1_专题二 相互作用(资料包word版)

专题二相互作用1.(2022山东潍坊一模,2)如图甲所示为被称作“雪游龙”的国家雪车雪橇中心,2022年北京冬奥会期间,该场馆承担雪车、钢架雪车、雪橇三个项目的全部比赛。

图乙为运动员从侧壁冰面过“雪游龙”独具特色的360°回旋弯道的场景,在某段滑行中运动员沿倾斜侧壁在水平面内做匀速圆周运动,则此段运动过程中( )甲乙A.雪车和运动员所受合外力为零B.雪车受到冰面斜向上的摩擦力C.雪车受到冰面的摩擦力方向与其运动方向相反D.运动员所受雪车的支持力小于自身重力答案 C 雪车和运动员沿倾斜侧壁在水平面内做匀速圆周运动,处于非平衡状态,所受合外力不为零,A错误;雪车受到的摩擦力是滑动摩擦力,与相对冰面运动方向相反,故受到的摩擦力方向与其运动方向相反,B错误,C正确;雪车和运动员沿倾斜侧壁在水平面内做匀速圆周运动,运动员所受到的合外力指向轨迹圆心,故所受雪车的支持力大于自身重力,D错误。

2.(2022山东潍坊二模,5)如图所示,质量m b=2 kg的小物块b置于倾角为θ=30°的斜面体c上,通过绝缘细绳跨过光滑的定滑轮与带正电荷Q M=1×10-6 C的小球M连接,左侧细绳与斜面平行,带负电荷Q N=-√32×10-6 C的小球N用绝缘细绳悬挂于P点,两小球的质量相等。

初始时刻,连接小球M的一段细绳与竖直方向的夹角α=60°且两小球之间的距离d=3 cm。

设两带电小球在缓慢漏电的过程中,两球心始终处于同一水平面,且b、c都静止,放电结束后滑块b恰好没滑动,最大静摩擦力等于滑动摩擦力。

静电力常量k=9.0×109 N·m2/C2,g取10 m/s2。

下列说法正确的是( )A.初始状态,地面对斜面体c的摩擦力大小为5√3NB.放电过程中,小物块b对斜面体c的摩擦力不一定变大C.地面对斜面体c的支持力先变小后变大D.小物块b和斜面体c之间的动摩擦因数为√33答案 A 由题意可得,初始状态,地面对斜面体c的摩擦力大小为f=T cos 30°,对小球M受力分析得T sin60°=F,其中F=k Q M Q Nd2=9×109×10-6×√32×10-6(0.03)2N=5√3N,联立解得f=5√3N,故A正确;设小球M的质量为m,放电过程中,两小球之间的库仑力F减小,对小球M受力分析得T cos α=mg,mg tan α=F,则随着库仑力F减小,夹角α减小,拉力T减小,且开始时α=60°,可求得M小球的质量为0.5 kg,绳子拉力T=10 N,对物块b受力分析知m b g sin θ=T,即开始时,斜面体对物块b的摩擦力为零,随着拉力减小,斜面体对物块b的摩擦力沿斜面向上,且有m b g sin θ=T+f c ,可见,随着拉力T 减小,斜面体对物块b 的摩擦力一定增大,故B 错误;设b 、c 整体质量为m bc ,则对bc 整体受力分析得F N +T sin θ=m bc g,可见,随着拉力减小,地面对斜面体c 的支持力F N 一直变大,故C 错误;由题意知,放电结束后绳子拉力大小等于小球M 的重力,且滑块b 恰好没滑动,则对b 受力分析得m b g sin θ=mg+μm b g cos θ,解得μ=√36,故D 错误。

3.(2021河西三模,2)如图所示,在高空走钢丝的表演中,若表演者走到钢丝中点时,使原来水平的钢丝下垂与水平面成θ角,此时钢丝上的弹力应是表演者重力的( )A.12B.cosθ2C.12sinθ D.tanθ2答案 C 以人为研究对象,分析受力情况,如图所示,根据平衡条件,两钢丝合力与表演者的重力等大反向,则有2F sin θ=mg,解得F=mg 2sinθ,故钢丝上的弹力应是表演者重力的12sinθ,C 正确,A 、B 、D 错误。

