1、最新高考物理相互作用及其解题技巧及练习题( 含答案 )一、高中物理精讲专题测试相互作用1 如图所示，质量M=2kg 的物块 A 放在水平地面上，滑轮固定在天花板上，细绳跨过滑轮，一端与物块A 连接，另一端悬挂质量 m=1kg 的物块 B，细绳竖直， A、 B 处于静止状态。现对物体A 施加向左的水平外力 F，使 A 沿水平面向左缓慢移动。物块A 刚开始移动时水平外力 F1 3N，不计绳与滑轮间的摩擦，重力加速度g 取 10 m/s 2，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，求：(1)物块 A 与水平地面间的动摩擦因数；(2)当连接物块A 的细绳与竖直方向的夹角=37 时，水平外力F2 的大小。 (已知s
2、in37 =0.6， cos37 =0.8)【答案】（ 1） 0.3（ 2） 9.6N【解析】【分析】(1) 活结绳竖直时张力相等，由平衡知识求解.(2) 抓住两物体的联系点：倾斜的活结绳上的张力依然相等，由受力分析求外力.【详解】(1) 设物块 A 刚开始移动时，绳子的拉力为T，地面对 A 的支持力为 N1 ，由平衡条件得,对 ： T mgB对 A： Mg N1 T F1 f1 N1代入数据得0.3(2) 当 与 直方向 角 37 ，地面 A 的支持力 N 2由平衡条件得：F2N 2T sinN2T cosMg代入数据，得F29.6?N【点睛】 接体的关 是掌握活 上的五同 律：沿 力相同，
3、沿 加速度相同，沿 瞬 速度相等，沿 的拉力功率相等；沿 的拉力做功相等.2 如 所示 ,在 角=30的斜面上放一木板A,重 GA=100N,板上放一重 GB=500N 的木箱 B,斜面上有一固定的 板,先用平行于斜面的 子把木箱与 板拉 ,然后在木板上施加一平行斜面方向的拉力F,使木板从木箱下匀速抽出此 , 子的拉力T=400N。 木板与斜面 的 摩擦因数,求：(1)A、 B 的摩擦力和摩擦因素；(2)拉力 F 的大小。【答案】 （1） A、 B 的摩擦力 f B为 150N；摩擦因数2；=（ 2）拉力 F 的大小 325N。【解析】【 解】（ 1） B 受力分析如 由平衡条件，沿斜面方向有
4、 ：GBsin B+f=T代入数据，解得A、 B 摩擦力 ：f B=150N方向沿斜面向下，垂直斜面方向：NB=GBcos =500 =250NA、 B 摩擦因数 ：（2）以 AB 整体 研究 象，受力分析如 ，由平衡条件得：F=fA+T-（ GA+GB） sin NA=（GA+GB） cos fA=1NA 立解得：F=325 N【点睛】本 考 共点力平衡条件的 用，要注意在解 能正确 研究 象，作出受力分析即可求解，本 要注意 然两 A 运 B 静止，但由于二者加速度均零，因此可以看作整体 行分析。3 用 量 m 、 阻 R 的 做成 l 的正方形 框MNPQ，并将其放在 角 的平行 上，平
5、行 的 距也 l ，如 所示， 框与 之 是光滑的，在 的下端有一 度 l （即 ab l ）、磁感 度 B 的有界匀 磁 ，磁 的 界aa 、bb 垂直于 ，磁 的方向与 框平面垂直， 框从 示位置由静止 放，恰能匀速穿 磁 区域，重力加速度 g ，求：（1） 框通 磁 的速度v ；（2） 框 MN 运 到 aa 的 程中通 框 横截面的 荷量q ；（3）通 磁 的 程中， 框中 生的 量Q。mgRsin【答案】（ 1） vB2l 2?Bl 2（2） qR（3） Q2mglsin【解析】试题分析：（ 1）感应电动势 :EBlv ，感应电流 :IE ，安培力： F BIlR线框在磁场区域做匀速
