高中物理相互作用基礎(chǔ)練習(xí)題一、高中物理精講專題測試相互作用1．如圖所示,質(zhì)量均為M的A、B兩滑塊放在粗糙水平面上,滑塊與粗糙水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為卩，兩輕桿等長，且桿長為L,桿與滑塊、桿與桿間均用光滑鉸鏈連接，桿與水平面間的夾角為0，在兩桿鉸合處懸掛一質(zhì)量為m的重物C,整個(gè)裝置處于靜止?fàn)顟B(tài)。重力加速度為g最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力g最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，試求:⑴地面對(duì)物體A的靜摩擦力大??；(2)無論物塊C的質(zhì)量多大,都不能使物塊A或B沿地面滑動(dòng)，則卩至少要多大?答案】(1)答案】(1)mg2tan01⑵tano【解析】【分析】先將C的重力按照作用效果分解，根據(jù)平行四邊形定則求解輕桿受力；再隔離物體A受力分析，根據(jù)平衡條件并結(jié)合正交分解法列式求解滑塊與地面間的摩擦力和彈力.要使得A不會(huì)滑動(dòng)，則滿足f<f，根據(jù)數(shù)學(xué)知識(shí)討論。m【詳解】(1)將C的重力按照作用效果分解，如圖所示：1

mg根據(jù)平行四邊形定則，有：F=F=一—mg12sin02sin0對(duì)物體A水平方向?qū)ξ矬wA水平方向Tos0=mg2tan0(2)當(dāng)A與地面之間的摩擦力達(dá)到最大靜摩擦力時(shí)：f二卩(Mg+Fsin0)

m1

m1U,>=且f<fm聯(lián)立解得：tan0(2M+m)tan0(2M十?,m11當(dāng)m—c時(shí)，tan0(2M+1)Ttan0，可知無論物塊C的質(zhì)量多大，都不能使物塊A或mB沿地面滑動(dòng)B沿地面滑動(dòng)，則卩至少等于1

tan0如圖所示，傾角為0=45。的粗糙平直導(dǎo)軌與半徑為R的光滑圓環(huán)軌道相切，切點(diǎn)為B,整個(gè)軌道處在豎直平面內(nèi).一質(zhì)量為m的小滑塊從導(dǎo)軌上離地面高為h=3R的D處無初速下滑進(jìn)入圓環(huán)軌道.接著小滑塊從圓環(huán)最高點(diǎn)C水平飛出，恰好擊中導(dǎo)軌上與圓心O等高的P點(diǎn)，不計(jì)空氣阻力.求：（1）滑塊運(yùn)動(dòng)到圓環(huán)最高點(diǎn)C時(shí)的速度的大?。?）滑塊運(yùn)動(dòng)到圓環(huán)最低點(diǎn)時(shí)對(duì)圓環(huán)軌道壓力的大?。?）滑塊與斜軌之間的動(dòng)摩擦因數(shù).【答案】（1）v0JRg（2）6mg（3）0.18【解析】試題分析：對(duì)滑塊進(jìn)行運(yùn)動(dòng)過程分析，要求滑塊運(yùn)動(dòng)到圓環(huán)最低點(diǎn)時(shí)對(duì)圓環(huán)軌道壓力的大小，我們要知道滑塊運(yùn)動(dòng)到圓環(huán)最低點(diǎn)時(shí)的速度大小，小滑塊從圓環(huán)最高點(diǎn)C水平飛出,恰好擊中導(dǎo)軌上與圓心O等高的P點(diǎn)，運(yùn)用平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律結(jié)合幾何關(guān)系求出最低點(diǎn)時(shí)速度.在對(duì)最低點(diǎn)運(yùn)用牛頓第二定律求解.