4.(2022河东一模,4)如图所示,物体甲放置在水平地面上,通过跨过定滑轮的轻绳与小球乙相连,整个系统处于静止状态。

现对小球乙施加一个水平力F,使小球乙缓慢上升一小段距离,整个过程中物体甲保持静止,甲受到地面的摩擦力为f,则该过程中( )A.f 变小,F 变大B.f 变小,F 变小C.f 变大,F 变小D.f 变大,F 变大答案 D 以小球乙为研究对象受力分析,设连接小球乙的绳与竖直方向的夹角为α,根据平衡条件可得,水平拉力为F=mg tan α,可见水平拉力F 逐渐增大,绳子的拉力为T=mgcosα,故绳子的拉力也是逐渐增大;以物体甲为研究对象受力分析,根据平衡条件可得,物体甲受地面的摩擦力与绳子拉力的水平方向的分力T x =T cos θ等大反向,故摩擦力f 是逐渐增大的;故D 选项正确。

5.(2022和平二模,5)农村在修建住房时,常用如图所示的简易机械装置来搬运建筑材料。

光滑滑轮用通过轴心O 的竖直轻杆固定在支架上的O'点,开始乙手中的绳子松弛,甲站在地面上通过定滑轮缓慢拉动绳子端点A,使材料竖直上升到达楼顶之后,乙再在楼顶水平拉着BC 绳把建筑材料缓慢移到楼顶平台上。

整个过程中甲的位置一直不动,下列说法正确的是 ( )A.材料竖直上升过程中,轻杆OO'上的力一定沿竖直方向B.乙移动建筑材料的过程中,甲对绳的拉力保持不变C.乙移动建筑材料的过程中,乙对BC绳的拉力大小不变D.乙移动建筑材料的过程中,甲对地面的摩擦力逐渐增大答案 D 材料竖直上升过程中,以定滑轮为研究对象,由于定滑轮与甲这一侧绳子OA拉力存在水平向左的分力,根据受力平衡可知,轻杆OO'对滑轮的作用力一定有水平向右的分力,故轻杆OO'上的力不沿竖直方向,A选项错误;乙移动建筑材料的过程中,可知滑轮与乙这一侧绳子OC与竖直方向的夹角θ逐渐变大,以C点为对象,根据受力平衡可得T OC=mgcosθ,T BC=mg tan θ,可知随着θ的增大,T OC增大,T BC增大,故甲对绳的拉力增大,乙对BC绳的拉力增大,B、C选项错误;乙移动建筑材料的过程中,对甲受力分析,由受力平衡可知,地面对甲的摩擦力大小等于绳子OA对甲的拉力在水平方向的分力,由于OA绳对甲的拉力增大,且OA绳与水平方向夹角不变,可得地面对甲的摩擦力逐渐增大,根据牛顿第三定律可得,甲对地面的摩擦力逐渐增大,D选项正确。

6.物理生活(2022南开一模,5)弹跳能力是职业篮球运动员重要的身体素质指标之一,许多著名的篮球运动员因为具有惊人的弹跳能力而被球迷称为“弹簧人”。

弹跳过程是身体肌肉、骨骼关节等部位一系列相关动作的过程,屈膝是其中的一个关键动作。

现把人屈膝时的情境简化为如图所示模型,设人屈膝下蹲至膝关节弯曲的角度为θ时,大、小腿部的肌群对膝关节的作用力F的方向水平向后,且大腿骨、小腿骨对膝关节的作用力大致相等,则脚掌所受地面竖直向上的弹力为( )A.F 2tan θ2B.F2tan θ2C.F 2cos θ2D.F 2sin θ2答案 A 设大腿骨和小腿骨对膝关节的作用力大小为F1,已知它们之间的夹角为θ,F为它们的合力的大小,作出平行四边形如图所示,有F1 cos θ2=F2,则脚掌对地面竖直向下的压力为F N=F1 sin θ2,由牛顿第三定律可知脚掌所受地面竖直向上的弹力为F N'=F2tan θ2。

