的关系表达式；（3）飞机刚飞离地面时对地面的压力为零 .【详解】（ 1）当物体做匀速直线运动时，所受合力为零，此时有空气阻力 f阻 k2v02飞机升力 f升 k1v02飞机对地面压力为n

9、， nmgf升地面对飞机的阻力为：f阻k0 n由飞机匀速运动得：fff，推阻阻由以上公式得 fk2v02k0 (mgk1v02 )推（2）飞机匀加速运动时，加速度为a，某时刻飞机的速度为v，则由牛顿第二定律：f推 -k2v2k0 (mgk1v2 )= ma解得： k0f推 -k2 v2mamgk1v2（3）飞机离开地面时：mg=k1v2解得： vmgk15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1s2.2m2o，f内前进了（取 g 10 m / s，sin53 0.8，使圆环从

10、静止开始运动，第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 / s2(2)令 fsin53mg 0，解得 f 1.25n当 f 1.25n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 fnma ， fsin mgfnm ag联立解得： fco

11、ssin代入数据得：f9n6 如图所示，粗糙的地面上放着一个质量m 1.5 kg 的斜面，底面与地面的动摩擦因数 0.2，倾角 37 用固定在斜面挡板上的轻质弹簧连接一质量m 0.5 kg 的小球 （不计小球与斜面之间的摩擦力），已知弹簧劲度系数k 200 n/m，现给斜面施加一水平向右的恒力 f，使整体以a 1 m/s 2 的加速度向右匀加速运动237 0.8， g 10 m/s )(已知sin 370.6、 cos(1)求 f 的大小；(2)求出弹簧的形变量及斜面对小球的支持力大小【答案】 （1） 6n（ 2） 0.017m； 3.7n【解析】试题分析：（ 1）以整体为研究对象，列牛顿第二

12、定律方程（ 2）对小球受力分析，水平方向有加速度，竖直方向受力平衡解：（ 1）整体以 a 匀加速向右运动，对整体应用牛顿第二定律：f （ m+m ） g=（ m+m ）a得 f=6n（2）设弹簧的形变量为x，斜面对小球的支持力为fn对小球受力分析：在水平方向： kxcos fnsin =ma在竖直方向： kxsin +fcos =mgn解得： x=0.017mfn=3.7n答：（ 1） f 的大小 6n；（ 2）弹簧的形变量 0.017m斜面对小球的支持力大小3.7n【点评】对斜面问题通常列沿斜面方向和垂直于斜面方向的方程，但本题的巧妙之处在于对小球列方程时，水平方向有加速度，竖直方向受力平衡

13、，使得解答更简便7如图甲所示，表面绝缘、倾角 =30的斜面固定在水平地面上，斜面所在空间有一宽度 d=0.40m 的匀强磁场区域，其边界与斜面底边平行，磁场方向垂直斜面向上一个质量m=0.10kg 、总电阻 r=0.25w 的单匝矩形金属框 abcd，放在斜面的底端，其中 ab 边与斜面底边重合， ab 边长 l=0.50m从 t=0 时刻开始，线框在垂直 cd 边沿斜面向上大小恒定的拉力作用下，从静止开始运动，当线框的ab 边离开磁场区域时撤去拉力，线框继续向上运动，线框向上运动过程中速度与时间的关系如图乙所示已知线框在整个运动过程中始终未脱离斜面，且保持ab 与斜面底 平行， 框与斜面之

14、的 摩擦因数，重力加速度 g 取 10 m/s 2 求：（ 1） 框受到的拉力 f 的大小；（ 2）匀 磁 的磁感 度 b 的大小；（ 3） 框在斜面上运 的 程中 生的焦耳 q【答案】（ 1） f=1.5 n （2）（ 3）【解析】 分析：（ 1）由 v-t 象可知，在0 0.4s 内 框做匀加速直 运 ， 入磁 的速度 v1=2.0m/s ，所以： 解 代入数据得：f=1.5 n（2）由 v-t 象可知， 框 入磁 区域后以速度定律和欧姆定律有：e=blv1 v1 做匀速直 运 ，由法拉第 磁感 由欧姆定律得： 于 框匀速运 的 程，由力的平衡条件有： 解 代入数据得：（3）由 v-t 象

15、可知， 框 入磁 区域后做匀速直 运 ，并以速度 明 框的 度等于磁 的 度，即 ： 框在减速 零 ，有：v1 匀速穿出磁 ，所以 框不会下滑， 框穿 磁 的 t， ： 解 代人数据得：（ 11）考点： 体切割磁感 的感 ；力的合成与分解的运用；共点力平衡的条件及其 用； 合 路的欧姆定律8如 所示， 量 板 a 与地面 的 摩擦因数 在足 的木板a 静止在水平地面上，其上表面水平，木，一个 量 的小物 b（可 点）静止于 a 的左端，小物块b 与木板 a 间的动摩擦因数为向右的初速度，大小为。求：木板a 与小物块比（最大静摩擦力的大小等于滑动摩擦力的大小，取。现给小物块b 一个水平b 在整个

16、运动过程中位移大小之）。【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，由牛顿第二定律得：，假设经过秒 a、 b 共速，共同速度设为，由匀变速直线运动的规律得：，解得：。共速过程中， a 的位移大小设为， b 的位移大小设为，则，解得：，。假设共速之后，a、 b 一起向右匀减速运动，木板和物块间的静摩擦力大小为块的加速度大小分别为，由牛顿第二定律得：，木板和物解得：设共速之后至，假设成立，a、 b 均静止， a 的位移设为， b 的位移设为。，则。整个过程中a 的位移大小， b 的位移大小则。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

17、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。9上一根长为l=0.50m 的轻细绳，它的一端系住一质量为点当平板的倾角固定为时，先将轻绳平行于水平轴mn的小球，另一端固定在板上的mn 拉直，然后给小球一沿着平板o并与轻绳垂直的初速度v0 3.0m/s 。若小球能保持在板面内作圆周运动，求倾角的最大值？（取重力加速度g=10m/s 2，）【答案】 370【解析】试题分析：小球通过最高

18、点时，若绳子拉力t=0，倾角 有最大值研究小球从释放到最高点的过程，据动能定理解得故考点：动能定理；牛顿第二定律10 如图所示，三根细轻绳系于o 点，其中 oa 绳另一端固定于 a 点， ob 绳的另一端与放在水平地面上质量m2为 20kg 的物体乙相连， oc绳的另一端悬挂质量 m1 为 4kg 的钩码甲。平衡时轻绳oa 与竖直方向的夹角37 ，ob 绳水平。已知重力加速度g=10m/s2，sin370.6，cos370.8, tan370.75 。（ 1）求轻绳 oa 受到的拉力 toa、 ob 受到的拉力 tob 大小；（ 2）求乙受到的摩擦力 f 大小；（3）已知物体乙与水平桌面间的最大静摩擦力fmax 为 90n，若在钩码下方继续加挂钩码，为使物体在原位置保持静止，求最多能再加挂