高考物理相互作用解题技巧及经典题型及练习题(含答案)

1、高考物理相互作用解题技巧及经典题型及练习题( 含答案 )一、高中物理精讲专题测试相互作用1 如图所示，质量为 m 的物体放在一固定斜面上，当斜面倾角为30时恰能沿斜面匀速下滑对物体施加一大小为 f、方向水平向右的恒力，物体可沿斜面匀速向上滑行设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，当斜面倾角增大并超过某一临界角时，不论水平恒力f 多0大，都不能使物体沿斜面向上滑行，试求：(1)物体与斜面间的动摩擦因数；(2)这一临界角0 的大小【答案】（ 1）3 （ 2） 603【解析】试题分析：（ 1）斜面倾角为 30时，物体恰能匀速下滑，满足mg sin 30mg cos30解得33（2）设斜面倾角为，由匀速直线运

2、动的条件： f cosmg sinf ffnmg cosf sin ， fffn解得： fmg sinmg coscossin当 cossin0 ，即 cot时， f，即“不论水平恒力f 多大 ”，都不能使物体沿斜面向上滑行此时，临界角060考点：考查了共点力平衡条件的应用【名师点睛】本题是力平衡问题，关键是分析物体的受力情况，根据平衡条件并结合正交分解法列方程求解利用正交分解方法解体的一般步骤： 明确研究对象； 进行受力分析； 建立直角坐标系，建立坐标系的原则是让尽可能多的力落在坐标轴上，将不在坐标轴上的力正交分解；x 方向， y 方向分别列平衡方程求解2 随着摩天大楼高度的增加, 钢索电梯

3、的制造难度越来越大。利用直流电机模式获得电磁驱动力的磁动力电梯研发成功。磁动力电梯的轿厢上安装了永久磁铁, 电梯的井壁上铺设了电线圈。这些线圈采取了分段式相继通电，生成一个移动的磁场, 从而带动电梯上升或者下降。工作原理可简化为如下情景。如图所示，竖直平面内有两根很长的平行竖直轨道，轨道间有垂直轨道平面、方向相反的匀强磁场，磁感应强度均为；电梯轿厢固定在如图所示的一个匝金属框内（电梯轿厢在图中未画出），并且与之绝缘，金属框的边长为 ，两磁场的竖直宽度与金属框边的长度相同且均为，金属框整个回路的总电阻为；电梯所受阻力大小恒为；电梯空载时的总质量为。已知重力加速度为。（ 1）两磁场以速度 竖直向上

4、做匀速运动， 电梯在图示位置由静止启动的瞬间，金属线框内感应电流的大小和方向；（ 2）两磁场以速度 竖直向上做匀速运动，来启动处于静止状态的电梯，运载乘客的总质量应满足什么条件；（ 3）两磁场以速度 竖直向上做匀速运动，启动处于静止状态下空载的电梯，最后电梯以某一速度做匀速运动，求在电梯匀速运动的过程中，外界在单位时间内提供的总能量。【答案】（ 1）；方向为逆时针方向。（2）（ 3）【解析】（ 1）根据法拉第电磁感应定律由闭合电路欧姆定律由式得根据楞次定律可知，电流的方向为逆时针方向。（2）设电梯运载乘客的总质量为，根据平衡条件根据安培力公式由式得电梯运载乘客的总质量应满足（ 3）设电梯匀速运

5、动的速度为 ，在电梯匀速运动的过程中，外界在单位时间内提供的总能量为在电梯匀速运动过程中，根据法拉第电磁感应定律由闭合电路欧姆定律由平衡条件得根据安培力公式(11)由 (11) 式得点睛：本题是理论联系实际的问题，与磁悬浮列车模型类似，关键要注意磁场运动，线框相对于磁场向下运动，而且上下两边都切割磁感线，产生两个电动势，两个边都受安培力3 如图所示，两平行金属导轨间的距离 l=0.4 m，金属导轨所在的平面与水平面夹角 =37 ，在导轨所在空间内，分布着磁感应强度 b=0.5 t、方向垂直于导轨平面的匀强磁场。金属导轨的一端接有电动势e=6.0 v、内阻r=0.5 的直流电源。现把一个质量m=

6、0.05kg 的导体棒ab垂直放在金属导轨上，导体棒静止。导体棒与金属导轨接触的两点间的电阻 r0=2.5，金属导轨电阻不计，g 取10 m/s 2。已知sin37 =0.6， cos37=0.8，求：（ 1）通过导体棒的电流大小；（ 2）导体棒受到的安培力大小；（ 3）导体棒受到的摩擦力大小。【答案】 （1） 1.5 a（2） 0.3 n（ 3）0.06 n【解析】试题分析： 导体棒、金属导轨和直流电源构成闭合电路，根据闭合电路欧姆定律有：=1.5a导体棒受到的安培力：f 安 =bil=0.30n导体棒所受重力沿斜面向下的分力f1= mg sin37o=0.24n由于 f1 小于安培力，故导

