高考物理三轮冲刺易错题专题02 相互作用（解析版）

考前再回首易错题之相互作用易错题清单易错点1：对摩擦力的认识不够深刻导致错误易错分析，摩擦力是被动力，它以其他力的存在为前提，并与物体间相对运动情况有关．它会随其他外力或者运动状态的变化而变化，所以分析时，要谨防摩擦力随着外力或者物体运动状态的变化而发生突变.要分清是静摩擦力还是滑动摩擦力，只有滑动摩擦力才可以根据来计算Ff=μFN，而FN并不总等于物体的重力。不能正确理解摩擦力产生的条件，认为静止的物体只能受到静摩擦力，运动的物体只能受到滑动摩擦力.【典例1】如图2－1所示，一木块放在水平桌面上，在水平方向上共受三个力，F1，F2和摩擦力，处于静止状态。其中F1=10N，F2=2N。若撤去力F1则木块在水平方向受到的合外力为（）A.10N向左B.6N向右C.2N向左D.0【错解分析】错解：木块在三个力作用下保持静止。当撤去F1后，另外两个力的合力与撤去力大小相等，方向相反。故A正确。造成上述错解的原因是不加分析生搬硬套运用“物体在几个力作用下处于平衡状态，如果某时刻去掉一个力，则其他几个力的合力大小等于去掉这个力的大小，方向与这个力的方向相反”的结论的结果。实际上这个规律成立要有一个前提条件，就是去掉其中一个力，而其他力不变。本题中去掉F1后，由于摩擦力发生变化，所以结论不成立。【正确解答】由于木块原来处于静止状态，所以所受摩擦力为静摩擦力。依据牛二定律有F1-F2-f=0此时静摩擦力为8N方向向左。撤去F1后，木块水平方向受到向左2N的力，有向左的运动趋势，由于F2小于最大静摩擦力，所以所受摩擦力仍为静摩擦力。此时－F2+f′=0即合力为零。故D选项正确。【小结】摩擦力问题主要应用在分析物体运动趋势和相对运动的情况，所谓运动趋势，一般被解释为物体要动还未动这样的状态。没动是因为有静摩擦力存在，阻碍相对运动产生，使物体间的相对运动表现为一种趋势。由此可以确定运动趋势的方向的方法是假设静摩擦力不存在，判断物体沿哪个方向产生相对运动，该相对运动方向就是运动趋势的方向。如果去掉静摩擦力无相对运动，也就无相对运动趋势，静摩擦力就不存在。易错点2：对杆的弹力方向认识错误易错分析：要搞清楚杆的弹力和绳的弹力方向特点不同，绳的拉力一定沿绳，杆的弹力方向不一定沿杆．分析杆对物体的弹力方向一般要结合物体的运动状态分析。【典例2】如图(a)所示，轻绳AD跨过固定在水平轻杆BC右端的定滑轮(重力不计)挂住一个质量为M1的物体，∠ACB＝30°；如图(b)所示，轻杆HG一端用铰链固定在竖直墙上，另一端G通过轻绳EG拉住，EG与水平方向也成30°角，一轻绳GI悬挂在轻杆的G端并拉住一个质量为M2的物体，重力加速度为g，则下列说法正确的是()A．图(a)中BC杆对滑轮的作用力大小为eq\f(M1g,2)B．图(b)中HG杆受到的作用力大小为M2gC．轻绳AC段的张力TAC与轻绳EG段的张力TEG的大小之比为M1∶M2D．轻绳AC段的张力TAC与轻绳EG段的张力TEG的大小之比为M1∶2M2[答案]D[解析]图(a)中AC、CD两段绳的张力大小都是M1g，且两绳互成120°角，以C点为研究对象，根据共点力的平衡条件可知，BC杆对滑轮的作用力大小也是M1g(与竖直方向成60°角斜向右上方)，A项错误；由题意知，图(b)中HG轻杆对G点的作用力方向一定沿杆HG的方向，以G点为研究对象，根据共点力的平衡条件可知，HG杆对G点的作用力大小F＝TEGcos30°，TEGsin30°＝M2g，故F＝eq\r(3)M2g，再结合牛顿第三定律可知，B项错误；图(a)中轻绳AC段的张力TAC＝M1g，图(b)中轻绳EG段的张力TEG＝eq\f(M2g,sin30°)＝2M2g，故TAC∶TEG＝M1∶2M2，C项错误，D项正确．