1、高考物理试卷物理相互作用题分类汇编含解析一、高中物理精讲专题测试相互作用1 如图所示， A、 B 都是重物， A 被绕过小滑轮P 的细线悬挂，B 放在粗糙的水平桌面上，滑轮 P 被一根斜短线系于天花板上的 O 点， O是三根细线的结点，细线 bO水平拉着物体 B，cO沿竖直方向拉着弹簧弹簧、细线、小滑轮的重力不计，细线与滑轮之间的摩擦力可忽略，整个装置处于静止状态若重物A 的质量为2kg，弹簧的伸长量为5cm ，cOa=120，重力加速度g 取 10m/s 2 ， 求：（ 1）桌面对物体 B 的摩擦力为多少？（ 2）弹簧的劲度系数为多少？（ 3）悬挂小滑轮的斜线中的拉力F 的大小和方向？【答案
2、】（ 1） 103N （2 ）200N/m （ 3） 203N ，方向在 Oa与竖直方向夹角的角平分线上 .【解析】【分析】（1）对结点O受力分析，根据共点力平衡求出弹簧的弹力和bO绳的拉力，通过B 平衡求出桌面对 B 的摩擦力大小（2）根据胡克定律求弹簧的劲度系数（3）悬挂小滑轮的斜线中的拉力F 与滑轮两侧绳子拉力的合力等大反向【详解】（1）重物 A 的质量为2kg，则 Oa绳上的拉力为FOa=GA=20N对结点 O受力分析，如图所示，根据平行四边形定则得：水平绳上的力为：Fob=FOasin60 =103 N物体 B 静止，由平衡条件可得，桌面对物体B 的摩擦力f=Fob=103 N（ 2
3、）弹簧的拉力大小为 F 弹 =FOacos60 =10N根据胡克定律得 F 弹 =kxF弹10得 k=200N/mx 0.05（3）悬挂小滑轮的斜线中的拉力F 与滑轮两侧绳子拉力的合力等大反向，则悬挂小滑轮的FF=2F a3N=20 3 N斜线中的拉力的大小为：O cos30 =2 202方向在 Oa与竖直方向夹角的角平分线上2 质量为M的木楔倾角为( 45 )m的木块放，在水平面上保持静止，当将一质量为在木楔斜面上时，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
4、下木楔对水平面的摩擦力是多少？1【答案】 （1） Fminmg sin 2（ 2）mg sin 4【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 的作用下沿斜面向上匀速运动，则：Fcos mgsin fFsin FN mgcosfFN联立解得：Fmgsin2cos则当时， F 有最小值 ， Fmin mgsin2(2)因为木块及
5、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当时， fmgsin2 cos21 mgsin42【点睛】木块放在斜面上时正好匀速下滑隐含动摩擦因数的值恰好等于斜面倾角的正切值，当有外力作用在物体上时，列平行于斜面方向的平衡方程，求出外力F 的表达式，讨论F 取最小值的条件3 如图所示， AB、BC、 CD和 DE 为质量可忽略的等长细线，长度均为5m， A、 E 两端悬挂在水平天花板上，AE 14m ，B、 D 是质量均为m 7kg 的相同小球，质量为M 的重物挂于 C 点，平衡时C 点离天花板的垂直距离为7m ，试求重物质量M【答案】 18kg【解析】【分析】分析几
6、何关系根据给出的长度信息可求得两绳子的夹角；再分别对整体和B、 C 进行受力分析，根据共点力的平衡条件分别对竖直方向和水平方向分析，联立即可求得M 【详解】设 AB 与竖直方向的夹角为 ，则由几何关系可知：（75sin） 2+（ 7 5cos） 2 52解得： sin+cos解得： sin0.6；或 sin 0.8由图可知，夹角应小于45，故 0.8 舍去；则由几何关系可知，BC与水平方向的夹角也为 ；设 AB 绳的拉力为 T，则对整体分析可知： 2Tcos37 Mg+2mg设 BC绳的拉力为 N；则有：对 B 球分析可知： TsinNcos联立解得： M 18Kg；【点睛】本题为较复杂的共点
7、力的平衡条件问题，解题的关键在于把握好几何关系，正确选择研究对象，再利用共点力的平衡条件进行分析即可求解4 随着摩天大楼高度的增加, 钢索电梯的制造难度越来越大。利用直流电机模式获得电磁驱动力的磁动力电梯研发成功。磁动力电梯的轿厢上安装了永久磁铁, 电梯的井壁上铺设了电线圈。这些线圈采取了分段式相继通电，生成一个移动的磁场, 从而带动电梯上升或者下降。工作原理可简化为如下情景。如图所示，竖直平面内有两根很长的平行竖直轨道，轨道间有垂直轨道平面、方向相反的匀强磁场，磁感应强度均为；电梯轿厢固定在如图所示的一个匝金属框内（电梯轿厢在图中未画出），并且与之绝缘，金属框的边长为 ，两磁场的竖直宽度与金
