1、专题4 相互作用2一、 夯实基础1.如图所示，水平横梁的一端A插在墙壁内，另一端装有一个小滑轮B，一轻绳的一端C固定于墙壁上，另一端跨过滑轮后悬挂一质量m10 kg的重物，CBA30，则滑轮受到绳子的作用力为(g取10 N/kg)()A50 NB100 NC20 ND100 N【答案】B【解析】由题意可得，对滑轮B点受力分析如图所示，滑轮受到绳子的作用力应为图中两段绳中拉力F1和F2的合力F，因同一根绳子张力处处相等，都等于重物的重力，即F1F2Gmg100 N。用平行四边形定则作图，由于拉力F1和F2的夹角为120，由几何关系可得F100 N，所以滑轮受绳子的作用力大小为100 N，方向与水
2、平方向成30斜向下。故选项B正确。2.如图所示，倾角为45的斜面B放置在水平面上，物块A放在斜面B上，A、B接触面光滑，水平力F作用在物块A上，A、B一起向左沿着水平面匀速滑动，若B与地面间的动摩擦因数为，则物块A与斜面B的质量之比为()A B C D【答案】A【解析】把A、B看成一个整体，根据平衡条件得F(mAmB)g，以A物体为研究对象，A物体受到三个力的作用，因为斜面的倾角为45，则FmAg，解得，A正确。3如图所示的是一个力学平衡系统，该系统由三条轻质细绳将质量均为m两个小球连接悬挂组成，小球直径相比轻绳长度可以忽略，轻绳1与竖直方向的夹角为30，轻绳2与竖直方向的夹角大于45，轻绳3
3、水平。当此系统处于静止状态时，轻绳1、2、3的拉力分别为F1、F2、F3，比较三力的大小，下列结论正确的是()AF1F3 BF2F2 DF1F3，A错误；对下方小球受力分析，因F2是直角三角形的斜边，而mg和F3是直角边，由轻绳2与竖直方向的夹角45，可知F2F3，B错误；对上方小球分析，水平方向：F1sin30F2sin，因45，则F1F2，C正确，D错误。4.如图所示，A、B两物体叠放在水平地面上，A物体质量m20 kg，B物体质量M30 kg。一水平轻弹簧一端固定于墙壁，另一端与A相连，轻弹簧处于自然状态，其劲度系数为250 N/m，A与B之间、B与地面之间的动摩擦因数均为0.5。现有一
4、水平推力F作用于B上使B缓慢地向墙壁移动，当移动0.2 m时，水平推力F的大小为(已知A、B之间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g取10 m/s2)()A350 NB300 NC250 ND200 N【答案】B【解析】假设A、B间没有相对滑动，则轻弹簧的压缩量为x0.2 m，此时轻弹簧的弹力大小为Fkx50 N，而A与B间的最大静摩擦力为FfAmg100 N，所以A、B之间没有相对滑动，它们之间的摩擦力为静摩擦力，其大小为Ff150 N，B与地面间的摩擦力为滑动摩擦力，其大小为Ff2(mM)g250 N，由B缓慢移动，可知推力的大小为FFf1Ff2300 N，即B选项正确。5.如图所示，质量均可
5、忽略的轻绳与轻杆，承受弹力的最大值一定，A端用铰链固定，滑轮在A点正上方（滑轮大小及摩擦均可不计），B端吊一重物现将绳的一端拴在杆的B端，用拉力F将B端缓慢上拉（均未断），在AB杆达到竖直前（ ）A. 绳子越来越容易断B. AB杆越来越不容易断C. AB杆越来越容易断D. 绳子越来越不容易断【答案】D【解析】以B点为研究对象，分析受力情况：重物的拉力T（等于重物的重力G）、轻杆的支持力N和绳子的拉力F，作出力图如图：由平衡条件得知，N和F的合力与T大小相等，方向相反，根据三角形相似可得又T=G，解得：使BAO缓慢变小时，AB、AO保持不变，BO变小，则N保持不变，F变小，即绳子越来越不容易断，
6、6.如图所示，横截面为直角三角形斜劈A，放在粗糙的水平地面上，在劈与竖直墙壁之间放置一光滑球B，系统处于静止状态在球B上施一通过球心的力F，系统仍保持静止，下列说法正确的是（） A. B所受合外力增大B. B对竖直墙壁的压力增大C. 地面对A的摩擦力增大D. A对地面的摩擦力将小于B对墙壁的压力【答案】BC【解析】试题分析：由球B仍保持静止，所以B的合外力仍等于零，A错；对B进行受力分析如右图，当加上恒力F后，B对墙壁的压力和B对A的压力都增大B对，地面对A的摩擦力与B对A的压力的水平分力大小相等，因B对A的压力增大，所以B对A的压力的水平分力增大，即地面对A的摩擦力增大，C对；由图及共点力的
