专题二 相互作用（解析版）

专题2相互作用专题检测题组一、选择题（共10小题，每小题4分，共40分。在每小题给出的四个选项中，第1-7题只有一项符合题目要求，第8-10题有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。）1.（2012·浙江理综）如图所示,与水平面夹角为30°的固定斜面上有一质量m=1.0kg的物体,细绳的一端与物体相连,另一端经摩擦不计的定滑轮与固定的弹簧秤相连.物体静止在斜面上,弹簧秤的示数为4.9N.关于物体受力的判断(取g=9.8m/s2),下列说法正确的是()A.斜面对物体的摩擦力大小为零B.斜面对物体的摩擦力大小为4.9N,方向沿斜面向上C.斜面对物体的支持力大小为,方向竖直向上D.斜面对物体的支持力大小为4.9N,方向垂直斜面向上【解析】选A.物体受到重力、支持力和绳子的拉力作用，重力沿斜面向下的分力为mgsinθ=4.9N，沿斜面方向的合力为零，所以物体没有沿斜面运动的趋势，摩擦力大小为零，选项A正确、B错误；斜面对物体的支持力大小等于mgcosθ=，方向垂直斜面向上，选项C、D错误.2.（2012·江苏期中）如图所示,一夹子夹住木块,在力F作用下向上提升.夹子和木块的质量分别为m、M,夹子与木块两侧间的最大静摩擦力均为f.若木块不滑动,力F的最大值是()A. B.C.-(m+M)g D.+(m+M)g【解析】选A.对木块受力分析有，对夹子受力分析，在竖直方向上有，对于整体有，联立以上三式可得：，答案选A.3．如图所示为非物质文化遗产“高杆船技”的表演场景，表演时利用人的重力、毛竹天然的柔性与韧性，使毛竹的上半部分自然弯曲，形成类似于单杠的表演区域。下列说法正确的是（）A．人对竹子的力和竹子对人的力是一对平衡力B．竹子对人的弹力方向始终沿着竹子C．当表演者分别做双手倒立和单手悬挂两个静态造型时，竹子对人的作用力相同D．当表演者越靠近竹尖摆静态造型时，竹子弯曲越厉害，对人的作用力也越大【详解】A．人对竹子的力和竹子对人的力作用在两个物体上，是一对相互作用力，A错误；B．竹子对人的弹力垂直于人与竹子接触的方向，不始终沿着竹子，B错误；C．对人根据平衡条件，可知当表演者分别做双手倒立和单手悬挂两个静态造型时，竹子对人的作用力相同，等于人的重力大小，C正确；D．对人根据平衡条件，可知当表演者越靠近竹尖摆静态造型时，对人的作用力始终相等，D错误。答案选C。4．如图甲，物块放在水平面上，在水平向右、大小为F的恒定拉力作用下向右做匀速直线运动。某时刻，保持拉力大小不变，将拉力方向瞬间改为水平向左，则改变拉力后的瞬间，物块受到的摩擦力（）

A．方向向右，大小等于F B．方向向右，大小大于FC．方向向左，大小等于F D．方向向左，大小大于F【详解】在甲图和乙图中，物块均向右运动，因此受到的摩擦力均为滑动摩擦力，方向向左，大小等于F。故选C。答案选C5.（2012·新课标全国卷）如图，一小球放置在木板与竖直墙面之间.设墙面对球的压力大小为N1，球对木板的压力大小为N2.以木板与墙连接点所形成的水平直线为轴，将木板从图示位置开始缓慢地转到水平位置.不计摩擦，在此过程中()A.N1始终减小，N2始终增大B.N1始终减小，N2始终减小C.N1先增大后减小，N2始终减小D.N1先增大后减小，N2先减小后增大【解析】选B.以小球为研究对象，画出小球受力的矢量三角形，由力的矢量三角形很直观的可看出：N1始终减小，N2始终减小.故选项B正确.6．如图所示，一物体受到恒力F1作用，同时受到从0开始增大的F2作用，两力之间的夹角θ不变，则随着F2从0开始增大，物体受到的合力（）

