【物理】 物理相互作用专题练习(及答案)及解析

球B相连.今用跟水平方向成角的力球B相连.今用跟水平方向成角的力,拉着球带动木块一起向右匀速运动,1．如图所示,质量的木块A,并用轻绳将木块与质量的小运动中M、m相对位置保持不变,取.求:(1)运动过程中轻绳与水平方向夹角;(2)木块与水平杆间的动摩擦因数为.(3)(2)木块与水平杆间的动摩擦因数为.(3)当为多大时,使球和木块一起向右匀速运动的拉力最小?【答案（1）30°（2）μ= （3）α=arctan ．【详解】对小球B进行受力分析，设细绳对N的拉力为T由平衡条件可得：代入数据解得代入数据解得，tanθ= ，即：θ=30°对M进行受力分析，由平衡条件有FN=Tsinθ+Mgf=Tcosθf=μFN解得：μ＝N整体进行受力分析，由平衡条件有：NF+Fsinα=（M+m）gf=Fcosα=μFNN解得：F＝令：sinβ＝，cosβ=解得：F＝令：sinβ＝，cosβ=，即：tanβ=则：所以：当则：所以：当α+β=90°时F有最小值．所以时F的值最小．即本题为平衡条件的应用问题，选择好合适的研究对象受力分析后应用平衡条件求解即可，难点在于研究对象的选择和应用数学方法讨论拉力F的最小值，难度不小，需要细细品味．如图所示，用三根轻绳将质量均为mAB两小球以及水平天花板上的固定点O之间FA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OAAB3:4计算：OAF的大小？FOBAB拉力的大小和方向．（绳OB、AB拉力的方向用它们与竖直方向夹角的正切值表达）OBB上施加一个力，求这个力的最小值和方向．4（ mg

2； 5 4【答案】1） （2）T

= T mg，tanθ=2 133 1 2 134

1 3 2 3 2 3（3）3mg，水平向左【解析】【分析】【详解】OBAB0，小球AOB拉力为Tθ,5 4则T=mg/cosθ=3mg，F=mgtanθ=3mgOA绳，保持FOBT，与竖直方向夹角为11 2 θ，AB拉力为T，与竖直方向夹角为θ，以球A、球B1 2 4T1x=F=3mg；T1y=2mg；13解得T=mg；tanθ=： 2 213解得T=mg；tanθ=1 3 1 342y单独研究球A，T=F= 2y2x 35 4

=mg；2解得：T2=3mg，tanθ=32对球BFB

OB

水平向左且等于力F时是最小值，即4FB=F=3mg，水平向左【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．将质量m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0.853oF内前进了（g10m/s2sin53o0.8，cos53o0.6）．求：圆环加速度a的大小；F的大小．【答案】4.4m/s 2（2）1N或9N【解析】小环做匀加速直线运动，由运动学公式可知：x解得：a4.4m/s2(2)令Fsin53mg0，解得F1.25N当F1.25N时，环与杆的上部接触，受力如图：

1at22由牛顿第二定律，FcosθμFN

ma，FsinθFN

mgF

mgF1N当F1.25N时，环与杆的下部接触，受力如图：由牛顿第二定律，FcosθμFN

ma，FsinθmgFNF

mg代入数据得：F9N如图所示，质量为m的物体放在一固定斜面上，当斜面倾角为30°F、方向水平向右的恒力，物体可沿斜面匀速向上滑行．设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，当斜面倾角增大并超过某一临界角θ0时，不论水平恒力F多大，都不能使物体沿斜面向上滑行，试求：3(2)θ0的大小．3【答案】（1）【解析】

3（2）60°试题分析：（1）斜面倾角为30°时，物体恰能匀速下滑，满足mgsin30mgcos303解得 33f设斜面倾角为αFcosmgsinFfF mgcosFsin，FN

FNF

mgsinmgcoscossin当cossin0，即cot时，F→∞，0即“不论水平恒力F”600考点：考查了共点力平衡条件的应用【名师点睛】本题是力平衡问题，关键是分析物体的受力情况，根据平衡条件并结合正交进行受力标轴上的力正交分解；④x方向，y方向分别列平衡方程求解．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AOBO水平并处于压缩状态，小球与弹簧接触但不粘连，k=100N/m小球静止时，细线中的拉力T和弹簧的压缩量x；AB瞬间，小球的加速度。【答案】（1）50N，0．3m（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=mgtanθT mgcos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，0aT12.5m/s237AB方向。0m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，知道剪断细线的瞬间，弹簧的弹力不变。MNPQL1m，导轨平面与水，导轨电阻不计，磁感应强度为B1