從D到最低點(diǎn)過程中，再次運(yùn)用動(dòng)能定理求解“解：（1）小滑塊從C點(diǎn)飛出來做平拋運(yùn)動(dòng)，水平速度為v0.R=gt2-R=v0t解得：v0="（2）小滑塊在最低點(diǎn)時(shí)速度為V由機(jī)械能守恒定律得mv2=mg?2R+mv02v=:::根據(jù)牛頓第二定律：Fn-mg=mFN=6mg根據(jù)牛頓第三定律得：FN'=6mg（3）DB之間長度L=（2+1）R從D到最低點(diǎn)過程中，由動(dòng)能定理：mgh-|imgcos0L=mv2□=＞：百=0.18答：（1）滑塊運(yùn)動(dòng)到圓環(huán)最高點(diǎn)C時(shí)的速度的大小為一;（2）滑塊運(yùn)動(dòng)到圓環(huán)最低點(diǎn)時(shí)對(duì)圓環(huán)軌道壓力的大小為6mg；3）滑塊與斜軌之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.18.（14分）如圖所示，木板與水平地面間的夾角0可以隨意改變，當(dāng)0=30°時(shí)，可視為質(zhì)點(diǎn)的一小木塊恰好能沿著木板勻速下滑。若讓該小木塊從木板的底端以大小恒定的初速率v0=1Om/s的速度沿木板向上運(yùn)動(dòng)，隨著0的改變，小物塊沿木板滑行的距離x將發(fā)生變（2）當(dāng)0角滿足什么條件時(shí)，小物塊沿木板滑行的距離最小，并求出此最小值?！敬鸢浮浚?）'（2）0二60°；'m【解析】試題分析：（1）當(dāng)‘二^廣時(shí)，對(duì)木塊受力分析：mgsinO（2分）■-「：：…|（2分）H—tanfi—tan30*一一則動(dòng)摩擦因素：1..（2分）（2）當(dāng)'■'變化時(shí)，木塊的加速度a為：m^sm3+[imffcosO-ma（?分）木塊的位移S為：定―二…（2分）則2血血&+艸網(wǎng)令帥直廠巴則當(dāng)統(tǒng)+白—93時(shí)s最小,即'■「…（2分）S最小值為"""r''11-考點(diǎn)：考查了牛頓第二定律的應(yīng)用點(diǎn)評(píng)：做本題的關(guān)鍵是對(duì)物體受力分析，找出臨界狀態(tài)，較難如圖所示，在一傾角為30°固定斜面上放一個(gè)質(zhì)量為2kg的小物塊，一輕繩跨過兩個(gè)輕滑輪一端固定在墻壁上，一端連接在物塊上，且物塊上端輕繩與斜面平行，動(dòng)滑輪下方懸掛質(zhì)量為3kg的重物，整個(gè)裝置處于靜止?fàn)顟B(tài)。已知跨過動(dòng)滑輪的輕繩夾角為60°,物塊與3斜面的動(dòng)摩擦因數(shù)為二，已知最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，重力加速度g=10m/s2。3求：（1）斜面上物塊所受的靜摩擦力大??；（2）若要使斜面上的物塊滑動(dòng)，動(dòng)滑輪下懸掛重物的質(zhì)量應(yīng)該滿足什么條件？【答案】(1)(10H3-10)N(2)m>2j3kg2【解析】【分析】考查平衡狀態(tài)的受力分析?！驹斀狻?1)設(shè)斜面上物體質(zhì)量為m1，動(dòng)滑輪下方懸掛的物體質(zhì)量為m2,繩的拉力為T斜面支持力為N,摩擦力為f受力分析如圖：1111動(dòng)滑輪節(jié)點(diǎn)受力平衡：1Tcos30o=mg226解得T二10J3N斜面上的物體受力平衡：T=mgsin0+f1解得摩擦力大小為f二(10q3-10)N(2)最大靜摩擦力為：fN=pmgcos0=10Nmax1當(dāng)繩的拉力等于0時(shí),物體剛好保持靜止,所以不可能往下運(yùn)動(dòng),則只能是拉力足夠大當(dāng)摩擦力達(dá)到最大靜摩擦?xí)r,物體開始向上滑動(dòng)：T'=mgsin0+f1max1Tcos30o=m'g226解得m=2、：'3kg2即動(dòng)滑輪下懸掛重物的質(zhì)量應(yīng)滿足m'>2p3kg。2如圖所示，固定在水平地面上的斜面傾角為30°,物塊A與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為呂，輕繩一端通過兩個(gè)滑輪與物塊A相連，另一端固定于天花板上，不計(jì)輕繩與滑輪的33摩擦及滑輪的質(zhì)量。