高考物理相互作用常见题型及答题技巧及练习题(含答案)含解析

1、高考物理相互作用常见题型及答题技巧及练习题(含答案)含解析一、高中物理精讲专题测试相互作用.如图所示，质量M = 的木块A套在水平杆上，并用轻绳将木块与质量 m = V3Ag的小 球B相连.今用跟水平方向成 优角的力=I。0M拉着球带动木块一起向右匀速运动 , 运动中M、m相对位置保持不变，取1根/52.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)科3 (3) ”=arctan .【解析】【详解】T由平衡条件可得:Fcos30 =Tcos 0Fsin30 +Tsin 0 =mg代

2、入数据解得：T=10%3, tan。3，即：。=30(2)对M进行受力分析，由平衡条件有FN=Tsin 0 +Mgf=Tcos 0f=Fcos a =NiF联立得：Fcosa = MM+m) g-jiFsina解得：F=而而KT丽_ - 1令：sin 炉 1，cos 3 1,即：tan 3-(M +口 (M + m)gF=5=arctan则：/物球C + E秘的前即分冷所以：当a + 3 =9的F有最小值.所以：tan a =屋 时F的值最小.即:【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

3、不小，需要细细品味.如图所示，竖直轻弹簧 B的下端固定于水平面上，上端与 A连接，开始时 A静止。A 的质量为m = 2kg,弹簧B的劲度系数为ki = 200N/m。用细绳跨过定滑轮将物体 A与另一 根劲度系数为k2的轻弹簧C连接，当弹簧C处在水平位置且未发生形变时，其右端点位于 a位置，此时A上端轻绳恰好竖直伸直。将弹簧C的右端点沿水平方向缓慢拉到b位置时，弹簧B对物体A的拉力大小恰好等于 A的重力。已知ab=60cm,求：(1)当弹簧C处在水平位置且未发生形变时，弹簧B的形变量的大小；(2)该过程中物体 A上升的高度及轻弹簧 C的劲度系数k2o 叮*a b量【答案】(1) 10cm； (

4、2) 100N/m。 【解析】【详解】(1)弹簧C处于水平位置且没有发生形变时，A处于静止，弹簧 B处于压缩状态；根据胡克定律有：k1x1 = mg代入数据解得：X1= 10cm(2)当ab=60cm时，弹簧B处于伸长状态，根据胡克定律有：k1X2= mg代入数据求得：X2 = 10cm故A上升高度为：h=X1+x2=20cm由几何关系可得弹簧 C的伸长量为：X3= ab - x1 - x2= 40cm 根据平衡条件与胡克定律有：mg+k1X2= k2X3 解得 k2 = 100N/m(18分)如图所示，金属导轨 MNC和PQD, MN与PQ平行且间距为L,所在平面与 水平面夹角为 “，N、Q

5、连线与MN垂直，M、P间接有阻值为 R的电阻；光滑直导轨 NC 和QD在同一水平面内，与 NQ的夹角都为锐角 。均匀金属棒ab和ef质量均为m,长均 为L, ab棒初始位置在水平导轨上与NQ重合；ef棒垂直放在倾斜导轨上，与导轨间的动摩擦因数为 科(科较小)，由导轨上的小立柱1和2阻挡而静止。空间有方向竖直的匀强磁场(图中未画出)。两金属棒与导轨保持良好接触。不计所有导轨和ab棒的电阻，ef棒的阻值为R,最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等，忽略感应电流产生的磁场，重力加 速度为go.V(1)若磁感应强度大小为 B, 乂a ab棒一个垂直于 NQ、水平向右的速度 V1,在水平导轨上沿运动方向滑行一

6、段距离后停止，ef棒始终静止，求此过程 ef棒上产生的热量；(2)在(1)问过程中，ab棒滑行距离为d,求通过ab棒某横截面的电荷量；(3)若ab棒以垂直于NQ的速度V2在水平导轨上向右匀速运动，并在 NQ位置时取走小立柱1和2,且运动过程中ef棒始终静止。求此状态下最强磁场的磁感应强度及此磁场下ab棒运动的最大距离。【答案】(1 ) Qef=万丽 4_ l 一二毋 、向竖直向上或竖直向下均可,/tan 3xm= (1+； (3) Bm= VqH7= r ,方【解析】解：(1)设ab棒的初动能为 R, ef棒和电阻R在此过程产生热量分别为 Q和Q1,有Q+Q1=EkW且Q=Q1，一 1由题思