eq\a\vs4\al()(1)像滑轮这样的“活结”，结点两侧绳的拉力相等．(2)像图(b)中的“死结”，结点两侧绳的拉力一般不同，各自的大小可以采用正交分解法或矢量三角形法求出．(3)图(a)中水平直杆左端固定于竖直墙上，是“定杆”，杆对结点弹力的方向可以不沿杆的方向．(4)图(b)中轻杆左端用铰链固定，是“动杆”，轻杆在缓慢转动的过程中，弹力方向始终沿杆的方向．易错点3：不善于利用矢量三角形分析问题易错分析：平行四边形（三角形）定则是力的运算的常用工具，所以无论是分析受力情况、力的可能方向、力的最小值等，都可以通过画受力分析图或者力的矢量三角形.许多看似复杂的问题可以通过图示找到突破口，变得简明直观。【典例3】（2019全国3）用卡车运输质量为m的匀质圆筒状工件，为使工件保持固定，将其置于两光滑斜面之间，如图所示。两斜面I、Ⅱ固定在车上，倾角分别为30°和60°。重力加速度为g。当卡车沿平直公路匀速行驶时，圆筒对斜面I、Ⅱ压力的大小分别为F1、F2，则A.SKIPIF1<0 B.SKIPIF1<0C.SKIPIF1<0 D.SKIPIF1<0【答案】D【解析】：对圆筒受力分析，圆筒受到重力、以及两斜面其支持力，如图所示；结合矢量三角形法，将物体所受的三个力通过平移延长等手段放在一个封闭的三角形中，如图所示；在红色的三角形中：SKIPIF1<0SKIPIF1<0根据牛三定律：SKIPIF1<0,故D选项正确；举一反三，纠错训练1.如图，在固定斜面上的一物块受到一外力F的作用，F平行于斜面向上．若要物块在斜面上保持静止，F的取值应有一定范围，已知其最大值和最小值分别为F1和F2．由此可求出（）A．物块的质量B．斜面的倾角C．物块与斜面间的最大静摩擦力D．物块对斜面的正压力【答案】C【解答】A、B、C、对滑块受力分析，受重力、拉力、支持力、静摩擦力，设滑块受到的最大静摩擦力为f，物体保持静止，受力平衡，合力为零；当静摩擦力平行斜面向下时，拉力最大，有：F1﹣mgsinθ﹣f=0 ①；当静摩擦力平行斜面向上时，拉力最小，有：F2+f﹣mgsinθ=0 ②；联立解得：f= ，故C正确；mgsinθ= ，由于质量和坡角均未知，故A错误，B错误；D、物块对斜面的正压力为：N=mgcosθ，未知，故D错误；故选C．2.如图所示，有一个固定的1/4圆弧形阻挡墙PQ，其半径OP水平、OQ竖直．在PQ墙和斜面体A之间卡着一个表面光滑的重球B，斜面体A放在光滑的地面上并用一水平向左的力F推着，整个装置处于静止状态．现改变推力F的大小，推动斜面体A沿着水平地面向左缓慢运动，使球B沿斜面上升一很小高度．在球B缓慢上升的过程中，下列说法中正确的是A.斜面体A与球B之间的弹力逐渐减小B.阻挡墙PQ与球B之间的弹力逐渐减小C.水平推力F逐渐增大D.水平地面对斜面体A的弹力不变【答案】AB【解析】A、B、小球B处于平衡状态，对B受力分析，如图所示：当球B沿斜面上升一很小高度时，圆弧阻挡墙对B的压力方向与水平方向的夹角减小，根据图象可知，斜面体A与球B之间的弹力N2逐渐减小，阻挡墙PQ与球B之间的弹力N1逐渐减小，故A正确，B正确；C、D、以斜面体为研究对象，则有上述解析可知球B对斜面A的弹力减小，我们可以将该力分解为水平方向和竖直方向，该力与水平竖直所成夹角不变，所以竖直与水平分力都减小，而F等于其水平分力，故F减小，地面对A的支持力等于A的重力+该力的竖直分力，故地面对A的支持力也减小，故C错误，D错误．