1、高考物理试卷分类汇编物理相互作用( 及答案 )一、高中物理精讲专题测试相互作用1 如图，两条间距L=0.5m且足够长的平行光滑金属直导轨，与水平地面成30角固定放置，磁感应强度B=0.4T 的匀强磁场方向垂直导轨所在的斜面向上，质量mab0.1kg 、 mcd0.2kg的金属棒ab、 cd 垂直导轨放在导轨上，两金属棒的总电阻r=0.2 ，导轨电阻不计ab 在沿导轨所在斜面向上的外力F 作用下，沿该斜面以v2m/s的恒定速度向上运动某时刻释放cd， cd 向下运动，经过一段时间其速度达到最大已知重力加速度g=10m/s 2，求在cd 速度最大时，（1） abcd 回路的电流强度I 以及F 的大
2、小；（2） abcd 回路磁通量的变化率以及cd 的速率【答案】 (1) I =5A , F=1.5N(2)1.0Wb/s , vm 3m/st【解析】【详解】（1）以 cd 为研究对象，当cd 速度达到最大值时，有：mcd g sinBIL 代入数据，得：I=5A由于之后两棒均沿斜面方向做匀速运动，可将两棒看作整体，作用在ab 上的外力：F (mabmcd ) g sin （或对 ab： Fmab g sinBIL ）代入数据，得：F=1.5N（2） 设 cd 达到最大速度时abcd 回路产生的感应电动势为E，根据法拉第电磁感应定律，有： Et由闭合电路欧姆定律，有：IEr联立并代入数据，得
3、：=1.0Wb/st设 cd 的最大速度为 vm， cd 达到最大速度后的一小段时间t 内，abcd 回路磁通量的变化量：B S BL (vm v)t 回路磁通量的变化率：tBL( vmv) 联立并代入数据，得：vm3m/s【点睛】本题是电磁感应中的力学问题，综合运用电磁学知识和力平衡知识；分析清楚金属棒的运动过程与运动性质是解题的前提，应用平衡条件、欧姆定律即可解题2如图所示：一根光滑的丝带两端分别系住物块A、C，丝带绕过两定滑轮，在两滑轮之间的丝带上放置了球知，带与水平面夹角为B,D通过细绳跨过定滑轮水平寄引C物体。整个系统处于静止状态。已00230 ，此时 C恰能保持静止状态。求：（g=
4、10m/s ）（ 1）物体 B的质量 m；（ 2）物体 C与地面间的摩擦力 f ；（ 3）物体 C与地面的摩擦系数 （假设滑动摩擦力等于最大静摩擦力）。【答案】（ 1） 3kg（2） f=10N（3）【解析】（1）对 B受力分析，受重力和两侧绳子的拉力，根据平衡条件，知解得： m=3kg对 C 受力分析，受重力、两个细线的拉力、支持力和摩擦力，根据平衡条件，知水平方向受力平衡：解得： f=10N（3）对 C，竖直方向平衡，支持力：由 f= N，知3 如图所示，表面光滑的长方体平台固定于水平地面上，以平台外侧的一边为x 轴，在平台表面建有平面直角坐标系xoy，其坐标原点O 与平台右侧距离为d=1
5、.2m 。平台足够宽，高为 h=0.8m ，长为 L=3.3m。一个质量m1=0.2kg 的小球以v0=3m/s 的速度沿x 轴运动，到达 O 点时，给小球施加一个沿y 轴正方向的水平力 F1，且 F1=5y（ N）。经一段时间，小球到达平台上坐标为（1.2m ， 0.8m）的 P 点时，撤去外力 F1。在小球到达 P 点的同时，平台与地面相交处最内侧的M 点，一个质量 m2=0.2kg 的滑块以速度 v 在水平地面上开始做匀速直线运动，滑块与地面间的动摩擦因数=0.5，由于摩擦力的作用，要保证滑块做匀速运动需要给滑块一个外力F2，最终小球落在N 点时恰好与滑块相遇，小球、滑块均视为质点， g
6、10m / s2 ， sin370.6， cos370.8 。求：（ 1）小球到达 P 点时的速度大小和方向；（ 2） M 、N 两点间的距离 s 和滑块速度 v 的大小；（ 3）外力 F2 最小值的大小（结果可用根式表示）【答案】（ 1） 5m/s 方向与 x 轴正方向成 53（ 2）1.5m； 3.75m/s （3） 2 5 N5【解析】（ 1）小球在平台上做曲线运动，可分解为沿x 轴方向的匀速直线运动和沿y 轴方向的变加速运动，设小球在P 点受到 vp 与 x 轴夹角为从 O 点到 P 点，变力 F1 做功y p50.80.8J1.6 J2根据动能定理有 W1 m1vP21 m1v02