7、Ekhinw 1 ”得Qqmv(2)设在题设的过程中，ab棒滑行的时间为 At,扫过的导轨间的面积为 $,通过$的磁通量为，ab棒产生的电动势为 E, ab棒中的电流为I,通过ab棒某截面的电荷量为 q,则 E=且二。sd电流i=Vt又有I R由图所示，4Sud (L-dcot联立，解得:q=2Bd (L-dcot & )(10)(3) ab棒滑行距离为x时，ab棒在导轨间的棒长 Lx为:Lx=L- 2xcot 0 (11)此时，ab棒产生的电动势 Ex为：E=BwLx(12)流过ef棒的电流Ix为IxT (13)ef棒所受安培力 Fx为Fx=BIxL (14)皿、 、丘力/口BVqL(L -

8、 2xcot 9 )联立(11)-( 14),解得：Fx=片 (15)R有(15)式可得，Fx在x=0和B为最大值Bm时有最大值F1.由题意知，ab棒所受安培力方向必水平向左，ef棒所受安培力方向必水平向右，使F1为最大值的受力分析如图所示，图中fm为最大静摩擦力，有：F1cos a =mgsin a +mgcos a +Sin (16)、/n1 Irrg (sinQ + cosS i R联乂( 15)(16),信： Bm=T-Aj-T：-Tj-T (17)LR Leos ci 一 口 sin口 ) ?Bm就是题目所求最强磁场的磁感应强度大小，该磁场方向可竖直向上，也可竖直向下.有(15)式可

9、知，B为Bm时，Fx随X增大而减小，X为最大Xm时，Fx为最小值，如图可知F2cos a + Qmgcos a +2sin /=mgsin a (18)联立(15) (17) ( 18),得白！七血xm= (1+|42) sindcosCL+kL答：(1) ef棒上产生的热量为：如炉； 八= 2Bd (L - dcot 6 )(2)通过ab棒某横截面的电量为 .111(sinCI. + |A cosG-) R(3)此状态下最强磁场的磁感应强度是nii:一rT，|Lu I cos a - UsinU ) v2的最大距离是777.11+乩)8inUsE口十 R磁场下ab棒运动【点评】本题是对法拉第

10、电磁感应定律的考查，解决本题的关键是分析清楚棒的受力的情 况，找出磁感应强度的关系式是本题的重点.(10分)如图所示，倾角 。=30、宽L=1m的足够长的U形光滑金属导轨固定在磁感应强度大小 B=IT、范围足够大的匀强磁场中，磁场方向垂直导轨平面向上。一根质量m=0.2kg,电阻R=l 的金属棒ab垂直于导轨放置。现用一平行于导轨向上的牵引力F作用在棒上，使棒由静止开始沿导轨向上运动，运动中ab棒始终与导轨接触良好，导轨电阻不计，重力加速度 g取l0m/s 2。求：(1)若牵引力的功率 P恒为56W则ab棒运动的最终速度为多大 ？(2)当ab棒沿导轨向上运动到某一速度时撤去牵引力，从撤去牵引力

11、到ab棒的速度为零，通过ab棒的电量q=0.5C,则撤去牵引力后 ab棒向上滑动的距离多大 ？【答案】(1) 7 m/s ; (2) 0.5m【解析】试题分析：(1)当以恒定功率牵引 ab棒达到最大速度时：P=Fv, E=BLv, I=E/R, F安=BILF mg sinF安0解得：v=7 m/s(2)设撤去F后ab棒沿导轨向上运动到速度为零时滑动的距离为x,通过ab的电荷量,E tBLxT qBLxR联立解得:qR ， x 0.5mBL考点：本题考查电磁感应5.如图所示，固定在水平地面上的斜面倾角为30。，物块A与斜面间的动摩擦因数为Y3,轻绳一端通过两个滑轮与物块 A相连，另一端固定于天

12、花板上，不计轻绳与滑轮的4摩擦及滑轮的质量。已知物块 后，滑轮两边轻绳的夹角为擦力等于滑动摩擦力，已知:(1)若挂上物块B后，物块sin30 = , cos30 = 3- , sin45 =22A恰好不受摩擦力作用，求轻绳的拉力.22 , cos45 = 2。22F拉的大小；A的质量为m,连接物块A的轻绳与斜面平行，挂上物块 B 90。，物块A、B都保持静止，重力加速度为g,假定最大静摩(2)若物块B的质量为 *m，求物块A受到的摩擦力的大小和方向;【详解】2 (3)-mmB述m。8(1)由滑轮相连轻绳的拉力处处相等，对物块A受力分析,沿斜面方向：A恰好不受摩擦力作用有:解得:F拉 mg si

