物理相互作用练习题
一、高中物理精讲专题测试相互作用
1．如图所示,质量的木块A套在水平杆上,并用轻绳将木块与质量的小球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,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)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．
【解析】
【详解】
（1）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：
Fcos30°=Tcosθ
Fsin30°+Tsinθ=mg
代入数据解得：T=10，tanθ=，即：θ=30°
（2）对M进行受力分析，由平衡条件有
F N=Tsinθ+Mg
f=Tcosθ
f=μF N
解得：μ＝
（3）对M、N整体进行受力分析，由平衡条件有：
F N+Fsinα=（M+m）g
f=Fcosα=μF N
联立得：Fcosα=μ（M+m）g-μFsinα
解得：F＝
令：sinβ＝，cosβ=，即：tanβ=
则：
所以：当α+β=90°时F有最小值．所以：tanα=μ=时F的值最小．即：α=arctan
【点睛】
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．
2．质量为M 的木楔倾角为θ (θ < 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α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α＝θ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？ 【答案】（1）min sin 2F mg θ= （2）1
sin 42
mg θ 【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，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 θμθ＝，即tan μθ＝ (1)木块在力F 的作用下沿斜面向上匀速运动，则：
Fcos mgsin f αθ＝＋
N Fsin F mgcos αθ＋＝
N f F μ＝
联立解得：()
2mgsin F cos θ
θα=
-
则当＝αθ时，F 有最小值，2min F mgsin ＝θ
(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
()f Fcos αθ='+
当＝αθ时，1
2242
f mgsin cos mgsin θθθ='= 【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衡方程，求出外力F 的表达式，讨论F 取最小值的条件．
3．轻绳下端悬挂200N 的重物，用水平力
拉轻绳上的
点，使轻绳上部分偏离竖直方向
=角保持静止，如图所示。
（1）求水平力的大小；
（2）保持轻绳上部分与竖直方向的夹角=
不变，改变力
的方向，求力
的最小值
及与水平方向的夹角。 【答案】（1）
（2）
，与水平方向夹角为
【解析】试题分析：（1）对点受力分析，可得
，解得 （2）力
有最小值时
，解得
，
与水平方向夹角为
考点：考查了共点力平衡条件
【名师点睛】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
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2
2
12,F k v F k v ==阻升，跑道的阻力与飞机对地面的压力成正比，比例系数为0k （012m k k k 、、、均为已知量），重力加速度为g 。
(1)飞机在滑行道上以速度0v 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012k k k 与、的关系表达式； (3)飞机刚飞离地面的速度多大？
【答案】(1)2
220
10
()F k v k mg k v =+-；(2)2202
1F k v ma
k mg k v --=-；(3)1mg v k = 【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 F F =+阻阻推，列式求解推力；（2）
根据牛顿第二定律列式求解k 0与k 1、k 2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 2
20F k v 阻=
飞机升力 2
10F k v =升
飞机对地面压力为N ，N mg F =-升
地面对飞机的阻力为：'
0F k N =阻 由飞机匀速运动得：F F F =+，
阻阻推 由以上公式得 22
20010()F k v k mg k v =+-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：
22201-()=F k v k mg k v ma --推
解得：22
02
1-F k v ma
k mg k v -=-推
（3）飞机离开地面时：2
1=mg k v
解得：1
mg
v k =
5．如图所示，质量M ＝10 kg 、上表面光滑、下表面粗糙的足够长木板在F="50" N 的水平拉力作用下，以初速度v 0＝5 m/s 沿水平地面向右做匀速直线运动。现有足够多的小铁块，它们的质量均为m ＝0.5 kg ，将一铁块无初速地放在木板的最右端，当木板运动了L ＝2 m 时，又无初速地在木板的最右端放上第2块铁块，以后只要木板运动了L ，就在木板的最右端无初速放一铁块，g 取10 m/s 2。求：
(1)木板下表面与水平面间的动摩擦因数μ。 (2)第1块铁块放上后，木板的加速度的大小。
(3)第4块铁块放上的瞬间，木板的速度大小。(答案可带根号) 【答案】（1）0.5 （2）0.25m/s 2（3）
m/s
【解析】试题分析：(1)木板最初做匀速运动，由
解得，μ
(2)系统在水平方向所受的摩擦力大小f 1="μ(M+m)g=0.5×(10+0.5)×10=52.5" N 系统在水平方向所受的合力大小F 合＝f 1-F="52.5-50=2.5" N
木板的加速度大小m/s2 （若a=－0.25也给分）
(3)解法一：第2块铁块放上瞬间木板的速度大小为v1：
解得：m/s
第2块铁块放上后系统在水平方向所受的摩擦力大小
f2="μ(M+2m)g=0.5×(10+0.5×2)×10=55" N
第2块铁块放上后系统在水平方向所受的合力大小F合＝f2-F="55-50=5" N
第2块铁块放上后木板的加速度大小m/s2
第3块铁块放上瞬间木板的速度大小为v2：
解得：m/s
第3块铁块放上后系统在水平方向所受的摩擦力大小
f3="μ(M+3m)g=0.5×(10+0.5×3)×10=57.5" N
第3块铁块放上后系统在水平方向所受的合力大小F合＝f3-F="57.5-50=7.5" N
第3块铁块放上后木板的加速度大小m/s2
第4块铁块放上瞬间木板的速度大小为v3：
解得：m/s
解法二：设第n块铁块放在木板上时，木板运动的加速度大小为：
第1块铁块放上，经过L后：
第2块铁抉放上，经过L后：
……
第n块铁块放上，经过L后：
由上可得
当n＝3时，可得m/s
考点：牛顿第二定律的综合应用.
