(物理)物理相互作用提高訓練含解析

1、(物理)物理相互作用提高訓練含解析一、高中物理精講專題測試相互作用1.質(zhì)量為M的木楔傾角為。(。 45),在水平面上保持靜止，當將一質(zhì)量為m的木塊放在木楔斜面上時，它正好勻速下滑.當用與木楔斜面成a角的力F拉木塊，木塊勻速上升，如圖所示(已知木楔在整個過程中始終靜止 ).當a=。時，拉力F有最小值，求此最小值；(2)求在(1)的情況下木楔對水平面的摩擦力是多少？1 . 一【答案】(1) Fmin mg sin 2(2) mg sin 42【解析】【分析】(1)對物塊進行受力分析，根據(jù)共點力的平衡，利用正交分解，在沿斜面和垂直斜面兩方 向列方程，進行求解.(2)采用整體法，對整體受力分析，根據(jù)共

2、點力的平衡，利用正交分解，分解為水平和豎 直兩方向列方程，進行求解.【詳解】木塊在木楔斜面上勻速向下運動時，有mgsin = mgcos ,即 =tan(1)木塊在力F的作用下沿斜面向上勻速運動，則：Fcos = mgsin + fFsin +FN= mgcosf = F N mgsin2聯(lián)立解得：Fcos則當 = 時，F(xiàn)有最小值，F(xiàn)min= mgsin2(2)因為木塊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=時，f mgsin2 cos2 mgsin4【點睛】木塊放在斜面上時正好勻速下滑隱含動摩擦因數(shù)的值恰好等于斜面傾角的正切值，當有外力作用在物體上時，

3、列平行于斜面方向的平衡方程，求出外力F的表達式，討論 F取最小值的條件.2.如圖所示，放在粗糙的固定斜面上的物塊A和懸掛的物體 B均處于靜止狀 態(tài).輕繩AO繞過光滑的定滑輪與輕彈簧的右端及輕繩BO的上端連接于 。點，輕彈簧中軸線沿水平方向，輕繩的OC段與豎直方向的夾角。=53；斜面傾角a =37；物塊A和B的質(zhì)量分別為mA=5kg , mB=1.5kg,彈簧的勁度系數(shù) k=500N/m , ( sin37 =0.6, cos37 =0.8,重力加速度(2)物塊A受到的摩擦力.【答案】(1)戶=4的；(2) 5N,沿斜面向上【解析】(1)對結點O受力分析如圖所示：¥根據(jù)平衡條件，有：T

4、mW-rwO,= 且：解得：尸4叫(2)設物體A所受摩擦力沿斜面向下，對物體A做受力分析如圖所示：根據(jù)平衡條件，有：丁/一肛電克工口 二 °,解得：/=5N,即物體a所受摩擦力大小為5N 方向沿斜面向上。點睛：本題主要考查了平衡條件和胡克定律得直接應用，要求同學們能選擇合適的研究對象并能正確對物體受力分析，注意正交分解法在解題中的應用。3.如圖所示，質(zhì)量為 M=5kg的物體放在傾角為 。=300勺斜面上，與斜面間的動摩擦因數(shù) 為稠5,最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，M用平行于斜面的輕繩繞過光滑的定滑輪與不計質(zhì)量的吊盤連接，兩個勁度系數(shù)均為k=1000N/m的輕彈簧和兩個質(zhì)量都是 m的物體

5、均固連，M剛好不上滑，取 g=10m/s2。問：(1) m的質(zhì)量是多大？(2)現(xiàn)將上面的 m物體向上提，使 M剛要開始下滑，上面的 m物體向上提起的高度是多 少？(吊盤架足夠高)【答案】(1) m=2kg； (2) h=0.06m【解析】【詳解】(1)對M和m的系統(tǒng)，由平衡知識可知:(2)使M剛要開始下滑時，則繩的拉力為 解得T=10N;+= 解得 m=2kg; ' '：此時吊盤中下面彈簧的彈力應為10N,因開始時下面彈簧的彈力為2mg=40N,可知下面彈簧伸長了dF 40-10-=，二丁二計，二 0,03火 1000對中間白物體 m受力分析可知，上面的彈簧對之間物體應該是向上

6、的拉力，大小為10N,即上面的彈簧應該處于拉長狀態(tài)，則上面彈簧的伸長量應該是；"電 F 20 + 10皿二丁+ LF53-m = 0-03m可知上面的m物體向上提起的高度是九=/劭+44二仇0必.【點睛】此題的難點在第2問；關鍵是通過分析兩部分彈簧彈力的變化(包括伸長還是壓縮)求解彈簧的長度變化，從而分析上面物體提升的高度4.如圖所示，質(zhì)量為 m的物體放在一固定斜面上，當斜面傾角為30。時恰能沿斜面勻速下滑.對物體施加一大小為 F、方向水平向右的恒力，物體可沿斜面勻速向上滑行.設最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，當斜面傾角增大并超過某一臨界角出時，不論水平恒力 F多大，都不能使物體沿斜面向