故选AB．【名师点拨】本题主要考查了动态平衡问题，要求同学们能正确分析物体的受力情况，能根据平均条件列式求解，注意整体法和隔离法的应用．3.哥伦比亚大学的工程师研究出一种可以用于人形机器人的合成肌肉，可模仿人体肌肉做出推、拉、弯曲和扭曲等动作．如图所示，连接质量为SKIPIF1<0的物体的足够长细绳SKIPIF1<0一端固定于墙壁，用合成肌肉做成的“手臂”SKIPIF1<0的SKIPIF1<0端固定一滑轮，SKIPIF1<0端固定于墙壁，细绳绕过滑轮，SKIPIF1<0和SKIPIF1<0类似于人手臂的关节，由“手臂”合成肌肉控制．设SKIPIF1<0与竖直墙壁SKIPIF1<0夹角为SKIPIF1<0，不计滑轮与细绳的摩擦，下列说法正确的是（）A.若保持SKIPIF1<0不变，增大SKIPIF1<0长度，细绳SKIPIF1<0部分拉力变大B.若保持SKIPIF1<0，增大SKIPIF1<0长度，细绳对滑轮力始终沿SKIPIF1<0方向C.若保持SKIPIF1<0等于SKIPIF1<0，增大SKIPIF1<0长度，细绳对滑轮的力始终沿SKIPIF1<0方向D.若SKIPIF1<0从SKIPIF1<0逐渐变为零，SKIPIF1<0长度不变，且保持SKIPIF1<0，则细绳对滑轮的力先减小后增大【答案】C【解析】细绳ad的拉力大小等于物体的重力，则若保持θ不变，增大cd长度，细绳ad部分拉力不变，选项A错误；若保持θ=900，细绳对滑轮的力与ad绳和bd绳拉力的合力等大反向，因Tad=Tdb=mg，则ad绳和bd绳拉力的合力方向指向左下方，则细绳对滑轮的力方向指向右上方，不沿dc方向，选项B错误；若保持ac=ad，则∠acd=∠adc=∠cdb，则此时ad绳和bd绳拉力的合力方向沿dc方向，即使增大cd长度，上述关系仍然不变，即细绳对滑轮的力始终沿dc方向，选项C正确；若θ从900逐渐变为零，cd长度不变，且保持ac>cd，则ad与ac的夹角先增加后减小，ad与db的夹角先减小后增加，则ad绳和bd绳拉力的合力先增大后减小，即细绳对滑轮的力先增大后减小，选项D错误；故选C.【名师点拨】此题关键是要注意：ad绳和db绳的拉力总是相等且不变的，大小等于重力；细绳对滑轮的作用力与ad绳和bd绳拉力的合力是等大反向的关系.4.如图所示，在水平杆MN上套上两个质量不计的小环A和B，一长度为l、不可伸长的细线两端分别系在环A、B上，并在细线中点挂一个质量为m的物块．已知环A、B与杆间的动摩擦因数均为μ，最大静摩擦力等于滑动摩擦力．那么系统平衡时小环A、B间的最大距离为A.SKIPIF1<0 B.SKIPIF1<0C.SKIPIF1<0 D.SKIPIF1<0【答案】A【解析】则对A、B及m的整体：SKIPIF1<0，则环与杆间的最大静摩擦力SKIPIF1<0；设细绳与杆的夹角为θ，则对圆环SKIPIF1<0；对物块：SKIPIF1<0．解得SKIPIF1<0；设AB间的最大距离为x，则SKIPIF1<0，解得SKIPIF1<0，故选A.【名师点拨】此题是整体法即隔离法的应用问题；解题时要能正确选择研究对象，对研究对象正确的受力分析，利用正交分解法列出方程，结合几何关系求解.5.用轻弹簧竖直悬挂质量为m的物体，静止时弹簧伸长量为L．现用该弹簧沿斜面方向拉住质里为2m的物体，系统静止时弹簧伸长量也为L．斜面倾角为30°，如图所示．则物体所受摩擦力A.等干零B.大小为mg，方向沿斜面向下C.大小为mg，方向沿斜面向上D.