高考物理相互作用试题经典含解析

1、高考物理相互作用试题经典含解析一、高中物理精讲专题测试相互作用1 一轻弹簧的一端固定在倾角为的固定光滑斜面的底部，另一端和质量为m 的小物块3a 相连，如图所示质量为m的小物块 b 紧靠 a 静止在斜面上，此时弹簧的压缩量为5x0，从 t=0 时开始，对b 施加沿斜面向上的外力，使b 始终做匀加速直线运动经过一段时间后，物块a、b 分离；再经过同样长的时间，b 距其出发点的距离恰好也为x0弹簧的形变始终在弹性限度内，重力加速度大小为g求 ：(1)弹簧的劲度系数；(2)物块 b 加速度的大小；(3)在物块 a、 b 分离前，外力大小随时间变化的关系式8mg sin22（ 2） g sin（ 3）

2、 f8 mg sin4mg sin【答案】 （1）5x052525x0【解析】【详解】（1）对整体分析，根据平衡条件可知，沿斜面方向上重力的分力与弹簧弹力平衡，则有：3kx0=（ m+m） gsin 58mgsin解得： k=5x0（2）由题意可知，b 经两段相等的时间位移为x0；x11由匀变速直线运动相邻相等时间内位移关系的规律可知：x04说明当形变量为x1x0 x03x0时二者分离；44对 m 分析，因分离时ab 间没有弹力，则根据牛顿第二定律可知：kx1-mgsin =ma联立解得： a=1 gsin5（3）设时间为 t，则经时间 t 时， ab 前进的位移 x=1at2= gsint

3、2210则形变量变为： x=x0-x对整体分析可知，由牛顿第二定律有：f+kx-（ m+ 3m） gsin =（m+3m） a55解得： f= 84mg2 sin2t 2mgsin +25x025因分离时位移 x= x0由 x= x0 =1at2 解得： t5x04422gsin故应保证 0t5x0， f表达式才能成立2gsin点睛：本题考查牛顿第二定律的基本应用，解题时一定要注意明确整体法与隔离法的正确应用，同时注意分析运动过程，明确运动学公式的选择和应用是解题的关键2 如图所示 ,质量的木块 a 套在水平杆上,并用轻绳将木块与质量的小球 b 相连 .今用跟水平方向成角的力,拉着球带动木块一

4、起向右匀速运动,运动中 m、 m 相对位置保持不变,取.求:(1)运动过程中轻绳与水平方向夹角;(2)木块与水平杆间的动摩擦因数为.(3)当 为多大时 ,使球和木块一起向右匀速运动的拉力最小?【答案】 （1） 30（ 2） = （ 3） =arctan【解析】【详解】（1）对小球b 进行受力分析，设细绳对n 的拉力为 t 由平衡条件可得：fcos30 =tcos fsin30 +tsin =mg代入数据解得：t=10， tan = ，即： =30（2）对 m 进行受力分析，由平衡条件有fn=tsin +mgf=tcos f= fn解得： （3）对 m、 n 整体进行受力分析，由平衡条件有：fn

5、+fsin =（m+m ） gf=fcos =nf联立得： fcos=（ m+m ） g-fsin 解得： f令： sin ， cos=，即： tan =则：所以：当+=90时f 有最小值所以：tan =时 f 的值最小即：=arctan【点睛】本题为平衡条件的应用问题，选择好合适的研究对象受力分析后应用平衡条件求解即可，难点在于研究对象的选择和应用数学方法讨论拉力 f 的最小值，难度不小，需要细细品味3 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

6、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= mgcos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

7、数 =tan4 如图所示，两个正三棱柱a、 b 紧靠着静止于水平地面上，三棱柱的中间有一个半径为r的光滑圆柱c， c的质量为2m， a、 b的质量均为m.a 、 b 与地面的动摩擦因数为. 设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g.(1) 三者均静止时 a 对 c 的支持力为多大？(2)a 、 b 若能保持不动， 应该满足什么条件？(3) 若 c 受到经过其轴线竖直向下的外力而缓慢下降到地面，求该过程中摩擦力对a 做的功【答案】 (1) fn 2mg.(2)3mgr. (3).23【解析】【分析】（1）对 c进行受力分析，根据平衡求解a 对 c 的支持力；（2） a 保持静止，则地面对a

