物理相互作用练习题20篇含解析一、高中物理精讲专题测试相互作用1．质量m ＝5kg 的物体在20N 的水平拉力作用下，恰能在水平地面上做匀速直线运动．若改用与水平方向成θ＝37°角的力推物体，仍要使物体在水平地面上匀速滑动，所需推力应为多大？（g ＝10N/kg ，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8）【答案】35.7N ；【解析】解：用水平力拉时，物体受重力、支持力、拉力和滑动摩擦力，根据平衡条件，有：f mg μ= 解得：200.450f mg μ=== 改用水平力推物体时，对物块受力分析，并建正交坐标系如图：由0X F =得：cos F f θ= ①由0Y F =得：sin N mg F θ=+ ②其中：f N μ= ③解以上各式得：35.7F N =【点睛】本题关键是两次对物体受力分析，然后根据共点力平衡条件列方程求解，注意摩擦力是不同的，不变的是动摩擦因数．2．如图所示，轻杆BC 的C 点用光滑铰链与墙壁固定，杆的B 点通过水平细绳AB 使杆与竖直墙壁保持30°的夹角．若在B 点悬挂一个定滑轮(不计重力)，某人用它匀速地提起重物．已知重物的质量m ＝30 kg ，人的质量M ＝50kg ，g 取10 m/s 2.试求：(1)此时地面对人的支持力的大小；(2)轻杆BC 所受力的大小．【答案】（1）200N （2）4003N 和2003N【解析】试题分析：（1）对人而言：. （2）对结点B ：滑轮对B 点的拉力， 由平衡条件知：考点：此题考查共点力的平衡问题及平行四边形法则．3．将质量0.1m kg =的圆环套在固定的水平直杆上，环的直径略大于杆的截面直径，环与杆的动摩擦因数0.8μ=．对环施加一位于竖直平面内斜向上与杆夹角53θ=o 的恒定拉力F ，使圆环从静止开始运动，第1s 内前进了2.2m （取210/g m s =，sin530.8=o ，cos530.6=o ）．求：（1）圆环加速度a 的大小；（2）拉力F 的大小．【答案】（1）24.4m/s （2）1N 或9N【解析】（1）小环做匀加速直线运动，由运动学公式可知：21x 2at =解得：2a 4.4m /s =(2)令Fsin53mg 0︒-=，解得F 1.25N =当F 1.25N <时，环与杆的上部接触，受力如图：由牛顿第二定律，Fcos θμN F ma -=，Fsin θN F mg +=联立解得：()F m a g cos sin μθμθ+=+代入数据得：F 1N =当F 1.25N >时，环与杆的下部接触，受力如图：由牛顿第二定律，Fcos θμN F ma -=，Fsin θN mg F =+联立解得：()F m a g cos sin μθμθ-=-代入数据得：F 9N =4．如图所示，电动机通过其转轴上的绝缘细绳牵引一根原来静止的长为L=1m ，质量m=0.1㎏的导体棒ab ，导体棒紧贴在竖直放置、电阻不计的金属框架上，导体棒的电阻R=1Ω，磁感强度B=1T 的匀强磁场方向垂直于导体框架所在平面，当导体棒在电动机牵引下上升h=3.8m 时，获得稳定速度，此过程导体棒产生热量Q=2J ．电动机工作时，电压表、电流表的读数分别为7V 和1A ，电动机的内阻r=1Ω，不计一切摩擦，g=10m/s 2，求：（1）导体棒所达到的稳定速度是多少？（2）导体棒从静止到达稳定速度的时间是多少？【答案】（1）m/s （2）s【解析】：（1）导体棒匀速运动时，绳拉力T ，有T-mg-F=0（2分），其中F=BIL ，I=ε/R, ε=BLv ，(3分)此时电动机输出功率与拉力功率应相等，即Tv=UI /-I /2r （2分），（U 、I /、r 是电动机的电压、电流和电阻），化简并代入数据得v=2m/s （1分）． （2）从开始达匀速运动时间为t ，此过程由能量守恒定律，UI /t-I /2rt=mgh+mv 2+Q （4分），代入数据得t=1s （2分）．