大小为mg，方向沿斜面向上【答案】A【解析】弹簧竖直悬挂物体时，对物体受力分析，根据共点力平衡条件F="mg"①根据胡克定律F="kL"②由①②得，SKIPIF1<0③物体放在斜面上时，再次对物体受力分析，如图设物体所受的摩擦力沿斜面向上，根据共点力平衡条件，有F′+f-2mgsin30°="0"③其中F′="kL=mg"④由以上四式解得f=0，故物体所受的摩擦力大小方向沿斜面向上，大小为0．故选A．考点：物体的平衡【名师点拨】本题关键对物体受力分析，然后运用共点力平衡条件及胡克定律列式求解；注意胡克定律中弹簧的弹力与伸长量成正比．6.半径为R光滑半圆柱体固定在水平面上，竖直光滑墙与之相切，一个质量为m，半径为r（r＜R）的小圆柱体置于墙与半圆柱体之间，恰好平衡．以下说法正确的是（）①墙对小圆柱体的弹力大小为mg•SKIPIF1<0；②若要使小圆柱体对墙压力增大，可以仅增大R；③若仅减小小圆柱体半径而不改变其质量，可使大圆柱体所受压力增大；④若仅减小小圆柱体半径而不改变其质量，可使大球所受压力减小．A.①②B.①③C.②③D.②④【答案】C【解析】小球受到重力、墙对小圆柱体的弹力以及半圆柱体对小圆柱体的弹力，受力如图：设两个球心之间的连线与水平方向之间的夹角为θ，由图中几何关系可知：SKIPIF1<0由共点力平衡的条件可得：SKIPIF1<0SKIPIF1<0①、墙对小圆柱体的弹力大小为SKIPIF1<0．故①错误；②、若增大R，根据SKIPIF1<0可知cosθ将增大，则θ将减小，SKIPIF1<0将增大，根据牛顿第三定律可知，圆柱体对墙压力增大．故②正确；③④、若仅减小小圆柱体半径，则SKIPIF1<0，可知cosθ将增大，则θ将减小，SKIPIF1<0将增大，不改变其质量，则可使大圆柱体所受压力增大．故③正确，④错误．故ABD错误，C正确故选C7.如图所示，弹簧秤、绳和滑轮的重力不计，摩擦力不计，物体重量都是G．在甲、乙、丙三种情况下，弹簧的读数分别是F1、F2、F3，则A.F3>F1=F2 B.F1>F2=F3 C.F1=F2=F3 D.F3=F1>F2【答案】D【解析】物体静止，弹簧的拉力为：F1=mg；对乙图：对物体为研究对象，由平衡条件得：SKIPIF1<0，对丙图：以动滑轮为研究对象，由几何知识得F3=mg．故F3=F1＞F2，故D正确，ABC错误．8.如图所示，竖直平面内固定的半圆弧轨道两端点M、N连线水平，将一轻质小环套在轨道上，一细线穿过轻环，一端系在M点，另一端系一质量为m的小球，不计所有摩擦，重力加速度为g，小球恰好静止在图示位置，下列说法疋确的是（）A.轨道对轻环的支持力大小为mgB.细线对M点的拉力大小为SKIPIF1<0C.细线对轻环的作用力大小为SKIPIF1<0D.N点和轻环的连线与竖直方向的夹角为30°【答案】D【解析】对圆环受力分析；因圆环两边绳子的拉力相等，可知两边绳子拉力与圆弧对圆环的支持力的夹角相等，设为θ，由几何关系可知，∠OMA=∠MAO=θ，则3θ=90°，θ=30°；则轨道对轻环的支持力大小为SKIPIF1<0，选项A错误；细线对M点的拉力大小为T=mg，选项B错误；细线对轻环的作用力大小为SKIPIF1<0，选项C错误；由几何关系可知，N点和轻环的连线与竖直方向的夹角为30°，选项D正确．9.如图所示，两个等腰直角三角形斜劈A、B，质量均为m，在水平力F1、F2作用下静止在桌面边缘，各接触面均光滑，重力加速度为g，下列判断正确的是（）A.A、B之间的弹力大小等于mgB.同时撤去F1、F2瞬间，A对桌面的压力等于2mgC.同时撤去F1、F2瞬间，A、B水平方向的加速度大小相等D.F1、F2大小相