8、的最大静摩擦力要大于等于c 对 a 的压力在水平方向的分力，据此求得动摩擦因数 应该满足的条件；（3） c 缓慢下落同时 a、 b 也缓慢且对称地向左右分开，a 受力平衡，根据平衡条件求解滑动摩擦力大小，根据几何关系得到a 运动的位移，再根据功的计算公式求解摩擦力做的功【详解】(1) c 受力平衡， 2fncos60 2mg解得 fn 2mg(2) 如图所示， a 受力平衡 f 地 fncos60 mg2mg f fnsin60 3 mg因为 f f地，所以 32(3) c 缓慢下降的同时a、 b 也缓慢且对称地向左右分开a 的受力依然为4 个，如图所图，但除了重力之外的其他力的大小发生改变，

9、f 也成了滑动摩擦力地 fna 受力平衡知 fcos60mgf fnsin60 f地3 mg解得 f 3即要求3 0，与本题第 (2)问不矛盾由几何关系知：当c 下落地地面时，a 向左移动的水平距离为x3 r3mgr所以摩擦力的功w f x3【点睛】本题主要是考查了共点力的平衡问题，解答此类问题的一般步骤是：确定研究对象、进行受力分析、利用平行四边形法则进行力的合成或者是正交分解法进行力的分解，然后在坐标轴上建立平衡方程进行解答5 明理同学平时注意锻炼身体，力量较大，最多能提起m=50kg 的物体一重物放置在倾角 =15的粗糙斜坡上，重物与斜坡间的摩擦因数为重物质量m 的最大值？试求该同学向上

10、拉动的【答案】【解析】【详解】由题意可知，该同学的最大拉力：f=mg设该同学与斜面方向的夹角是的时候拉动的物体的最大质量是m ，对物体受力分析知：垂直于斜面的方向： fn+fsin =mgcos沿斜面的方向： fcos=f+mgsin 若恰好拉动物体，则有： f= fn联立解得：令 =tan ，代入上式可得：要使该同学向上拉动的物体的质量最大，上式分子取最大值，即：cos（ ） =1由 =tan =可得： =30联立以上各式得：mmax =【点睛】该题中按照常规的步骤对物体进行受力分析即可，题目的难点是如何利用三角函数的关系，化简并得出正确的结论6水平传送带以 v=1.5m/s 速度匀速运动，

11、传送带带的 a 端，它运动到传送带另一端 b 所需时间为ab 两端距离为6s，求：6.75m, 将物体轻放在传送（1）物块和传送带间的动摩擦因数？（2）若想使物体以最短时间到达b 端，则传送带的速度大小至少调为多少？（g=10m/s 2）【答案】（ 1）【解析】试题分析：（；（ 2）1）对物块由牛顿第二定律：，则经过时间的速度为：首先物块做匀加速然后做匀速则：由以上各式解得：（2）物块做加速运动的加速度为：物体一直做匀加速直线运动到b 点的速度： v2=2ax解得：考点：牛顿运动定律综合【名师点睛】物体放上传送带先做匀加速直线运动，结合牛顿第二定律和运动学公式求出匀加速直线运动的时间和位移，当

12、物体的速度达到传送带的速度时，一起做匀速直线运动根据时间求出匀速运动的位移，从而得出物体的总位移，即传送带 ab 的长度；若想使物体以最短时间到达 b 端，物体需一直做匀加速直线运动，则传送带的速度需大于等于物体从 a 点匀加速到 b 点的速度。7某同学设计了一个测量物体质量的电子装置，其结构如图甲、乙所示。为 s 极，中心为 n 极，可认为只有磁极间存在着磁感应强度大小均为e 形磁铁的两侧 b 的匀强磁场。一边长为l 横截面为正方形的线圈套于中心磁极，线圈、骨架与托盘连为一体，总质量为m0，托盘下方连接一个轻弹簧，弹簧下端固定在磁极上，支撑起上面的整个装置，线圈、骨架与磁极不接触。线圈的两个