6、运动时，其受力如图所示Fmgsin解得匀速运动的速度: vmgRsinB2 l 2?（2）解法一：由 BIlmgsin得， Img sintlB2l 3，BlvmgRsin，所以 q ItBl 2R解法二：平均电动势En， IEtn，所以 qBl 2， q IR 。tRR（3）解法一：通过磁场过程中线框沿斜面匀速运动了2l的距离，由能量守恒定律得：E增E减 ， Q2mglsin。解法二： QI 2 Rt2QmgsinR 2l2mgl sinBlv考点：导体切割磁感线时的感应电动势【名师点睛】遇到导轨类问题首先要画出侧视图及其受力分析图，然后列式求解；在求有关热量问题时，要从能量守恒的角度求解。
7、4 明理同学平时注意锻炼身体，力量较大，最多能提起m=50kg 的物体一重物放置在倾角 =15粗糙斜坡上，重物与斜坡间的摩擦因数为的试求该同学向上拉动的重物质量M 的最大值？【答案】【解析】【详解】由题意可知，该同学的最大拉力：F=mg设该同学与斜面方向的夹角是的时候拉动的物体的最大质量是M ，对物体受力分析知：垂直于斜面的方向：FN+Fsin =Mgcos沿斜面的方向：Fcos=f+Mgsin f= F若恰好拉动物体，则有：N联立解得：令 =tan ，代入上式可得：要使该同学向上拉动的物体的质量最大，上式分子取最大值，即：cos（ ） =1由 =tan =可得： =30联立以上各式得：Mma
8、x =【点睛】该题中按照常规的步骤对物体进行受力分析即可，题目的难点是如何利用三角函数的关系，化简并得出正确的结论5 (10 分 ) 如图所示，倾角=30、宽L=1m 的足够长的U 形光滑金属导轨固定在磁感应强度大小B=IT 、范围足够大的匀强磁场中，磁场方向垂直导轨平面向上。一根质量m=0.2kg，电阻R=l的金属棒ab垂直于导轨放置。现用一平行于导轨向上的牵引力F 作用在棒上，使棒由静止开始沿导轨向上运动，运动中ab棒始终与导轨接触良好，导轨电阻不计，重力加速度g 取l0m/s2。求：(1) 若牵引力的功率 P 恒为 56W，则 ab 棒运动的最终速度为多大 ?(2) 当ab棒沿导轨向上运
9、动到某一速度时撤去牵引力，从撤去牵引力到ab棒的速度为零，通过ab 棒的电量q=0.5C ，则撤去牵引力后ab棒向上滑动的距离多大?【答案】（1） 7 m/s；（ 2） 0.5m【解析】试题分析：（1）当以恒定功率牵引ab 棒达到最大速度时：P=Fv， E=BLv， I=E/R ， F 安 =BILF mg sinF安0解得： v=7 m/s(2) 设撤去 F 后 ab 棒沿导轨向上运动到速度为零时滑动的距离为x，通过 ab 的电荷量，EBLx， qBLxtI tRt联立解得：qRmx0.5BL考点：本题考查电磁感应6水平传送带以v=1.5m/s 速度匀速运动，传送带带的 A 端，它运动到传送
10、带另一端B 所需时间为AB 两端距离为6s，求：6.75m, 将物体轻放在传送（1）物块和传送带间的动摩擦因数？（2）若想使物体以最短时间到达B 端，则传送带的速度大小至少调为多少？（g=10m/s 2）【答案】（ 1）【解析】试题分析：（；（ 2）1）对物块由牛顿第二定律：，则经过时间的速度为：首先物块做匀加速然后做匀速则：由以上各式解得：（2）物块做加速运动的加速度为：物体一直做匀加速直线运动到B 点的速度： v2=2ax解得：考点：牛顿运动定律综合【名师点睛】物体放上传送带先做匀加速直线运动，结合牛顿第二定律和运动学公式求出匀加速直线运动的时间和位移，当物体的速度达到传送带的速度时，一起