5．如图所示，一质量为m ＝2kg 的滑块从半径为R ＝0.2m 的光滑四分之一圆弧轨道的顶端A 处由静止滑下，A 点和圆弧对应的圆心O 点等高，圆弧的底端B 与水平传送带平滑相接．已知传送带匀速运行的速度为v 0＝4m/s ，B 点到传送带右端C 点的距离为L ＝2m ．当滑块滑到传送带的右端C 时，其速度恰好与传送带的速度相同．(g ＝10m/s 2)，求：(1)滑块到达底端B 时对轨道的压力；(2)滑块与传送带间的动摩擦因数μ；(3)此过程中，由于滑块与传送带之间的摩擦而产生的热量Q .【答案】（1）60 N （2）0．3（3）4 J【解析】试题分析：（1）滑块从A 运动到B 的过程中，由机械能守恒定律得mgR ＝12mv B 2 解得22/B v gR m s ＝＝在B 点： 2B N v F mg m R－＝ 代入解得，F N ＝60 N由牛顿第三定律可知，滑块对轨道的压力大小为F N ′＝F N ＝60 N ，方向竖直向下。
（2）滑块从B 运动到C 的过程中，根据牛顿第二定律得μmg ＝ma又v 02－v B 2＝2aL ，联立以上两式解得μ＝0．3（3）设滑块从B 运动到C 的时间为t ，加速度a ＝μg ＝3 m/s 2。
由v 0＝v B ＋at ，得023B v v t s a ＝＝ 在这段时间内传送带的位移为s 传＝v 0t ＝83m传送带与滑块的相对位移为Δs ＝s 传－L ＝23m 故滑块与传送带之间的摩擦而产生的热量Q ＝μmgΔs ＝4 J 。
考点：牛顿第二定律的综合应用6．在建筑装修中，工人用质量为4.0 kg 的磨石对水平地面和斜壁进行打磨，已知磨石与水平地面、斜壁之间的动摩擦因数μ相同，g 取10 m/s 2．（1）当磨石受到水平方向的推力F 1=20N 打磨水平地面时，恰好做匀速直线运动，求动摩擦因数μ；（2）若用磨石对θ=370的斜壁进行打磨（如图所示），当对磨石施加竖直向上的推力F 2=60N 时，求磨石从静止开始沿斜壁向上运动0.8 m 所需的时间（斜壁足够长,sin370=0.6，cos370=0.8）．【答案】（1）（2）0．8s’【解析】（1）磨石在水平地面上恰好做匀速直线运动1F mg μ=，解得0.5μ=（2）磨石与斜壁间的正压力()2sin N F F mg θ=- 根据牛顿第二定律有2)cos N F mg F ma θμ--=（ 解得22.5m /s a =根据匀变速直线运动规律212x at =解得20.8s x t a==7．如图所示，AB 是倾角为θ=37°的粗糙直轨道，BCD 是光滑的圆弧轨道，AB 恰好在B 点与圆弧相切，圆弧的半径为R=1m ，一个质量为m=0.5kg 的物体（可以看做质点 ）从直轨道上的P 点由静止释放，结果它能在两轨道间做往返运动．已知P 点与圆弧的圆心O 等高，物体与轨道AB 间的动摩擦因数为μ=0.2．求：（1）物体做往返运动的整个过程中在AB 轨道上通过的总路程；（2）为使物体能顺利到达圆弧轨道的最高点D ，释放点P' 距B 点的距离至少多大？【答案】(1)5m (2) m【解析】试题分析：（1）因摩擦力始终对物体做负功，所以物体最终在圆心为2θ的圆弧上往复运动对整体应用动能定理得：mgRcosθ-μmgS cosθ="0"所以总路程为（2）设物体刚好到D点，则由向心力公式得：对全过程由动能定理得：mgLsinθ-μmgL cosθ-mgR（1+cosθ）=mv D2得最小距离为考点：动能定理的应用【名师点睛】本题综合应用了动能定理求摩擦力做的功、圆周运动及圆周运动中能过最高点的条件，对动能定理、圆周运动部分的内容考查的较全，是圆周运动部分的一个好题。
