物理相互作用练习题20篇

物理相互作用练习题20篇一、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卅=知’角的力F=lQ\0N ,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；'；；："'T .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) (i= (3) a =arctan . 【解析】 【详解】Fsin30 ° +Tsin 0 =mg代入数据解得：T=1O 0, tan 0=,即：0 =30°(2)对M 进行受力分析，由平衡条件有T 由平衡条件可得:Fcos30 ° =Tcos 0f=Fcos a =N ^F联立得：Feos a = ( M+m ) g-卩 Fsin a 血M + m)® 解得：F = "W +烬加。

所以：当a +3 =9时F 有最小值•所以：tan a =卩=时F 的值最小•即: 【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.令:则:(M +li + p 2 (siTtficnsa + cosfisinci)+ m )9、1 + + fl)a =arctanf=Tcos 0解得：尸2.质量为M 的木楔倾角为0( 0< 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 a 角的力F 拉木块，木块匀速上(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) F min mg sin2 (2)mg sin4 2【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 ，即 =tan(1)木块在力F 的作用下沿斜面向上匀速运动，则:Fcos = mgsi n + f Fsin + F N = mgcos f = F N联立解得：Fmgs in2 cos则当 =时， F 有最小值,F min = 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 Fcos当=时，f1mgsin2 cos2mgsin4【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.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升，如图所示(已知木楔在整个过程中始终静止).F 的水平分力，即F 有最小值，求此最小值;因数为，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，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；⑵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 至少要多大？ 【答案】(1)(2) ^―2 tantan【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 不会滑动，则满足ff m ，根据数学知识讨论。

【详解】根据平行四边形定则，有:A 受力A对物体A 水平方向:F 1 cosmg 2 tan(2)当A 与地面之间的摩擦力达到最大静摩擦力时:m(Mg F 1SI n )且f f m 联立解得: tanm ____ = _____ 1 ____(2M m)= tan (理 1)，m1 当m is 时，2Mtan ( ------ 1)m1tan ，可知无论物块 C 的质量多大，都不能使物块B 沿地面滑动，则卩至少等于——tan4.如图所示，一质量 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 AO 与竖直方向的夹角 0 =37弹簧BO 水平并处于压缩状态，小球与弹簧接触但不粘连, 已知弹簧的劲度系数k=100N/m ，取sin37°=o. 6，cos37°=0. 8，求：(1)将C 的重力按照作用效果分解，如图所示:(1)小球静止时，细线中的拉力T和弹簧的压缩量x;(2)剪断细线AB瞬间，小球的加速度a。

【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=mgta n Bm gTcos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，则a 匚12.5m/s2方向与竖直方向成角37°,斜向下沿原细线AB方向。

m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。

5. 如图所示，用内壁光滑的薄壁细管弯成的S”形轨道固定于竖直平面内，弯曲部分是由两个半径均为R= 0.2 m的半圆平滑对接而成(圆的半径远大于细管内径)。

轨道底端A与水平地面相切，顶端与一个长为1= 0.9 m的水平轨道相切B点。

一倾角为0= 37°勺倾斜轨道固定于右侧地面上，其顶点D与水平轨道的高度差为h= 0.45 m，并与其他两个轨道处于同一竖直平面内。

一质量为m= 0.1 kg的小物体(可视为质点)在A点被弹射入S"形轨道内，沿轨道ABC运动，并恰好从D点以平行斜面的速度进入倾斜轨道。

小物体与BC段间sin37 =0.6, cos37 = 0.8)（1 ）小物体从B点运动到D点所用的时间；（2）小物体运动到B点时对“形轨道的作用力大小和方向；【答案】（1）0.5s（2）11.5N,方向向上【解析】试题分析：（1）小物体从C到D做平抛运动有：-,沁,.凹-2 吃解得：「.二4^;- .?，片二、匸浄物体从B到C做匀减速运动，由牛顿第二定律得- ：- - . ，_ f -解得：'■. 2：小物体从B点运动到D点所用的时间：才二- '■'（2）物体运动到B点受到向下的弹力，由牛顿第二定律得解得：厂二j j :由牛顿第三定律有：L — - ，故L - ■■ /所以对“ S”轨道的作用力大小为11.5 N,方向向上。

