【物理】 物理相互作用專題練習(xí)(及答案)及解析

球B相連.今用跟水平方向成角的力球B相連.今用跟水平方向成角的力,拉著球帶動木塊一起向右勻速運動,1．如圖所示,質(zhì)量的木塊A,并用輕繩將木塊與質(zhì)量的小運動中M、m相對位置保持不變,取.求:(1)運動過程中輕繩與水平方向夾角;(2)木塊與水平桿間的動摩擦因數(shù)為.(3)(2)木塊與水平桿間的動摩擦因數(shù)為.(3)當(dāng)為多大時,使球和木塊一起向右勻速運動的拉力最小?【答案（1）30°（2）μ= （3）α=arctan ．【詳解】對小球B進行受力分析，設(shè)細繩對N的拉力為T由平衡條件可得：代入數(shù)據(jù)解得代入數(shù)據(jù)解得，tanθ= ，即：θ=30°對M進行受力分析，由平衡條件有FN=Tsinθ+Mgf=Tcosθf=μFN解得：μ＝N整體進行受力分析，由平衡條件有：NF+Fsinα=（M+m）gf=Fcosα=μFNN解得：F＝令：sinβ＝，cosβ=解得：F＝令：sinβ＝，cosβ=，即：tanβ=則：所以：當(dāng)則：所以：當(dāng)α+β=90°時F有最小值．所以時F的值最?。幢绢}為平衡條件的應(yīng)用問題，選擇好合適的研究對象受力分析后應(yīng)用平衡條件求解即可，難點在于研究對象的選擇和應(yīng)用數(shù)學(xué)方法討論拉力F的最小值，難度不小，需要細細品味．如圖所示，用三根輕繩將質(zhì)量均為mAB兩小球以及水平天花板上的固定點O之間FA球上，此時三根輕繩均處于直線狀態(tài)，且OB繩恰好處于豎直方向，兩球均處于靜止?fàn)顟B(tài)，輕繩OAAB3:4計算：OAF的大小？FOBAB拉力的大小和方向．（繩OB、AB拉力的方向用它們與豎直方向夾角的正切值表達）OBB上施加一個力，求這個力的最小值和方向．4（ mg

2； 5 4【答案】1） （2）T

= T mg，tanθ=2 133 1 2 134

1 3 2 3 2 3（3）3mg，水平向左【解析】【分析】【詳解】OBAB0，小球AOB拉力為Tθ,5 4則T=mg/cosθ=3mg，F(xiàn)=mgtanθ=3mgOA繩，保持FOBT，與豎直方向夾角為11 2 θ，AB拉力為T，與豎直方向夾角為θ，以球A、球B1 2 4T1x=F=3mg；T1y=2mg；13解得T=mg；tanθ=： 2 213解得T=mg；tanθ=1 3 1 342y單獨研究球A，T=F= 2y2x 35 4

=mg；2解得：T2=3mg，tanθ=32對球BFB

OB

水平向左且等于力F時是最小值，即4FB=F=3mg，水平向左【點睛】本題采用整體和隔離法相結(jié)合進行分析，關(guān)鍵先對B球受力分析，得到AB繩子的拉力為零，然后對A球受力分析，根據(jù)平衡條件并運用平行四邊形法則求解未知力．將質(zhì)量m的圓環(huán)套在固定的水平直桿上，環(huán)的直徑略大于桿的截面直徑，環(huán)與桿的動摩擦因數(shù)0.853oF內(nèi)前進了（g10m/s2sin53o0.8，cos53o0.6）．求：圓環(huán)加速度a的大??；F的大?。敬鸢浮?.4m/s 2（2）1N或9N【解析】小環(huán)做勻加速直線運動，由運動學(xué)公式可知：x解得：a4.4m/s2(2)令Fsin53mg0，解得F1.25N當(dāng)F1.25N時，環(huán)與桿的上部接觸，受力如圖：