6．为了研究过山车的原理，某物理小组提出了下列的设想：取一个与水平方向夹角为，长为的倾斜轨道AB，通过微小圆弧与长为的水平轨道BC相连，然后在C处设计一个竖直完整的光滑圆轨道，出口为水平轨道D，如图所示．现将一个小球从距A点高为的水平台面上以一定的初速度水平弹出，到A点时速度方向恰沿AB方向，并沿倾斜轨道滑下．已知小球与AB和BC间的动摩擦因数均为
．取．
求：（1）小球初速度的大小；
（2）小球滑过C点时的速率；
（3）要使小球不离开轨道，则竖直圆弧轨道的半径R应该满足什么条件．【答案】（1）；（2）；（3）．【解析】
试题分析：（1）小球离开弹簧后做平抛运动到达A点，
竖直方向：由可知
在A点的速度v A恰好沿AB方向，由几何关系可知：
水平方向分速度即小球的初速度:
（2）从A经B到C点的过程，由动能定理得：
小球滑过C点时的速率:
（3）①若小球能通过圆形轨道的最高点，做完整的圆周运动，则其不脱离轨道．
小球刚能通过最高点时，小球在最高点与轨道没有相互作用，重力提供向心力．
根据牛顿第二定律：
小球由C运动到圆形轨道的最高点，机械能守恒：
得：，即轨道半径不能超过1．08m．
②若小球没有到达圆形轨道的与圆心等高处速度就减小到零，此后又沿轨道滑下，则其也不脱离轨道．
此过程机械能守恒，小球由C到达刚与圆心等高处，有：
得：，即轨道半径不能小于2．7m．
③若圆形轨道半径太大，就会与倾斜轨道相交，故圆形轨道半径最大时恰遇倾斜轨道相切．
当圆轨道与AB相切时，由几何关系得：，即圆轨道的半径不能超过1．5m．
综上所述，要使小球不离开轨道，R应该满足的条件是：．
考点：平抛运动，圆周运动，动能定理，机械能守恒定律．
【名师点睛】从抛出点到A点做平抛运动，根据平抛运动的规律可解得落到A点时竖直方向的速度v y，根据竖直方向速度v y与水平方向速度v x的夹角之间的关系，可以解得水平速度v0；
要求小物块沿倾斜轨道AB滑动经C点的速率，可利用动能定律列式求解；小球不离开轨道，一种情况是到与圆心等高前返回，另一种情况是完成完整的圆周运动，就要根据在圆周最高点重力提供向心力求解．
7．质量m=20kg的物体，在大小恒定的水平外力F的作用下，在水平面上做直线运动。0—2s内F与运动方向相反，2—4s内F与运动方向相同，物体的速度—时间图象如图所示。
求:（1）体在0-2秒内的加速度；
（2）物体在2-4秒内的加速度；
（3）物体与水平面间的动摩擦因数μ；
（4）F的大小。（g取10m/s2）
【答案】（1）（2）
（3）（4）F=-60N
【解析】试题分析：（1）由图象可得：
0—2s内物体的加速度（3分）
（2）2—4s内物体的加速度（3分）
（3）根据牛顿第二定律：0—2s内，① （1分）
2—4s内，② （1分）
联立①②式代入数据，得：（1分）
（4）F=-60N （1分）
考点：运动图像。
8．如图所示，一个质量为m=2kg的均匀球体，放在倾角θ=37°的光滑斜面上，并被斜面上一个竖直的光滑挡板挡住，处于平衡状态．求球体对挡板和斜面的压
力．（sin37°=0.6，cos37°=0.8，g=10m/s2）
【答案】15N； 25N
【解析】
试题分析：球体受到三个力作用：重力G、挡板对球体的支持力F1和斜面对球体的支持力F2．根据平衡条件求出两个支持力，再由牛顿第三定律求解压力．
解：球受三个力：G、F1、F2．如图．
根据平衡条件得
F1=Gtan37°=mgtan37°=15N
F2===25N
由牛顿第三定律得：
球体对挡板的压力大小：F1′=F1=15N，方向水平向左
球体对斜面的压力的大小：F2′=F2=25N，方向垂直斜面向下
答：球体对挡板为15N，方向水平向左；斜面的压力为25N，方向垂直斜面向下．
【点评】本题是简单的力平衡问题，关键是分析物体的受力情况，作出力图．
9．如图所示，一轻弹簧一端固定在竖直放置光滑大圆环最高点，大圆环半径为R，另一端栓接一轻质小圆环，小圆环套在大圆环上，开始时弹簧与竖直方向成60°，当在小圆环上挂一质量为m的物体后使之缓慢下降，静止时弹簧与竖直方向成45°。求：
(1)弹簧的劲度系数；
(2)当在小圆环上挂多大质量的物体，静止时弹簧与竖直方向成37°；
(3)当在小圆环上挂的质量满足什么条件时，稳定后，小圆环处于最低位置。（弹簧始终在弹性限度内，sin37°=0.6，cos37°=0.8）
【答案】(1)
(22)
=
mg
k
R
+
； (2)
1
3
(22)
8
m m
=； (3)
2
1
(22)
2
m m
≥
【解析】
【分析】
【详解】
(1)静止时弹簧与竖直方向成45°，对圆环进行受力分析，如图所示：
根据平衡条件，弹簧的弹力
2cos45mg
F mg =
=?
根据几何关系，弹簧的伸长量
△x =（2-1）R
根据胡克定律
F =k △x
联合上面各式解得
(22)=
mg
k R
+ (2)设静止时弹簧与竖直方向成θ，小环上挂的物体的质量为m 1，对圆环进行受力分析，受到重力m 1g 、弹簧的拉力F 、大圆环的支持力N ，根据平衡条件，作出三个力的矢量三角形，如图所示：
根据几何知识，力的矢量三角形和实物三角形AOB 相似，而OA 和OB 都等于R ，所以m 1g 和N 始终相等
AB =2R cos θ F =2m 1g cosθ
弹簧的伸长量
△x =2R cosθ-R =（2cosθ-1）R
根据胡克定律
F=k △x
即
1222cos 2co (s 1)mg
m g R R
θθ+=
?-（） ①
当θ=37°时，代入①式解得
13
22m 8
m =+（）
(3)小圆环恰好处于最低位置，此时θ=0，代入①式解得
21
(22)2
m m =+
所以小圆环所挂物体质量21
(22)2
m m ≥
+时，小圆环可以处于最低点。
10．如图所示，物体的质量m ＝4.4 kg ，用与竖直方向成θ＝37°的斜向右上方的推力把该物体压在竖直墙壁上，并使它沿墙壁在竖直向上做匀速直线运动．物体与墙壁间的动摩擦因数μ＝0.5，取重力加速度g ＝10 N/kg ，求推力F 的大小．(sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8)
【答案】88N 【解析】 【详解】
当物体匀速向上滑动时，受力分析如图所示，
根据平衡条件有，水平方向：F N =Fsinθ 竖直方向：Fcosθ=F f +mg 又因为：F f =μF N 由以上三式可解得： 4.410
880.80.50.6
mg F N cos sin ＝θμθ?==--?