8．将一轻质橡皮筋（劲度系数k=100N/m）上端固定在天花板上，如下图（甲）所示．（1）在其下端A处用细线悬挂重为10N的木块，静止后如图（乙）所示，则橡皮筋的伸长量x1=？（2）再用一细线拴在图（乙）中的A处，然后用一水平的力F向右拉动，使橡皮筋与竖直方向成37°角，并保持静止，如图（丙）所示．求所加外力F的值和此时橡皮筋的伸长量x2．（已知sin37°=0.6 cos37°=0.8）【答案】（1）橡皮筋的伸长量为0.1m；（2）所加外力F的值为12.5N；此时橡皮筋的伸长量x2为0.125m【解析】试题分析：（1）由胡克定律可求得伸长量；（2）对A点受力分析，由共点力平衡条件可求得力F及橡皮筋受到的力，再由胡克定律可求得伸长量．解：（1）由胡克定律可得：x1=①将数据代入①式解得：x1=0.1m ②（2）对丙图中橡皮筋末端A点进行受力分析，可得：F=Gtan37° ③F′=④将数据代入③④式解得：F=7.5N ⑤F′=12.5N ⑥由胡克定律可得：x2=⑦将数据代入⑦式解得：x2=0.125m答：（1）橡皮筋的伸长量为0.1m；（2）所加外力F的值为12.5N；此时橡皮筋的伸长量x2为0.125m【点评】本题考查共点力的平衡条件及胡克定律，要注意明确研究对象为结点A．9．质量m=20kg的物体，在大小恒定的水平外力F的作用下，在水平面上做直线运动。
0—2s内F与运动方向相反，2—4s内F与运动方向相同，物体的速度—时间图象如图所示。
求:（1）体在0-2秒内的加速度；（2）物体在2-4秒内的加速度；（3）物体与水平面间的动摩擦因数μ；（4）F 的大小。
（g 取10m/s 2）【答案】（1）（2）（3）（4）F=-60N【解析】试题分析：（1）由图象可得：0—2s 内物体的加速度（3分） （2）2—4s 内物体的加速度（3分） （3）根据牛顿第二定律：0—2s 内，① （1分） 2—4s 内，② （1分） 联立①②式代入数据，得：（1分） （4）F=-60N （1分）考点：运动图像。
10．如图所示,质量为m 1的物体甲通过三段轻绳悬挂,三段轻绳的结点为O.轻绳OB 水平且B 端与放置在水平面上的质量为m 2的物体乙相连,轻绳OA 与竖直方向的夹角θ=37°,物体甲、乙均处于静止状态.(已知sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,tan 37°=0.75,g 取10m/s 2.设最大静摩擦力等于滑动摩擦力)求:(1)轻绳OA,OB 受到的拉力是多大?(2)物体乙受到的摩擦力是多大?方向如何?(3)若物体乙的质量m 2=4kg,物体乙与水平面之间的动摩擦因数μ=0.3,则欲使物体乙在水平面上不滑动,物体甲的质量m 1最大不能超过多少?【答案】（1）1153,44m g m g （2）134m g ，水平向左（3）1.6kg 【解析】【分析】【详解】（1）对结点O ，作出力图如图，由平衡条件有：1cos Am g T θ=① 1tan B T m gθ=② 解得：1153,44A B T m g T m g == （2）对于乙物体：摩擦力134B F T m g ==，方向水平向左 （3）当乙物体刚要滑动时，静摩擦力达到最大值2max F m g μ=③Bmax max T F =④由②③④得：1 1.6tan Bmax max T m kg g θ== 故本题答案是：（1）1153,44m g m g （2）134m g ，水平向左（3）1.6kg 【点睛】本题涉及共点力平衡中极值问题，当物体刚要滑动时，物体间的静摩擦力达到最大．。