1、高考物理相互作用的技巧及练习题及练习题( 含答案 ) 含解析一、高中物理精讲专题测试相互作用1 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，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？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
2、，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， f mgsin2 cos21mgsin42【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
3、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2 如图所示，斜面倾角为=37， 一质量为 m=7kg 的木块恰能沿斜面匀速下滑，（ sin37 =0.6, cos37=0.8， g=10m/s 2）（ 1）物体受到的摩擦力大小（ 2）物体和斜面间的动摩擦因数？（3）若用一水平恒力F 作用于木块上，使之沿斜面向上做匀速运动，此恒力F 的大小【答案】 （1） 42N（ 2） 0.75（3） 240N【解析】【分析】【详解】(1)不受推力时匀速下滑，物体受重力，支持力，摩擦力，沿运动方向有：mgsin-f=0所以：f=mgsin=7 10 sin37=42N(2)又：f= mg
4、cos解得：=tan=0.75(3)受推力后仍匀速运动则：沿斜面方向有：Fcos-mg sin-FN=0垂直斜面方向有：FN-mgcos-Fsin=0解得：F=240N【点睛】本题主要是解决摩擦因数，依据题目的提示，其在不受推力时能匀速运动，由此就可以得到摩擦因数 =tan3 如图所示，放在粗糙的固定斜面上的物块A 和悬挂的物体B 均处于静止状态轻绳AO绕过光滑的定滑轮与轻弹簧的右端及轻绳BO 的上端连接于O 点， 轻弹簧中轴线沿水平方向，轻绳的OC 段与竖直方向的夹角=53，斜面倾角=37， 物块A 和B 的质量分别为mA=5kg ， mB=1.5kg，弹簧的劲度系数k=500N/m，（ s
5、in37 =0.6， cos37 =0.8，重力加速度g=10m/s2 ），求：（ 1）弹簧的伸长量 x；（ 2）物块 A 受到的摩擦力【答案】 （1）；（ 2） 5N，沿斜面向上【解析】（1）对结点O 受力分析如图所示：根据平衡条件，有：，且：，解得：；（2）设物体A 所受摩擦力沿斜面向下，对物体A 做受力分析如图所示：根据平衡条件，有：，解得：，即物体A 所受摩擦力大小为，方向沿斜面向上。点睛：本题主要考查了平衡条件和胡克定律得直接应用，要求同学们能选择合适的研究对象并能正确对物体受力分析，注意正交分解法在解题中的应用。4 (10 分 ) 如图所示，倾角 =30、宽 L=1m 的足够长的
6、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/s 2。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
7、；（ 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，EBLxBLx， qI tttR联立解得：qRmx0.5BL考点：本题考查电磁感应5如图所示，电动机通过其转轴上的绝缘细绳牵引一根原来静止的长为L=1m，质量m=0.1 的导体棒 ab，导体棒紧贴在竖直放置、电阻不计的金属框架上，导体棒的电阻R=1，磁感强度 B=1T 的匀强磁场方向垂直于导体框架所在平面，当导体棒
8、在电动机牵引下上升 h=3.8m 时，获得稳定速度，此过程导体棒产生热量Q=2J电动机工作时，电压表、电流表的读数分别为7V 和 1A，电动机的内阻r=1 ，不计一切摩擦，g=10m/s2 ，求：（ 1）导体棒所达到的稳定速度是多少？（ 2）导体棒从静止到达稳定速度的时间是多少？【答案】（ 1）m/s （ 2）s【解析】：（1）导体棒匀速运动时，绳拉力T，有 T-mg-F=0（ 2 分），其中 F=BIL， I= /R,=BLv，(3 分)此时电动机输出功率与拉力功率应相等，即 Tv=UI/ -I/2r（2 分），（U、 I/ 、 r 是电动机的电压、电流和电阻），化简并代入数据得v=2m/s
9、 （ 1 分）（2）从开始达匀速运动时间为t ，此过程由能量守恒定律，UI/ t-I/2rt=mgh+mv 2+Q（ 4 分），代入数据得t=1s（2 分）6 如图所示，宽度L1m 的足够长的 U 形金属框架水平放置，框架中连接电阻R0.8，框架处在竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度B1T，框架导轨上放一根质量为m0.2kg、电阻r0.2，的金属棒ab ，棒ab 与导轨间的动摩擦因数0.5 ，现用功率恒定P6W的牵引力F使棒从静止开始沿导轨运动（ab 棒始终与导轨接触良好且垂直），当整个回路产生热量Q5.8J时刚好获得稳定速度，此过程中，通过棒的电量 q2.8C （框架电阻不计，g取 10m/s
