1、高考物理试卷物理相互作用题分类汇编一、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）弹簧
3、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 如图所示，ABBCCD和DE为质量可忽略的等长细线，长度均为5m，AE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
4、析】分析几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
5、杂的共点力的平衡条件问题，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3 用质量为 m 、总电阻为R 的导线做成边长为l 的正方形线框MNPQ，并将其放在倾角为的平行绝缘导轨上，平行导轨的间距也为l ，如图所示，线框与导轨之间是光滑的，在导轨的下端有一宽度为 l （即 ab l ）、磁感应强度为 B 的有界匀强磁场，磁场的边界aa 、bb 垂直于导轨，磁场的方向与线框平面垂直，线框从图示位置由静止释放，恰能匀速穿过磁场区域，重力加速度为g ，求：（1）线框通过磁场时的速度v ；（2）线框 MN边运动到 aa 的过程中通过线框导线横截面的电荷量q ；（3
6、）通过磁场的过程中，线框中产生的热量Q。【答案】（ 1） vmgRsinB2l 2?Bl 2（2） qR（3） Q 2mglsin【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运动时，其受力如图所示FmgsinmgRsin解得匀速运动的速度: vB2 l 2?（2）解法一：由 BIlmgsin得， Img sintlB2l 3，BlvmgRsin，所以 qItBl 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
7、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。4 如图所示，两足够长的平行光滑的金属导轨MN、 PQ 相距为L1 m，导轨平面与水平面夹角30，导轨电阻不计，磁感应强度为B12T的匀强磁场垂直导轨平面向上，长为L1 m的金属棒ab 垂直于MN、 PQ 放置在导轨上，且始终与导轨接触良好，金属棒的质量为m12 kg、电阻为R11，两金属导轨的上端连接右侧电路，电路中通过导线接一对水平放置的平行金属板，
8、两板间的距离和板长均为d0.5 m，定值电阻为R23 ，现闭合开关S 并将金属棒由静止释放，取g10 m/s 2，求：（1）金属棒下滑的最大速度为多大？（2）当金属棒下滑达到稳定状态时，整个电路消耗的电功率为多少？（ 3）当金属棒稳定下滑时，在水平放置的平行金属板间加一垂直于纸面向里的匀强磁场，在下板的右端且非常靠近下板的位置处有一质量为q1 10 4 kg、所带电荷量为C 的液滴以初速度水平向左射入两板间，该液滴可视为质点，要使带电粒子能从金属板间射出，初速度应满足什么条件？【答案】（ 1） 10m/s （2） 100W（ 3） v0.25m/s或 v0.5m/s【 解 析 】 试 题 分
9、析 ： （ 1 ） 当 金 属 棒 匀速 下 滑 时 速 度 最 大 ， 设 最 大速 度vm ， 则 有m1 gsinF安F 安 =B1ILIB1LvmR1R2m1 gsin R1R2所以 vm代入数据解得： vm=10m/sB12L2(2)金属棒匀速下滑时，动能不变，重力势能减小，此过程中重力势能转化为电能，重力做功的功率等于整个电路消耗的电功率P=m1gsin vm=100W ( 或)（3）金属棒下滑稳定时，两板间电压U=IR2=15V因为液滴在两板间有 m2 gq U 所以该液滴在两平行金属板间做匀速圆周运动d当液滴恰从上板左端边缘射出时：r1dm2 v1 所以 v1 =0.5m/sB
10、2 q当液滴恰从上板右侧边缘射出时：r2dm2v2 所以 v2=0.25m/s2B2q初速度 v 应满足的条件是：v0.25m/s或 v0.5m/s考点：法拉第电磁感应定律；物体的平衡；带电粒子在匀强磁场中的运动.视频5 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
11、程中，通过棒的电量 q2.8C （框架电阻不计，g取 10m /s2 ）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：EBLV则EIR r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
12、 / 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。6 如图所示，质量为M、倾角为 的斜面体（斜面光