考点：平抛运动、圆周运动、牛顿第二定律。

【名师点睛】（1）小球从C到D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过程运用牛顿第二定律、速度位移公式和速度时间公式列式联立求解；（2）先假设小球在B受到的弹力向下，根据重力和弹力的合力提供向心力列式求出弹力，如果是负的，表示与假设的方向相反；6. 如图所示，m A=0.5kg, m B=0.1kg，两物体与地面间的动摩擦因数均为0.2，当大小为F=5N水平拉力作用在物体A上时，求物体A的加速度。

（忽略滑轮的质量以及滑轮和绳的，取g=10m/s2）【答案】4m/s2【解析】试题分析：对A由牛顿第二定律得.一- 对B由牛顿第二定律得_=洱\?-匕―根据题意有一一二丄匚：X二解以上各式得•=-考点：牛顿第二定律【名师点睛】此题是牛顿第二定律的应用问题；解题的关键是正确选择研究对象并且受力 分析，根据牛顿第二定律列得方程，注意两个物体的加速度及拉力的关联关系•7. 如图所示，在倾角为0=30°的固定斜面上固定一块与斜面垂直的光滑挡板，质量为m 的半圆柱体A 紧靠挡板放在斜面上，质量为 2m 的圆柱体B 放在A 上并靠在挡板上静止。

A 与B 半径均为R,曲面均光滑，半圆柱体 A 底面与斜面间的动摩擦因数为匕现用平行斜面向上的力拉 A ,使A 沿斜面向上缓慢移动，直至 B 恰好要降到斜面•设最大静摩擦力等 于滑动摩擦力，重力加速度为g 。

求：(1) 未拉A 时，B 受到A 的作用力F 大小； (2) 在A 移动的整个过程中，拉力做的功 W ;(3)要保持A 缓慢移动中拉力方向不变，动摩擦因数的最小值师in .Wf =fx =4.5mgR由几何关系得A 上升高度与B 下降高度恰均为据功能关系【答案】(1) F =、、3mg (2) W -(9 、、3)mgR (3)2【解析】 【详解】(1)研究B,据平衡条件，有F =2mg cos 0解得F =、, 3 mg(2 )研究整体，据平衡条件，斜面对A 的支持力为 min3^3N =3mgcos 0 = - mg23/3f = 口 N=口 mg2由几何关系得A 的位移为克服摩擦力做功x =2Rcos30 = J3 RW + 2mgh - mgh - Wf = 0 解得W 1（9、3）mgR2B 弹力最大min&如图所示，三根细轻绳系于 0点，其中0A 绳另一端固定于 A 点，0B 绳的另一端与放在水平地面上质量 m 2为20kg 的物体乙相连，OC 绳的另一端悬挂质量 m i 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/s 2,sin37 0.6,cos370.8, tan370.75。

(1) 求轻绳OA 受到的拉力T OA 、OB 受到的拉力T OB 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 f max 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，求最多能再加挂的钩码质量。

【答案】(1) T O A 50N , T O B 30N ; ( 2) f=30N ; ( 3) 8kg 。

【解析】 【详解】(1)以结点为研究对象，受到三个拉力作用，如图所示(3) B 刚好接触斜面时，挡板对 研究B 得N m2mg sin 304mg研究整体得解得可得最小的动摩擦因数:f min + 3mgsi n30 = N'mf min = 2.5mgminEg根据平衡条件得，轻绳 OA 受到的拉力为:轻绳OB 受到的拉力为：T OB m 1g tan40 0.75 30 N(2) 对乙物体研究，水平方向受摩擦力 f 和拉力T OB ,根据平条件衡得：f T OB 30 N(3)考虑物体乙恰好不滑动的临界情况，根据平衡条件，OB 绳的拉力为:T OB f max 90 N对甲分析，根据平衡条件仍有：T OB m m gtan解得：m 8 kg9.如图所示，让摆球从图中的 C 位置由静止开始摆下，摆到最低点D 处，摆线刚好被拉断，小球在粗糙的水平面上由D 点向右做匀减速运动，达到A 孔进入半径R=0.3m 的竖直放置的光滑圆弧轨道，当摆球进入圆轨道立即关闭A 孔。