已知物塊人的質(zhì)量為m,連接物塊A的輕繩與斜面平行，掛上物塊B后，滑輪兩邊輕繩的夾角為90°,物塊人、B都保持靜止，重力加速度為g,假定最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，已知1:sin30擦力等于滑動(dòng)摩擦力，已知1:sin30°=2，cos30°=sin45°=cos45°=若掛上物塊B后，物塊A恰好不受摩擦力作用，求輕繩的拉力F扌拉勺大小;⑵若物塊B的質(zhì)量為卩，求物塊A受到的摩擦力的大小和方向；(3)為保持物塊(3)為保持物塊A處于靜止?fàn)顟B(tài)，求物塊B的質(zhì)量范圍。11；'2【答案】⑴F拉二2mg；⑵f二6mg，沿斜面向上;⑶計(jì)m<m【答案】⑴F拉【解析】【詳解】由滑輪相連輕繩的拉力處處相等，對(duì)物塊A受力分析，A恰好不受摩擦力作用有:豎直方向：豎直方向：沿斜面方向：F-mgsin30°=°拉解得：1F=mgsin30°=mg；(2)對(duì)物塊B受力分析如圖：2TCOS45°-mBg二°，已知m已知m=B解得：T二3mg，在對(duì)物塊A進(jìn)行受力分析如圖：1因?yàn)門二3mg<mgsm30。,A有向下運(yùn)動(dòng)的趨勢，故A受到的靜摩擦力f沿斜面向上。沿斜面方向：T+f—mgsin30°=0，解得A受到的靜摩擦力大小為1設(shè)物塊A剛好要沿斜面向上滑動(dòng)時(shí)，物塊B的質(zhì)量最大為M],此時(shí)對(duì)物塊A、B進(jìn)行受力分析如圖：沿斜面向上：T—mgsin30°—f二0,垂直斜面方向：N—mgcos30°二0,且f—N，聯(lián)立解得1^37T=mgsin30°+卩mgcos30°=mg+mgx=—mg此時(shí)B豎直方向：2Tcos45°—Mg=0，代入數(shù)據(jù)解得°7邁“2Tcos45°2x8mgXTA-'21gg8設(shè)物塊A剛好要沿斜面向下滑動(dòng)時(shí)，物塊B的質(zhì)量最小為M2，此時(shí)對(duì)物塊A、B進(jìn)行受力分析如圖：

垂直斜面方向：T+f垂直斜面方向：T+f—mgsin30°=0N—mgcos30°二0,且f—N，聯(lián)立解得T=mgsin30°-卩mgcos30°=mg-mgx=丄mg2428此時(shí)B豎直方向：2Tcos45°—M1g=0，代入數(shù)據(jù)解得21邁“2Tcos45°2x8mgXW2,M===m1gg8所以為保持物塊人處于靜止?fàn)顟B(tài)，求物塊B的質(zhì)量范圍為:6．如圖所示，一小滑塊靜止在傾角為370的斜面底端，滑塊受到外力沖擊后，獲得一個(gè)沿斜面向上的速度v0斜面向上的速度v0=4m/s，斜面足夠長，滑塊與斜面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為卩=0.25，已知sin37o=O.6O,cos37o=0.80,g取10m/s2，求:1）滑塊沿斜面上滑過程中的加速度的大?。?）滑塊沿斜面上滑的最大距離；【答案】（1）"'（2）1.0m解析】試題分析：（1）設(shè)滑塊質(zhì)量為m,上滑過程的加速度大小為a,根據(jù)牛頓第二定律，有■'所以,(sin37Q+/jcos37n)g-8.0m/s2所以,￡==]（2）滑塊上滑做勻減速運(yùn)動(dòng)，根據(jù)位移與速度的關(guān)系公得最大距離"

考點(diǎn)：考查了牛頓第二定律與運(yùn)動(dòng)學(xué)公式的應(yīng)用【名師點(diǎn)睛】連接牛頓第二定律與運(yùn)動(dòng)學(xué)公式的紐帶就是加速度，所以在做這一類問題時(shí)，特別又是多過程問題時(shí)，先弄清楚每個(gè)過程中的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)，根據(jù)牛頓第二定律求加速度然后根據(jù)加速度用運(yùn)動(dòng)學(xué)公式解題或者根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求解加速度然后根據(jù)加速度利用牛頓第二定律求解力7.