【点睛】
本题关键是对匀速滑动的物体受力分析，然后根据共点力平衡条件列式求解．要注意滑动摩擦力有自己的公式，F f =μF N ．
相互作用 2020年高考必备 2015年2016年2017年2018年2019年Ⅰ 卷 Ⅱ 卷 Ⅰ 卷 Ⅱ 卷 Ⅲ 卷 Ⅰ 卷 Ⅱ 卷 Ⅲ 卷 Ⅰ 卷 Ⅱ 卷 Ⅲ 卷 Ⅰ 卷 Ⅱ 卷 Ⅲ 卷 考点一重力、弹力、摩擦力力的合成与分解 考点二受力分析 共点力的平衡 19 14 17 21 16 17 19 16 16 考点三实验:1.探究弹力和弹 簧伸长的关系 22 实验:2.验证力的平行 四边形定则 22 考点一重力、弹力、摩擦力力的合成与分解 命题角度1(储备)弹力与摩擦力的分析 【典题】(多选)(2019河北衡水高三月考)如图所示,质量为m的木块A放在质量为M的三角形斜面体B上,现用大小不相等、方向相反的水平力F1、F2分别推A和B,它们均静止不动,且F1 用假设法分析隐蔽的弹力与静摩擦力 (1)接触面形变情况不清晰,则相关弹力较为“隐蔽”.此时需用“假设法”判定弹力的有无和弹力的方向. 也可假设有弹力,做相似分析. (2)接触面间的相对运动趋势不明确,则相关静摩擦力较为“隐蔽”,此时需用“假设法”判定静摩擦力的有无和静摩擦力的方向. 也可假设有静摩擦力,做相似分析. (3)应用“假设法”时,一般结合力的合成与分解、平衡条件等知识分析. 典题演练提能·刷高分 1. 高中物理必修一相互作用专题 一、重力弹力摩擦力 10.如图所示，一重为8N的球固定在AB杆的上端，今用测力计水平拉球，使杆发生弯曲，此时测力计的示数为6N，则AB杆对球作用力的大小为（）5 如图所示，一重为8N的球固定在AB杆的上端，今用测力计水平拉 球，使杆发生弯曲，此时测力计的示数为6N，则AB杆对球作用力 的大小为（） A．6N B．8N C．10N D．12N 11.探究弹力和弹簧伸长的关系时，在弹性限度内，悬挂15N重物时， 弹簧长度为0.16m；悬挂20N重物时，弹簧长度为0.18m，则弹簧的原长L0和劲度系数k 分别为多少？请写出详细计算过程。 12. 请在图中画出杆或球所受的弹力 （e） 13如上图e所示，小车上固定着三角硬杆，杆的端点处固定着一个质量为m的小球．当小车有水平向右的加速度且从零开始逐渐增大时，杆对小球的作用力的变化(用F1至F4变化表示)可能是下图中的(OO’沿杆方向) A B C D 14. 一辆汽车停在水平地面上，下列说法中正确的是（）： A 地面受到了向下的弹力，是因为地面发生了形变；汽车没有发生形变，所以汽车不受弹力B地面受到了向下的弹力，是因为地面发生了形变；汽车受到了向上的弹力，是因为汽车也发生了形变C汽车受到了向上的弹力，是因为地面发生了弹力；地面受到了向下的弹力，是因为汽车发生了形变D以上说法都不正确 4. 如图为皮带传动装置，正常运转时的方向如图所示， 当机器正常运转时，关于主动轮上的A 点、与主动轮接触的皮带上的B 点、与从动轮接触的皮带上的C 点及从动轮上的D 点，这四点的摩擦力的方向的描述，正确的是（ ） A. A 点受到的摩擦力沿顺时针方向 B. B 点受到的摩擦力沿顺时针方向 C. C 点受到的摩擦力沿逆时针方向 D. D 点受到的摩擦力沿逆时针方向 5.如图4所示，把重为20N 的物体放在倾角的粗糙斜面上，并静止，物体右端与固定在斜面上的轻弹簧相连接，若物体与斜面间的最大静摩擦力为12N ，则弹簧的弹力：（弹簧与斜面平行） A ．可以为22N ，方向沿斜面向上； B ．可以为2N ，方向沿斜面向上； C ．可以为2N ，方向沿斜面向下； D ．弹力可能为零。 6.如图所示，位于水平桌面上的物块P ，由跨过定滑轮的轻绳与物块Q 相连，定滑轮到P 和到Q 的两段绳都是水平的。已知Q 与P 之间以及P 与桌面之间的动摩擦因数都是μ，两物块的质量都是m ，滑轮的质 量、滑轮轴上的摩擦都不计，若用一水平向右的力F 拉P 使它做匀速运动，则F 的大小为 （ ） A ．4μmg B ．3μmg C ．2μmg D ．μmg 7.如图所示，在倾角θ=30°的粗糙斜面上放一重量为G 的物体，物体能保持静止。现在用与斜面底边平行的力F=G/2推物体，物体恰能做匀速直线运动，则物体与斜面之间的动摩擦因数是多少？ 解：如左图所示；在斜面上，物体在推力、重力平行于斜面向下的分力Gsin300和滑动摩擦力三个力的作用下，沿斜面斜下方向作匀速直线运动，这三个力的合外力为零。如右图所示。 物体与斜面之间的滑动摩擦因数 A D B C 主动轮 从动轮 v F Q P G G f μμ2 330cos 0==G f 2 2= 3 6=μ 高中物理：相互作用单元测试题 一、选择题：（10×4=40分，每小题至少有一个答案是正确的，请将正确的答案填在答题卷的对应处） 1、下列说法正确的是： A、书对桌面的压力，施力物体是桌面，受力物体是书 B、桌面对书的支持力是由于桌面形变产生的 C、书对桌面的压力与书的重力是一对平衡力 D、桌面对书的支持力与书对桌面的压力是一对平衡力 2、关于四种基本相互作用，以下说法中正确的是： A、万有引力只发生在天体与天体之间，质量小的物体（如人与人）之间无万有引力 B、电磁相互作用是不需要相互接触就能起作用的 C、强相互作用只发生在宇宙天体等宏观物体之间 D、弱相互作用就是非常小的物体间的相互作用 3、下面关于重力、重心的说法中正确的是 A、重力就是物体受到地球的万有引力 B、重心就是物体的几何中心 C、直铁丝变弯后，重心便不在中点，但一定还在铁丝上 D、重心是物体的各部分所受重力的等效作用点 4、我国自行设计建造的世界第二大斜拉索桥——上海南浦大桥，桥面高46m，主桥（桥面是水平的）长846m，引桥全长7500m，下面关于力的说法正确的是 A、引桥长是为了减小汽车上桥时的阻力，增强下桥时的控制能力，但确增强了汽车对引桥面的压力 B、主桥面上每个索点都是一个支承点，斜拉索将桥的重力都转移到了支承塔上 C、索拉的结构减小了汽车对主桥面的压力 D、增加了汽车在引桥上时重力平行于桥面向下的分力 5、下列说法正确的 A、相互接触并有相对运动的两物体间必有摩擦力 B、两物体间有摩擦力，则其间必有弹力 C、两物体间有弹力，则其间必有摩擦力 D、两物体间无弹力，则其间必无摩擦力 6、如右图所示，在水平桌面上放一木块，用从零开始逐渐增大的水平 拉力F拉木块直到沿桌面运动，在此过程中，木块受到的摩擦力 f F的 大小随拉力F的大小变化的图象，在下图中正确的是 7、已知两个分力的大小为 1 F、 2 F，它们的合力大小为F，下列说法中不正确的是 A、不可能出现F＜F1同时F＜F2的情况 B、不可能出现F＞F1同时F＞F2的情况 C、不可能出现F＜F1+F2的情况 D、不可能出现F＞F1+F2的情况 8、一根细绳能承受的最大拉力是G，现把一重为G的物体系在绳的中点，分别握住绳的两端，先并拢，然后缓慢地左右对称地分开，若要求绳子不断，则两绳间的夹角不能超过 A、450 B、600 C、1200 D、1350 9、如图斜面上一小球用竖直档板挡位静止，若将档板缓慢 由竖直放置转为水平放置的过程中，斜面对小球的支持力 及档板对小球的弹力下列说法中正确的是 A、斜面对小球的支持力先减少后增大 B、档板对小球的弹力先减小后增大，最后等于小球重力 大小 C、斜面对小球的支持力与档板对小球的弹力都不变。 