7、上滑行，試求:(1)物體與斜面間的動摩擦因數(shù);(2)這一臨界角00的大小.3(2) 603mg sin 30mg cos30【解析】試題分析：(1)斜面傾角為30。時，物體恰能勻速下滑，滿足解得(2)設斜面傾角為 a,由勻速直線運動的條件：F cos mg sin FfFNmg cos F sin , FfFNmg sinmg cos解得：F -cossin當 cos sin 0 ,即 cot時，F(xiàn) 8,60即不論水平恒力F多大”，都不能使物體沿斜面向上滑行此時，臨界角 考點：考查了共點力平衡條件的應用【名師點睛】本題是力平衡問題，關鍵是分析物體的受力情況，根據(jù)平衡條件并結合正交分解法列方程求

8、解.利用正交分解方法解體的一般步驟：明確研究對象；進行受力分析； 建立直角坐標系，建立坐標系的原則是讓盡可能多的力落在坐標軸上，將不在坐 標軸上的力正交分解；x方向，y方向分別列平衡方程求解.5.如圖甲所示，表面絕緣、傾角0 =3對斜面固定在水平地面上，斜面所在空間有一寬度D=0.40m的勻強磁場區(qū)域，其邊界與斜面底邊平行，磁場方向垂直斜面向上.一個質(zhì)量m=0.10kg、總電阻R=0.25W的單匝矩形金屬框 abcd,放在斜面的底端，其中ab邊與斜面底邊重合，ab邊長L=0.50m.從t=0時刻開始，線框在垂直 cd邊沿斜面向上大小恒定的拉 力作用下，從靜止開始運動，當線框的ab邊離開磁場區(qū)域

9、時撤去拉力，線框繼續(xù)向上運動，線框向上運動過程中速度與時間的關系如圖乙所示.已知線框在整個運動過程中始終一甲未脫離斜面，且保持 ab邊與斜面底邊平行，線框與斜面之間的動摩擦因數(shù)3 ,重力加(3)線框在斜面上運動的過程中產(chǎn)生的焦耳熱Q.【答案】(1) F="1.5" N (2) B = Q = °可【解析】試題分析：(1)由v-t圖象可知，在00.4s時間內(nèi)線框做勻加速直線運動，進入磁場時的速度為V1=2.0m/s ,所以：j。a - 加F-mgsn0-3c0 = ma聯(lián)解代入數(shù)據(jù)得：F="1.5" N(2)由v-t圖象可知，線框進入磁場區(qū)域后以

10、速度vi做勻速直線運動，由法拉第電磁感應定律和歐姆定律有：E=BLv£1由歐姆定律得：一支對于線框勻速運動的過程，由力的平衡條件有：F- m附皿 fmgssO二Q聯(lián)解 代入數(shù)據(jù)得：I" °50/(3)由v-t圖象可知，線框進入磁場區(qū)域后做勻速直線運動，并以速度vi勻速穿出磁場,說明線框的寬度等于磁場的寬度，即為： 口 =。40窗線框在減速為零時，有：2D所以線框不會下滑，設線框穿過磁場的時間為t,則：, 下Q = 的聯(lián)解 代人數(shù)據(jù)得：Q = °何(ii)考點：導體切割磁感線時的感應電動勢；力的合成與分解的運用；共點力平衡的條件及其應用；閉合電路的歐姆定律

11、.6. 一吊橋由六對,鋼桿對稱懸吊著，六對鋼桿在橋面上分列兩排，其上端掛在兩根鋼纜上， 圖為其一截面圖。已知圖中相鄰兩桿距離相等，AA =DD BB =ER CC =Pp又已知兩端鋼纜與水平面成45。角，若吊橋總重為 G,鋼桿自重忽略不計，為使每根鋼桿承受負荷相同， 求：C V P(1)作用在C. P兩端與水平成45.鋼纜的拉力大??？(2) CB鋼纜的拉力大小和方向？立里厘3【答案】(1)2 (2)"方向與水平方向的夾角為 arctan'斜向右下方【解析】【詳解】(1)對整體受力分析，整體受重力和兩個拉力，設為F,根據(jù)平衡條件，有：2Fsin45 =G解得：F= G(2)對C

