高中物理相互作用解析版汇编及解析

1、高中物理相互作用解析版汇编及解析一、高中物理精讲专题测试相互作用1 质量 m 5kg 的物体在20n 的水平拉力作用下，恰能在水平地面上做匀速直线运动若改用与水平方向成 37角的力推物体，仍要使物体在水平地面上匀速滑动，所需推力应为多大？（ g 10n/kg， sin37 0.6，cos37 0.8）【答案】 35.7n ；【解析】解：用水平力拉时，物体受重力、支持力、拉力和滑动摩擦力，根据平衡条件，有：fmgf20解得：0.4mg50改用水平力推物体时，对物块受力分析，并建正交坐标系如图：由 fx0 得： fcosf由 fy0得： nmgfsin其中：fn解以上各式得：f35.7n【点睛 】

2、本题关键是两次对物体受力分析，然后根据共点力平衡条件列方程求解，注意摩擦力是不同的，不变的是动摩擦因数2 如图所示，质量为m=5kg 的物体放在倾角为=30o的斜面上，与斜面间的动摩擦因数为 /5，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，m 用平行于斜面的轻绳绕过光滑的定滑轮与不计质量的吊盘连接，两个劲度系数均为k=1000n/m 的轻弹簧和两个质量都是m 的物体均固连， m刚好不上滑，取g=10m/s 2。问：（1） m的质量是多大?（2）现将上面的m 物体向上提，使m 刚要开始下滑，上面的m 物体向上提起的高度是多少?（吊盘架足够高）【答案】（ 1） m=2kg；（ 2）h=0.06m【解析】【详解】

3、（1）对 m 和 m 的系统，由平衡知识可知：解得 m=2kg；（2）使 m 刚要开始下滑时，则绳的拉力为t：解得 t=10n；此时吊盘中下面弹簧的弹力应为10n，因开始时下面弹簧的弹力为2mg=40n，可知下面弹簧伸长了；对中间的物体 m 受力分析可知，上面的弹簧对之间物体应该是向上的拉力，大小为10n，即上面的弹簧应该处于拉长状态，则上面弹簧的伸长量应该是；可知上面的m 物体向上提起的高度是.【点睛】此题的难点在第2 问；关键是通过分析两部分弹簧弹力的变化（包括伸长还是压缩）求解弹簧的长度变化，从而分析上面物体提升的高度.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mn

4、pq，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）通过磁场的过程中，线框中产生的热量q。【答案】（ 1） vmgrsin2 2?b lbl 2（2） qr（3） q2mglsin【解析】试题分析：（ 1）感应电动势 : e bl

5、v ，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 q itbl 2r解法二：平均电动势e n， 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减 ， q2mglsin。解法二： qi 2 rtmgsin22lqr2mgl 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

6、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，在匀强磁场中有一倾斜的平行金属导轨，导轨间距为l=0 2m，长为 2d，d=05m ，上半段d 导轨光滑，下半段d 导轨的动摩擦因素为3 ，导轨平面与水平6面的夹角为 =30匀强磁场的磁感应强度大小为 b=5t，方向与导轨平面垂直质量为m=0 2kg 的导体棒从导轨的顶端由静止释放，在粗糙的下半段一直做匀速运动，导体棒始终与导轨垂直，接在两导轨间的电阻为r=3，导体棒的电阻为r=1 ，其他部分的电阻均不计，重力加速度取g=10m/s 2，求：（ 1）导体棒到达轨道底端时的速度大小；（ 2）导体棒进入粗糙轨道前，通

7、过电阻r 上的电量 q；（ 3）整个运动过程中，电阻 r 产生的焦耳热 q【答案】（ 1） 2m/s（ 2） 0 125c（ 3） 0 2625j【解析】试题分析：（ 1）导体棒在粗糙轨道上受力平衡：mgsin = mgcos +bile=blv解得： v=2m/s（2）进入粗糙导轨前：解得： q=0 125c（3）由动能定理得：考点：法拉第电磁感应定律；物体的平衡；动能定理【名师点睛】本题实质是力学的共点力平衡与电磁感应的综合，都要求正确分析受力情况，运用平衡条件列方程，关键要正确推导出安培力与速度的关系式，分析出能量是怎样转化的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

8、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） 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