D、斜面对小球的支持力与档板对小球的弹力的合力始终不变 10、如图所示，在倾角为θ的固定光滑斜面上，质量为m的物体受外力F1和F2的作用，F1方向水平向右，F2方向竖直向上，若物体静止在斜面上，则下列关系正确的是 A、mg F mg F F≤ = + 2 2 1 , sin cos sinθ θ θ F F F F A B C 高中物理相互作用高考习题 高乃群 1.人站在自动扶梯的水平踏板上，随扶梯斜向上匀速运动，如图所示，以下说法正确的是（） A. 人受到重力和支持力的作用 B. 人受到重力、支持力和摩擦力的作用 C. 人受到的合外力不为零 D. 人受到的合外力方向与速度方向相同 2.L形木板P（上表面光滑）放在固定斜面上，轻质弹簧一端固定在木板上，另一端与置于木板上表面的滑块Q相连，如图所示. 若P、Q一起沿斜面匀速下滑，不计空气阻力. 则木板P的受力个数为（） A. 3 B. 4 C. 5 D. 6 3.探究弹力和弹簧伸长的关系时，在弹性限度内，悬挂15 N重物时，弹簧长度为0. 16 m；悬挂20 N 重物时，弹簧长度为0. 18 m，则弹簧的原长L原和劲度系数k分别为（） A. L原=0. 02 m k=500 N/m B. L原=0. 10 m k=500 N/m C. L原=0. 02 m k=250 N/m D. L原=0. 10 m k=250 N/m 4.如图所示，与水平面夹角为30°的固定斜面上有一质量m=1. 0 kg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. 9 N. 关于物体受力的判断（取g=9. 8 m/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4.9 N，方向沿斜面向上 C. 斜面对物体的支持力大小为4.9N，方向竖直向上 D. 斜面对物体的支持力大小为 4.9 N，方向垂直斜面向上 5.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，球对木板的压力大小为. 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.始终减小，始终增大 B. 始终减小，始终减小 C. 先增大后减小，始终减小 D. 先增大后减小，先减小后增大 6.如图所示，两根等长的轻绳将日光灯悬挂在天花板上，两绳与竖直方向的夹角都为45°，日光灯保持水平，所受重力为G，左右两绳的拉力大小分别为（） A. G和G B. G和G C. G和G D. G和G 7.一质量为M的探空气球在匀速下降，若气球所受浮力F始终保持不变，气球在运动过程中所受阻力仅与速率有关，重力加速度为g. 现欲使该气球以同样速率匀速上升，则需从气球吊篮中减少的质量为（） A. 2 B. M- C. 2M- D. 0 8.如图所示的水平面上，橡皮绳一端固定，另一端连接两根弹簧，连接点P在、和三力作用下保持静止. 下列判断正确的是（） 高中物理--相互作用练习题（含答案） 第I卷（选择题） 一、选择题（本题共12道小题，每小题0分，共0分） 1.（单选）如图所示，一根弹簧的自由端未挂重物时指针B正对刻度5，当挂上80N重物时（未超出弹性限度）指针正对刻度45，若要指针正对刻度20，应挂重物的重力为（） , A．, 40N, B．, 30N, C．, 20N, D．, 不知弹簧的劲度系数k的值，无法计算 2.（单选）已知两力的合力为6N，这两个力可能是下列（） A．2N、3N B．1N、8N C．6N、6N D．2N、9N 3.（单选）弹簧一端固定，另一端受到拉力F 的作用，F与弹簧伸长量x的关系如图所示．该弹簧的劲度系数为（） A．2 N/m B．4 N/m C．20 N/m D．0.05 N/m 4.（单选）在力的合成中，下列关于两个分力与它们的合力的关系的说法中，正确的是（）A．合力一定大于每一个分力 B．合力一定小于每一个分力 C．合力的方向一定与分力的方向相同 D．两个分力的夹角在0°～180°变化时，夹角越大合力越小 5.（单选）关于摩擦力，下列说法中正确的是（） A．只有静止的物体才受到摩擦力 B．只有运动的物体才受到摩擦力 C．物体受到摩擦力时，一定受到弹力 D．摩擦力的方向和相对运动方向垂直 6.（单选）如图所示，不计重力的轻杆OP能以O点为圆心在竖直平面内自由转动，P端用轻绳PB挂一重物，另用一根轻绳通过滑轮系住P端．在力F的作用下，当杆OP和竖直方向的夹角α（0＜α＜π）缓慢增大时，力F的大小应（） A．恒定不变B．逐渐增大C．逐渐减小D．先增大后减小 7.（单选）如图所示，质量均为m的木块A和B，用一个劲度系数为k轻质弹簧连接，最初系统静止，现在用力缓慢拉A直到B刚好离开地面，则这一过程A上升的高度为（） A．B．C．D． 8.（单选）如图所示，甲、乙两物体叠放在水平面上，用水平力F拉物体乙，它们仍保持静止状态，甲、乙接触面也为水平，则乙物体受力的个数为（） A． 3个B． 4个C． 5个D． 6个 9.（单选）如图所示，在光滑水平面上的物体，受四个沿水平面的恒力F1、F2、F3和F4作用，以速率v0沿水平面做匀速运动，若撤去其中某个力（其他力不变）一段时间后又恢复该作用力，结果物体又能以原来的速率v0匀速运动，这个力是（） A． F1B． F2C． F3D． F4 10.（单选）如图所示，放在水平桌面上的木块A处于静止状态，所挂的托盘和砝码总重量为6N，弹簧秤读数为2N，滑轮摩擦不计．若轻轻取走部分砝码，使总重量减小为4N，将会出现的情况是（） 高考物理相互作用练习题及答案 一、高中物理精讲专题测试相互作用 1．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AB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） （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）4 3 mg（2） 1 213 T=，tanθ1= 2 3 ； 2 5 3 T mg =，tanθ2= 4 3 （3）4 3 mg，水平向左 【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θ, 则T=mg/cosθ=5 3 mg，F=mgtanθ= 4 3 mg （2）剪断OA绳，保持F不变，最后稳定后，设OB的拉力为T1，与竖直方向夹角为θ1，AB拉力为T2，与竖直方向夹角为θ2，以球A、球B为整体，可得 T1x=F=4 3 mg；T1y=2mg； 解得：T1213 mg；tanθ1= 2 3 ； 单独研究球A，T2x=F=4 3 mg；T2y=mg； 解得：T2=5 3 mg，tanθ2= 4 3 （3）对球B施加一个力F B使OB重新竖直，当F B水平向左且等于力F时是最小值，即 F B=F=4 3 mg，水平向左 【点睛】 《相互作用》专题知识点 【重力认识中的几个问题】 一、产生原因 重力是由于地球的吸引而使物体受到的力，地面上物体所受重力的施力物体是地球．