高考物理相互作用解題技巧和訓(xùn)練方法及練習(xí)題含答案

1、高考物理相互作用解題技巧和訓(xùn)練方法及練習(xí)題(含答案)一、高中物理精講專題測(cè)試相互作用1.質(zhì)量為M的木楔傾角為。(。 45),在水平面上保持靜止，當(dāng)將一質(zhì)量為m的木塊放在木楔斜面上時(shí)，它正好勻速下滑.當(dāng)用與木楔斜面成a角的力F拉木塊，木塊勻速上升，如圖所示(已知木楔在整個(gè)過(guò)程中始終靜止 ).當(dāng)a=。時(shí)，拉力F有最小值，求此最小值；(2)求在(1)的情況下木楔對(duì)水平面的摩擦力是多少？. 一【答案】(1) Fmin mg sin 2(2) mg sin 4【解析】【分析】(1)對(duì)物塊進(jìn)行受力分析，根據(jù)共點(diǎn)力的平衡，利用正交分解，在沿斜面和垂直斜面兩方 向列方程，進(jìn)行求解.(2)采用整體法，對(duì)整體受力

2、分析，根據(jù)共點(diǎn)力的平衡，利用正交分解，分解為水平和豎 直兩方向列方程，進(jìn)行求解.【詳解】木塊在木楔斜面上勻速向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，有mgsin = mgcos ,即 =tan(1)木塊在力F的作用下沿斜面向上勻速運(yùn)動(dòng)，則：Fcos = mgsin + fFsin +FN= mgcosf = F N mgsin2聯(lián)立解得：Fcos則當(dāng) = 時(shí)，F(xiàn)有最小值，F(xiàn)min= mgsin2(2)因?yàn)槟緣K及木楔均處于平衡狀態(tài)，整體受到地面的摩擦力等于F的水平分力，即f Fcos1當(dāng)=時(shí)，f mgsin2 cos2 mgsin4【點(diǎn)睛】木塊放在斜面上時(shí)正好勻速下滑隱含動(dòng)摩擦因數(shù)的值恰好等于斜面傾角的正切值，當(dāng)有外力作用

3、在物體上時(shí)，列平行于斜面方向的平衡方程，求出外力F的表達(dá)式，討論 F取最小值的條件.質(zhì)量m= 5kg的物體在20N的水平拉力作用下，恰能在水平地面上做勻速直線運(yùn)動(dòng).若 改用與水平方向成 9= 37。角的力推物體，仍要使物體在水平地面上勻速滑動(dòng)，所需推力應(yīng) 為多大？ ( g=10N/kg, sin37 =0.6, cos37=0.8)【答案】35.7N ;【解析】解：用水平力拉時(shí)，物體受重力、支持力、拉力和滑動(dòng)摩擦力,根據(jù)平衡條件，有：f mg解得:fmg20500.4改用水平力推物體時(shí)，對(duì)物塊受力分析，并建正交坐標(biāo)系如圖:由 FY 0得：N mg Fsin (2其中：f N 解以上各式得：F

4、35.7N【點(diǎn)睛】本題關(guān)鍵是兩次對(duì)物體受力分析，然后根據(jù)共點(diǎn)力平衡條件列方程求解，注意摩 擦力是不同的，不變的是動(dòng)摩擦因數(shù).如圖所示，輕桿 BC的C點(diǎn)用光滑鍍鏈與墻壁固定，桿的B點(diǎn)通過(guò)水平細(xì)繩 AB使桿與豎直墻壁保持30。的夾角.若在B點(diǎn)懸掛一個(gè)定滑輪(不計(jì)重力)，某人用它勻速地提起重 物.已知重物的質(zhì)量 m = 30 kg,人的質(zhì)量 M = 50kg, g取10 m/s2試求：(1)此時(shí)地面對(duì)人的支持力的大小;(2)輕桿BC所受力的大小.【答案】(1) 200N (2) 400百|(zhì)和200百N【解析】試題分析：(1)對(duì)人而言：F*. = A&一煙g = 2004r.(2)對(duì)結(jié)點(diǎn)B：滑輪對(duì)B點(diǎn)