A．逐渐增大 B．先减小后增大C．始终大于F1 D．始终小于F1【详解】根据平行四边形定则，作出与的合力，如图所示由图可知，随着从0开始增大，物体受到的合力先减小后增大，一开始合力小于，之后合力大于。答案选B。7.（2012·山东理综）如图所示,两相同轻质硬杆OO1、OO2可绕其两端垂直纸面的水平轴O、O1、O2转动,在O点悬挂一重物M,将两相同木块m紧压在竖直挡板上,此时整个系统保持静止.Ff表示木块与挡板间摩擦力的大小,FN表示木块与挡板间正压力的大小.若挡板间的距离稍许增大后,系统仍静止,且O1、O2始终等高,则()A.Ff变小B.Ff不变C.FN变小D.FN不变【解析】选B、以两个木块m和重物M为整体作为研究对象，在竖直方向上，，与挡板间的距离无关，A错误，B正确；如图所示：以轴O点为研究对象，轻杆对轴O的作用力为，再以木块m为研究对象，挡板对木块的正压力，当档板间的距离稍许增大时，增大，增大，CD错误.8.如图所示，质量为m、顶角为α的直角劈和质量为M的正方体放在两竖直墙和一水平面间，处于静止状态。若不计一切摩擦，则()A．水平面对正方体的弹力大小为(M＋m)gB．墙面对正方体的弹力大小为eq\f(mg,tanα)C．正方体对直角劈的弹力大小为mgcosαD．直角劈对墙面的弹力大小为mgsinα解析：选AB把两个物体看成一个整体，分析受力，水平方向有两个弹力，竖直方向有重力和支持力，在竖直方向上由二力平衡可得，水平面对正方体的弹力大小为(M＋m)g，选项A正确；以直角劈为研究对象，其受竖直向下的重力mg，右面墙的弹力F2，方向水平向左，正方体对直角劈的支持力F，方向过两物体的接触点垂直于直角劈的斜面，即与水平方向的夹角为α，由力的合成和二力平衡可知，F2与F的合力与重力等大反向，故F＝eq\f(mg,sinα)，F2＝Fcosα＝eq\f(mg,tanα)，所以选项C错误；由力的相互性知直角劈对墙面的弹力大小为eq\f(mg,tanα)，所以选项D错误；再以整体为研究对象得墙面对正方体的弹力大小与F2相等，即为eq\f(mg,tanα)，所以选项B正确。9.（2012·海南单科）下列关于摩擦力的说法，正确的是（）A．作用在物体上的滑动摩擦力只能使物体减速，不可能使物体加速B．作用在物体上的静摩擦力只能使物体加速，不可能使物体减速C．作用在物体上的滑动摩擦力既可能使物体减速，也可能使物体加速D．作用在物体上的静摩擦力既可能使物体加速，也可能使物体减速【解析】选C、D。摩擦力的方向可能与物体运动方向相同，也可能与物体运动方向相反，但一定是与物体相对运动方向或相对运动趋势方向相反。当滑动摩擦力的方向与物体的运动方向相同时，使物体加速，选项A错误、C正确；当静摩擦力的方向与物体的运动方向相反时，使物体减速，选项B错误、D正确。10．筷子是中国人常用的饮食工具，也是中华饮食文化的标志之一。如图所示，用筷子夹质量为m的光滑小球，两根筷子与小球球心均在竖直平面内，两根筷子和竖直方向的夹角均为θ，下列说法正确的是()图1图2A．两根筷子对小球的弹力均为eq\f(mg,2cosθ)B．两根筷子对小球的弹力均为eq\f(mg,2sinθ)C．若要以同样大小的弹力夹起一更重的光滑小球，则应增大夹角θD．若要以同样大小的弹力夹起一更重的光滑小球，则应减小夹角θ解析：选BC对小球受力分析，小球受筷子对它的两个弹力及重力作用，如图所示，在竖直方向上有2F1sinθ＝mg，解得F1＝F2＝eq\f(mg,2sinθ)，A错误，B正确；若要夹起更重的小球而不改变F1的大小，应增大夹角θ，C正确，D错误。实验题（15分）11．某课外兴趣小组做“探究求合力的方法”实验．如图，贴有白纸的木板竖直放置，三个细线套一端共系于一个结点，另一端分别系于轻质弹簧测力计、和重物上，挂于固定点，手持的一端拉动细线，使结点静止于点．（1）某次实验中的指针位置如图所示，其读数为N

（2）下列实验要求中必要的有A．使两弹簧秤的读数非常接近B．多次实验要保持点位置不变C．多次实验时弹簧测力计始终保持水平D．需要测出重物的重力（3）下列做法有助于减小实验误差的是A．三根细线必须等长B．弹簧测力计需要在实验前进行校零C．使弹簧秤、细线都位于竖直平面内D．重物的质量应该大于1kg（4）在图示情况下，使（与手相连）的右端缓慢上移，结点的位置会不会变动？（选填“会”或“不会”）【答案】2.00DBC会【详解】(1)[1]弹簧测力计每1N分成10格，故读数为：2.00N.