在地球吸引物体的同时，物体对地球也有吸引力． 二、重力的大小和方向 重力的大小G=mg，方向竖直向下． 注意：重力的大小与物体运动状态无关，但与地理位置有关，一般同一物体重力随高度增加而减小，随纬度增加而增大，在两极处重力最大． 三、重力的测量 测量工具：弹簧秤或台秤 测量原理：根据二力平衡知识，物体静止或匀速运动时受到的竖直悬挂物的拉力或水平支持物的支持力在数值上与物体的重力相等． 注意：弹簧秤或台秤测量的是对称的拉力或压力（即弹力），因此重力的测量属于间接测量． 四、物体重心的确定 定义：物体的任何部分都受到重力作用，从效果上看，我们可以认为物体各部分受到重力的作用集中于一点，这一点叫物体的重心，是物体重力的作用点． 物体的重心与物体的形状与质量的分布有关，物体的重心可以在物体上，也可以不在物体上．例如质量分布均匀的圆环其重心就不在圆环上． ①对质量分布均匀、几何形状规则的物体，其重心在几何中心． ②对质量分布不均匀、形状不规则的物体的重心可以用实验的办法来确定，例如对薄板状的物体可以用悬挂法来确定，其原理是二力平衡． 例关于重心，正确的说法是（） A．将物体悬挂起来，静止时物体的重心必在悬挂点的正下方 B．质量分布均匀、几何形状规则的物体，其重心一定和它的几何中心重合 C．背跃式跳高运动员，在越过横杆时，其重心可能在身体之外 D．物体的重心与物体的质量分布和几何形状有关 解析由上面分析知正确选项为ABCD． 【如何判断弹力的方向】 弹力的产生条件是：（1）两个物体相互接触；（2）接触处发生弹性形变。弹力的方向垂直接触面。对于绳的弹力 一定指向绳收缩的方向，对于杆的弹力可以沿杆的方向也可以不沿杆的方向，现分析如下： 一、点与平面接触时，弹力的方向垂直平面 例1. 如图所示，杆的一端与墙接触，另一端与地面接触，且处于静止状态，分析杆AB受的 弹力。 二、点与曲面接触时，弹力的方向垂直过切点的切面 例2 如图2所示，杆处在半圆形光滑碗的内部，且处于静止状态，分析杆受的弹力。 解析：杆的B端属于点与曲面接触，弹力N2的方向垂直于过B点的切面，杆在A点属于 点与平面接触，弹力N1的方向垂直杆如图2所示。 三、平面与平面接触时，弹力的方向垂直于接触面 例3．如图3所示，将物体放在水平地面上，且处于静止状态，分析物体受的弹力。 解析：物体和地面接触属于平面与平面接触，弹力N的方向垂直地面，如图3所示。 高一物理第三章《相互作用》单元测试题 本试卷共分第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分。满分100分。考试时间60分钟。 第Ⅰ卷（选择题共40分） 一、本大题共10小题。每小题4分，共40分。在每小题给出的四个选项中，至少有一个选项符合题目要求。全部选对的得4分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分。 1．从科学方法角度来说，物理学中引入“合力”概念运用了 A．控制变量方法 B．等效替代方法 C．理想实验方法 D．建立模型方法 2．关于力的下述说法中正确的是 A．力是物体对物体的作用 B．只有直接接触的物体间才有力的作用 C．力可以离开物体而独立存在 D．力的大小可以用天平测量 3．静止在水平桌面上的书，会受到弹力的作用，该弹力产生的直接原因是 A．书发生了形变 B．桌面发生了形变 C．书和桌面都发生了形变 D．书受到了重力作用 4.下列关于滑动摩擦力的产生的说法中，正确的是 A．相互接触且发生相对运动的物体间一定能产生滑动摩擦力 B．只有运动的物体才可能受到滑动摩擦力 C．受弹力作用的物体一定会受到滑动摩擦力 D．受滑动摩擦力作用的物体一定会受到弹力作用 5.在水平桌面上放着一小球，小球保持静止状态，在下列说法中正确的是 A．桌面对小球的支持力垂直于桌面和桌面的形变方向相反 B．小球对桌面的压力大小等于小球的重力大小，所以压力就是重力 C．小球对桌面的压力施力物体是小球，小球的重力的施力物体是地球 D．水平桌面发生了微小弹性形变，小球没有发生弹性形变 F 1 F 2 图1 F 图3 6．沿光滑斜面自由下滑的物体，其受到的力有 A .重力、斜面的支持力 B .重力、下滑力和斜面的支持力 C .重力、下滑力 D .重力、下滑力、斜面的支持力和紧压斜面的力 7．如图1所示，一木块放在水平桌面上，在水平方向上共受到三个力即F 1、F 2和摩擦力作用，木块处于静止状态，其中F 1=10N ，F 2=2N 。若撤去力F 1，则木块在水平方向受到的合力为 A ．10N ，方向向左 B ．8N ，方向向右 C ．2N ，方向向左 D ．0 8．重为500 N 的木箱放在水平地面上，木箱与地面间最大静摩擦力为105 N ，动摩擦因数是0．2，如果分别用80 N 和120 N 的水平力推木箱，经过一·段时间后，木箱受到的摩擦力分别是 A ．80 N 120 N B ．80 N 100 N C ．0 N 100 N D ．80 N 105 N 9．如图2所示，细绳MO 与NO 所能承受的最大拉力相同，长度MO ＞NO ，则在不断增加重物G 重力的过程中（绳OC 不会断） A ．NO 绳先被拉断 B ．MO 绳先被拉断 C ．NO 绳和MO 绳同时被拉断 D ．因无具体数据，故无法判断哪条绳先被拉断 10．如图3所示，用水平力F 把一铁块紧压在竖直墙壁上静止不动，当F 增大时 A ．墙对铁块的弹力增大 B ．墙对铁块的摩擦力增大 C ．墙对铁块的摩擦力不变 D ．墙与铁块间的摩擦力减小 第Ⅱ卷(非选择题 共60分) 二、本题共3小题，共27分．把答案填在答题纸的横线上或按题目要求作答。 N O M C G 图2 高考物理相互作用真题汇编(含答案)及解析 一、高中物理精讲专题测试相互作用 1．如图所示,质量的木块A套在水平杆上,并用轻绳将木块与质量的小球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,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)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． 