13、头与外电路连接（图上未标出）。当被测量的重物放在托盘上时，弹簧继续被压缩，托盘和线圈一起向下运动，之后接通外电路对线圈供电，托盘和线圈恢复到未放重物时的位置并静止，此时由对应的供电电流可确定重物的质量。已知弹簧劲度系数为 k，线圈匝数为 n，重力加速度为 g。（1）当线圈与外电路断开时a以不放重物时托盘的位置为位移起点，竖直向下为位移的正方向。试在图丙中画出，托盘轻轻放上质量为 m 的重物后，托盘向下运动过程中弹簧弹力 f 的大小与托盘位移x 的关系图象；b根据上面得到的 f-x 图象，求从托盘放上质量为 m 的重物开始到托盘达到最大速度的过程中，弹簧弹力所做的功 w；（2）当线圈与外电路接通

14、时a通过外电路给线圈供电，托盘和线圈恢复到未放重物时的位置并静止。若线圈能够承受的最大电流为i，求该装置能够测量的最大质量m ；b在线圈能承受的最大电流一定的情况下，要增大质量的测量范围，可以采取哪些措施？（至少答出2 种）【答案】（ 1） a弹力大小为 m0g；图像如图所示； b （ 2）a； b可以增加线圈的匝数、增大线圈的边长、增大磁感应强度。【解析】（1）未放重物时，弹簧已经被压缩，弹力大小为m0g。弹簧弹力 f的大小与托盘位移x的关系图象如图所示。未放重物时 kx0 = m0 g当托盘速度达到最大时k ( x0 + x ) = ( m0 + m )g解得图中阴影部分面积即为从托盘放上

15、质量为m的重物开始到托盘达到最大速度的过程中，弹力所做的功的大小，弹力做负功有（ 2）给线圈供电后，托盘回到原来的位置，线圈、骨架、托盘与重物处于平衡状态有 2nbil + kx0 = (m0 + m ) g解得（ 3）可以增加线圈的匝数、增大线圈的边长、增大磁感应强度。点睛：本题考查电子秤的原理，关键是明确骨架、脱皮、弹簧、线圈和重物整体的受力情况，根据平衡条件列式分析，注意结合图象法求解变力做功。8 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

16、， 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）（ 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根据牛顿第二定律，有所以，a，（ 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

17、顿第二定律求解力9如图，物体在有动物毛皮的斜面上运动。由于毛皮表面的特殊性，引起物体的运动有如下特点： 顺着毛的生长方向运动时毛皮产生的阻力可以忽略； 逆着毛的生长方向运动时会受到来自毛皮的滑动摩擦力。（1）物体上滑时，是顺着毛的生长方向运动，求物体向上运动时的加速度（2）一物体自斜面底端以初速度v0=2m/s 冲上足够长的斜面，斜面的倾角o，过了 =30t=1 2s 物体回到出发点。若认为毛皮产生滑动摩擦力时，动摩擦因数为定值，试计算 的数值。（ g=10m/s2）【答案】（ 1） 5m/s 2（ 2）0 433【解析】试题分析：（1）由图可以发现，动物的毛是向上的，所以向上运动时可以忽略阻力，根据牛顿定律可知：2mgsin=ma，解得 a=gsin =5m/s（2）对物体受力分析得，上滑时2a=gsin =5m/s，设上滑最大位移为 s，有，上滑时间：，下滑时间： t 下=t-t 上 =（ 12-0 4） s=08s，下滑加速度：，对物体受力分析可知，下滑的加速度，a 下=gsin30 -gcos30，所以：考点：牛顿第二定律的应用10 如图所示小孩和雪橇的总质量拉雪橇，使雪橇沿水平地面以数 。（ ，大人用与水平方向成角斜向上拉力速度做匀速直线运动。已知雪橇与水平地面的动摩擦因，取）求：