物理相互作用专项习题及答案解析及解析.docx

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1、（物理）物理相互作用专项习题及答案解析及解析一、高中物理精讲专题测试相互作用1．一架质量m的飞机在水平跑道上运动时会受到机身重力、竖直向上的机翼升力F升、发动机推力、空气阻力F阻、地面支持力和跑道的阻力f的作用。其中机翼升力与空气阻力均与飞机运动的速度平方成正比，即F升k1v2,F阻k2v2，跑道的阻力与飞机对地面的压力成正比，比例系数为k0（m、k0、k1、k2均为已知量），重力加速度为g。(1)飞机在滑行道上以速度v0匀速滑向起飞等待区时，发动机应提供多大的推力？(2)若将飞机在起飞跑道由静止开始加速

2、运动直至飞离地面的过程视为匀加速直线运动，发动机的推力保持恒定，请写出k0与k1、k2的关系表达式；(3)飞机刚飞离地面的速度多大？【答案】(1)Fk2v02k0(mgk1v02)；(2)k0Fk2v2ma；(3)vmgmgk1v2k1【解析】【分析】（1）分析粒子飞机所受的5个力，匀速运动时满足F推F阻F阻'，列式求解推力；（2）根据牛顿第二定律列式求解k0与k1、k2的关系表达式；（3）飞机刚飞离地面时对地面的压力为零.【详解】（1）当物体做匀速直线运动时，所受合力为零，此时有空气阻力F阻k2v02飞机升力F升k1v

3、02飞机对地面压力为N，NmgF升地面对飞机的阻力为：F阻'k0N由飞机匀速运动得：FF阻F阻，推由以上公式得F推k2v02k0(mgk1v02)（2）飞机匀加速运动时，加速度为a，某时刻飞机的速度为v，则由牛顿第二定律：F推-k2v2k0(mgk1v2)=ma解得：k0F推-k2v2mamgk1v2（3）飞机离开地面时：mg=k1v2解得：vmgk12．如图所示，一质量为m的金属球，固定在一轻质细绳下端，能绕悬挂点O在竖直平面内转动．整个装置能自动随着风的转向而转动，使风总沿水平方向吹向小球．无风时细绳自然下垂，有风

4、时细绳将偏离竖直方向一定角度，求：（1）当细绳偏离竖直方向的角度为θ，且小球静止时，风力F及细绳对小球拉力T的大小．（设重力加速度为g）（2）若风向不变，随着风力的增大θ将增大，判断θ能否增大到90°且小球处于静止状态，说明理由．【答案】（1）Tmg90°且小球处于静止状态，F=mgtanθ（2）不可能达到cos【解析】【分析】【详解】（1）对小球受力分析如图所示（正交分解也可以）应用三角函数关系可得：F=mgtanθ（2）假设θ=90，°对小球受力分析后发现合力不能为零，小球也就无法处于静止状态，故θ角不可能达到90°

5、且小球处于静止状态．3．如图所示，质量为m的物体放在一固定斜面上，当斜面倾角为30°时恰能沿斜面匀速下滑．对物体施加一大小为F、方向水平向右的恒力，物体可沿斜面匀速向上滑行．设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，当斜面倾角增大并超过某一临界角θ时，不论水平恒力F多0大，都不能使物体沿斜面向上滑行，试求：(1)物体与斜面间的动摩擦因数；(2)这一临界角θ0的大小．【答案】（1）3（2）60°3【解析】试题分析：（1）斜面倾角为30°时，物体恰能匀速下滑，满足mgsin30mgcos30解得33（2）设斜面倾角为α，由匀速直线运动的

6、条件：FcosmgsinFfFNmgcosFsin，FfFN解得：Fmgsinmgcoscossin当cossin0，即cot时，→∞，F即“不论水平恒力F多大”，都不能使物体沿斜面向上滑行此时，临界角060考点：考查了共点力平衡条件的应用【名师点睛】本题是力平衡问题，关键是分析物体的受力情况，根据平衡条件并结合正交分解法列方程求解．利用正交分解方法解体的一般步骤：①明确研究对象；②进行受力分析；③建立直角坐标系，建立坐标系的原则是让尽可能多的力落在坐标轴上，将不在坐标轴上的力正交分解；④x方向，y方向分别列平衡方程求解

7、．4．如图所示，水平面上有一个倾角为m，用绳子悬挂起来，绳子与斜面的夹角为的斜劈，质量为m．一个光滑小球，质量也，整个系统处于静止状态．（1）求出绳子的拉力T；（2）若地面对斜劈的最大静摩擦力保持静止，k值必须满足什么条件？【答案】（1）（2）【解析】【分析】等于地面对斜劈的支持力的k倍，为了使整个系统【详解】试题分析：(1)以小球为研究对象，根据平衡条件应用正交分解法求解绳子的拉力T；(2)对整体研究，根据平衡条件求出地面对斜劈的静摩擦力f，当f≤fm时，整个系统能始终保持静止．解：(1)对小球：水平方向：N1s

8、in30=Tsin30°°竖直方向：N1cos30+Tcos30°=mg°代入解得：；(2)对整体：水平方向：f=Tsin30°竖直方向：N2+Tcos30=2mg°而由题意：fm=kN2为了使整个系统始终保持静止，应该满足：fm≥f解得：．点晴：本题考查受力平衡的应用，小球静止不动受力平衡，以小球为研究对象分析受力