7、，解得 vp5m / s22根据速度的合成与分解有v0vp cos，得53 ，小球到达 P 点时速度与 x 轴正方向成53（2）小球离开 P 点后做平抛运动，根据平抛运动规律有h1 gt 2 ，解得 t=0.4s2小球位移在水平面内投影lvp t2m设 P 点在地面的投影为P ，则 P MLyP2.5m由几何关系可得 s2P M 2l 22lP Mcos，解得 s=1.5m滑块要与小球相遇，必须沿MN 连线运动，由svt ，得 v3.75m / s（3）设外力F2 的方向与滑块运动方向（水平方向）的夹角为，根据平衡条件水平方向有：F2 cosf ，其中 fN ，竖直方向有NF2sinm2 g联
8、立解得 F2m2 gcossin由数学知识可得 F22m2 g，其最小值 F2minm2 g2 5 N 。1sin1254 如图所示，倾角为 30d 1 m、长为L 4 m的光滑倾斜导轨，导轨、宽度为C1D1、 C2D2 顶端接有定值电阻R0 15 ，倾斜导轨置于垂直导轨平面斜向上的匀强磁场中，磁感应强度为 B 5 T， C1A1、 C2A2是长为 s4.5 m 的粗糙水平轨道， A1B1、 A2B2 是半径为 R0.5 m 处于竖直平面内的 1/4 光滑圆环 (其中 B1、 B2 为弹性挡板 )，整个轨道对称在导轨顶端垂直于导轨放一根质量为m2 kg、电阻不计的金属棒 MN ，当开关 S 闭
9、合时，金属棒从倾斜轨道顶端静止释放，已知金属棒到达倾斜轨道底端前已达到最大速度，当金属棒刚滑到倾斜导轨底端时断开开关S， (不考虑金属棒MN 经过 C1、 C2 处和棒与B1、 B2 处弹性挡板碰撞时的机械能损失，整个运动过程中金属棒始终保持水平，水平导轨与金属棒 MN 之间的动摩擦因数为 0.1， g 10 m/s 2)求：(1)开关闭合时金属棒滑到倾斜轨道底端时的速度大小；(2)金属棒 MN 在倾斜导轨上运动的过程中，电阻R0 上产生的热量Q；(3)已知金属棒会多次经过圆环最低点A1A2，求金属棒经过圆环最低点A1A2 时对轨道压力的最小值 【答案】（ 1 ） 6m/s ；（ 2） 4J；
10、（ 3） 56N【解析】试题分析：（ 1）开关闭时，金属棒下滑时切割磁感线运动，产生感应电动势，产生感应电流，受到沿斜面向上的安培力，做加速度逐渐减小的加速运动，当加速度为 0 时，速度最大根据牛顿第二定律和安培力与速度的关系式结合，求解即可（ 2）下滑过程中，重力势能减小，动能增加，内能增加，根据能量守恒求出整个电路产生的热量，从而求出电阻上产生的热量（ 3）由能量守恒定律求出金属棒第三次经过 A1A2 时速度，对金属棒进行受力分析，由牛顿定律求解（1）金属棒最大速度时,电动势,电流金属棒最大速度时加速度为0，由牛顿第二定律得：所以最大速度,安培力（ 2）金属棒 MN 在倾斜导轨上运动的过程
11、中，由能量守恒定律得：代入数据，得（3）金属棒第三次经过A1A2 时速度为VA，由动能定理得：金属棒第三次经过A1A2 时，由牛顿第二定律得由牛顿第三定律得，金属棒对轨道的压力大小5 如图所示，倾角为45的粗糙平直导轨与半径为R 的光滑圆环轨道相切，切点为B，整个轨道处在竖直平面内一质量为m 的小滑块从导轨上离地面高为h 3R 的 D 处无初速下滑进入圆环轨道接着小滑块从圆环最高点C 水平飞出，恰好击中导轨上与圆心O等高的 P 点，不计空气阻力求：（ 1）滑块运动到圆环最高点C 时的速度的大小（ 2）滑块运动到圆环最低点时对圆环轨道压力的大小（ 3）滑块与斜轨之间的动摩擦因数【答案】（ 1）
