高中物理相互作用受力分析练习题
一、整体法练习题
1. 题目：一个质量为5kg的木箱放在水平地面上，木箱与地面间的动摩擦因数为0.2。当受到大小为20N的水平推力时，求木箱受到的合力大小。
解答：
对木箱进行受力分析，木箱受到重力、支持力、推力和摩擦力。
木箱在水平方向上受到推力和摩擦力，这两个力是相互作用力，大小相等，方向相反。
由于木箱在水平方向上受到的合力为零，所以木箱在水平方向上不受外力作用，即木箱受到的合力为零。
2. 题目：两个木块A和B的质量分别为5kg和10kg，它们之间用轻弹簧连接，放在光滑的水平面上。开始时弹簧处于压缩状态，弹簧的弹性势能为10J，现同时由静止释放A和B，求弹簧恢复原长时，A和B的速度大小。
解答：
对A和B组成的整体进行受力分析，整体只受到弹簧的弹力。
当弹簧恢复原长时，弹簧的弹力为零，系统的动量守恒。
设A和B的速度大小分别为v₁和v₂，由动量守恒定律得：0 = m₁v₁ + m₂v₂，即0 = 5v₁ + 10v₂。
又因为弹簧的弹性势能全部转化为A和B的动能，所以1/2m₁v₁² + 1/2m₂v₂² = 10J。
解这两个方程，得到v₁ = 2m/s，v₂ = 1m/s。
二、隔离法练习题
1. 题目：一个质量为2kg的物体放在水平地面上，物体与地面间的动摩擦因数为0.3。当受到大小为10N的水平推力时，求物体受到的摩擦力大小。
解答：
对物体进行受力分析，物体受到重力、支持力、推力和摩擦力。
物体在水平方向上受到推力和摩擦力，这两个力是相互作用力。
物体在水平方向上受到的合力为F – f = ma，其中F为推力，f为摩擦力，a为加速度。
由牛顿第二定律得：F – f = ma，又因为f = μN，N = mg，所以F – μmg = ma。
代入数据得：10N – 0.3 × 2kg × 10m/s² = 2kg × a，解得a = 1m/s²。
再由f = μN得f = 0.3 × 2kg × 10m/s² = 6N。
2. 题目：两个木块A和B的质量分别为2kg和3kg，它们之间用轻弹簧连接，放在光滑的水平面上。开始时弹簧处于拉伸状态，弹簧的弹性势能为12J，现同时由静止释放A和B，求弹簧恢复原长时，A和B的速度大小。
解答：
对A和B分别进行受力分析，A和B都受到重力、支持力、弹簧的弹力和摩擦力。
当弹簧恢复原长时，弹簧的弹力为零，A和B的动量不守恒，但A和B在水平方向上动量变化量大小相等，方向相反。
设A和B的速度大小分别为v₁和v₂，由动量定理得：FΔt = m₁v₁ – 0，FΔt = m₂v₂ – 0。
又因为弹簧的弹性势能全部转化为A和B的动能，所以1/2m₁v₁² + 1/2m₂v₂² = 12J。
解这三个方程，得到v₁ = 2√3m/s，v₂ = 2√3m/s。