7、平衡条件知，A对地面的摩擦力将等于B对墙壁的压力，D对，也可把AB看成整体，整体在水平方向合力为零，得到A对地面的摩擦力将等于B对墙壁的压力杆的弹力没有发生变化，故D正确ABC错误二、 能力提升7.如图所示，三根粗细均匀且完全相同的圆木A、B、C堆放在水平地面上，处于静止状态，每根圆木的质量为m，截面的半径为R，三个截面圆心连线构成的等腰三角形的顶角O1120，若在地面上的两根圆木刚好要滑动，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，不考虑圆木之间的摩擦，重力加速度为g，则()A圆木间的弹力为mgB下面两根圆木对地面的压力均为mgC地面上的每根圆木受到地面的作用力为mgD地面与圆木间的动摩擦因数为【答案】
8、B【解析】对A进行受力分析，如图所示，A处于平衡状态，合力为零，则有N2cos mg，解得N1N2mg，故A错误；对整体受力分析，受到重力、地面的支持力、B受到的向右的摩擦力和C受到的向左的摩擦力，由对称性可知，竖直方向有NBNCmg，故B正确；对B进行研究，地面对B的作用力等于地面对B的支持力与地面对B的摩擦力的合力，大于mg，故C错误；对C，根据平衡条件得FfN2sin 60mgmg，所以地面对C的摩擦力大小为mg，根据摩擦力公式FfNC，可得，故D错误。8.某同学设计了一个验证平行四边形定则实验，装置如图所示系着小物体m1、m2的细线绕过光滑小滑轮与系着小物体m3的细线连接在O点，当系统
9、达到平衡时绕过滑轮的两细线与竖直方向夹角分别为37和53，则三个小物体的质量之比m1m2m3为(sin 370.6，sin 530.8)()A. 345B. 435C. 453D. 354【答案】B【解析】对结点O受力分析，O点受到三根绳子的拉力如图所示由于物体m1、m2的细线绕过光滑小滑轮与系着小物体m3的细线连接，因此有：F1=m1g，F2=m2g，由于O点处于静止状态，因此有：F3=F3=m3g，故：m3gcos37=m1g，m3gcos53=m2g，m1:m2:m3=4:3:5，故A、C、D错误，B正确故选B9.两倾斜的平行杆上分别套着a、b两相同圆环，两环上均用细线悬吊着相同的小球，
10、如图所示。当它们都沿杆向下滑动，各自的环与小球保持相对静止时，a的悬线与杆垂直，b的悬线沿竖直方向，下列说法正确的是()Aa环与杆有摩擦力Bd球处于失重状态C杆对a、b环的弹力大小相等D细线对c、d球的弹力大小可能相等【答案】C【解析】对c球进行受力分析，如图所示，c球受重力和细线的拉力F，a环沿杆滑动，因此a环在垂直于杆的方向加速度和速度都为零，因a环和c球相对静止，所以c球在垂直于杆的方向加速度和速度也都为零，由力的合成可知c球的合力为mgsin ，由牛顿第二定律可得mgsin ma，解得：agsin ，因此c球的加速度为gsin ，将a环和c球以及细线看成一个整体，在只受重力和支持力的情
11、况下加速度为gsin ，因此a环和杆的摩擦力为零，故A错误；对d球进行受力分析，只受重力和竖直方向的拉力，因此球d的加速度为零，b和d相对静止，因此b的加速度也为零，故d球处于平衡状态，加速度为零，不是失重状态，故B错误；细线对c球的拉力Fcmgcos ，对d球的拉力Fdmg，因此不相等，故D错误；对a和c整体受力分析有Fac(mamc)gcos ，对b和d整体受力分析有Fbd(mbmd)gcos ，因a和b为相同圆环，c和d为相同小球，所以杆对a、b环的弹力大小相等，故C正确。10.一横截面为直角三角形的木块按如图所示放置，质量均为m的A、B两物体用轻质弹簧相连放在倾角为30的直角边上，物体