12、點受力分析，受 CC桿的拉力、拉力F、BC鋼纜的拉力，根據(jù)平衡條件，有: 水平方向：Fcos45°=Fbccos 1 ( 9i為Fbc與水平方向的夾角)G豎直方向：Fsin45 =6+FBcsin 6kp 2解得：Fbc=異 mg, tan 1="2貝U a=arctan'B2則CB鋼纜的拉力大小為 m mg,方向與水平方向的夾角為arctan"斜向右下方?！军c睛】本題的關鍵要靈活選擇研究對象，巧妙地選取受力分析的點和物體可簡化解題過程，要注 意整體法和隔離法的應用。解答時特別要注意每根鋼桿承受負荷相同。7.如圖所示，一塊足夠大的光滑平板能繞水平固定軸MN

13、調(diào)節(jié)其與水平面所成的傾角.板上一根長為L=0.50m的輕細繩，它的一端系住一質(zhì)量為m的小球，另一端固定在板上的 O點.當平板的傾角固定為 值時，先將輕繩平行于水平軸MN拉直，然后給小球一沿著平板并與輕繩垂直的初速度 V0=3.0m/s。若小球能保持在板面內(nèi)作圓周運動，求傾角 比的最大 值？(取重力加速度 g=10m/s2,二G6 )【答案】370【解析】試題分析：小球通過最高點時，若繩子拉力雁巧mg eih 境=T=0,傾角a有最大值研究小球從釋放到最高點的過程，據(jù)動能定理解得故考點：動能定理；牛頓第二定律8.質(zhì)量為4kg的木塊放在傾角為 300長為15m的固定斜面上時，木塊恰好能沿斜面勻速下

14、滑，若改用沿斜面向上的恒力F拉木塊，木塊從靜止開始沿斜面運動2. 5m所用的時間為2.1s ( g 取 10m/s )求：(1)恒力F的大小(2)要使物體能從斜面底端運動到頂端F至少要作用多長時間?【答案】(1) 60N (2) 2s【解析】試題分析：(1) f=mgsin30= mg )ai=2s/t 2=5m/s 2F= mgsin30+f+ma=mg+ma=60N(2)設拉力最小作用時間為t.,2xi= aitvi=aita2= ( mgsin30+f) /m=gx2=vi2/2a2xi+x2=i5mt = 2s考點：牛頓第二定律的綜合應用9.如圖所示，粗糙水平地面上放置一個截面為半圓的

15、柱狀物體A, A與墻之間再放一光滑圓球B,整個裝置處于靜止狀態(tài)。已知A、B兩物體的質(zhì)量分別為 M和m,光滑圓球B同半圓的柱狀物體半徑均為 r,已知A的圓心到墻角距離為 2r,重力加速度為g。求： (i)B物體受到墻壁的彈力大小;A與地面間的最大靜摩擦力等于滑動摩擦(2)A與地面間的動摩擦因數(shù)滿足什么條件？(設 力)(3)若A物體在水平外力作用下向右緩慢移動至B即將落地，則 A、B間作用力大小變化的范圍。73m 273mg3(M m) (3Nab 2mg(1)對B受力分析:r 1sin 2r 2解得：二30o由平衡條件得：N ab cosmg 0Nab sinNb 0解得B物體受到墻壁的彈力大小

16、為：z +3NB mg tan mg(2)對整體分析：1 MJM憶牛-膽比可知地面對A的摩擦力大小為：f 3f Tmg地面對A的支持力為：Na (M m)g要使A不滑動，則：3 一Na (M m)g - mg解得：3m3(M m)(3)對B受力分析如圖:由圖可知，開始時 AB間的作用力最小,最小值為:N ABminmgcos30o2 3Tmg當B即將落地時，AB間的作用力最大，由幾何關系可得，AB間的作用力與豎直方向的夾角 有：r 1cos 2r 2解得：o二60此時AB間的作用力為：N AB maxo 2mgcos60o所以A、B間作用力大小變化的范圍為：2 一 3mg3Nab 2mg。10

17、.如圖，物體在有動物毛皮的斜面上運動。由于毛皮表面的特殊性，引起物體的運動有 如下特點：順著毛的生長方向運動時毛皮產(chǎn)生的阻力可以忽略； 逆著毛的生長方向運動時會受到來自毛皮的滑動摩擦力。(1)物體上滑時，是順著毛的生長方向運動，求物體向上運動時的加速度(2) 一物體自斜面底端以初速度vo=2m/s沖上足夠長的斜面，斜面的傾角 0 =30過了t=1 . 2s物體回到出發(fā)點。若認為毛皮產(chǎn)生滑動摩擦力時，動摩擦因數(shù)科為定值，試計算 科的數(shù)值。(g=10m/s2)【答案】(1) 5m/s2 (2) 0. 433【解析】試題分析：(1)由圖可以發(fā)現(xiàn)，動物的毛是向上的，所以向上運動時可以忽略阻力，根據(jù)牛頓定律可知：mgsin。=mq解得a=