物理相互作用練習(xí)題含答案

物理相互作用練習(xí)題含答案一、高中物理精講專題測(cè)試相互作用1.如圖所示，用三根輕繩將質(zhì)量均為m的4B兩小球以及水平天花板上的固定點(diǎn)。之間兩兩連接，然后用一水平方向的力F作用于4球上，此時(shí)三根輕繩均處于直線狀態(tài)，且0B繩恰好處于豎直方向，兩球均處于靜止?fàn)顟B(tài)，輕繩。4與AB垂直且長(zhǎng)度之比為3:4.試計(jì)算：(1)0A繩拉力及F的大??？(2)保持力F大小方向不變，剪斷繩0A,穩(wěn)定后重新平衡，求此時(shí)繩0B及繩AB拉力的大小和方向.(繩0B、AB拉力的方向用它們與豎直方向夾角的正切值表達(dá))(3)欲使繩0B重新豎直，需在球B上施加一個(gè)力，求這個(gè)力的最小值和方向.4 .. 2J13 .02- 5 4【答案】(1)mg(2)T=--—mg，tan%=—；t=7mg,tan%=-3 1 3 3 23 3,、4(3)3mg，水平向左【解析】【分析】【詳解】(1)OB豎直，則AB拉力為0,小球A三力平衡，設(shè)OB拉力為T,與豎直方向夾角為叱則UT=mg/cos則UT=mg/cos什=3mg,F=mgtan氏3mg(2)剪斷OA繩，保持F不變，最后穩(wěn)定后，設(shè)OB的拉力為7仔與豎直方向夾角為力，AB拉力為T2,與豎直方向夾角為斗，以球A、球B為整體，可得4T1x=F=3mg；T1y=2mg；TOC\o"1-5"\h\z2v;n 2解得：T1= mg；tan4=-；3、 4單獨(dú)研究球A,T2x=F=3mg；T2y=mg；5 4解得：T2=3mg,tan%=3(3)對(duì)球B施加一個(gè)力FB使OB重新豎直，當(dāng)FB水平向左且等于力F時(shí)是最小值，即4Fb=F=3mg,水平向左【點(diǎn)睛】

本題采用整體和隔離法相結(jié)合進(jìn)行分析，關(guān)鍵先對(duì)B球受力分析，得到AB繩子的拉力為零，然后對(duì)A球受力分析，根據(jù)平衡條件并運(yùn)用平行四邊形法則求解未知力.2.一架質(zhì)量m的飛機(jī)在水平跑道上運(yùn)動(dòng)時(shí)會(huì)受到機(jī)身重力、豎直向上的機(jī)翼升力.、發(fā)動(dòng)機(jī)推力、空氣阻力「、地面支持力和跑道的阻力f的作用。其中機(jī)翼升力與空氣阻力均與飛機(jī)運(yùn)動(dòng)的速度平方成正比，即F=kv2,F=kv2,跑道的阻力與飛機(jī)對(duì)地面的壓升1阻2力成正比，比例系數(shù)為k0(m、k0、k、k2均為已知量)，重力加速度為g。(1)飛機(jī)在滑行道上以速度v0勻速滑向起飛等待區(qū)時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)提供多大的推力？⑵若將飛機(jī)在起飛跑道由靜止開始加速運(yùn)動(dòng)直至飛離地面的過(guò)程視為勻加速直線運(yùn)動(dòng)，發(fā)動(dòng)機(jī)的推力保持恒定，請(qǐng)寫出k0與勺、k2的關(guān)系表達(dá)式；⑶飛機(jī)剛飛離地面的速度多大？F—kv2—ma【答案】(1)F=kv2+k(mg—kv2)；(2)k= 2 ；(3)v=0 0 10 0mg—kv2i【解析】【分析】(1)分析粒子飛機(jī)所受的5個(gè)力，勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)滿足F=F+F'，列式求解推力；(2)推阻阻根據(jù)牛頓第二定律列式求解k0與勺、k2的關(guān)系表達(dá)式；(3)飛機(jī)剛飛離地面時(shí)對(duì)地面的壓力為零.【詳解】(1)當(dāng)物體做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，所受合力為零，此時(shí)有空氣阻力F阻飛機(jī)升力勺=k1v;飛機(jī)對(duì)地面壓力為N,N=mg-F升地面對(duì)飛機(jī)的阻力為：F；=kN阻0由飛機(jī)勻速運(yùn)動(dòng)得：F=Fm+F，推阻阻由以上公式得F推=k2V2+k0(mg—k1V2)(2)飛機(jī)勻加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，加速度為a,某時(shí)刻飛機(jī)的速度為v,則由牛頓第二定律:F推-kv2—k(mg—kv2)=ma

