高考物理相互作用技巧和方法完整版及练习题含解析VIP

1、高考物理相互作用技巧和方法完整版及练习题含解析一、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.

2、7n【点睛 】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将质量 m0.1kg 的圆环套在固定的水平直杆上，环的直径略大于杆的截面直径，环与杆的动摩擦因数0.8对环施加一位于竖直平面内斜向上与杆夹角53o 的恒定拉力f，使圆环从静止开始运动，第1s 内前进了 2.2m （取 g10 m / s2 ， sin53 o0.8 ，cos53o0.6 ）求：（ 1）圆环加速度 a 的大小；（ 2）拉力 f 的大小【答案】（ 1） 4.4m/s2 （ 2） 1n 或 9n【解析】（1）小环做匀加速直线运动，由运动学公式可知：x1 at 22解得

3、： a 4.4m / s2(2)令 fsin53 mg0 ，解得 f 1.25n当 f1.25n 时，环与杆的上部接触，受力如图：由牛顿第二定律，fcos ma ， fsin fnmgfnm ag联立解得： fcossin代入数据得：f1n当 f1.25n 时，环与杆的下部接触，受力如图：由牛顿第二定律，fcos ma ， fsin mg fnfnm ag联立解得： fcossin代入数据得：f9n3 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

4、 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。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

5、: 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：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。4 一吊桥由六对钢杆对称悬吊着，六对钢杆在桥面上分列两排，其上端挂

6、在两根钢缆上，图为其一截面图。已知图中相邻两杆距离相等，aa=dd， bb=ee，cc=pp，又已知两端钢缆与水平面成 45角，若吊桥总重为 g，钢杆自重忽略不计，为使每根钢杆承受负荷相同，求：（ 1）作用在 c p 两端与水平成 45钢缆的拉力大小？（ 2） cb 钢缆的拉力大小和方向？【答案】 （1）(2)；方向与水平方向的夹角为arctan斜向右下方【解析】【详解】（1）对整体受力分析，整体受重力和两个拉力，设为f，根据平衡条件，有：2fsin45 =g解得： f=g（ 2）对 c点受力分析，受 cc的拉力、拉力杆 f、 bc 钢缆的拉力，根据平衡条件，有：水平方向： fcos45=fb

7、ccos 1（1 为 fbc 与水平方向的夹角）竖直方向： fsin45 = +fbcsin 1解得： fbc=mg， tan 1=则 =arctan1则 cb钢缆的拉力大小为 mg，方向与水平方向的夹角为 arctan 斜向右下方。【点睛】本题的关键要灵活选择研究对象，巧妙地选取受力分析的点和物体可简化解题过程，要注意整体法和隔离法的应用。解答时特别要注意每根钢杆承受负荷相同。5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

8、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：动能定理；牛顿第二定律6 如图所示，一质量为m 2kg 的滑块从半径为 r 0.2m 的光滑四分之一圆弧轨道的顶端a 处由静止滑下， a 点和圆弧对应的圆心o 点等高，圆弧的底端b 与水平传送带平滑相接已知传送带匀速运行的速度为v0 4m/s ，b 点到传送带右端c 点的距离为 l 2m当滑块滑到传送带的右端c 时，其速度

9、恰好与传送带的速度相同(g 10m/s2 )，求：(1)滑块到达底端b 时对轨道的压力；(2)滑块与传送带间的动摩擦因数；(3)此过程中，由于滑块与传送带之间的摩擦而产生的热量q.【答案】（ 1） 60 n（2 ）0 3（ 3） 4 j【解析】试题分析：（1）滑块从a 运动到 b 的过程中，由机械能守恒定律得1mgrmvb22解得 vb 2gr2m / s在 b 点： fn mg m v2b r代入解得， fn 60 n由牛顿第三定律可知，滑块对轨道的压力大小为fn fn60 n，方向竖直向下。（2）滑块从 b 运动到 c 的过程中，根据牛顿第二定律得mg ma又 v02 vb2 2al，联立

10、以上两式解得 0 3（ 3）设滑块从 b 运动到 c 的时间为 t，加速度a g 3 m/s 2。由 v0b v0vb 2s v at，得 ta3在这段时间内传送带的位移为s8传 v0t m3传送带与滑块的相对位移为s s 传 l 2m3故滑块与传送带之间的摩擦而产生的热量q mgs4 j。考点：牛顿第二定律的综合应用7 质量m=3kg的长木板放在水平光滑的平面上，在水平恒力f=11n 作用下由静止开始向右运动，如图所示，当速度达到1m/s时，将质量m=4kg的物体轻轻放到木板的右端，已知物块与木板间动摩擦因数=0.2,g 取10m/s 2，求：(1)物体经多长时间才与木板保持相对静止；(2）