11、做匀速直线运动根据时间求出匀速运动的位移，从而得出物体的总位移，即传送带 AB 的长度；若想使物体以最短时间到达 B 端，物体需一直做匀加速直线运动，则传送带的速度需大于等于物体从 A 点匀加速到B 点的速度。7如图甲所示，表面绝缘、倾角 =30的斜面固定在水平地面上，斜面所在空间有一宽度 D=0.40m 的匀强磁场区域，其边界与斜面底边平行，磁场方向垂直斜面向上一个质量m=0.10kg 、总电阻 R=0.25W 的单匝矩形金属框abcd，放在斜面的底端，其中ab 边与斜面底 重合， ab 边长 L=0.50m从 t=0 刻开始， 框在垂直 cd 沿斜面向上大小恒定的拉力作用下，从静止开始运
12、，当 框的 ab 离开磁 区域 撤去拉力， 框 向上运 ， 框向上运 程中速度与 的关系如 乙所示已知 框在整个运 程中始 未脱离斜面，且保持ab 与斜面底 平行， 框与斜面之 的 摩擦因数，重力加速度 g 取 10 m/s 2 求：（ 1） 框受到的拉力 F 的大小；（ 2）匀 磁 的磁感 度 B 的大小；（ 3） 框在斜面上运 的 程中 生的焦耳 Q【答案】（ 1） F=1.5 N （2）（ 3）【解析】 分析：（ 1）由 v-t 象可知，在0 0.4s 内 框做匀加速直 运 ， 入磁 的速度 v1=2.0m/s ，所以： 解 代入数据得：F=1.5 N（2）由 v-t 象可知， 框 入磁
13、 区域后以速度定律和欧姆定律有：E=BLv1 v1 做匀速直 运 ，由法拉第 磁感 由欧姆定律得： 于 框匀速运 的 程，由力的平衡条件有： 解 代入数据得：（3）由 v-t 象可知， 框 入磁 区域后做匀速直 运 ，并以速度 明 框的 度等于磁 的 度，即 ： 框在减速 零 ，有：v1 匀速穿出磁 ，所以 框不会下滑， 框穿 磁 的 t， ： 解 代人数据得：（ 11）考点： 体切割磁感 的感 ；力的合成与分解的运用；共点力平衡的条件及其 用； 合 路的欧姆定律8如图所示，轻绳绕过定滑轮，一端连接物块A，另一端连接在滑环C 上，物块A 的下端用弹簧与放在地面上的物块B 连接， A、B 两物块
14、的质量均为m，滑环 C的质量为M，开始时绳连接滑环C 部分处于水平，绳刚好拉直且无弹力，滑轮到杆的距离为L，控制滑块C，使其沿杆缓慢下滑，当C 下滑 L 时，释放滑环C，结果滑环C 刚好处于静止，此时B 刚好要离开地面，不计一切摩擦，重力加速度为g（1）求弹簧的劲度系数；（2）若由静止释放滑环C，求当物块B 刚好要离开地面时，滑环C 的速度大小【答案】（ 1） k3mg（ 2）55 gLL42【解析】试题分析：（ 1）设开始时弹簧的压缩量为x，则 kx=mg设 B 物块刚好要离开地面，弹簧的伸长量为x，则 kx=mgmg因此 x xk由几何关系得 2xL216 L2L2 L93L求得 x33m
15、g得 kL（2）弹簧的劲度系数为k，开始时弹簧的压缩量为mgLx13k当 B 刚好要离开地面时，弹簧的伸长量x2mgLk3因此 A 上升的距离为 hx1x22L3C 下滑的距离 H(Lh)2L24L3根据机械能守恒 MgHmgh1 m(vH)2 1 Mv 22H 2L22又 2mgcos370=Mg联立求得(2 Mm)gL55v 1075MgL48m42考点：胡克定律；机械能守恒定律【名师点睛】对于含有弹簧的问题，是高考的热点，要学会分析弹簧的状态，弹簧有三种状态：原长、伸长和压缩，含有弹簧的问题中求解距离时，都要根据几何知识研究所求距离与弹簧形变量的关系9 如图所示，粗糙水平地面上放置一个截