1at22由牛頓第二定律，F(xiàn)cosθμFN

ma，F(xiàn)sinθFN

mgF

mgF1N當(dāng)F1.25N時，環(huán)與桿的下部接觸，受力如圖：由牛頓第二定律，F(xiàn)cosθμFN

ma，F(xiàn)sinθmgFNF

mg代入數(shù)據(jù)得：F9N如圖所示，質(zhì)量為m的物體放在一固定斜面上，當(dāng)斜面傾角為30°F、方向水平向右的恒力，物體可沿斜面勻速向上滑行．設(shè)最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，當(dāng)斜面傾角增大并超過某一臨界角θ0時，不論水平恒力F多大，都不能使物體沿斜面向上滑行，試求：3(2)θ0的大?。?【答案】（1）【解析】

3（2）60°試題分析：（1）斜面傾角為30°時，物體恰能勻速下滑，滿足mgsin30mgcos303解得 33f設(shè)斜面傾角為αFcosmgsinFfF mgcosFsin，F(xiàn)N

FNF

mgsinmgcoscossin當(dāng)cossin0，即cot時，F(xiàn)→∞，0即“不論水平恒力F”600考點：考查了共點力平衡條件的應(yīng)用【名師點睛】本題是力平衡問題，關(guān)鍵是分析物體的受力情況，根據(jù)平衡條件并結(jié)合正交進行受力標(biāo)軸上的力正交分解；④x方向，y方向分別列平衡方程求解．m=4．0kg的小球在輕質(zhì)彈簧和細線的作用下處于靜止?fàn)顟B(tài)，細線AOBO水平并處于壓縮狀態(tài)，小球與彈簧接觸但不粘連，k=100N/m小球靜止時，細線中的拉力T和彈簧的壓縮量x；AB瞬間，小球的加速度?！敬鸢浮浚?）50N，0．3m（2）12．5m/s2【解析】試題分析：（1）小球的受力圖如圖，根據(jù)平衡條件可知：彈簧的彈力F=mgtanθT mgcos而F=kx解得：T=50N，x=0．3m（2）剪斷細線的瞬間，小球受到重力、彈力不變；合力與原細線中的拉力T等大反向，0aT12.5m/s237AB方向。0m考點：胡克定律；牛頓第二定律的應(yīng)用【名師點睛】本題考查了共點力平衡和牛頓第二定律的基本運用，知道剪斷細線的瞬間，彈簧的彈力不變。MNPQL1m，導(dǎo)軌平面與水，導(dǎo)軌電阻不計，磁感應(yīng)強度為B1

2T的勻強磁場垂直導(dǎo)軌平面向L1m的金屬棒abMNPQ放置在導(dǎo)軌上，且始終與導(dǎo)軌接觸良好，m1

2kg、電阻為R1

1Ω，兩金屬導(dǎo)軌的上端連接右側(cè)電路，電路中通過導(dǎo)線接一對水平放置的平行金屬板，兩板間的距離和板長均為d0.5m，定值電阻為R3Ω，現(xiàn)閉合開關(guān)S并將金屬棒由靜止釋放，取g10m/s2，求：2金屬棒下滑的最大速度為多大？為多少？，在下板的右端且非常靠近下板的位置處有一質(zhì)量為q，在下板的右端且非?？拷掳宓奈恢锰幱幸毁|(zhì)量為q1104kg、所帶電荷量為C的液滴以初速度量為C的液滴以初速度水平向左射入兩板間，該液滴可視為質(zhì)點，要使帶【答案】（1）10m/s（2）100W（3）v≤0.25m/s或v≥0.5m/sm【解析】試題分析：（1）當(dāng)金屬棒勻速下滑時速度最大，設(shè)最大速度v ，則有mmgsinF1 安F=B1ILBLvmI 1m21RR21mgsinRR所以v m