5、的拉力F恒=2rng , 由平衡條件知： 七 =2Mgtan 30 = 200Fcs = 一駕r = 40073 A8 cos 300考點(diǎn)：此題考查共點(diǎn)力的平衡問(wèn)題及平行四邊形法則.如圖所示，AB、BC CD和DE為質(zhì)量可忽略的等長(zhǎng)細(xì)線，長(zhǎng)度均為5m, A、E兩端懸掛在水平天花板上， AE= 14m, B、D是質(zhì)量均為 m = 7kg的相同小球，質(zhì)量為 M的重物掛 于C點(diǎn)，平衡時(shí)C點(diǎn)離天花板的垂直距離為 7m ,試求重物質(zhì)量 M .【答案】18kg【解析】【分析】分析幾何關(guān)系根據(jù)給出的長(zhǎng)度信息可求得兩繩子的夾角；再分別對(duì)整體和B、C進(jìn)行受力分析，根據(jù)共點(diǎn)力的平衡條件分別對(duì)豎直方向和水平方向分析

6、，聯(lián)立即可求得M .【詳解】設(shè)AB與豎直方向的夾角為仇則由幾何關(guān)系可知：(7 - 5sin 0) 2+ (7-5cos。)2=5271解得：sin 0+cos0=解得：sin 0=0.6；或 sin 0= 0.8由圖可知，夾角應(yīng)小于 45 ,故0.8舍去；則由幾何關(guān)系可知，BC與水平方向的夾角也為0；設(shè)AB繩的拉力為T(mén),則對(duì)整體分析可知：2Tcos37 = Mg+2mg1設(shè)BC繩的拉力為N；則有： 5MgN =sinO對(duì)B球分析可知：Tsin0= Ncos 0聯(lián)立解得：M = 18Kg；【點(diǎn)睛】本題為較復(fù)雜的共點(diǎn)力的平衡條件問(wèn)題，解題的關(guān)鍵在于把握好幾何關(guān)系，正確選擇研究 對(duì)象，再利用共點(diǎn)力的

7、平衡條件進(jìn)行分析即可求解.如下圖，水平細(xì)桿上套有一質(zhì)量為M的小環(huán)A,用輕繩將質(zhì)量為 m=1.0kg的小球B與A相連，B受到始終與水平成 530角的風(fēng)力作用，與 A一起向右勻速運(yùn)動(dòng)，此時(shí)輕繩與水平 方向的夾角為37o,運(yùn)動(dòng)過(guò)程中B球始終在水平細(xì)桿的正下方，且與A的相對(duì)位置不2變.已知細(xì)桿與環(huán) A間的動(dòng)摩擦因數(shù)為 ,，(g=10m/s2, sin37 =0.6, cos37 =0.8)求：B對(duì)繩子的拉力大小A環(huán)的質(zhì)量.【答案】(1) 6.0N; (2) 1.08kg【解析】【詳解】(1)對(duì)小球B受力分析如圖，得： F=mgsin37代入數(shù)據(jù)解得：Ft=6.0NN(2)環(huán)A做勻速直線運(yùn)動(dòng)，受力如圖，

8、有:Ftcos37 -f=0FN=Mg+FTsin37 又：f= wN代入數(shù)據(jù)解得：M=1.08kg.如圖所示，用兩根長(zhǎng)度均為l的細(xì)線將質(zhì)量為 m的小球懸掛在水平的天花板下面，輕繩與天花板的夾角為 0.將細(xì)線BO剪斷，小球由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng).不計(jì)空氣阻力，重力加速度 為g.求：(1)剪斷細(xì)線前 OB對(duì)小球拉力的大??；(2)剪斷細(xì)線后小球從開(kāi)始運(yùn)動(dòng)到第一次擺到最高點(diǎn)的位移大??；(3)改變B點(diǎn)位置，剪斷BO后小球運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí)細(xì)線OA的拉力F2與未剪斷前細(xì)線的的最大值.【答案】(1)F mg2sin(2) x 2l cos (3)F1 max(1)F sin12 mgmg2sin(2)小球運(yùn)動(dòng)到左側(cè)最