16、面为半圆的柱状物体AA与墙之间再放一光滑，圆球 B，整个装置处于静止状态。已知A、 B 两物体的质量分别为M 和 m，光滑圆球 B 同半圆的柱状物体半径均为r，已知 A 的圆心到墙角距离为 2r ，重力加速度为 g。求：(1)B 物体受到墙壁的弹力大小；(2)A 与地面间的动摩擦因数满足什么条件？（设A 与地面间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力）(3)若 A 物体在水平外力作用下向右缓慢移动至B 即将落地，则A、 B 间作用力大小变化的范围。【答案】 (1) 3 mg (2)3m23mgN AB 2mg(3)33(M m)3【解析】【详解】(1)对 B 受力分析：由几何关系：sinr12r2解得：
17、=30 o由平衡条件得：N AB cosmg0N AB sinN B0解得 B 物体受到墙壁的弹力大小为：N Bmg tan33mg(2)对整体分析：可知地面对A 的摩擦力大小为：3f mg3地面对 A 的支持力为：N A(Mm)g要使 A 不滑动，则：N A( Mm) g33mg解得：3m3(Mm)(3)对 B 受力分析如图：由图可知，开始时AB 间的作用力最小，最小值为：N AB minmgo2 3 mgcos303当 B 即将落地时， AB 间的作用力最大，由几何关系可得，AB 间的作用力与竖直方向的夹角有：r1cos2r2解得：=60o此时 AB 间的作用力为：N AB maxmg2m
18、gcos60o所以 A、 B 间作用力大小变化的范围为：2 3mg2mg 。N AB310 为了研究过山车的原理，某物理小组提出了下列的设想：取一个与水平方向夹角为，长为的倾斜轨道AB，通过微小圆弧与长为的水平轨道BC 相连，然后在C 处设计一个竖直完整的光滑圆轨道，出口为水平轨道D，如图所示现将一个小球从距A 点高为的水平台面上以一定的初速度水平弹出，到A 点时速度方向恰沿AB 方向，并沿倾斜轨道滑下已知小球与AB 和 BC间的动摩擦因数均为取求：（ 1）小球初速度的大小；（ 2）小球滑过 C 点时的速率；（ 3）要使小球不离开轨道，则竖直圆弧轨道的半径R 应该满足什么条件【答案】（1）；（
19、 2）；（ 3）【解析】试题分析：（1）小球离开弹簧后做平抛运动到达A 点，竖直方向：由可知在 A 点的速度vA 恰好沿 AB 方向，由几何关系可知：水平方向分速度即小球的初速度:（2）从 A 经 B 到 C 点的过程，由动能定理得：小球滑过 C 点时的速率 :（ 3） 若小球能通过圆形轨道的最高点，做完整的圆周运动，则其不脱离轨道小球刚能通过最高点时，小球在最高点与轨道没有相互作用，重力提供向心力根据牛顿第二定律：小球由 C 运动到圆形轨道的最高点，机械能守恒：得：，即轨道半径不能超过1 08m 若小球没有到达圆形轨道的与圆心等高处速度就减小到零，此后又沿轨道滑下，则其也不脱离轨道此过程机械
20、能守恒，小球由C 到达刚与圆心等高处，有：得：，即轨道半径不能小于2 7m 若圆形轨道半径太大，就会与倾斜轨道相交，故圆形轨道半径最大时恰遇倾斜轨道相切当圆轨道与AB 相切时，由几何关系得：，即圆轨道的半径不能超过15m 综上所述，要使小球不离开轨道，R 应该满足的条件是：考点：平抛运动，圆周运动，动能定理，机械能守恒定律【名师点睛】从抛出点到A 点做平抛运动，根据平抛运动的规律可解得落到A 点时竖直方向的速度vy，根据竖直方向速度 vy 与水平方向速度 vx 的夹角之间的关系，可以解得水平速度 v0；要求小物块沿倾斜轨道 AB 滑动经 C 点的速率，可利用动能定律列式求解；小球不离开轨道，一种情况是到与圆心等高前返回，另一种情况是完成完整的圆周运动，就要根据在圆周最高点重力提供向心力求解
