1、（物理）物理试卷分类汇编物理相互作用( 及答案 ) 含解析一、高中物理精讲专题测试相互作用1 一轻弹簧的一端固定在倾角为的固定光滑斜面的底部，另一端和质量为m 的小物块3a 相连，如图所示质量为m的小物块 b 紧靠 a 静止在斜面上，此时弹簧的压缩量为5x0，从 t=0 时开始，对b 施加沿斜面向上的外力，使b 始终做匀加速直线运动经过一段时间后，物块a、b 分离；再经过同样长的时间，b 距其出发点的距离恰好也为x0弹簧的形变始终在弹性限度内，重力加速度大小为g求 ：(1)弹簧的劲度系数；(2)物块 b 加速度的大小；(3)在物块 a、 b 分离前，外力大小随时间变化的关系式8mg sin22
2、（ 2） g sin（ 3） F8 mg sin4mg sin【答案】 （1）5x052525x0【解析】【详解】（1）对整体分析，根据平衡条件可知，沿斜面方向上重力的分力与弹簧弹力平衡，则有：3kx0=（ m+m） gsin 58mgsin解得： k=5x0（2）由题意可知，b 经两段相等的时间位移为x0；x11由匀变速直线运动相邻相等时间内位移关系的规律可知：x04说明当形变量为x1x0 x03x0时二者分离；44对 m 分析，因分离时ab 间没有弹力，则根据牛顿第二定律可知：kx1-mgsin =ma联立解得： a=1 gsin5（3）设时间为 t，则经时间 t 时， ab 前进的位移
3、x=1at2= gsint 2210则形变量变为： x=x0-x对整体分析可知，由牛顿第二定律有：F+kx-（ m+ 3m） gsin =（m+3m） a55解得： F= 84mg2 sin2t 2mgsin +25x025因分离时位移 x= x0由 x= x0 =1at2 解得： t5x04422gsin故应保证 0t5x0， F表达式才能成立2gsin点睛：本题考查牛顿第二定律的基本应用，解题时一定要注意明确整体法与隔离法的正确应用，同时注意分析运动过程，明确运动学公式的选择和应用是解题的关键2 质量为M 的木楔倾角为( 45 )，在水平面上保持静止，当将一质量为m 的木块放在木楔斜面上时
4、，它正好匀速下滑当用与木楔斜面成角的力F 拉木块，木块匀速上升，如图所示 (已知木楔在整个过程中始终静止)(1)当 时，拉力F 有最小值，求此最小值；(2)求在 (1)的情况下木楔对水平面的摩擦力是多少？【答案】 （1） Fmin mg sin 21（ 2） mg sin 42【解析】【分析】（ 1）对物块进行受力分析，根据共点力的平衡，利用正交分解，在沿斜面和垂直斜面两方向列方程，进行求解（ 2）采用整体法，对整体受力分析，根据共点力的平衡，利用正交分解，分解为水平和竖直两方向列方程，进行求解【详解】木块在木楔斜面上匀速向下运动时，有mgsin mgcos，即 tan(1)木块在力 F 的作
5、用下沿斜面向上匀速运动，则：Fcos mgsin fFsin FN mgcosfFNmgsin2联立解得：Fcos则当时， F 有最小值 ， Fmin mgsin2(2)因为木块及木楔均处于平衡状态，整体受到地面的摩擦力等于F 的水平分力，即fFcos当 ，fmgsin2 cos21 mgsin42【点睛】木 放在斜面上 正好匀速下滑 含 摩擦因数的 恰好等于斜面 角的正切 ，当有外力作用在物体上 ，列平行于斜面方向的平衡方程，求出外力 F 的表达式， F 取最小 的条件3 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
6、 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 ：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 B=250 N=G cos =500A、 B 摩擦因数 ：（2）以 AB 整体 研究
7、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。4如 所示， B、 C 两小球的重力均 G，用 挂于 A、 D 两点，系 于静止状 求：（ 1） AB 和 CD 两根 的拉力各 多大？（ 2） BC与 直方向的 角是多大？【答案】（ 1） F13G 、 F2G （ 2）60 0【解析】【分析】【 解】（1） B、 C 整体研究，如 所