8、属框边的长度相同且均为，金属框整个回路的总电阻为；电梯所受阻力大小恒为；电梯空载时的总质量为。已知重力加速度为。（ 1）两磁场以速度 竖直向上做匀速运动， 电梯在图示位置由静止启动的瞬间，金属线框内感应电流的大小和方向；（ 2）两磁场以速度 竖直向上做匀速运动，来启动处于静止状态的电梯，运载乘客的总质量应满足什么条件；（ 3）两磁场以速度 竖直向上做匀速运动，启动处于静止状态下空载的电梯，最后电梯以某一速度做匀速运动，求在电梯匀速运动的过程中，外界在单位时间内提供的总能量。【答案】（ 1）；方向为逆时针方向。（2）（ 3）【解析】（ 1）根据法拉第电磁感应定律由闭合电路欧姆定律由式得根据楞次定
9、律可知，电流的方向为逆时针方向。（2）设电梯运载乘客的总质量为，根据平衡条件根据安培力公式由式得 梯运 乘客的 量 足（ 3） 梯匀速运 的速度 ，在 梯匀速运 的 程中，外界在 位 内提供的 能量 在 梯匀速运 程中，根据法拉第 磁感 定律由 合 路欧姆定律由平衡条件得根据安培力公式(11)由 (11) 式得点睛：本 是理 系 的 ，与磁 浮列 模型 似，关 要注意磁 运 ， 框相 于磁 向下运 ，而且上下两 都切割磁感 ， 生两个 ，两个 都受安培力5如 所示，两足 平行光滑的金属 MN 、PQ 相距 L， 平面与水平面 角 =30， 阻不 磁感 度 B=2T 的匀 磁 垂直 平面向上，
10、L=0.5m 的金属棒 ab 垂直于 MN 、PQ 放置在 上，且始 与 接触良好，金属棒ab的 量m=1kg、 阻 r=1 两金属 的上端 接右端 路，灯泡 阻R =4，定 阻 R =2，L1 阻箱 阻R2，重力加速度 g=10m/s2， 合开关，将金属棒由静止 放，下滑距=12离 s0 =50m 速度恰达到最大， 求：（ 1）金属棒下滑的最大速度 vm；（ 2）金属棒由静止开始下滑 2s0 的 程中整个 路 生的 Q【答案】（ 1） 30m/s （2） 50J【解析】解：（ 1）由 意知，金属棒匀速下滑 速度最大， 最大速度 vm， 有：mgsin =F安又 F 安 =BIL，即得 mgs
11、in=BILab 棒 生的感 E=BLvm通 ab 的感 流 I= 回路的 阻 R=r+R1+ 解代入数据得： vm=30m/s （2）由能量守恒定律有：mg?2s0sin =Q+ 解代入数据得： Q=50J答：（ 1）金属棒下滑的最大速度vm 是 30m/s （2）金属棒由静止开始下滑2s0的 程中整个 路 生的 Q 是 50J【点 】本 合 用 路知 、 磁感 知 和数学知 的能力要求 高，但是常 ，要得全分6(14 分 )如 所示，木板与水平地面 的 角可以随意改 ，当 =30时，可 点的一小木 恰好能沿着木板匀速下滑。若 小木 从木板的底端以大小恒定的初速率v0=10m/s 的速度沿木
12、板向上运 ，随着的改 ，小物 沿木板滑行的距离x 将 生 化，重力加速度g=10m/s 2。 ( 果可用根号表示)（ 1）求小物 与木板 的 摩擦因数；（ 2）当 角 足什么条件 ，小物 沿木板滑行的距离最小，并求出此最小 。【答案】 （1）（ 2） 60；m【解析】 分析：（ 1）当 ， 木 受力分析：（ 2 分）（ 2 分） 摩擦因素：（ 2 分）（ 2）当 化 ，木 的加速度 a ：（ 2 分）木 的位移S ：（ 2 分） 令， 当时 s 最小，即（ 2 分）S 最小 考点：考查了牛顿第二定律的应用点评：做本题的关键是对物体受力分析，找出临界状态，较难7 如图，将一木块置于电子平台秤上，
13、台秤的读数如图甲所示然后用一个斜向上的拉力作用于木块上，当木块刚要运动时台秤的读数如图乙所示，已知拉力与水平方向的夹角为37，最大静摩擦力等于滑动摩擦力sin37 =0.6， cos37 =0.8， g=10m/s 2，求：（ 1）拉力的大小为多少牛顿？（ 2）木块与台秤间的动摩擦因数（3）如果保持拉力的大小不变，将拉力与水平方向的夹角变为53，木块能否被拉动，请通过计算说明原因？【答案】 （1） F=30N（ 2） =0.75（ 3）不会被拉动【解析】试题分析：（1）（ 2）在图甲中，物体受重力和支持力，处于平衡状态，故台秤读数等于质量；图乙中，物体受重力、拉力、支持力和静摩擦力，根据平衡条
