物理相互作用練習題含答案

物理相互作用練習題含答案一、高中物理精講專題測試相互作用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。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，兩球均處于靜止狀態(tài)，輕繩。4與AB垂直且長度之比為3:4.試計算：(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)(3)欲使繩0B重新豎直，需在球B上施加一個力，求這個力的最小值和方向.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單獨研究球A,T2x=F=3mg；T2y=mg；5 4解得：T2=3mg,tan%=3(3)對球B施加一個力FB使OB重新豎直，當FB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.2.一架質(zhì)量m的飛機在水平跑道上運動時會受到機身重力、豎直向上的機翼升力.、發(fā)動機推力、空氣阻力「、地面支持力和跑道的阻力f的作用。其中機翼升力與空氣阻力均與飛機運動的速度平方成正比，即F=kv2,F=kv2,跑道的阻力與飛機對地面的壓升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)飛機在滑行道上以速度v0勻速滑向起飛等待區(qū)時，發(fā)動機應提供多大的推力？⑵若將飛機在起飛跑道由靜止開始加速運動直至飛離地面的過程視為勻加速直線運動，發(fā)動機的推力保持恒定，請寫出k0與勺、k2的關(guān)系表達式；⑶飛機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)分析粒子飛機所受的5個力，勻速運動時滿足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)系表達式；(3)飛機剛飛離地面時對地面的壓力為零.【詳解】(1)當物體做勻速直線運動時，所受合力為零，此時有空氣阻力F阻飛機升力勺=k1v;飛機對地面壓力為N,N=mg-F升地面對飛機的阻力為：F；=kN阻0由飛機勻速運動得：F=Fm+F，推阻阻由以上公式得F推=k2V2+k0(mg—k1V2)(2)飛機勻加速運動時，加速度為a,某時刻飛機的速度為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)飛機離開地面時：何=個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00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：(1)物體與斜面間的動摩擦因數(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，物體恰能勻速下滑，滿足mgsin30o=pmgcos300解得N=叵3(2)設斜面傾角為a,由勻速直線運動的條件：Fcosa=mgsina+FfF=mgcosa+Fsina,F-^F, _mgsina+Rmgcosa解得： cosa-rsina當cosa-Rsina-0,即cota-r時，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，臨界角*=a=60。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(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明確研究對象；②進行受力分析；③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；④x方向，y方向分別列平衡方程求解..如下圖，水平細桿上套有一質(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角的風力作用，與A一起向右勻速運動，此時輕繩與水平方向的夾角為37o,運動過程中B球始終在水平細桿的正下方，且與A的相對位置不1變.已知細桿與環(huán)A間的動摩擦因數(shù)為 ,(g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8)求：B對繩子的拉力大小【答案】(1)6.0N；(2)1.08kg【解析】【詳解】(1)對小球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做勻速直線運動，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越大。利用直流電機模式獲得電磁驅(qū)動力的磁動力電梯研發(fā)成功。磁動力電梯的轎廂上安裝了永久磁鐵電梯的井壁上鋪設了電線圈。這些線圈采取了分段式相繼通電，生成一個移動的磁場從而帶動電梯上升或者下降。工作原理可簡化為如下情景。如圖所示，豎直平面內(nèi)有兩根很長的平行豎直軌道，軌道間有垂直軌道平面、方向相反的勻強磁場，磁感應強度均為:電梯轎廂固定在如圖所示的一個'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」的邊長為工兩磁場的豎直寬度與金屬框"邊的長度相同且均為I金屬框整個回路的總電阻為《電梯所受阻力大小恒為‘；電梯空載時的總質(zhì)量為二。已知重力加速度為L（1）兩磁場以速度入豎直向上做勻速運動，電梯在圖示位置由靜止啟動的瞬間，金屬線框內(nèi)感應電流的大小和方向；（2）兩磁場以速度門,豎直向上做勻速運動，來啟動處于靜止狀態(tài)的電梯，運載乘客的總質(zhì)量應滿足什么條件；（3）兩磁場以速度門,豎直向上做勻速運動，啟動處于靜止狀態(tài)下空載的電梯，最后電梯以某一速度做勻速運動，求在電梯勻速運動的過程中，外界在單位時間內(nèi)提供的總能量。2NBLve 4救生時（f-I1 m< TOC\o"1-5"\h\z【答案】（1） ；,；；方向為逆時針方向。（2） （3）琉~ +f）vo【解析】（1）根據(jù)法拉第電磁感應定律'= 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，電流的方向為逆時針方向。（2）設電梯運載乘客的總質(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< 電梯運載乘客的總質(zhì)量應滿足 ‘資（3）設電梯勻速運動的速度為'，在電梯勻速運動的過程中，外界在單位時間內(nèi)提供的總能量為"⑦在電梯勻速運動過程中，根據(jù)法拉第電磁感應定律：：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「「'=- >點睛：本題是理論聯(lián)系實際的問題，與磁懸浮列車模型類似，關(guān)鍵要注意磁場運動，線框相對于磁場向下運動，而且上下兩邊都切割磁感線，產(chǎn)生兩個電動勢，兩個邊都受安培力.6.水平傳送帶以v=1.5m/s速度勻速運動，傳送帶AB兩端距離為6.75m,將物體輕放在傳送帶的A端，它運動到傳送帶另一端B所需時間為6s,求：?——*（1）物塊和傳送帶間的動摩擦因數(shù)？（2）若想使物體以最短時間到達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）對物塊由牛頓第二定律：n=「:。，則‘‘經(jīng)過,時間的速度為：‘“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）物塊做加速運動的加速度為：1 .F??一）：?????；?物體一直做勻加速直線運動到B點的速度：V2=2ax力;解得："考點：牛頓運動定律綜合【名師點睛】物體放上傳送帶先做勻加速直線運動，結(jié)合牛頓第二定律和運動學公式求出勻加速直線運動的時間和位移，當物體的速度達到傳送帶的速度時，一起做勻速直線運動.根據(jù)時間求出勻速運動的位移，從而得出物體的總位移，即傳送帶AB的長度；若想使物體以最短時間到達B端，物體需一直做勻加速直線運動，則傳送帶的速度需大于等于物體從A點勻加速到B點的速度。.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'=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，為使每根鋼桿承受負荷相同，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:, ；方向與水平方向的夾角為整體受重力和兩個拉力，設為F,根據(jù)平衡條件，有:解得：F=-G解得：F=-G(2)對C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°=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?！军c睛】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用。解答時特別要注意每根鋼桿承受負荷相同。.如圖所示，mA=0.5kg,mB=0.1kg,兩物體與地面間的動摩擦因數(shù)均為0.2,當大小為F=5N水平拉力作用在物體A上時，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a由牛頓第二定律得m-二一」:.無二......對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：牛頓第二定律【名師點睛】此題是牛頓第二定律的應用問題；解題的關(guān)鍵是正確選擇研究對象并且受力分析，根據(jù)牛頓第二定律列得方程，注意兩個物體的加速度及拉力的關(guān)聯(lián)關(guān)系.如圖所示，三根細輕繩系于。點，其中?？诶K另一端固定于八點，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大小；(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)點為研究對象，受到三個拉力作用，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的臨界情況，根據(jù)平衡條件，OB繩的拉力為:T'=f=90nOBmax對甲分析，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，頁面大于字典頁面)夾在字典最深處，白紙離桌面的高度h