8、示：由 可得AB 的拉力 ：， CD 的拉力 ：（2）对 C球研究，如图所示：，可得：，【考点定位】考查了共点力平衡条件的应用【点睛】在处理共点力平衡问题时，关键是对物体进行受力分析，然后根据正交分解法将各个力分解成两个方向上的力，然后列式求解，如果物体受到三力处于平衡状态，则可根据矢量三角形法，将三个力移动到一个三角形中，然后根据角度列式求解，5 如图所示，置于水平面上的木箱的质量为m=3.8kg，它与水平面间的动摩擦因数=0.25 ，在与水平方向成37角的拉力F 的恒力作用下从A 点向 B 点做速度V1=2.0ms匀速直线运动（ cos37=0.8 ，sin37 =0.6 ，g 取 10N
9、/kg ）（ 1）求水平力 F 的大小；（ 2）当木箱运动到 B 点时，撤去力 F，木箱在水平面做匀减速直 线运动，加速度大小为2.5m/s 2 ，到达斜面底端C 时速度大小为v 2 =1m/s，求木箱从B 到 C的位移 x 和时间 t ；（3）木箱到达斜面底端后冲上斜面，斜面质量M=5.32kg ，斜面的倾角为37木箱与斜面的动摩擦因数 =0.25 ，要使斜面在地面上保持静止求斜面与地面的摩擦因数至少多大、【答案】（ 1） 10N（2） 0.4s0.6m（ 3） 1（答 0.33 也得分）3【解析】（1）由平衡知识：对木箱水平方向F cosf ，竖直方向：且 fFN ，解得 F=10N（2）
10、由 v22v122ax ，解得木箱从B 到 C 的位移 x=0.6m，F sinFNmgv2 v11 2ts 0.1sa2.5（3）木箱沿斜面上滑的加速度a1mg sin 37mg cos378m / s2m对木箱和斜面的整体，水平方向f1ma1 cos37M m g FNma1 sin37 ，其中 f11竖直方向：1 FN ，解得13点睛：本题是力平衡问题，关键是灵活选择研究对象进行受力分析，根据平衡条件列式求解求解平衡问题关键在于对物体正确的受力分析，不能多力，也不能少力，对于三力平衡，如果是特殊角度，一般采用力的合成、分解法，对于非特殊角，可采用相似三角形法求解，对于多力平衡，一般采用正
11、交分解法6如图所示，在匀强磁场中有一倾斜的平行金属导轨，导轨间距为L=0 2m，长为2d，d=05m ，上半段d 导轨光滑，下半段d 导轨的动摩擦因素为3，导轨平面与水平6面的夹角为=30匀强磁场的磁感应强度大小为B=5T，方向与导轨平面垂直质量为m=0 2kg 的导体棒从导轨的顶端由静止释放，在粗糙的下半段一直做匀速运动，导体棒始终与导轨垂直，接在两导轨间的电阻为R=3，导体棒的电阻为r=1 ，其他部分的电阻均不计，重力加速度取g=10m/s 2，求：（ 1）导体棒到达轨道底端时的速度大小；（ 2）导体棒进入粗糙轨道前，通过电阻R 上的电量 q；（ 3）整个运动过程中，电阻 R 产生的焦耳热
12、 Q【答案】（ 1） 2m/s（ 2） 0 125C（ 3） 0 2625J【解析】试题分析：（ 1）导体棒在粗糙轨道上受力平衡：mgsin = mgcos +BILE=BLv解得： v=2m/s（2）进入粗糙导轨前：解得： q=0 125C（3）由动能定理得：考点：法拉第 磁感 定律；物体的平衡； 能定理【名 点睛】本 是力学的共点力平衡与 磁感 的 合，都要求正确分析受力情况，运用平衡条件列方程，关 要正确推 出安培力与速度的关系式，分析出能量是怎 化的7如 甲所示，表面 、 角 =30的斜面固定在水平地面上，斜面所在空 有一 度 D=0.40m 的匀 磁 区域，其 界与斜面底 平行，磁
13、方向垂直斜面向上一个 量m=0.10kg 、 阻 R=0.25W 的 匝矩形金属框 abcd，放在斜面的底端，其中 ab 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 ，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