【解析】 【详解】 （1）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： Fcos30°=Tcosθ Fsin30°+Tsinθ=mg 代入数据解得：T=10，tanθ=，即：θ=30° （2）对M进行受力分析，由平衡条件有 F N=Tsinθ+Mg f=Tcosθ f=μF N 解得：μ＝ （3）对M、N整体进行受力分析，由平衡条件有： F N+Fsinα=（M+m）g f=Fcosα=μF N 联立得：Fcosα=μ（M+m）g-μFsinα 解得：F＝ 令：sinβ＝，cosβ=，即：tanβ= 则： 所以：当α+β=90°时F有最小值．所以：tanα=μ=时F的值最小．即：α=arctan 【点睛】 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． 2．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， ∠cO′a=120°，重力加速度g取10m/s2，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）103N（2）200N/m（3）203N，方向在O′a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O′a绳上的拉力为 F O′a=G A=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： F ob=F O′a sin60°=103N 物体B静止，由平衡条件可得，桌面对物体B的摩擦力 f=F ob=103N （2）弹簧的拉力大小为 F弹=F O′a cos60°=10N． 根据胡克定律得 F弹=kx 得 k=F x 弹= 10 0.05 =200N/m （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 相互作用 1、( )如图所示，由于静摩擦力f的作用，A静止在粗糙水平面上，地面对A的 支持力为N．若将A稍向右移动一点，系统仍保持静止，则下列说法正确的是： A. f、N都增大 B. f、N都减小 C. f增大，N减小 D. f减小，N增大 2、( )如图示，某质点与三根相同的轻弹簧相连，静止时，相邻两弹簧间的夹角均 为1200．已知弹簧a、b对质点的拉力均为F，则弹簧c对质点的作用力的方向、大小 可能为： A. O B.向上、F C.向下、F D.向上、2F > 3、( )如图所示，用两根轻绳AO和BO系住一小球，手提B端由OB的水平位置逐渐缓慢地向上移动，一直转到OB成竖直方向，在这过程中保持θ角不变，则OB所受拉力的变化情况 是： A.一直在减小 B.一直在增大 C.先逐渐减小，后逐渐增大 D.先逐渐增大，后逐渐减小 4. （）如图，水平桌面上放置一根条形磁铁，磁铁中央正上方用绝缘弹簧悬挂一水平 直导线，并与磁铁垂直。当直导线中通入图中所示方向的电流时，可以判断出 A．弹簧的拉力增大，条形磁铁对桌面的压力减小B．弹簧的拉力减小，条形磁铁对桌 面的压力减小C．弹簧的拉力增大，条形磁铁对桌面的压力增大 D．弹簧的拉力减小，条形磁铁对桌面的压力增大 5. ( )某缓冲装置可抽象成图所示的简单模型。图中 1,2 K K原长相等，劲度系 数不同的轻质弹簧。下列表述正确的是 " A．垫片向右移动时,受到的弹力等于两弹簧的弹力之和 B．垫片向右移动时，两弹簧产生的弹力大小相等 C．垫片向右移动时，两弹簧的长度保持相等 D．向右移动时，两弹簧增加的弹性势能相等 6. （）L型木板P（上表面光滑）放在固定斜面上，轻质弹簧一端固定在木板 上，另一端与置于木板上表面的滑块Q相连，如图所示。若P、Q一起沿斜面 匀速下滑，不计空气阻力。则木板P的受到的弹力个数为 A．2 B．3 C．4 D．5 7. （）右图，水平地面上有一楔形物块a，其斜面上有一小物块b，b与平行 于斜面的细绳的一端相连，细绳的另一端固定在斜面上．A与b之间光滑，a和 b以共同速度在地面轨道的光滑段向左运动．当它们刚运行至轨道的粗糙段时可能是A．绳的张力减小，斜面对b的支持力减小，地面对a的支持力减小 ! B．绳的张力减小，斜面对b的支持力增加，地面对a的支持力不变 C．绳的张力减小，斜面对b的支持力增加，地面对a的支持力增加 D．绳的张力增加，斜面对b的支持力增加，地面对a的支持力增加 θ a b 右左 人教版高中物理必修1第三章《相互作用》检测题 一、单选题 1．一本书放在水平桌面上，下列说法正确的是( ) A ．桌面受到的压力实际就是书的重力 B ．桌面受到的压力是由桌面形变形成的 C ．桌面对书的支持力与书的重力是一对平衡力 D ．同一物体在地球表面时赤道处重力略小，但形状规则物体的重心必在其几何中心 2．下列关于力的说法中正确的是（ ） A ．用手将小球竖直向上抛出后，小球仍向上运动是因为小球还受到手对它的作用 B ．摩擦力的方向总是与物体的相对运动或相对运动趋势方向相反 C ．放在水平桌面上静止的书对桌面的压力就是书的重力 D ．马拉车做加速运动，是马拉车的力大于车拉马的力 3．如图，两个苹果上面叠了个梨，静止在水平桌面上，下列说法正确是（ ） A ．苹果1对梨的支持力是由于梨形变产生 B ．苹果1对桌面有压力 C ．苹果2对桌面有水平方向的摩擦力 D ．苹果2和桌面一定都发生了微小的形变 4．一根轻质弹簧一端固定，用大小为F 1的力压弹簧的另一端，平衡时长度为l 1；改用大小为 F 2的力拉弹簧，平衡时长度为l 2.弹簧的拉伸或压缩均在弹性限度内，该弹簧的劲度系数为 ( ) A ．2121F F l l -- B ．2121F F l l ++ C ．2121F F l l +- D ．2121 F F l l -+ 5．下列说法中,正确的是( ) A ．施力物体对受力物体施加了力,施力物体自身可不受力的作用 B ．施力物体对受力物体施力的同时,一定也受到受力物体对它的力的作用 C．力的产生离不开受力物体,但可以没有施力物体 D．只有直接接触的物体间才有力的作用 6．如图所示，一根金属棒MN，两端用弹簧悬挂于天花板上，棒中通有方向从M流向N的电流．若在图中的虚线范围内加一磁场，可以使弹簧的弹力增大（弹力的方向不变）．关于该磁场的方向，以下判断中正确的是（） A．垂直纸面向里 B．垂直纸面向外 C．平行纸面向上 D．平行纸面向下 7．如图所示，小球静止在两个光滑面之间，且与两个光滑面都有接触，则小球受到两个弹力的是（） A．B．C．D． 8．如图所示，位于水平地面上质量为m的木块，在大小为F方向与水平方向成α角的拉力的作用下沿地面作匀加速运动，若木块与地面间动摩擦因数为μ，则木块的加速度大小为（） 9．作用在同一物体上的三个共点力，大小分别为3N、6N和12N，则它们的合力大小可能是（）A．10N B．2N C．0N D．22N 10．