10、2 ）求：（ 1）当导体棒的速度达到 V1 1m / s 时，导体棒上 ab 两点电势的高低？导体棒 ab 两端的电压？导体棒的加速度？（ 2）导体棒稳定的速度 V2 ？（ 3）导体棒从静止到刚好获得稳定速度所用的时间？【答案】（ 1） b 点的电势高， 0.8V ， 20m / s2（2） V22m / s ；（ 3） t 1.5s【解析】试题分析：（ 1）当 VV11m / s 时，根据法拉第电磁感应定律：E BLV 则EIrR根据欧姆定律： UIR0.8V ，则： F安BILpFV 。根据牛顿第二定律可以得到：FmgF安20m / s2 ，则 b 点的电势高am（2）当达到最大速度V2
11、时 ， 根据平衡条件： FmgF安0整理可以得到： V22m / s（3）根据功能关系：W安Q ， qBLXR rRrPtW安mgx2根据动能定理：1 mV22可以得到： t1.5s考点：导体切割磁感线时的感应电动势；牛顿第二定律；电磁感应中的能量转【名师点睛】由题意，牵引力 F 的功率恒定，使棒从静止开始先做加速度减小的变加速运动，最后做匀速运动，达到稳定根据动能定理列式得到位移与最大速度的关系再由法拉第电磁感应定律，由电量得出棒运动的位移与电量的关系，再联立可求解稳定的速度和时间。7 如图所示，用内壁光滑的薄壁细管弯成的“S”形轨道固定于竖直平面内，弯曲部分是由两个半径均为R0.2 m 的
12、半圆平滑对接而成(圆的半径远大于细管内径)。轨道底端A 与水平地面相切，顶端与一个长为l 0.9 m 的水平轨道相切B 点。一倾角为 37的倾斜轨道固定于右侧地面上，其顶点D 与水平轨道的高度差为h 0.45 m，并与其他两个轨道处于同一竖直平面内。一质量为m 0.1 kg 的小物体 (可视为质点 )在 A 点被弹射入 “S”形轨道内，沿轨道 ABC运动，并恰好从 D 点以平行斜面的速度进入倾斜轨道。小物体与BC 段间的动摩擦因数 0.5。 (不计空气阻力， g 取 10 m/s 2。 sin37 0.6, cos37 0.8)（ 1）小物体从 B 点运动到 D 点所用的时间；（ 2）小物体运
13、动到 B 点时对 “ 形S”轨道的作用力大小和方向；【答案】 （1） 0.5s（ 2） 11.5N,方向向上【解析】试题分析：（ 1）小物体从C 到 D 做平抛运动有：解得：，物体从 B 到 C 做匀减速运动，由牛顿第二定律得，解得：小物体从 B 点运动到D 点所用的时间：（2）物体运动到B 点受到向下的弹力，由牛顿第二定律得解得：由牛顿第三定律有：，故所以对 “S形”轨道的作用力大小为11.5 N，方向向上。考点：平抛运动、圆周运动、牛顿第二定律。【名师点睛】（ 1）小球从 C 到 D 做平抛运动，根据下降的高度和速度方向得到平抛的初速度和时间，再对从 B 到 C 过程运用牛顿第二定律、速度
14、位移公式和速度时间公式列式联立求解；（ 2）先假设小球在 B 受到的弹力向下，根据重力和弹力的合力提供向心力列式求出弹力，如果是负的，表示与假设的方向相反；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
15、好要离开地面时，滑环C 的速度大小【答案】（ 1） k3mg55gL2（ ）42L【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 kx=mg，则因此 x xmgk由几何关系得 2xL216 L2L2 L93L求得 x33mg得 kLmgL（2）弹簧的劲度系数为k，开始时弹簧的压缩量为x1当 B 刚好要离开地面时，弹簧的伸长量mgLx23k因此 A 上升的距离为2Lh x1 x2k33C 下滑的距离 H(Lh)2L24L3根据机械能守恒MgHmgh1m(vHL2)21Mv 22H 22又 2mgcos370=Mg联立求得(2 Mm)gL5
16、5v 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质量为 5kg 的物体静止在粗糙水平面上，在04s 内施加一水平恒力F，使物体从静止开始运动，在412s 内去掉了该恒力F，物体因受摩擦力作用而减速至停止，其速度时间图象（）如图所示求：（ 1）在 012s 内物体的位移；（ 2）物体所受的摩擦力大小；（ 3）此水平恒力 F 的大小【答案】（ 1） 96m （2） 10N（ 3） 30N【解析】试题分析：（1）
17、根据速度图象与坐标轴围成的面积表示位移得x 121696m（ 2） 4s 12s 内，加速度根据牛顿第二定律，有 f ma2 5210N（ 3） 0 4s 内，加速度根据牛顿第二定律，有F-f ma1代入数据： F-10=54解得： F=30N考点：牛顿第二定律的应用；v-t 图线10 如图所示，在倾角 37的斜面上，用一水平力F 推一质量为m 10 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，当种情况，运用平衡条件和正交分解法，求出F 较大时，摩擦力方向沿斜面向下F 的大小 ；，分别针对两【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，由平衡条件： mgsinFcosfNmgcosFsinfuN联立解得： F48N