14、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 区域后以速度v1 做匀速直 运 ，由法拉第 磁感 定律和欧姆定律有：E=BLv1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v1 匀速穿出磁 ， 明 框的 度等于磁 的 度，即 ： 框在减速 零 ，有：所以 框不会下滑， 框穿 磁 的 t， ： 解
15、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 绳 OC与 直方向成30角， O 量不 的光滑滑 ，已知物体B 重 1000N ，物体 A重 400N，物 A 和 B 均静止。求：（1）物体 B 所受地面的摩擦力 多大；（2）物体 B 所受地面的支持力 多大？【答案】（ 1） 200 3N ；（ 2） 800N【解析】【分析】【 解】(1) (2) 滑 O 于静止状 ， OC 子拉力大小等于 OA、OB 两 子拉力之和，由于OA 和OB 是一根 子，拉力相等，因此 子OC 于 AOB 的角平分 上，又由于 OC与 直方向成
16、 30角，因此AOB =60 o因此， OB 与水平方向 角=30o由于 A 于静止状 ， 子OB 的拉力TmA g 400N因此 B 受到的摩擦力f T cos400 cos30o200 3N受地面的支持力为N，则NT sin 30omB g解得N=800N9 如图所示，一轻弹簧一端固定在竖直放置光滑大圆环最高点，大圆环半径为R，另一端栓接一轻质小圆环，小圆环套在大圆环上，开始时弹簧与竖直方向成60，当在小圆环上挂一质量为m 的物体后使之缓慢下降，静止时弹簧与竖直方向成45。求：(1)弹簧的劲度系数；(2)当在小圆环上挂多大质量的物体，静止时弹簧与竖直方向成37；(3)当在小圆环上挂的质量满
17、足什么条件时，稳定后，小圆环处于最低位置。（弹簧始终在弹性限度内， sin37 =0.6， cos37=0.8）【答案】 (1)(22) mg； (2) m3 (22) m ； (3)m1 (22) mk =1822R【解析】【分析】【详解】(1)静止时弹簧与竖直方向成45，对圆环进行受力分析，如图所示：根据平衡条件，弹簧的弹力mgF2mgcos45根据几何关系，弹簧的伸长量x=（2 -1） R根据胡克定律F=kx联合上面各式解得k = (22) mgR(2)设静止时弹簧与竖直方向成，小环上挂的物体的质量为m1 ，对圆环进行受力分析，受到重力 m1g、弹簧的拉力 F、大圆环的支持力 N，根据平
18、衡条件，作出三个力的矢量三角形，如图所示：根据几何知识，力的矢量三角形和实物三角形AOB相似，而OA 和OB 都等于R，所以m1g和 N 始终相等AB=2Rcos F=2m1gcos 弹簧的伸长量x=2Rcos -R=（2cos -1）R根据胡克定律F=kx即2m1 gcos(22) mg（2cos1） R R当 =37时，代入式解得m132） m（28(3)小圆环恰好处于最低位置，此时=0，代入式解得m21 (22) m2所以小圆环所挂物体质量 m21 (22) m 时，小圆环可以处于最低点。210 足够长的光滑细杆竖直固定在地面上，轻弹簧及小球A、B 均套在细杆上，弹簧下端固定在地面上，上
19、端和质量为m1=50g 的小球A 相连，质量为m2=30g 的小球B 放置在小球A 上，此时A、 B 均处于静止状态，弹簧的压缩量x0=0.16m ，如图所示。从t=0时开始，对小球 B 施加竖直向上的外力，使小球B 始终沿杆向上做匀加速直线运动。经过一段时间后A、 B 两球分离；再经过同样长的时间，B 球距其出发点的距离恰好也为x0。弹簧的形变始终在弹性限度内，重力加速度取g=10m/s 2。求：(1)弹簧的劲度系数k；(2)整个过程中小球B 加速度 a 的大小及外力F 的最大值。【答案】 (1)5N/m ； (2)2m/s 2， 0.36N【解析】【详解】(1)根据共点力平衡条件和胡克定律得：m1 m2 gkx0解得： k5N / m ；(2)设经过时间 t 小球 A、B 分离，此时弹簧的压缩量为x0 ，对小球 A：kxm1 gm1ax0x1 at 22小球 B：x012a2t2当 B 与 A 相互作用力为零时F 最大对小球 B：F m2 g m2 a解得： a2m / s2 ， F0.36N