F-kv2—ma解得：k=推20 mg一kv2i(3)飛機(jī)離開地面時(shí)：何=個(gè)2解得：v解得：v=.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°時(shí)恰能沿斜面勻速下滑.對(duì)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(shè)最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，當(dāng)斜面傾角增大并超過(guò)某一臨界角00時(shí)，不論水平恒力F多大，都不能使物體沿斜面向上滑行，試求：(1)物體與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)；⑵這一臨界角緣的大小.【答案】(1)亙(2)60°3【解析】試題分析：(1)斜面傾角為30°時(shí)，物體恰能勻速下滑，滿足mgsin30o=pmgcos300解得N=叵3(2)設(shè)斜面傾角為a,由勻速直線運(yùn)動(dòng)的條件：Fcosa=mgsina+FfF=mgcosa+Fsina,F-^F, _mgsina+Rmgcosa解得： cosa-rsina當(dāng)cosa-Rsina-0,即cota-r時(shí)，ffg,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(shí)，臨界角*=a=60。考點(diǎn)：考查了共點(diǎn)力平衡條件的應(yīng)用【名師點(diǎn)睛】本題是力平衡問(wèn)題，關(guān)鍵是分析物體的受力情況，根據(jù)平衡條件并結(jié)合正交分解法列方程求解.利用正交分解方法解體的一般步驟：①明確研究對(duì)象；②進(jìn)行受力分析；③建立直角坐標(biāo)系，建立坐標(biāo)系的原則是讓盡可能多的力落在坐標(biāo)軸上，將不在坐標(biāo)軸上的力正交分解；④x方向，y方向分別列平衡方程求解..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53o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1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【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：FT=mgsin37°代入數(shù)據(jù)解得：Ft=6.0N□V小(2)環(huán)A做勻速直線運(yùn)動(dòng)，受力如圖，有：FTcos37°-f=0FN=Mg+FTsin37°又：f=BFN代入數(shù)據(jù)解得：M=1.08kg5.隨著摩天大樓高度的增加，鋼索電梯的制造難度越來(lái)越大。利用直流電機(jī)模式獲得電磁驅(qū)動(dòng)力的磁動(dòng)力電梯研發(fā)成功。磁動(dòng)力電梯的轎廂上安裝了永久磁鐵電梯的井壁上鋪設(shè)了電線圈。這些線圈采取了分段式相繼通電，生成一個(gè)移動(dòng)的磁場(chǎng)從而帶動(dòng)電梯上升或者下降。工作原理可簡(jiǎn)化為如下情景。如圖所示，豎直平面內(nèi)有兩根很長(zhǎng)的平行豎直軌道，軌道間有垂直軌道平面、方向相反的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度均為:電梯轎廂固定在如圖所示的一個(gè)'匝金屬框“-內(nèi)(電梯轎廂在圖中未畫出)，并且與之絕緣，金屬框」的邊長(zhǎng)為工兩磁場(chǎng)的豎直寬度與金屬框"邊的長(zhǎng)度相同且均為I金屬框整個(gè)回路的總電阻為《電梯所受阻力大小恒為‘；電梯空載時(shí)的總質(zhì)量為二。已知重力加速度為L(zhǎng)（1）兩磁場(chǎng)以速度入豎直向上做勻速運(yùn)動(dòng)，電梯在圖示位置由靜止啟動(dòng)的瞬間，金屬線框內(nèi)感應(yīng)電流的大小和方向；（2）兩磁場(chǎng)以速度門,豎直向上做勻速運(yùn)動(dòng)，來(lái)啟動(dòng)處于靜止?fàn)顟B(tài)的電梯，運(yùn)載乘客的總質(zhì)量應(yīng)滿足什么條件；（3）兩磁場(chǎng)以速度門,豎直向上做勻速運(yùn)動(dòng)，啟動(dòng)處于靜止?fàn)顟B(tài)下空載的電梯，最后電梯以某一速度做勻速運(yùn)動(dòng)，求在電梯勻速運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，外界在單位時(shí)間內(nèi)提供的總能量。2NBLve 4救生時(shí)（f-I1 m< TOC\o"1-5"\h\z【答案】（1） ；,；；方向?yàn)槟鏁r(shí)針?lè)较?。?） （3）琉~ +f）vo【解析】（1）根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律'= ①E由閉合電路歐姆定律'②由①②式得‘ ；'； ③根據(jù)楞次定律可知，電流的方向?yàn)槟鏁r(shí)針?lè)较?。?）設(shè)電梯運(yùn)載乘客的總質(zhì)量為工根據(jù)平衡條件二④根據(jù)安培力公式'五 ⑤4NZB2L2VQ-（7+mog）Rm= 由③④⑤式得 中 ⑥4州咽憶如<）_（/_Im< 電梯運(yùn)載乘客的總質(zhì)量應(yīng)滿足 ‘資（3）設(shè)電梯勻速運(yùn)動(dòng)的速度為'，在電梯勻速運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，外界在單位時(shí)間內(nèi)提供的總能量為"⑦在電梯勻速運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律：：1 ' ⑧