(2)[2]因探究求合力的方法，需要更普遍的数据，只需要效果相同，故不需要两弹簧秤读数相近，也不需要实验时每次都保持O点位置不变，实验中也不是一定要保持B弹簧秤水平，故A错误，B错误，C错误；而由于两弹簧秤合力等于物体的重力，故应测出M的重力.，所以D正确.(3)[3]在试验中都是按细线的方向拉，不需要细线长度相同，故A错误；弹簧测力计是测出力的大小的，所以要准确测量必须在测之间校零，故B正确；拉线方向必须与木板平行，这样才能确保力的大小的准确性，故应使弹簧秤、细线都位于竖直平面内，与木板平行，故C正确；实验中对重物的质量没有要求，D错误.(4)[4]在图示情况下，使（与手相连）的右端缓慢上移过程中，要保证合力一直等于重力则结点的位置会发生变动.二、计算题12.（15分）（2012·新课标全国卷）拖把是由拖杆和拖把头构成的擦地工具（如图）.设拖把头的质量为m，拖杆质量可以忽略；拖把头与地板之间的动摩擦因数为常数μ，重力加速度为g.某同学用该拖把在水平地板上拖地时，沿拖杆方向推拖把，拖杆与竖直方向的夹角为θ.（1）若拖把头在地板上匀速移动，求推拖把的力的大小.（2）设能使该拖把在地板上从静止刚好开始运动的水平推力与此时地板对拖把的正压力的比值为λ.已知存在一临界角θ0，若θ≤θ0，则不管沿拖杆方向的推力多大，都不可能使拖把从静止开始运动.求这一临界角的正切tan0.【解析】（1）设该同学沿拖杆方向用大小为F的力推拖把.将推拖把的力沿竖直和水平方向分解，按平衡条件有Fcosθ+mg=N①Fsinθ=f②式中N和f分别为地板对拖把的正压力和摩擦力，按摩擦定律有f=μN③联立①②③式得④（2）使该拖把在地板上从静止刚好开始运动的水平推力等于最大静摩擦力设为fm，则依题意有⑤若不管沿拖杆方向用多大的力都不能使拖把从静止开始运动，应满足Fcosθ+mg=N⑥Fsinθ≤fm⑦解⑤⑥⑦式得F(sinθ﹣λcosθ)≤λmg⑧因为上式右边λmg总是大于零，要使得F为任意值上式总是成立，只要满足sinθ﹣λcosθ≤0⑨即有tanθ≤λ⑩上式取等号即为临界状态，则tan=λ⑪【答案】（1）（2）13．(15分)如图所示，质量为m1的物体甲通过三段轻绳相连，三段轻绳的结点为O，轻绳OB水平且B端与站在水平面上的质量为m2的人相连，轻绳OA与竖直方向的夹角θ＝37°，物体甲及人均处于静止状态。(已知sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，重力加速度为g。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力)求：(1)轻绳OA、OB的拉力大小；(2)人受到的摩擦力；(3)若人的质量m2＝60kg，人与水平面之间的动摩擦因数为μ＝0.3，则欲使人在水平面上不滑动，物体甲的质量m1最大不能超过多少。解析：(1)以结点O为研究对象，分析其受力如图，沿水平方向和竖直方向建立直角坐标系，将FOA分解，由平衡条件有FOB-FOAsinθ＝0FOAcosθ-m1g＝0联立得FOA＝eq\f(m1g,cosθ)＝eq\f(5,4)m1gFOB＝m1gtanθ＝eq\f(3,4)m1g故轻绳OA、OB的拉力大小分别为eq\f(5,4)m1g、eq\f(3,4)m1g。(2)人水平方向受到OB绳的拉力和水平面的静摩擦力，Ff＝FOB＝eq\f(3,4)m1g，方向水平向左。(3)当甲的质量增大到人刚要滑动时，质量达到最大，此时人受到的静摩擦力达到最大值。当人刚要滑动时，静摩擦力达到最大值Ffm＝μm2g由平衡条件得FOBm＝Ffm，又FOBm＝m1mgtanθ＝eq\f(3,4)m1mg联立得m1m＝eq\f(4μm2g,3g)＝24kg即物体甲的质量m1最大不能超过24kg。答案：(1)eq\f(5,4)m1geq\f(3,4)m1g(2)eq\f(3,4)m1g方向水平向左(3)24kg14．(15分)如图所示，物体的质量m＝30kg，细绳一端与物体相连，另一端绕过光滑的轻质定滑轮，滑轮用细绳悬挂于天花板上，当人用100N的力在滑轮右侧斜向下拉