9、高點(diǎn)時(shí)繩與天花板夾角為mglsin a=mglsin 0得a= 0X=2lcos 0(3)小球運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí)速度為mgl (1 sin )1 2一 mv2mg2 v m一lFi=F6sin4sin 2當(dāng)sin3一時(shí)可得4F2=9Fi max47.如圖所示，質(zhì)量為M傾角為a的斜面體(斜面光滑且足夠長(zhǎng))上，底部與地面的動(dòng)摩擦因數(shù)為W ,斜面頂端與勁度系數(shù)為k、放在粗糙的水平地面自然長(zhǎng)度為l的輕質(zhì)彈簧相連，彈簧的另一端連接著質(zhì)量為m的物塊.壓縮彈簧使其長(zhǎng)度為31/4時(shí)將物塊由靜止開(kāi)始釋放，物塊在斜面上做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)且物塊在以后的運(yùn)動(dòng)中，斜面體始終處于靜止?fàn)顟B(tài).重 力加速度為g.(1)求物塊處于平衡位置時(shí)

10、彈簧的伸長(zhǎng)量；(2)求物塊的振幅和彈簧的最大伸長(zhǎng)量；w應(yīng)滿足什么條件(假設(shè)滑動(dòng)摩擦力等于最2mg sin(3)使斜面始終處于靜止?fàn)顟B(tài)，動(dòng)摩擦因數(shù) 大靜摩擦力)？(3)【答案】(1) mgsLk4(kl 4mg sin )cos77-2n；4Mg 4mg cos kl sin內(nèi),則mgsin【解析】(1)設(shè)物塊處于平衡位置時(shí)彈簧的伸長(zhǎng)量為mgsin解得 lkmg sin l(2)物塊做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的振幅為 A l - -4 k 4由簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的對(duì)稱性可知，彈簧的最大伸長(zhǎng)量為：lmax A l - 2mgsin4 k(3)以物塊的平衡位置為原點(diǎn)、沿斜面向下為位移正方向建立坐標(biāo)系，設(shè)某時(shí)刻物塊位移x為正，

11、斜面受到彈簧沿斜面向下的拉力F、地面的水平向右的摩擦力f,如圖所示.由于斜面受力平衡，則有在水平方向上有：F cos f N1sin0 ；在豎直方向上有：N2 F sin N1 cos Mg 0又 F k(x l) , N1mg cos聯(lián)立可得 f kx cos , N2 Mg mg kxsin為使斜面始終處于靜止?fàn)顟B(tài)，結(jié)合牛頓第三定律，應(yīng)滿足fN2f k x cos所以 N2 Mg mg kxsin因-Aa系，所以當(dāng)-A時(shí)，上式右端達(dá)到最大值，于是有kl 4mgsin cos, “l(fā) 2n4Mg 4mgcos klsin【另解】 對(duì)由斜面、物塊、彈簧組成的系統(tǒng)受力分析，受重力（ M + m）

12、 g、地面的支持力 N和水平方向的靜摩擦力 f作用，如圖所示.建立圖示直角坐標(biāo)系，根據(jù)牛頓第二定律可知：在水平方向上有：f=MX葉macosa;在豎直方向上有：N （M+m） g=MX葉masin a其中，靜摩擦力fm=pN,又因彈簧振子有 kx=-ma且一A今系，kl 4mgsin cos聯(lián)立以上各式，解得： J.4Mg 4mgcos klsin點(diǎn)睛：本題關(guān)鍵是先對(duì)滑塊受力分析，然后根據(jù)牛頓第二定律列式分析；最后對(duì)斜面體受 力分析，確定動(dòng)摩擦因數(shù)的范圍.如圖所示，mA=0.5kg, mB=0.1kg,兩物體與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為0.2,當(dāng)大小為F=5N水平拉力作用在物體 A上時(shí)，求物體 A