故选A。

7.物理生活(2022河南大联考二)如图所示是常用的千斤顶,摇动手柄时,螺纹轴能迫使千斤顶的两臂靠拢,从而将重物顶起。

利用两个相同的千斤顶分别顶起质量为m1、m2的重物,顶起过程中,当上方两臂之间的夹角分别为120°、106°时,两个千斤顶臂上的作用力大小相等。

已知sin 53°=0.8,cos53°=0.6,则m1∶m2为( )A.5∶3B.5∶4C.5∶6D.3∶4答案 C 假设两次操作中两臂作用力大小相等时,弹力均为F,根据力的平行四边形定则可得2F cos 60°=m1g,2F cos 53°=m2g,解得m1∶m2=5∶6,选项C正确。

8.(2022长沙一中月考八,5)如图所示为剪式千斤顶的截面图。

四根等长的支持臂用光滑铰链连接,转动手柄,通过水平螺纹轴减小M、N间的距离,以抬高重物。

保持重物不变,MP和PN夹角为120°时N点受到螺纹轴的作用力为F1;MP和PN夹角为60°时N点受到螺纹轴的作用力为F2。

不计支持臂和螺纹轴的重力,则F1与F2大小之比为( )A.1∶1B.1∶3C.√3∶1D.3∶1答案 D 当两臂间的夹角为120°时,两臂受到的压力为N1=G2cos60°=G,对N点分析,N点受到螺纹轴的作用力为F1=2N1 cos 30°=√3G;当两臂间的夹角为60°时,两臂受到的压力N2=G2cos30°=√33G,对N点分析,N点受到螺纹轴的作用力为F2=2N2 cos 60°=√33G,则有F1∶F2=3∶1,故A、B、C错误,D正确。

9.(2022长沙长郡中学月考四,4)挂灯笼的习俗起源于西汉时期,已成为中国人喜庆的象征。

如图所示,由五根等长的轻质细绳悬挂起四个质量相等的灯笼,中间的细绳是水平的,另外四根细绳与水平面所成的角度分别为θ1和θ2。

下列关系式中正确的是( )A.T OA=2mgtan θ1B.T AB=mgsin θ2C.T BC=2mg tan θ1D.sin θ1=2 sin θ2答案 B 由五根等长的轻质细绳悬挂起四个质量相等的灯笼,两边受力对称,对B点受力分析有T AB cosθ2=T BC,T AB sin θ2=mg,解得T AB=mgsin θ2,T BC=mgtan θ2,故B正确;对A受力分析,由平衡条件有T OA cos θ1=T ABcos θ2,T OA sin θ1=mg+T AB sin θ2,解得T OA=2mgsin θ1,T AB=2mgcos θ1sin θ1 cos θ2,tan θ1=2 tan θ2,T BC=2mgtan θ1,故A、C、D错误。

10.物理生活[2022广东六校联考(四),3]一枚磁钉将一张A4白纸“吸”在竖直静立的磁性白板上。

磁钉与纸始终处于静止状态。

下列说法中正确的是( )A.A4纸受五个力B.A4纸对白板的摩擦力竖直向上C.A4纸的重力与白板对它的摩擦力是一对平衡力D.磁钉对白板的吸引力与白板对磁钉的吸引力是一对平衡力答案 A 纸受到重力、磁钉和白板对它的正压力、磁钉和白板对它的摩擦力,共5个力作用,故A正确;白板对纸的摩擦力方向向上,由牛顿第三定律知纸对白板的摩擦力方向向下,故B错误;纸在竖直方向受到重力与磁钉和白板对它的摩擦力而平衡,故白板对它的摩擦力与重力并不是一对平衡力,故C错误;磁钉对白板的吸引力与白板对磁钉的吸引力是一对作用力和反作用力,故D错误。