12、v0Rg （ 2） 6mg （ 3） 0.18【解析】试题分析：对滑块进行运动过程分析，要求滑块运动到圆环最低点时对圆环轨道压力的大小，我们要知道滑块运动到圆环最低点时的速度大小，小滑块从圆环最高点C 水平飞出，恰好击中导轨上与圆心 O 等高的 P 点，运用平抛运动规律结合几何关系求出最低点时速度在对最低点运用牛顿第二定律求解从 D 到最低点过程中，再次运用动能定理求解解：（ 1）小滑块从C 点飞出来做平抛运动，水平速度为v02R=v0t解得： v0=（2）小滑块在最低点时速度为V 由机械能守恒定律得mv2=mg?2R+ mv02v=根据牛顿第二定律：FN mg=mFN=6mg根据牛顿第三定律
13、得：FN =6mg（ 3） DB 之间长度 L=（ 2 +1）R从 D 到最低点过程中，由动能定理：mgh mgcos L=mv2= =0.18答：（ 1）滑块运动到圆环最高点C 时的速度的大小为；（2）滑块运动到圆环最低点时对圆环轨道压力的大小为6mg；（3）滑块与斜轨之间的动摩擦因数为0.186如图所示，质量 M 10 kg、上表面光滑、下表面粗糙的足够长木板在F=50 N 的水平拉力作用下，以初速度v0 5 m/s 沿水平地面向右做匀速直线运动。现有足够多的小铁块，它们的质量均为m 0.5 kg，将一铁块无初速地放在木板的最右端，当木板运动了L2 m 时，又无初速地在木板的最右端放上第2
14、 块铁块，以后只要木板运动了L，就在木板的最右端无初速放一铁块， g 取 10 m/s 2 。求：(1)木板下表面与水平面间的动摩擦因数。(2)第 1块铁块放上后，木板的加速度的大小。(3)第 4块铁块放上的瞬间，木板的速度大小。(答案可带根号 )【答案】（ 1） 0.5（2） 0.25m/s 2（ 3）m/s【解析】试题分析：(1)木板最初做匀速运动，由解得， (2)系统在水平方向所受的摩擦力大小f1= (M+m)g=0.5 (10+0.5) 10=52.5 N系统在水平方向所受的合力大小F 合f 1-F=52.5-50=2.5 N木板的加速度大小m/s 2 （若 a= 0.25 也给分）(
15、3)解法一：第 2 块铁块放上瞬间木板的速度大小为v1：解得：m/s第 2 块铁块放上后系统在水平方向所受的摩擦力大小f2= (M+2m)g=0.5 (10+0.5 2) 10=55 N第 2 块铁块放上后系统在水平方向所受的合力大小F 合 f 2-F=55-50=5 N第 2 块铁块放上后木板的加速度大小m/s 2第 3 块铁块放上瞬间木板的速度大小为v2：解得：m/s第 3 块铁块放上后系统在水平方向所受的摩擦力大小f3= (M+3m)g=0.5 (10+0.5 3) 10=57.5 N第 3 块铁块放上后系统在水平方向所受的合力大小F 合 f 3-F=57.5-50=7.5 N第 3 块
16、铁块放上后木板的加速度大小m/s 2第 4 放上瞬 木板的速度大小 v3：解得：m/s解法二： 第n 放在木板上 ，木板运 的加速度大小 ：第 1 放上， L 后：第 2 抉放上， L 后：第 n 放上， L 后：由上可得当 n3 ，可得m/s考点：牛 第二定律的 合 用.7 如 所示， 度L1m 的足 的U 形金属框架水平放置，框架中 接 阻R0.8量 m，框架 在 直向上的匀 磁 中，磁感 度B1T ，框架 上放一根 0.2kg 、 阻 r0.2，的金属棒ab ，棒 ab 与 的 摩擦因数0.5 ， 用功率恒定 P 6W 的 引力好且垂直），当整个回路 生 量F使棒从静止开始沿 运 （ab
17、 棒始 与 接触良Q5.8J 好 得 定速度，此 程中，通 棒的 量 q2.8C （框架 阻不 ，g取 10m/s2 ）求：（ 1）当 体棒的速度达到 V1 1m / s ， 体棒上 ab 两点 的高低？ 体棒 ab 两端的 ？ 体棒的加速度？（ 2） 体棒 定的速度 V2 ？（ 3） 体棒从静止到 好 得 定速度所用的 ？【答案】（ 1） b 点的 高， 0.8V ， 20m / s2（2） V22m / s ；（ 3） t 1.5s【解析】 分析：（ 1）当 V V1 1m / s ，根据法拉第 磁感 定律：E BLV 则EIrR根据欧姆定律： UIR0.8V ，则： F安BILpFV 。