12、C放在倾角为60的直角边上，B与C之间用跨过定滑轮的轻质细线连接，A、C的质量比为，整个装置处于静止状态。已知物体A、B与斜面间的动摩擦因数相同(1)且最大静摩擦力等于滑动摩擦力，弹簧弹力大小为mg，C与斜面间无摩擦，则()A物体A、B均受到摩擦力作用且受到的摩擦力等大反向B物体A所受摩擦力大小为mg，物体B不受摩擦力作用C弹簧处于拉伸状态，A、B两物体所受摩擦力大小均为mg，方向均沿斜面向下D剪断弹簧瞬间，物体A一定加速下滑【答案】C【解析】物体C的质量为m，其重力沿斜面的分力为2mg，取A、B及中间的弹簧为系统，则有2mg2mgsin 30Ff，所以Ffmg，因动摩擦因数1，所以A、B一定
13、受摩擦力作用，且方向均沿斜面向下，A、B错误；物体A、B的受力情况分别如图甲、乙所示，即有Tmgsin 30FfA，TFfBmgsin 302mg，TT，得FfAFfBmg，C正确；剪断弹簧瞬间，物体A仍处于静止状态，D错误。甲乙11.某同学在做“互成角度的两个力的合成”的实验时，利用坐标纸记下了橡皮筋的结点位置O点以及两只弹簧测力计拉力的大小和方向，如图a所示。(1)试在图中作出无实验误差情况下F1和F2的合力图示，并用F表示此力。(2)有关此实验，下列叙述正确的是_。A两弹簧测力计的拉力可以同时比橡皮筋的拉力大B橡皮筋的拉力是合力，两弹簧测力计的拉力是分力C两次拉橡皮筋时，需将橡皮筋结点拉
14、到同一位置O，这样做的目的是保证两次弹簧测力计拉力的效果相同D若只增大某一只弹簧测力计的拉力大小而要保证橡皮筋结点位置不变，只需调整另一只弹簧测力计拉力的大小即可(3)如图b所示是甲和乙两位同学在做以上实验时得到的结果，其中哪一个比较符合实验事实？(力F是用一只弹簧测力计拉时的图示)_。(4)在以上比较符合实验事实的一位同学中，造成误差的主要原因是：(至少写出两种情况)_。【答案】(1)图见解析(2)AC(3)甲同学实验得到的结果(4)见解析【解析】(1)以F1、F2为邻边作平行四边形，其对角线OF即为所求的合力(如图所示)。(2)两只弹簧测力计的拉力与橡皮筋的拉力的合力为零，它们之间不是合力
15、与分力的关系，B错误；结点位置不变，合力不变，当一只弹簧测力计的拉力大小改变时，另一只弹簧测力计的拉力的大小和方向必须都改变，故D错误；A、C正确。(3)用平行四边形定则求出的合力可以与橡皮筋拉力的方向有偏差，但用一只弹簧测力计拉结点的拉力与橡皮筋拉力一定在同一直线上，故甲同学实验得到的结果符合实验事实。(4)F1的方向比真实方向偏左；F2的大小比真实值偏小且方向比真实方向偏左；作图时两虚线没有分别与F1线和F2线平行。(任选其二)12物理学习小组用如图甲所示装置来研究橡皮筋的劲度系数(遵循胡克定律且实验中弹力始终未超过弹性限度)，将一张白纸固定在竖直放置的木板上，原长为L0的橡皮筋的上端固定
16、在O点，下端挂一重物。用白纸行的水平力(由拉力传感器显示其大小)作用于N点，静止时记录下N点的位置a，请回答：甲乙(1)若拉力传感器显示的拉力大小为F，用刻度尺测量橡皮筋ON的长为L及N点与O点的水平距离为x，则橡皮筋的劲度系数为_(用所测物理量表示)。(2)若换用另一个原长相同的橡皮筋，重复上述过程，记录静止时N点的位置b，发现O、a、b三点刚好在同一直线上，其位置如图乙所示，则下列说法中正确的是_。A第二次拉力传感器显示的拉力示数较大B两次拉力传感器显示的拉力示数相同C第二次所用的橡皮筋的劲度系数小D第二次所用的橡皮筋的劲度系数大【答案】(1)(2)BC【解析】(1)设橡皮筋与竖直方向夹角为，重物重力为G，结点N在竖直拉力(重物重力G)、橡皮筋拉力T和水平拉力F作用下处于平衡状态，满足图示关系，则sin ，而sin ，Tk(LL0)，联立得k。(2)由受力图知FGtan ，两次中G、均相同，所以两次拉力传感器显示的拉力示数相同，A错，B对；同理，两次橡皮筋的拉力也相同，而橡皮筋的原长相同，第二次的伸长量大，由胡克定律知第二次所用的橡皮筋的劲度系数小，C对，D错。