7、体棒受沿斜面向下的摩擦力f，根据共点力平衡条件： mgsin37o+f=f 安解得： f =0.06n考点：本题考查电磁感应中的欧姆定律、物体的平衡等问题，意在考查学生的综合分析能力。4 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

8、）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。mgrsin【答案】（ 1） vb2l 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 sintlb2l3blv，mgrsinbl 2所以 q itr解法二：平均电动势e n， ietnbl 2， q i，所以 qtrrr 。（3）解法一

9、：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。2解法二： q i 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。5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

10、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；

11、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6 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？

12、【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：（ 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

13、 +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）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7在水平地面上有一质量为2kg 的物体，在水平拉力f 的作

14、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【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

15、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8 如图所示，物块 a 悬挂在绳 po 和 pc的结点上， po 偏离竖直方向 37角， pc水平，且经光滑定滑轮与木块 b 相连，连接 b 的绳与水平方向的夹角为 53。已知 a 质量ma=1.6kg， b 质量 mb=4kg，木块 b 静止在水平面上，g 取 10m/s 2.试求：(1)绳 po 的拉力大小；(2)绳 pc拉力的大小；(3)木块 b 与水平面间的摩擦力大小。【答案】 (1) 20n ； (2)12n ； (3) 7.2n【解析】【分析】【详解】(1)对 p 点受力分析如图：由平衡条件得fpo cos37fcfp

16、o解得绳 po 的拉力大小m a gfpocos37(2)绳 pc拉力的大小m a gsin 3716 n20n0.8fcfpo sin 37200.6n12n(3)对 b 受力分析如图：水平方向根据共点力的平衡条件可得木块b 与水平面间的摩擦力大小ffccos53120.6n7.2n9 一劲度系数为 k=100n/m的轻弹簧下端固定于倾角为=53的光滑斜面底端，上端连接物块 q一轻绳跨过定滑轮o，一端与物块 q 连接，另一端与套在光滑竖直杆的物块p 连接，定滑轮到竖直杆的距离为d=0.3m初始时在外力作用下，物块p 在 a 点静止不动，轻绳与斜面平行，绳子张力大小为50n已知物块 p 质量为

17、 m1=0.8kg ，物块 q 质量为m2=5kg，不计滑轮大小及摩擦，取g=10m/s 2现将物块 p 静止释放，求：(1)物块 p 位于 a 时，弹簧的伸长量x1；(2)物块 p 上升 h=0.4m 至与滑轮o 等高的 b 点时的速度大小；(3)物块 p 上升至 b 点过程中，轻绳拉力对其所做的功【答案】（ 1） 0.1m（ 2） 23m/s（3）8j【解析】【分析】（ 1）根据题设条件和平衡条件、胡克定律，列方程求出弹簧的伸长量；（ 2）由于本题的特殊性， p 处于 a 位置时与 p 上升到与滑轮等高位置，弹簧的伸长量与压缩量恰相等，而此时由速度的合成和分解可知物块q的速度为零，所以由机

18、械能守恒律可求物块 p 的速度；（3）当 q上升到与滑轮等高时，由系统的机械能守恒和两个物体速度关系求圆环q的速度大小通过绳子拉力对q物体的做功情况，判断物块q机械能的变化，从而得出何时机械能最大【详解】（1）物体 p 位于 a 点，假设弹簧伸长量为x1 ，则： tm2 gsinkx1 ，解得：x10.1m（2）经分析，此时ob 垂直竖直杆， ob=0.3m，此时物块q 速度为 0，下降距离为：x op ob0.5m0.3m 0.2m ，即弹簧压缩 x20.2m 0.1m 0.1m ，弹性势能不变对物体 pq 及弹簧，从 a 到 b 根据能量守恒有：m2 gx sinm1gh1 m1vb22代入可得： vb2 3m/spm1gh12对物块： wt2m1vb代入数据得： wt8j【点睛】解决本题的关键会对速度进行分解，以及掌握功能关系，除重力以外其它力做功等于机械能的增量，并能灵活运用；要注意本题的特殊性，当物块 p 与杆垂直时，此时绳伸缩方向速度为零（即 q的速度为零），这也是本题的关键点10 如图所示，物体的质量m 4.4 kg，用与竖直方向