1、（物理）高中必备物理相互作用技巧全解及练习题( 含答案 ) 及解析一、高中物理精讲专题测试相互作用1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， 金属棒 ab 垂直于 MN 、PQ 放置在 上，且始 与 接触良好，金属棒abL=0.5m 的的 量m=1kg、 阻 r=1 两金属 的上端 接右端 路，灯泡 阻RL=4，定 阻R1 =2， 阻箱 阻 R2=12 ，重力加速度 g=10m/s2 ， 合开关，将金属棒由静止 放，下滑距离 s0 =50m 速度恰达到最大， 求：（ 1）金属棒下滑的最大速度 vm
2、；（ 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 mgsin=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
3、 、 磁感 知 和数学知 的能力要求 高，但是常 ，要得全分2如 所示， 机通 其 上的 引一根原来静止的 L=1m， 量m=0.1的 体棒ab， 体棒 在 直放置、 阻不 的金属框架上， 体棒的 阻R=1，磁感 度B=1T 的匀 磁 方向垂直于 体框架所在平面，当 体棒在 机 引下上升h=3.8m ， 得 定速度，此 程 体棒 生 量Q=2J 机工作 ， 表、 流表的 数分 7V 和1A， 机的内阻r=1 ，不 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，
4、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 （ 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）3 如图所示，水平面上有两根相距 0.5m 的足够长的光滑平行金属导轨 MN和 PQ，之间有一导体棒 ab，导轨和导体棒的电阻忽略不计，在 M 和 P 之间接有阻值为 R=2 的定值电阻。质量为
5、0.2kg 的导体棒 ab 长 l 0.5m ，与导轨接触良好。整个装置处于方向竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度B 0.4T 。现在在导体棒ab上施加一个水平向右，大小为0.02N的恒力F ，使导体棒ab由静止开始运动，求：当ab 中的电流为多大时，导体棒ab 的速度最大？ab的最大速度是多少？若导体棒从开始到速度刚达到最大的过程中运动的位移s=10m，则在此过程中R 上产生的热量是多少？【答案】（1） 0.1A （ 2） 1m/s（ 3） 0.1J【解析】试题分析：（ 1）当金属棒上所受的拉力等于安培力时，加速度为零，速度最大，则 F=BIL ，解得： I=0.1A（2）根据 E=BLvm；
6、 E=IR 可解得：IRm s0.1 /vmBL（3）由能量守恒关系可得： FS1 mvm2Q 解得： Q=0.1J2考点：法拉第电磁感应定律；能量守恒定律.4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 刚好
7、要离开地面时，滑环C 的速度大小3mg（ 2）55 gL【答案】（ 1） kL42【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，则 kx=mgmg因此 x xk由几何关系得 2xL216 L2L2 L93L求得 x33mg得 kL（2）弹簧的劲度系数为k，开始时弹簧的压缩量为mgLx13k当 B 刚好要离开地面时，弹簧的伸长量x2mgLk3因此 A 上升的距离为 hx12Lx23C 下滑的距离 H(Lh)2L24 L3根据机械能守恒MgHmgh1 m(vHL2)21 Mv 22H 22又 2mgcos370=Mg联立求得 v 1
8、0 (2 Mm)gL55 gL48m75M42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5 如图所示，一小滑块静止在倾角为370 的斜面底端，滑块受到外力冲击后，获得一个沿斜面向上的速度v0=4m/s ，斜面足够长，滑块与斜面之间的动摩擦因数为 =0.25，已知sin370=0.60， cos370=0.80，g 取 10m/s 2，求：（ 1）滑块沿斜面上滑过程中的加速度的大小；（ 2）滑块沿斜面上滑的最大距离；【答案】（ 1）（
9、 2） 1 0m【解析】试题分析：（ 1）设滑块质量为m，上滑过程的加速度大小为a，根据牛顿第二定律，有所以，（ 2）滑块上滑做匀减速运动，根据位移与速度的关系公得最大距离考点：考查了牛顿第二定律与运动学公式的应用【名师点睛】连接牛顿第二定律与运动学公式的纽带就是加速度，所以在做这一类问题时，特别又是多过程问题时，先弄清楚每个过程中的运动性质，根据牛顿第二定律求加速度然后根据加速度用运动学公式解题或者根据运动学公式求解加速度然后根据加速度利用牛顿第二定律求解力6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
10、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【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7 半圆
11、形支架BAD，两细绳OA 和 OB 结于圆心O，下端悬挂重为10 N 的物体， OA 与水平成 60 ，使 OA 绳固定不动，将OB 绳的 B 端沿半圆支架从水平位置逐渐向竖直的位置C移动的过程中，如图所示，请画出OB 绳上拉力最小时O 点的受力示意图，并标明各力的大小。【答案】【解析】【分析】【详解】对结点 O 受力分析如图：结点 O 始终处于平衡状态，所以OB 绳和 OA 绳上的拉力的合力大小保持不变等于重力的大小 10N，方向始终是竖直向上。由图象知当OB 垂直于 OA 时， OB 的拉力最小为1mg sin3010N5N此时 OA 的拉力为mg cos305 3N因此 OB 绳上拉力最
12、小时O 点的受力示意图如图：8 绳 OC与竖直方向成30角， O 为质量不计的光滑滑轮，已知物体B 重 1000N ，物体 A重 400N，物块 A 和 B 均静止。求：（1）物体 B 所受地面的摩擦力为多大；（2）物体 B 所受地面的支持力为多大？【答案】（ 1） 200 3N ；（ 2） 800N【解析】【分析】【详解】(1) (2) 滑轮 O 处于静止状态， OC 绳子拉力大小等于OA、OB 两绳子拉力之和，由于OA 和OB 是一根绳子，拉力相等，因此绳子OC处于 AOB 的角平分线上，又由于绳OC与竖直方向成 30角，因此AOB =60 o因此，绳 OB 与水平方向夹角=30o由于 A
13、 处于静止状态，绳子OB 的拉力T mA g 400N因此 B 受到的摩擦力fT cos400 cos30o200 3N受地面的支持力为 N，则NT sin 30omB g解得N=800N9 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
14、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 222根据图象可知：a1 20m/s ， a2 10m/s（2）第 ls 内拉力 F 的平均功率 P F vF a1t30 20 1W 300W222（3）滑时的位移x x1 x230m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10 一个底面粗糙、质量为M=3m 的劈放在粗糙水平面上，劈的斜面光滑且与水平面成30角现用一端固定的轻绳系一质量为m 的小球，小球放在斜面上，小球静止时轻绳与竖直方向
15、的夹角也为30，如图所示（ 1）当劈静止时，求绳子的拉力大小（ 2）当劈静止时，求地面对劈的摩擦力大小（3）若地面对劈的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，为使整个系统静止，动摩擦因素u 最小值多大？【答案】 （1）3 mg （2）3 mg （ 3） u33621【解析】【详解】（1）以小球为研究对象，受力分析如图所示，对T 和 mg 进行正交分解由平衡条件有Tcos 30 =mgsin 30 得 T= 3 mg3（2）以劈和小球整体为研究对象，受力情况如图所示由平衡条件可得f=Tcos 60 =3 mg6（3）为使整个系统静止，必须满足f max N=uF Tcos 60且有 FN+Tsin 60 =(M +m)g联立解得 u 321【点睛】当一个题目中有多个物体时，一定要灵活选取研究对象，分别作出受力分析，即可由共点力的平衡条件得出正确的表达式