2T的匀强磁场垂直导轨平面向L1m的金属棒abMNPQ放置在导轨上，且始终与导轨接触良好，m1

2kg、电阻为R1

1Ω，两金属导轨的上端连接右侧电路，电路中通过导线接一对水平放置的平行金属板，两板间的距离和板长均为d0.5m，定值电阻为R3Ω，现闭合开关S并将金属棒由静止释放，取g10m/s2，求：2金属棒下滑的最大速度为多大？为多少？，在下板的右端且非常靠近下板的位置处有一质量为q，在下板的右端且非常靠近下板的位置处有一质量为q1104kg、所带电荷量为C的液滴以初速度量为C的液滴以初速度水平向左射入两板间，该液滴可视为质点，要使带【答案】（1）10m/s（2）100W（3）v≤0.25m/s或v≥0.5m/sm【解析】试题分析：（1）当金属棒匀速下滑时速度最大，设最大速度v ，则有mmgsinF1 安F=B1ILBLvmI 1m21RR21mgsinRR所以v m

1B2L21

2

m=10m/s功的功率等于整个电路消耗的电功率P=m功的功率等于整个电路消耗的电功率P=m1gsinαvm=100W(或)（3）金属棒下滑稳定时，两板间电压U=IR2=15V因为液滴在两板间有mgqU所以该液滴在两平行金属板间做匀速圆周运动2 dmv当液滴恰从上板左端边缘射出时：r1

d

21所以Bq2

1=0.5m/sd mv当液滴恰从上板右侧边缘射出时：r 2 2

22所以Bq2

2=0.25m/s初速度v应满足的条件是：v≤0.25m/s或v≥0.5m/s视频考点：法拉第电磁感应定律；物体的平衡；带电粒子在匀强磁场中的运动.视频m=2kgF=10N的拉力作用下，从静止开始沿水平面做匀加速直线运动，拉力方向与水平成θ=370，物块与水平面的动摩擦因数μ=0.5，取重力加速度g=10m/s2，sin370=0.6，cos37°=0.8．画出物块的受力示意图；此物块所受到的滑动摩擦力为多大；2s末的速度．【答案】（1）物块的受力示意图如下（2）7N（2）1m/s【解析】试题分析：（1）物块受到重力、拉力、支持力和滑动摩擦力，物块的受力示意图如下．物块竖直方向受力平衡，则有：Fsin37°+FN=mg解得：FN=mg-Fsin37°此物块所受到的滑动摩擦力为：f=μFN=μ（mg-Fsin37°）代入数据解得：f=7N根据牛顿第二定律，有：Fcos37°-f=ma代入数据解得：a=0．5m/s2所以物块在2s末的速度为：v=at=0．5×2=1m/s考点：牛顿第二定律；力的合成与分解的运用．形轨道固定于竖直平面内，弯曲部分是由R＝0.2mA与水l＝0.9mB的倾斜轨道Dh＝0.45m，并与其他两个轨道处于m＝0.1kg(A“S”形轨道ABCD点以平行斜面的速度进入倾斜轨道。小物体与BCμ＝0.5(10。,BD点所用的时间；小物体运动到B形轨道的作用力大小和方向；【答案】（1）0.5s（2）11.5N,方向向上小物体从CD做平抛运动有：，解得：，，，物体从B到解得：，，，解得：小物体从B点运动到D点所用的时间：解得：（2解得：小物体从B点运动到D点所用的时间：解得：由牛顿第三定律有：，故所以对“S”形轨道的作用力大小为11.5N由牛顿第三定律有：，故【名师点睛】小球从CD做平抛运动，根据下降的高度和速度方向得到平抛的初速度和时间，再对从B到C立求解；（2）先假设小球在B力，如果是负的，表示与假设的方向相反；一吊桥由缆与水平面成45°角，若吊桥总重为G，钢杆自重忽略不计，为使每根钢杆承受负荷相同，求：作用在C．P45．钢缆的拉力大小？【答案】（1）【答案】（1）(2)；方向与水平方向的夹角为arctan 斜向右下方【解析】【详解】对整体受力分析，整体受重力和两个拉力，设为F，根据平衡条件，有：2Fsin45°=G解得：F= G11对CCC′FBC钢缆的拉力，根据平衡条件，有：11竖直方向+F sinθ竖直方向+F sinθBC1解得：F =BCmg，tanθ=1

cosθ（θ

与水平方向的夹角）则θ=arctan1则θ=arctan1则CB钢缆的拉力大小为mg，方向与水平方向的夹角为arctan斜向右下方。本题的关键要灵活选择研究对象，巧妙地选取受力分析的点和物体可简化解题过程，要注意整体法和隔离法的应用。解答时特别要注意每根钢杆承受负荷相同。如图甲所示，一固定的粗糙斜面的倾角为m=10kgF=84N的力沿斜面向上推物块，物块能沿斜面匀速上升，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。（g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8）μ；FF'（如图乙），F'为多大时才能使物块沿斜面匀速运动。（此小问计算取三位有效数字）【答案】(1)0.3；(2)135N，36.7N。【解析】【详解】N 以物块为研究对象，受到四个力的作用：重力GFFFN Fmgsin37F0fF mgcos370N又代入数据，物块与斜面间的动摩擦因数

FFf NFmgsin37mgc