14、件列式求解静摩擦力和拉力；（ 3）受力分析后采用正交分解法求解支持力，根据 f= N求解最大静摩擦力，与拉力的水平分力比较来判断是否能够拉动物体解：（ 1）（ 2）根据甲图中台秤的读数可知木块的质量为5.00kg；用与水平方向的夹角为 37的力拉木块时，木块受到重力、台秤的支持力和摩擦力、手的拉力作用处于平衡状态，如图所示：根据平衡条件，采用正交分解法，有：竖直方向： Fsin37 +N=G水平方向： f=Fcos37 其中： f= N联立解得： F=30N =0.75（ 3）拉力与水平方向的夹角变为 53，此时木块受到重力、台秤的支持力和摩擦力、手的拉力作用，采用正交分解法，有：Fsin53
15、 +N =Gf = N 因为 f Fcos53，所以木块不会被拉动答：（ 1）拉力的大小为30 牛顿；（2）木块与台秤间的动摩擦因数为 0.75；（3）如果保持拉力的大小不变，将拉力与水平方向的夹角变为如上53，木块能被拉动，原因【点评】本题关键是对物体多次受力分析，根据平衡条件并结合正交分解法列式分析，要画受力分析图，不难+48如图所示，绝缘粗糙水平面处在水平向右的匀强电场中，场强大小E=16 10 N/C。一个质量为 m 0 2 kg，带电量为4 C 的带正电小物块（可视为质点），在水平q 2 010面上以 a=11m/s 2 的加速度向右做匀加速直线运动，小物块到达O 点时的速度为 vo
16、=4m/s 。（ g 取 10 m/s 2）（ 1）求小物块与水平面间的动摩擦因数；（2）若小物块到达O 点时，突然将该电场方向变为竖直向上且大小不变。求块距 O 点间距离。【答案】（ 1） 0 5（ 2）5m【解析】试题分析：（1） F=Eq根据牛顿第二定律：Fmg=ma解得 : =051 秒后小物（2）根据牛顿第二定律：Eq mg=ma、解得 :a、 =6m/s 2平抛运动： x= vot=4my= at2=3m=5m考点：牛顿第二定律的综合应用【名师点睛】此题是牛顿第二定律的综合应用习题；关键是分析物块的受力情况，搞清物体的运动情况，掌握类平抛运动的处理方法。9 如图所示，在倾角 37的
17、斜面上，用一水平力F 推一质量为m10 kg的物体，欲使物体沿斜面匀速运动，已知物体与斜面间的动摩擦因数 0.2，试求F 的大小(sin37 0.6， cos 37 0.8)【答案】 112 N 或 48 N【解析】【分析】当 F 较小时，摩擦力方向沿斜面向上，当F 较大时，摩擦力方向沿斜面向下，分别针对两种情况，运用平衡条件和正交分解法，求出F 的大小 ；【详解】解：若物体在力F 的作用下刚好沿斜面向上匀速运动，对物体受力分析，如图所示，由平衡条件： mgsinfFcosNmgcosFsinfuN联立解得： F112N若物体在力F 的作用下刚好沿斜面向下匀速运动，对物体受力分析，如图所示，由
18、平衡条件： mgsinFcosfNmgcosFsinfuN联立解得： F48N10 如图所示，一本质量分布均匀的大字典置于水平桌面上，字典总质量M=1.5kg，宽L=16cm，高 H=6cm一张白纸（质量和厚度均可忽略不计，页面大于字典页面）夹在字典最深处，白纸离桌面的高度 h=2cm假设字典中同一页纸上的压力分布均匀，白纸上、下表面与字典书页之间的动摩擦因数均为1，字典与桌面之间的动摩擦因数为2，且各接触面的最大静摩擦力近似等于滑动摩擦力，重力加速度g 取 10m/ s2(1)水平向右拉动白纸，要使字典能被拖动，求1 与 2 满足的关系；(2)若 1=0.25， 2=0.4，求将白纸从字典中
19、水平向右抽出拉力至少做的功W【答案】 (1) 24(2) 0.4J13【解析】【分析】【详解】(1) 白纸上字典的质量为2 M ，那么，白纸上下表面受到的正压力都为2 Mg ，故白纸受33到的最大静摩擦力24f1 2 1 Mg1Mg33桌面对字典的最大静摩擦力f2=2Mg所以水平向右拉动白纸，要使字典能被拖动，那么f1 f242 3 1 ；(2) 若 1=0.25， 2=0.4，那么，将白纸从字典中水平向右抽出时字典保持静止；白纸向右运动过程只有拉力和摩擦力做功，故由动能定理可知：将白纸从字典中水平向右抽出拉力至少做的功 W 等于克服摩擦力做的功；当白纸向右运动x（0 x 0.16m）时，白纸上下表面受到的正压力都为摩擦力Lx 1f 2 1MgL3故由 f 和 x 呈线性关系可得：克服摩擦力做的功Lx2Mg ，故L3W11 Mg L1 MgL 0.4J236故将白纸从字典中水平向右抽出拉力至少做的功W 为 0.4J.