如圖所示小孩和雪橇的總質(zhì)量：''V,大人用與水平方向成：：：：，C角斜向上拉力F拉雪橇，使雪橇沿水平地面以速度做勻速直線運(yùn)動(dòng)。已知雪橇與水平地面的動(dòng)摩擦因-0.5-0.5（卻口出°一0用cos53fl—0.6取亦一10皿/以）求（1）拉力F（1）拉力F的大小；（2）拉力F撤消后雪橇還能滑行多遠(yuǎn)?【答案】（1）'：：A【解析】試題分析系可知：豎直向上：「—■■■■■■，；八,水平向上：—=■鼬mg解得：'am八；（2）F撤消后物體做勻減速運(yùn)動(dòng)（2）1'1）受力分析如圖所示，將F向水平方向和豎直方向分解，由平衡關(guān)auq由牛頓第二定律可得：i：?翼vis1,6m由位移公式可得：考點(diǎn)：共點(diǎn)力平衡的條件及其應(yīng)用【名師點(diǎn)睛】以雪橇為研究對(duì)象，通過受力分析列出平衡方程即可求得拉力的大小；拉力撤去后，雪橇水平方向只受摩擦力，由牛頓第二定律可求得加速度，由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求得滑行距離；本題屬牛頓運(yùn)動(dòng)定律的基本題型，只要能掌握運(yùn)動(dòng)情景及正確受力分析即可順利求解。8質(zhì)量m=20kg的物體，在大小恒定的水平外力F的作用下，在水平面上做直線運(yùn)動(dòng)。0—2s內(nèi)F與運(yùn)動(dòng)方向相反，2—4s內(nèi)F與運(yùn)動(dòng)方向相同，物體的速度一時(shí)間圖象如圖所示。求:（1）體在0-2秒內(nèi)的加速度；（2）物體在2-4秒內(nèi)的加速度；（3）物體與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)山（4）F的大小。（g取10m/s2）Vt-vo0-10vf--2-0如一—Sm/s2lm/s2【答案】（1）-（2）（3）：■-（4）F=-60N【解析】試題分析：（1）由圖象可得：vt-V00-10如——-Sm/s2TOC\o"1-5"\h\z0—2s內(nèi)物體的加速度^-（3分）vt-VO-2-0他:——-（2）2—4s內(nèi)物體的加速度^（3分）（3）根據(jù)牛頓第二定律:0—2s內(nèi)，—宀』“:①（1分）2—4s內(nèi)，―兀心八②（1分）聯(lián)立①②式代入數(shù)據(jù)，得：（1分）（4）F=-60N（1分）考點(diǎn)：運(yùn)動(dòng)圖像。9.長L質(zhì)量為M的長方形木板靜止在光滑的水平面上，一質(zhì)量為m的物塊，以v0的水平速度從左端滑上木板，最后與木板保持相對(duì)靜止，H為物塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)。（1）求物塊在木板上滑行的時(shí)間to（2）要使物塊不從木板右端滑出，物塊滑上木板左端的速度v'不超過多少？［答案］⑴陽（耐+咖；（2）J2昭51+【解析】試題分析：（1）設(shè)物塊與木板共同速度為v,以水平向右為正方向，根據(jù)動(dòng)量守恒定律有?:二二-::對(duì)物塊應(yīng)用動(dòng)量定理有：—'「■'，解得:'■-■o（2）要使物塊恰好不從木板上滑出，須使物塊到木板最右端時(shí)與木板有共同的速度'并11心（十際由功能關(guān)系有嚴(yán)心+町解得；=要使物塊不從木板右端滑出，滑上木板左端速度不超過.?：?￡：：：-二L考點(diǎn)：牛頓第二定律、動(dòng)量守恒定律【名師點(diǎn)睛】本題關(guān)鍵是對(duì)兩個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)情況分析清楚，然后根據(jù)牛頓第二定律列式求解出各個(gè)運(yùn)動(dòng)過程的加速度，最后根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式列式求解。10.半圓形支架BAD,兩細(xì)繩OA和0B結(jié)于圓心0,下端懸掛重為10N的物體，O