固定在水平面上光滑半球，半径为R，球心O的正上方固定一个小定滑轮，细线一端拴一小球，置于半球面的A点，另一端绕过A点，现缓慢地将小球从A点拉到B点，则此过程中，小球对半球的压力大小N F、细线的拉力大小F的变化情况是：（） 高中物理相互作用真题汇编(含答案)及解析 一、高中物理精讲专题测试相互作用 1．将质量0.1m kg =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0.8μ=．对环施加一位于竖直平面内斜向上与杆夹角53θ=o 的恒定拉力F ，使圆环从静止开始运动，第1s 内前进了2.2m （取210/g m s =，sin530.8=o ， cos530.6=o ）．求： （1）圆环加速度a 的大小； （2）拉力F 的大小． 【答案】（1）24.4m/s （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：21x 2 at = 解得：2a 4.4m /s = (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 θμN F ma -=，Fsin θN F mg += 联立解得：()F m a g cos sin μθμθ += + 代入数据得：F 1N = 当F 1.25N >时，环与杆的下部接触，受力如图： 由牛顿第二定律，Fcos θμN F ma -=，Fsin θN mg F =+ 联立解得： ()F m a g cos sin μθμθ -= - 代入数据得：F 9N = 2．如图所示，两足够长的平行光滑的金属导轨MN 、PQ 相距为1L =m ，导轨平面与水平面夹角30α=?，导轨电阻不计，磁感应强度为12T B =的匀强磁场垂直导轨平面向上，长为1L =m 的金属棒ab 垂直于MN 、PQ 放置在导轨上，且始终与导轨接触良好，金属棒的质量为12m =kg 、电阻为11R =Ω，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0.5d =m ，定值电阻为 23R =Ω，现闭合开关S 并将金属棒由静止释放，取10g =m/s 2，求： （1）金属棒下滑的最大速度为多大？ （2）当金属棒下滑达到稳定状态时，整个电路消耗的电功率υ为多少？ （3）当金属棒稳定下滑时，在水平放置的平行金属板间加一垂直于纸面向里的匀强磁场 ，在下板的右端且非常靠近下板的位置处有一质量为4 110q -=-?kg 、所带电荷 量为 C 的液滴以初速度υ水平向左射入两板间，该液滴可视为质点，要使带 电粒子能从金属板间射出，初速度υ应满足什么条件？ 【答案】（1）10m/s （2）100W （3）v≤0.25m/s 或v≥0.5m/s 【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 m ，则有 1sin m g F α=安 F 安=B 1IL 112 m B Lv I R R = + 所以() 112221 sin m m g R R v B L α+= 代入数据解得：v m =10m/s (2)金属棒匀速下滑时，动能不变，重力势能减小，此过程中重力势能转化为电能，重力做功的功率等于整个电路消耗的电功率P=m 1gsinαv m =100W (或) （3）金属棒下滑稳定时，两板间电压U=IR 2=15V 因为液滴在两板间有2U m g q d =所以该液滴在两平行金属板间做匀速圆周运动 （物理）相互作用练习题含答案 一、高中物理精讲专题测试相互作用 1．如图所示,质量均为M 的A 、B 两滑块放在粗糙水平面上,滑块与粗糙水平面间的动摩擦因数为μ，两轻杆等长,且杆长为L,杆与滑块、杆与杆间均用光滑铰链连接,杆与水平面间的夹角为θ，在两杆铰合处悬挂一质量为m 的重物C,整个装置处于静止状态。重力加速度为 g ，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，试求: (1)地面对物体A 的静摩擦力大小； (2)无论物块C 的质量多大,都不能使物块A 或B 沿地面滑动,则μ至少要多大? 【答案】（1）2 tan mg θ （2）1tan θ 【解析】 【分析】 先将C 的重力按照作用效果分解，根据平行四边形定则求解轻杆受力；再隔离物体A 受力分析，根据平衡条件并结合正交分解法列式求解滑块与地面间的摩擦力和弹力．要使得A 不会滑动，则满足m f f ≤，根据数学知识讨论。 【详解】 （1）将C 的重力按照作用效果分解，如图所示： 根据平行四边形定则，有：12 1 22mg mg F F sin sin θθ ＝＝＝ 对物体A 水平方向：1cos 2tan mg f F θθ == （2）当A 与地面之间的摩擦力达到最大静摩擦力时：1(sin )m f Mg F μθ=+ 且m f f ≤ 联立解得： 1 = 2tan (2)tan (1)m M M m m μθθ≥ ++ ， 当m →∞时，11 2tan tan (1) M m θθ→ +，可知无论物块C 的质量多大，都不能使物块A 或B 沿地面滑动,则μ至少等于 1 tan θ 。 2．如图所示，轻杆BC的C点用光滑铰链与墙壁固定，杆的B点通过水平细绳AB使杆与竖直墙壁保持30°的夹角．若在B点悬挂一个定滑轮(不计重力)，某人用它匀速地提起重物．已知重物的质量m＝30 kg，人的质量M＝50kg，g取10 m/s2.试求： (1)此时地面对人的支持力的大小； (2)轻杆BC所受力的大小． 【答案】（1）200N（2）4003N和2003N 【解析】 试题分析：（1）对人而言：. （2）对结点B：滑轮对B点的拉力， 由平衡条件知： 考点：此题考查共点力的平衡问题及平行四边形法则． 3．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AB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） （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）4 3 mg（2） 1 213 T=，tanθ1= 2 3 ； 2 5 3 T mg =，tanθ2= 4 3 （3）4 3 mg，水平向左【解析】 【分析】 【详解】 一、第三章相互作用——力易错题培优（难） 1．如图所示，O点有一个很小的光滑轻质圆环，一根轻绳AB穿过圆环，A端固定，B端悬挂一个重物。另一根轻绳一端固定在C点，另一端系在圆环上，力F作用在圆环上。圆环静止时，绳OC与绳OA水平，F与OA的夹角为45°。现改变力F，圆环位置不变，且重物始终处于平衡状态，则下列说法中正确的是（） A．改变F方向时绳AB中拉力将改变 B．当F沿逆时针旋转时，F先增大后减小 C．当F沿顺时针旋转时，绳OC中的拉力先增大后减小 D．