18、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 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 ， qBLXRrRr根据动能定理：PtW安mgx1 mV222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。8 一
19、吊桥由六对钢杆对称悬吊着，六对钢杆在桥面上分列两排，其上端挂在两根钢缆上，图为其一截面图。已知图中相邻两杆距离相等， AA=DD， BB=EE，CC=PP，又已知两端钢缆与水平面成 45角，若吊桥总重为 G，钢杆自重忽略不计，为使每根钢杆承受负荷相同，求：（ 1）作用在 C P 两端与水平成 45钢缆的拉力大小？（ 2） CB 钢缆的拉力大小和方向？【答案】 （1）(2)；方向与水平方向的夹角为arctan斜向右下方【解析】【详解】（1）对整体受力分析，整体受重力和两个拉力，设为F，根据平衡条件，有：2Fsin45 =G解得： F=G（ 2）对 C点受力分析，受 CC杆的拉力、拉力 F、 BC
20、 钢缆的拉力，根据平衡条件，有：水平方向： Fcos45=FBCcos 1（1 为 FBC 与水平方向的夹角）竖直方向： Fsin45 = +FBCsin 1解得： FBC=mg， tan 1=则 =arctan1则 CB钢缆的拉力大小为 mg，方向与水平方向的夹角为 arctan 斜向右下方。【点睛】本题的关键要灵活选择研究对象，巧妙地选取受力分析的点和物体可简化解题过程，要注意整体法和隔离法的应用。解答时特别要注意每根钢杆承受负荷相同。9 如图所示，粗糙水平地面上放置一个截面为半圆的柱状物体A， A 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
21、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)3m(3) 2 3mgN AB 2mg33(M m)3【解析】【详解】(1)对 B 受力分析：由几何关系：r1sin2r2解得：=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
22、 tan3 mg3(2)对整体分析：可知地面对A 的摩擦力大小为：f3 mg3地面对 A 的支持力为：N A(Mm)g要使 A 不滑动，则：N A( Mm) g3 mg3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：cosr12r2解得：=60o此时 AB 间的作用力为：N AB maxmg2mgcos60o所以 A、 B 间作用力大小变化的范围为：2 3mg2mg 。N AB310 如图甲所示，质量为m
23、=lkg 的物体置于倾角为=37 0 固定斜面上（斜面足够长），对物体施以平行于斜面向上的拉力F， t 1=1s 时撤去拉力，物体运动的部分v-t图像如图乙，试求：（1）物体与斜面间的滑动摩擦因数；（2）第 ls 内拉力 F 的平均功率；（3）物体返回原处的时间【答案】（ 1） 0 5（ 2） 300W（ 3） 330s【解析】试题分析：（ 1）设力 F 作用时物体的加速度为a1，对物体进行受力分析，由牛顿第二定律可知 F- mgsin - mgcos=ma1撤去力去，由牛顿第二定律有mgsin+mgcos=ma 2根据图象可知： a1 20m/s2， a2 10m/s2代入解得 F=30N=0 5（2）第 ls 内拉力 F 的平均功率 P F vF a1t3020 1W 300W222（3）滑时的位移x x1 x230m下滑时 mg sinmg cosma3x1at 32t 330 s2故 t330 s考点：牛顿第二定律的应用；功率