11、物块与木板相对静止后，物块受到的摩擦力大小【答案】（ 1） 1s（ 2） 6.29n【解析】试题分析：（ 1）放上物体后，由牛顿第二定律可知：物体加速度a1g 2m / s2板的加速度 a2fmg1m / s2m当两物体达速度相等后保持相对静止，故a1t v a2 t ，解得 t1s（2）相对静止后，对整体f （ mm）a ，对物体有 f ma解得 f 6.28n考点：考查了牛顿第二定律的应用【名师点睛】物体与木板均做匀变速直线运动，由牛顿第二定律可求得二者的加速度，由速度公式可求得二者相对静止的时间；相对静止后，物体的静摩擦力充当合外力，由牛顿第二定律可求得物体受到的摩擦力8长为5.25m轻

12、质的薄木板放在水平面上，木板与水平面间的动摩擦因数为0.1，在木板的右端固定有一个质量为1kg 的小物体a，在木板上紧邻a 处放置有另一质量也为1kg 的小物体b，小物体b 与木板间的动摩擦因数为0.2， a、 b 可视为质点，如图所示。当a、 b之间的距离小于或等于 3m 时， a、 b 之间存在大小为 6n 的相互作用的恒定斥力；当 a、 b 之间的距离大于 3m 时， a、 b 之间无相互作用力。现将木板、 a、 b 从图示位置由静止释放， g 取 10m/s 2，求：（1）当 a、 b 之间的相互作用力刚刚等于零时，a、b 的速度 .（2）从开始到 b 从木板上滑落，小物体a 的位移

13、.【答案】（ 1） va=2m/s, 方向水平向右；vb=4m/s ，方向水平向左（ 2），方向水平向右【解析】试题分析 : （ 1）当 a、 b 之间存在相互作用力时 ,对 a 和木板，由牛顿第二定律有：得： a1 2m/s2对 b，由牛顿第二定律有：得： a2 4m/s2由运动学公式：得： t1=1s故当 a、 b 之间的相互作用力刚刚等于零时，a、 b 的速度分别为： va 1 1=2 1=2m/s,方向=a t水平向右；vb=a2t1 =4 1=4m/s，方向水平向左（2）当 a、 b 间的作用力为零后，对a 和木板，由牛顿第二定律有：解得：对 b 有：解得：由运动学公式：解得： t2

14、=0.5s 或 t2 =1.5s（舍去）故当 b 从木板上滑落时，a 的速度分别为：所求小物体a 的位移：， 方向水平向右考点：考查牛顿第二定律；匀变速直线运动的位移与时间的关系【名师点睛】本题考查了牛顿第二定律和运动学公式的综合运用，关键理清放上木块后木板和木块的运动情况，抓住临界状态，结合牛顿第二定律和运动学公式进行求解9 如图甲所示，一固定的粗糙斜面的倾角为37，一物块m=10kg 在斜面上，若用f=84n的力沿斜面向上推物块，物块能沿斜面匀速上升，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。（ g=10m/s 2， sin37 =0.6， cos37=0.8）(1)求物块与斜面间的动摩擦因数；(2)

15、若将 f 改为水平向右推力f（如图乙），则f为多大时才能使物块沿斜面匀速运动。（此小问计算取三位有效数字）【答案】 (1)0.3； (2)135n ，36.7n。【解析】【详解】(1)以物块为研究对象，受到四个力的作用：重力g，拉力 f，支持力fn，滑动摩擦力ff ，物体处于平衡状态，建立如图所示直角坐标系，由共点力平衡条件得：fmgsin37ff0fnmgcos370又fffn代入数据，物块与斜面间的动摩擦因数f mgsin3784 10 10 0.6mgcos370.310 10 0.8(2)当物体匀速上滑时，根据平衡条件有：平行斜面方向f cos37mgsin37ff0垂直斜面方向fnf sin37mgcos370其中：fffn代入数据，联立解得f135 n当物体匀速下滑时，根据共点力平衡条件平行斜面方向mgsin37f cos37ff0垂直斜面方向fnf sin37mgcos370其中fffn代入数据，联立解得f36.7 n10 半圆形支架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