F沿逆时转过的角度不能大于90° 【答案】D 【解析】 【分析】 【详解】 A．因为重物始终处于平衡状态，所以AB绳子的拉力的大小与重物的重力大小相等，不变化，选项A错误； BC．对环受力分析，环受AO和BO两绳子的拉力，以及绳子CO和F的拉力；环的位置不变，则AB绳子的拉力不变，AO与BO的合力也不变，方向沿它们的角平分线，根据共点力平衡的特点可知，CO与F的合力与AO、BO的合力大小相等，方向相反；当力F的方向变化时，做出F与CO上的拉力的变化如图： 由图可知，当沿逆时针族转时，F先减小后增大，绳OC的拉力减小；而当F沿顺时针旋转时，F逐渐增大，绳OC的拉力增大，选项BC错误； D．由于F与CO绳子的拉力的合力方向与水平方向之间的夹角是45°，可知F沿逆时转过的角度不能大于90°，选项D正确。 故选D。 2．如图所示，质量为M 的四分之一圆柱体放在粗糙水平地面上，质量为m 的正方体放在圆柱体和光滑墙壁之间，且不计圆柱体与正方体之间的摩擦，正方体与圆柱体的接触点的切线与右侧墙壁成θ角，圆柱体处于静止状态，则（ ） A ．地面对圆柱体的支持力大于（M ＋m ）g B ．地面对圆柱体的摩擦力为mg tan θ C ．墙壁对正方体的弹力为 tan mg θ D ．正方体对圆柱体的压力为cos mg θ 【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】 CD ．以正方体为研究对象，受力分析，并运用合成法如图所示 墙壁对正方体的弹力 N 1= tan mg θ 圆柱体对正方体的支持力为 2sin mg N θ= 根据牛顿第三定律，正方体对圆柱体的压力为sin mg θ 。 选项C 正确，D 错误； AB ．以圆柱体和正方体整体为研究对象，地面对圆柱体的支持力 N =(M ＋m ）g 水平方向受力平衡，地面对圆柱体的摩擦力 高中物理相互作用练习题及答案 一、高中物理精讲专题测试相互作用 1．如图所示，两个正三棱柱A、B紧靠着静止于水平地面上，三棱柱的中间有一个半径为R的光滑圆柱C，C的质量为2m，A、B的质量均为m.A、B与地面的动摩擦因数为μ.设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g. (1)三者均静止时A对C的支持力为多大？ (2)A、B若能保持不动，μ应该满足什么条件？ (3)若C受到经过其轴线竖直向下的外力而缓慢下降到地面，求该过程中摩擦力对A做的功 【答案】(1) F N＝2mg. (2)μ≥3 . (3)－ 3μ - . 【解析】 【分析】 （1）对C进行受力分析，根据平衡求解A对C的支持力； （2）A保持静止，则地面对A的最大静摩擦力要大于等于C对A的压力在水平方向的分力，据此求得动摩擦因数μ应该满足的条件； （3）C缓慢下落同时A、B也缓慢且对称地向左右分开，A受力平衡，根据平衡条件求解滑动摩擦力大小，根据几何关系得到A运动的位移，再根据功的计算公式求解摩擦力做的功． 【详解】 (1) C受力平衡，2F N cos60°＝2mg 解得F N＝2mg (2) 如图所示，A受力平衡F地＝F N cos60°＋mg＝2mg f＝F N sin60°＝3mg 因为f≤μF地，所以μ≥ 3 (3) C缓慢下降的同时A、B也缓慢且对称地向左右分开．A的受力依然为4个，如图所图，但除了重力之外的其他力的大小发生改变，f也成了滑动摩擦力． A受力平衡知F′地＝F′N cos60°＋mg f′＝F′N sin60°＝μF′地 解得f′＝ 33mg μμ - 即要求3－μ>0，与本题第(2)问不矛盾． 由几何关系知：当C 下落地地面时，A 向左移动的水平距离为x ＝ 3R 所以摩擦力的功W ＝－f′x ＝－3μ - 【点睛】 本题主要是考查了共点力的平衡问题，解答此类问题的一般步骤是：确定研究对象、进行受力分析、利用平行四边形法则进行力的合成或者是正交分解法进行力的分解，然后在坐标轴上建立平衡方程进行解答． 2．轻绳下端悬挂200N 的重物，用水平力拉轻绳上的 点，使轻绳上部分偏离竖直方向 = 角保持静止，如图所示。 （1）求水平力的大小； （2）保持轻绳上部分与竖直方向的夹角= 不变，改变力 的方向，求力 的最小值 及与水平方向的夹角。 【答案】（1） （2） ，与水平方向夹角为 【解析】试题分析：（1）对点受力分析，可得 ，解得 （2）力 有最小值时 ，解得 ， 与水平方向夹角为 考点：考查了共点力平衡条件 【名师点睛】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 3．一架质量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2 2 12,F k v F k v ==阻升，跑道的阻力与飞机对地面的压力成正比，比例系数为0k （012m k k k 、、、均为已知量），重力加速度为g 。 高一级物理科单元考试卷《力》 （全卷满分100分，考试时间45分钟，答案请做在答卷上） 一、单选题（每题只有一个正确答案，4X10=40分） 1 .关于相互作用，下列说法正确．．的是： A .自然界中不是任何物体都存在相互作用 B .常见的重力、弹力、摩擦力与万有引力有关 C .目前我们知道的自然界基本相互作用是引力相互作用、电磁相互作用、强相互作用和弱相互作用 D .施力物体不一定是受力物体 2．如图所示，物体A 和B 一起沿斜面匀速下滑，则物体A 受到的力是 A ．重力，B 对A 的支持力 B ．重力，B 对A 的支持力、下滑力 C ．重力，B 对A 的支持力、摩擦力 D ．重力，B 对A 的支持力、摩擦力、下滑力 3 .质量为m 的木块在置于桌面上的木板上滑行，木板静止，它的质量M=3m 。已知木块与木板间、木板与桌面间的动摩擦因数均为μ，则木板所受桌面的摩擦力大小为： A 、μmg B 、2μmg C 、3μmg D 、4μmg 4 ．如图所示，A 、B 、C 三个物体的质量相等，有F ＝1N 的两个水平力作用于A 、B 两个物体上，A 、B 、C 都静止，则地面对A 物体、A 物体对B 物体、B 物体对C 物体的摩擦力分别为： A ．1N 、2N 、1N B ．1N 、0、1N C ．0、1N 、0 D ．1N 、1N 、0N 5 .三根相同的轻弹簧（不计弹簧自重），每根长度都是10厘米，挂100克重物时都能伸长1厘米，若 将三根弹簧串接后挂100克的重物，则三根弹簧的总长度为： A .31cm B .33 cm C .1 cm D .3 cm 6 .向南踩行的自行车前轮和后轮和向南推行的自行车前轮和后轮分别受到的摩擦力方向为： A .向北、向南；向北、向南 B .向南、向北；向南、向南 C .向南、向北；向北、向南 D .向北、向南；向北、向北 F F高中物理必修一相互作用专题
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