13、滑且足够长）放在粗糙的水平地面上，底部与地面的动摩擦因数为，斜面顶端与劲度系数为k、自然长度为l 的轻质弹簧相连，弹簧的另一端连接着质量为m的物块压缩弹簧使其长度为3l /4 时将物块由静止开始释放，物块在斜面上做简谐运动且物块在以后的运动中，斜面体始终处于静止状态重力加速度为 g（ 1）求物块处于平衡位置时弹簧的伸长量；（ 2）求物块的振幅和弹簧的最大伸长量；（3）使斜面始终处于静止状态，动摩擦因数大静摩擦力）？ 应满足什么条件（假设滑动摩擦力等于最【答案】（mg sinl2mg sin1） lk（ 2）（ 3）4k( kl4mg sin)cos4Mg4mg cos2kl sin【解析】（1
14、）设物块处于平衡位置时弹簧的伸长量为l，则 mg sink l 0解得mgsinlklmg sinl（2）物块做简谐运动的振幅为Alk44: lmaxl2mgsin由简谐运动的对称性可知，弹簧的最大伸长量为A lk4（3）以物块的平衡位置为原点、沿斜面向下为位移正方向建立坐标系，设某时刻物块位移x 为正，斜面受到弹簧沿斜面向下的拉力F、地面的水平向右的摩擦力f，如图所示由于斜面受力平衡，则有在水平方向上有：F cosfN1 sin0 ；在竖直方向上有：N 2F sinN1 cosMg0又 Fk (xl ) ， N1mg cos联立可得fkx cos， N 2Mgmgkx sin为使斜面始终处于
15、静止状态，结合牛顿第三定律，应满足fN2fk x cos所以N2Mgmgkxsin因-AxA，所以当 -A 时，上式右端达到最大值，于是有kl4mgsincos4Mg4mgcos2kl sin【另解】 对由斜面、物块、弹簧组成的系统受力分析，受重力（M m） g、地面的支持力N 和水平方向的静摩擦力f 作用，如图所示建立图示直角坐标系，根据牛顿第二定律可知：在水平方向上有：f=M 0macos；在竖直方向上有：N（ M m） g=M0 masin其中，静摩擦力ffm N，又因弹簧振子有kx=-ma 且 AxA，kl4mgsincos联立以上各式，解得：4mgcos2.4Mgkl sin点睛：本
16、题关键是先对滑块受力分析，然后根据牛顿第二定律列式分析；最后对斜面体受力分析，确定动摩擦因数的范围.7如图所示，一块足够大的光滑平板能绕水平固定轴MN调节其与水平面所成的倾角板上一根长为L=0.50m 的轻细绳，它的一端系住一质量为的小球，另一端固定在板上的O点当平板的倾角固定为时，先将轻绳平行于水平轴MN 拉直，然后给小球一沿着平板并与轻绳垂直的初速度v0 3.0m/s 。若小球能保持在板面内作圆周运动，求倾角的最大值？（取重力加速度g=10m/s 2，）【答案】 370【解析】试题分析：小球通过最高点时，若绳子拉力T=0，倾角 有最大值研究小球从释放到最高点的过程，据动能定理解得故考点：动
17、能定理；牛顿第二定律8在水平地面上有一质量为2kg 的物体，在水平拉力F 的作用下由静止开始运动，10s 后拉力大小减为零，该物体的运动速度随时间t 的变化规律如图所示（g 取10m/s 2）求：（ 1）前 10s 内物体的加速度和位移大小（ 2）物体与地面之间的动摩擦因数（ 3）物体受到的拉力 F 的大小；【答案】（ 1） 0 8 m/s2； 40 米 （ 2） 0 2 （ 3） 5 6 牛【解析】试题分析：（1）前 10s 内物体的加速度前 10s 内物体的位移大小（2）撤去外力后的加速度根据牛顿定律解得 =0 2（3）有拉力作用时，根据牛顿定律：解得 F=5 6N考点：牛顿第二定律的应用
18、【名师点睛】此题是牛顿第二定律的应用问题；关键是知道 v-t 线的斜率等于加速度， “面积”表示物体的位移；能根据牛顿第二定律求出加速度的表达式9 如图所示，一个质量为m=2kg的均匀球体，放在倾角=37的光滑斜面上，并被斜面上一个竖直的光滑挡板挡住，处于平衡状态求球体对挡板和斜面的压力（ sin37 =0.6 ，cos37=0.8 ， g=10m/s2）【答案】 15N； 25N【解析】试题分析：球体受到三个力作用：重力G、挡板对球体的支持力F1 和斜面对球体的支持力F2根据平衡条件求出两个支持力，再由牛顿第三定律求解压力解：球受三个力：G、 F1、 F2如图根据平衡条件得F1=Gtan37
19、=mgtan37=15NF2=25N由牛顿第三定律得：球体对挡板的压力大小：F1=F1=15N，方向水平向左球体对斜面的压力的大小：F2=F2=25N，方向垂直斜面向下答：球体对挡板为15N，方向水平向左；斜面的压力为25N，方向垂直斜面向下【点评】本题是简单的力平衡问题，关键是分析物体的受力情况，作出力图10 如图甲所示，质量为m=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：2， a2a 20m/s 10m/s12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 x1x230m下滑时 mg sinmg cosma3x1 at 32t 330 s2故 t330 s考点：牛顿第二定律的应用；功率