Eih~~d由閉合電路歐姆定律 "(11)由平衡條件得;『第根據(jù)安培力公式(11)由⑦⑧⑨⑩（11）式得「「'=- >點(diǎn)睛：本題是理論聯(lián)系實(shí)際的問(wèn)題，與磁懸浮列車模型類似，關(guān)鍵要注意磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)，線框相對(duì)于磁場(chǎng)向下運(yùn)動(dòng)，而且上下兩邊都切割磁感線，產(chǎn)生兩個(gè)電動(dòng)勢(shì)，兩個(gè)邊都受安培力.6.水平傳送帶以v=1.5m/s速度勻速運(yùn)動(dòng)，傳送帶AB兩端距離為6.75m,將物體輕放在傳送帶的A端，它運(yùn)動(dòng)到傳送帶另一端B所需時(shí)間為6s,求：?——*（1）物塊和傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)？（2）若想使物體以最短時(shí)間到達(dá)B端，則傳送帶的速度大小至少調(diào)為多少？（g=10m/s2）六"【答案】（1）" ',1,；（2） "【解析】試題分析：（1）對(duì)物塊由牛頓第二定律：n=「:。，則‘‘經(jīng)過(guò),時(shí)間的速度為：‘“I首先物塊做勻加速然后做勻速則：丁二一二二一二二一由以上各式解得：「':1（2）物塊做加速運(yùn)動(dòng)的加速度為：1 .F??一）：?????；?物體一直做勻加速直線運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)的速度：V2=2ax力;解得："考點(diǎn)：牛頓運(yùn)動(dòng)定律綜合【名師點(diǎn)睛】物體放上傳送帶先做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，結(jié)合牛頓第二定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求出勻加速直線運(yùn)動(dòng)的時(shí)間和位移，當(dāng)物體的速度達(dá)到傳送帶的速度時(shí)，一起做勻速直線運(yùn)動(dòng).根據(jù)時(shí)間求出勻速運(yùn)動(dòng)的位移，從而得出物體的總位移，即傳送帶AB的長(zhǎng)度；若想使物體以最短時(shí)間到達(dá)B端，物體需一直做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，則傳送帶的速度需大于等于物體從A點(diǎn)勻加速到B點(diǎn)的速度。.一吊橋由六對(duì)鋼桿對(duì)稱懸吊著，六對(duì)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'=EE',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(jì)，為使每根鋼桿承受負(fù)荷相同，求：

(1)作用在C.P兩端與水平成45.鋼纜的拉力大小?(2)CB鋼纜的拉力大小和方向？戶 2【答案】(1)-⑵【解析】【詳解】(1【答案】(1)-⑵【解析】【詳解】(1)對(duì)整體受力分析整體受重力和兩個(gè)拉力，設(shè)為F,根據(jù)平衡條件，有:, ；方向與水平方向的夾角為整體受重力和兩個(gè)拉力，設(shè)為F,根據(jù)平衡條件，有:解得：F=-G解得：F=-G(2)對(duì)C點(diǎn)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°=FBCcosei(01為FBC與水平方向的夾角)G豎直方向：Fsin45°=''+FBCsine1.■^T3 2解得：Fbc="mg,tane1=12則e1=arctan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。【點(diǎn)睛】本題的關(guān)鍵要靈活選擇研究對(duì)象，巧妙地選取受力分析的點(diǎn)和物體可簡(jiǎn)化解題過(guò)程，要注意整體法和隔離法的應(yīng)用。解答時(shí)特別要注意每根鋼桿承受負(fù)荷相同。.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的加速度。(忽略滑輪的質(zhì)量以及滑輪和繩的，取g=10m/s2)【答案】4m/s2【解析】試題分析：對(duì)a由牛頓第二定律得m-二一」:.無(wú)二......對(duì)B由牛頓第二定律得二一-：汴二

根據(jù)題意有=--三二E=解以上各式得二,二二-「：「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。點(diǎn)，其中?？诶K另一端固定于八點(diǎn)，0B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，0C繩的另一端懸掛質(zhì)量m1為4kg的鉤碼甲。平衡時(shí)輕繩0A與豎直方向的夾角。=37。，0B繩水平。已知重力加速度g=10m/s2,sin37。=0.6,cos37。=0.8,tan37。=0.75。(1)求輕繩。受到的拉力T0A、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fa、為90N,若在鉤碼下方繼續(xù)加掛鉤碼，rnax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。甲甲【答案】(1)TA=50N,tob=30N；(2)六30N；(3)8kg?！窘馕觥俊驹斀狻?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Iqamig根據(jù)平衡條件得，輕繩OA受到的拉力為:T=羋OAT=羋OAcos0400.8二50n輕繩OB受到的拉力為：%=migtan0=40義0.75=30n(2)對(duì)乙物體研究，水平方向受摩擦力f和拉力T，根據(jù)平條件衡得:f=%=30N

(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:T'=f=90nOBmax對(duì)甲分析，根據(jù)平衡條件仍有：T'=(m+Am)gtan0OB1解得：Am=8kg10.如圖所示，一本質(zhì)量分布均勻的大字典置于水平桌面上，字典總質(zhì)量M=1.5kg,寬L=16cm,高H=6cm.一張白紙(質(zhì)量和厚度均可忽略不計(jì)，頁(yè)面大于字典頁(yè)面)夾在字典最深處，白紙離桌面的高度h