13、的加速度。（忽略滑輪的質(zhì)量以及滑輪和繩 的，取 g=10m/s2）（一t ； - A *B F【答案】4m/s2【解析】試題分析：對(duì) A由牛頓第二定律得 戶一5一聲%g二m#上對(duì)B由牛頓第二定律得 品一即鬲=洲的根據(jù)題意有-.解以上各式得. -考點(diǎn)：牛頓第二定律【名師點(diǎn)睛】此題是牛頓第二定律的應(yīng)用問(wèn)題；解題的關(guān)鍵是正確選擇研究對(duì)象并且受力分析，根據(jù)牛頓第二定律列得方程，注意兩個(gè)物體的加速度及拉力的關(guān)聯(lián)關(guān)系.如圖所示，三根細(xì)輕繩系于O點(diǎn)，其中OA繩另一端固定于 A點(diǎn)，OB繩的另一端與放在水平地面上質(zhì)量 m2為20kg的物體乙相連，OC繩的另一端懸掛質(zhì)量 mi為4kg的鉤碼 甲。平衡時(shí)輕繩 OA與

14、豎直方向的夾角37 , OB繩水平。已知重力加速度 g=10m/s2,sin37 0.6,cos37 0.8,tan370.75。(1)求輕繩OA受到的拉力Toa、OB受到的拉力Tob大??；(2)求乙受到的摩擦力 f大??；(3)已知物體乙與水平桌面間的最大靜摩擦力fmax為90N,若在鉤碼下方繼續(xù)加掛鉤碼，為使物體在原位置保持靜止，求最多能再加掛的鉤碼質(zhì)量。【答案】(1) TOa 50N, TOb 30N; (2) f=30N; (3) 8kg。【解析】【詳解】(1)以結(jié)點(diǎn)為研究對(duì)象，受到三個(gè)拉力作用，如圖所示根據(jù)平衡條件得，輕繩 OA受到的拉力為：m1g40Toa50 Ncos 0.8輕繩O

15、B受到的拉力為：Tob mgtan40 0.75 30 N(2)對(duì)乙物體研究，水平方向受摩擦力f和拉力Tob,根據(jù)平條件衡得：f Tob 30 N(3)考慮物體乙恰好不滑動(dòng)的臨界情況，根據(jù)平衡條件，OB繩的拉力為:Tobfmax 90 N對(duì)甲分析，根據(jù)平衡條件仍有:Tobm)m g tan解得：m 8 kg10.長(zhǎng)為5.25m輕質(zhì)的薄木板放在水平面上，木板與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.1,在木板的右端固定有一個(gè)質(zhì)量為 1kg的小物體A,在木板上緊鄰 A處放置有另一質(zhì)量也為 1kg 的小物體B,小物體B與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)為 0.2, A、B可視為質(zhì)點(diǎn)，如圖所示。當(dāng)A、B之間的距離小于或等于 3m

16、時(shí)，A、B之間存在大小為 6N的相互作用的恒定斥力；當(dāng) A、B之間的距離大于3m時(shí)，A、B之間無(wú)相互作用力?，F(xiàn)將木板、 A、B從圖示位置由靜 止釋放，g取10m/s2,求：（1）當(dāng)A、B之間的相互作用力剛剛等于零時(shí)，A、B的速度.（2）從開(kāi)始到B從木板上滑落，小物體 A的位移.【答案】（1） VA=2m/s,方向水平向右；vB=4m/s ,方向水平向左 （2）、一 Le|,方向水平 向右【解析】試題分析：（1）當(dāng)A、B之間存在相互作用力時(shí)，對(duì)A和木板，由牛頓第二定律有：F -即目- 2mg = ma得：a = 2m/s2對(duì)B,由牛頓第二定律有：得：a2= 4m/s21 15=產(chǎn)1什+小河由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式：, 上得：t1=1s故當(dāng)A、B之間的相互作用力剛剛等于零時(shí)，A、B的速度分別為：VA=a1t1=2X 1=2m/妨向水平向右；VB=a2t1=4X 1=4m/s方向水平向左（2）當(dāng)A、B間的作用力為零后，對(duì) A和木板，由牛頓第二定律有：/mg