13、n 300 ,1F拉 mgsin30 - mg(2)对物块B受力分析如图:NB竖直方向:2T cos45mBg 0 ,已知mB二立m,解得: B 31T mg，在对物块A进行受力分析如图:A受到的静摩擦力f沿斜面向上。(3)设物块A刚好要沿斜面向上滑动时，物块 力分析如图：沿斜面向上:垂直斜面方向：且f N ,联立解得T mg sin 30此时B竖直方向：N mg cos30 0,1、3%mg cos30 - mg mg 24271mg1因为T -mg mgsin30 , A有向下运动的趋势，故 3沿斜面方向:T f mgsin30 0,解得A受到的静摩擦力大小为16mg；B的质量最大为 M1

14、,此时对物块 A、B进行受T mgsin30 f 0,2Tcos45 M 1g 0,代入数据解得 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark36 o Current Document - 72-2_2T cos45 2 8mg V 7；2M1 -8口 mgg8设物块A刚好要沿斜面向下滑动时，物块B的质量最小为 M2,此时对物块 A、B进行受力分析如图:T f mgsin30 0垂直斜面方向：N mg cos30 0, 且f N ,联立解得T mg sin 30此时B竖直方向：mg cos301.3.3mg mg 2421-mg ， 8代入数据解得2T cos45 M

15、1g 0,- 2T cos45Mi go 1.228mg三衣，mg8所以为保持物块A处于静止状态，求物块B的质量范围为:7 .2m。,2m mB8.半圆形支架 BAD,两细绳OA和OB结于圆心0,下端悬挂重为 10 N的物体，OA与水 平成60 ,使0A绳固定不动，将 0B绳的B端沿半圆支架从水平位置逐渐向竖直的位置移动的过程中，如图所示，请画出0B绳上拉力最小时 0点的受力示意图，并标明各力的大小。ION【解析】【分析】【详解】对结点。受力分析如图:V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，O

16、B的拉力最小为1mgsin3010 N 5N2此时OA的拉力为mg cos30 5J3N因此OB绳上拉力最小时 O点的受力示意图如图:.绳OC与竖直方向成30角，。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回；(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=60o因

17、此，绳OB与水平方向夹角=30由于A处于静止状态，绳子 OB的拉力T mAg 400N因此B受到的摩擦力f Tcos 400 cos300 200、3n受地面的支持力为 N,则N T sin 30 mBg解得N=800N.如图所示，一轻弹簧一端固定在竖直放置光滑大圆环最高点，大圆环半径为R,另一端栓接一轻质小圆环，小圆环套在大圆环上，开始时弹簧与竖直方向成60 ,当在小圆环上挂一质量为m的物体后使之缓慢下降，静止时弹簧与竖直方向成45。求：弹簧的劲度系数；(2)当在小圆环上挂多大质量的物体，静止时弹簧与竖直方向成37。；(3)当在小圆环上挂的质量满足什么条件时，稳定后，小圆环处于最低位置。(弹

18、簧始终在弹性限度内，sin37 =0.6, cos37=0.8)【答案】(1)k=(2一2)mg ;R(1)静止时弹簧与竖直方向成45根据平衡条件，弹簧的弹力(2)m13 (2 V2)m； (3)m21 (2 2)2m m82,对圆环进行受力分析，如图所示:d J2mg cos45根据几何关系，弹簧的伸长量根据胡克定律联合上面各式解得x=(72-1)rF=k Ax(2)设静止时弹簧与竖直方向成 到重力mg、弹簧的拉力F、 形，如图所示：(2、2)mg k =R9,小环上挂的物体的质量为 mi,对圆环进行受力分析，受大圆环的支持力 N,根据平衡条件，作出三个力的矢量三角而OA和OB都等于R,所以

19、mig根据几何知识，力的矢量三角形和实物三角形AOB相似,和N始终相等AB=2Rcos 0F=2migcos 0弹簧的伸长量x=2Rcos -R= (2cos -1)根据胡克定律F=kAx1) R2 mlgcos当仁37。时，代入式解得(3)小圆环恰好处于最低位置，此时mi0=0,3(2、2) m 8代人式解得m2工(2 x 2)m 2所以小圆环所挂物体质量 m2工(2 J2)m时，小圆环可以处于最低点。2A、B均套在细杆上，弹簧下端固.足够长的光滑细杆竖直固定在地面上，轻弹簧及小球定在地面上，上端和质量为 mi=50g的小球A相连，质量为 m2=30g的小球B放置在小球 A上，此时A、B均处于静止状态，弹簧的压缩量xo=0.i6m,如图所示。从t=0时开始，对小球B施加竖直向上的外力，使小球A、B两球分离；再经过同样长的时间,B始终沿杆向上做匀加速直线运动。经过一段时间后B球距其出发点的距离恰好也为x。弹簧的形变始终在弹性限度内，重力加速度取g=10m/s2。求:弹簧的劲度系数k;(2)整个过程中小球 B加速度a的大小及外力F的最大值。【答案】(1)5N/m ； (2)2m/s2, 0.36N【解析】 【详