1B2L21

2

m=10m/s功的功率等于整個電路消耗的電功率P=m功的功率等于整個電路消耗的電功率P=m1gsinαvm=100W(或)（3）金屬棒下滑穩(wěn)定時，兩板間電壓U=IR2=15V因為液滴在兩板間有mgqU所以該液滴在兩平行金屬板間做勻速圓周運動2 dmv當(dāng)液滴恰從上板左端邊緣射出時：r1

d

21所以Bq2

1=0.5m/sd mv當(dāng)液滴恰從上板右側(cè)邊緣射出時：r 2 2

22所以Bq2

2=0.25m/s初速度v應(yīng)滿足的條件是：v≤0.25m/s或v≥0.5m/s視頻考點：法拉第電磁感應(yīng)定律；物體的平衡；帶電粒子在勻強磁場中的運動.視頻m=2kgF=10N的拉力作用下，從靜止開始沿水平面做勻加速直線運動，拉力方向與水平成θ=370，物塊與水平面的動摩擦因數(shù)μ=0.5，取重力加速度g=10m/s2，sin370=0.6，cos37°=0.8．畫出物塊的受力示意圖；此物塊所受到的滑動摩擦力為多大；2s末的速度．【答案】（1）物塊的受力示意圖如下（2）7N（2）1m/s【解析】試題分析：（1）物塊受到重力、拉力、支持力和滑動摩擦力，物塊的受力示意圖如下．物塊豎直方向受力平衡，則有：Fsin37°+FN=mg解得：FN=mg-Fsin37°此物塊所受到的滑動摩擦力為：f=μFN=μ（mg-Fsin37°）代入數(shù)據(jù)解得：f=7N根據(jù)牛頓第二定律，有：Fcos37°-f=ma代入數(shù)據(jù)解得：a=0．5m/s2所以物塊在2s末的速度為：v=at=0．5×2=1m/s考點：牛頓第二定律；力的合成與分解的運用．形軌道固定于豎直平面內(nèi)，彎曲部分是由R＝0.2mA與水l＝0.9mB的傾斜軌道Dh＝0.45m，并與其他兩個軌道處于m＝0.1kg(A“S”形軌道ABCD點以平行斜面的速度進入傾斜軌道。小物體與BCμ＝0.5(10。,BD點所用的時間；小物體運動到B形軌道的作用力大小和方向；【答案】（1）0.5s（2）11.5N,方向向上小物體從CD做平拋運動有：，解得：，，，物體從B到解得：，，，解得：小物體從B點運動到D點所用的時間：解得：（2解得：小物體從B點運動到D點所用的時間：解得：由牛頓第三定律有：，故所以對“S”形軌道的作用力大小為11.5N由牛頓第三定律有：，故【名師點睛】小球從CD做平拋運動，根據(jù)下降的高度和速度方向得到平拋的初速度和時間，再對從B到C立求解；（2）先假設(shè)小球在B力，如果是負(fù)的，表示與假設(shè)的方向相反；一吊橋由纜與水平面成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(fù)荷相同，求：作用在C．P45．鋼纜的拉力大??？【答案】（1）【答案】（1）(2)；方向與水平方向的夾角為arctan 斜向右下方【解析】【詳解】對整體受力分析，整體受重力和兩個拉力，設(shè)為F，根據(jù)平衡條件，有：2Fsin45°=G解得：F= G11對CCC′FBC鋼纜的拉力，根據(jù)平衡條件，有：11豎直方向+F sinθ豎直方向+F sinθBC1解得：F =BCmg，tanθ=1

cosθ（θ

與水平方向的夾角）則θ=arctan1則θ=arctan1則CB鋼纜的拉力大小為mg，方向與水平方向的夾角為arctan斜向右下方。本題的關(guān)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(yīng)用。解答時特別要注意每根鋼桿承受負(fù)荷相同。如圖甲所示，一固定的粗糙斜面的傾角為m=10kgF=84N的力沿斜面向上推物塊，物塊能沿斜面勻速上升，設(shè)最大靜摩擦力等于滑動摩擦力。（g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8）μ；FF'（如圖乙），F(xiàn)'為多大時才能使物塊沿斜面勻速運動。（此小問計算取三位有效數(shù)字）【答案】(1)0.3；(2)135N，36.7N?！窘馕觥俊驹斀狻縉 以物塊為研究對象，受到四個力的作用：重力GFFFN Fmgsin37F0fF mgcos370N又代入數(shù)據(jù)，物塊與斜面間的動摩擦因數(shù)

FFf NFmgsin37mgc