9、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

10、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， ma=0.5kg， mb=0.1kg，两物体与地面间的动摩擦因数均为0.2，当大小为f=5n 水平拉力作用在物体 a 上时，求物体 a 的加速度。（忽略滑轮的质量以及滑轮和绳的，取 g=10m/s 2）【答案】 4m/s2【解析】试题分析：对a 由牛顿第二定律得对 b 由牛顿第二定律得根据题意有解以上各式得考点：牛顿第二定律【名师点睛】此题是牛顿第二定律的应用问题；解题的关键是正确选择研究对象并且受力分析，根据牛顿第二定律列得方程，注意两个物体的加速度及拉力的关联关系.7 在建筑装修中，工人用质量为4.0 kg 的磨石对水平

11、地面和斜壁进行打磨，已知磨石与水平地面、斜壁之间的动摩擦因数相同， g 取 10 m/s 2（1）当磨石受到水平方向的推力f =20n 打磨水平地面时，恰好做匀速直线运动，求动摩1擦因数 ；（2）若用磨石对 =370 的斜壁进行打磨（如图所示），当对磨石施加竖直向上的推力f =60n 时，求磨石从静止开始沿斜壁向上运动0.8 m 所需的时间（斜壁足够2长,sin370=0.6， cos370 =0.8）【答案】（ 1）（ 2） 0 8s【解析】（1）磨石在水平地面上恰好做匀速直线运动f1mg ，解得0.5（2）磨石与斜壁间的正压力fnf2mg sin根据牛顿第二定律有 （ f2mg)cosfn

12、ma解得 a 2.5m / s2根据匀变速直线运动规律x1at 22解得 t2x0.8sa8 如图所示，固定在水平地面上的斜面倾角为30a与斜面间的动摩擦因数为，物块3 ，轻绳一端通过两个滑轮与物块a 相连，另一端固定于天花板上，不计轻绳与滑轮的4摩擦及滑轮的质量。已知物块a 的质量为 m，连接物块 a 的轻绳与斜面平行，挂上物块b后，滑轮两边轻绳的夹角为90，物块 a、 b 都保持静止，重力加速度为g，假定最大静摩擦力等于滑动摩擦力，已知：sin30 = 1， cos30=3 ， sin45 =2， cos45=2 。2222(1)若挂上物块 b 后，物块 a 恰好不受摩擦力作用，求轻绳的拉

13、力f 拉的大小；(2)若物块 b 的质量为2 m，求物块 a 受到的摩擦力的大小和方向；3(3)为保持物块 a 处于静止状态，求物块b 的质量范围。【答案】 (1) f拉1 mg ； (2) f1 mg，沿斜面向上； (3)2 m mb7 2 m 。2688【解析】【详解】(1)由滑轮相连轻绳的拉力处处相等，对物块a 受力分析， a 恰好不受摩擦力作用有：沿斜面方向：f拉mg sin 300 ，解得：f拉 mg sin 301 mg ；2(2)对物块 b 受力分析如图：竖直方向：2t cos45mb g0 ，已知 mb =2 m ，解得：3t 1 mg ，3在对物块 a 进行受力分析如图：因为

14、t1 mgmg sin30， a 有向下运动的趋势，故a 受到的静摩擦力f 沿斜面向上。3沿斜面方向：tfmg sin300 ，解得a 受到的静摩擦力大小为f1mg ；6(3)设物块 a 刚好要沿斜面向上滑动时，物块b 的质量最大为m 1，此时对物块a、 b 进行受力分析如图：沿斜面向上：tmgsin30f0 ，垂直斜面方向：nmg cos300 ，且 fn ，联立解得t mg sin 30mg cos301 mg3 mg37 mg2428此时 b 竖直方向：2t cos45m 1g0 ，代入数据解得27 mg27 2；2t cos 4582m 1g8mg设物块 a 刚好要沿斜面向下滑动时，物

15、块b 的质量最小为m2，此时对物块a、 b 进行受力分析如图：tfmg sin300垂直斜面方向：nmg cos300 ，且 fn ，联立解得tmg sin 30mg cos301 mg3 mg31 mg ，2428此时 b 竖直方向：2t cos45m 1g0 ，代入数据解得2t cos4521 mg2，822m 1g8mg所以为保持物块a 处于静止状态，求物块b 的质量范围为：2 mmb7 2 m 。889 如图，将一木块置于电子平台秤上，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

16、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：（

17、 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 +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

18、）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10 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，求将白纸从字典中水平向右抽出拉力至少做的功w【答案】 (1) 24(2) 0.4j31【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f12 12 mg41mg33桌面对