高中物理相互作用常见题型及答题技巧及练习题(含答案)

高中物理相互作用常见题型及答题技巧及练习题(含答案)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θ＝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：解得：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：由得：

由得：

其中：

解以上各式得：【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．随着摩天大楼高度的增加,钢索电梯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①由闭合电路欧姆定律②由①②式得③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④根据安培力公式⑤由③④⑤式得⑥电梯运载乘客的总质量应满足（3）设电梯匀速运动的速度为，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⑦在电梯匀速运动过程中，根据法拉第电磁感应定律⑧由闭合电路欧姆定律⑨由平衡条件得⑩根据安培力公式(11)由⑦⑧⑨⑩(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，电动机通过其转轴上的绝缘细绳牵引一根原来静止的长为L=1m，质量m=0.1㎏的导体棒ab，导体棒紧贴在竖直放置、电阻不计的金属框架上，导体棒的电阻R=1Ω，磁感强度B=1T的匀强磁场方向垂直于导体框架所在平面，当导体棒在电动机牵引下上升h=3.8m时，获得稳定速度，此过程导体棒产生热量Q=2J．电动机工作时，电压表、电流表的读数分别为7V和1A，电动机的内阻r=1Ω，不计一切摩擦，g=10m/s2，求：（1）导体棒所达到的稳定速度是多少？（2）导体棒从静止到达稳定速度的时间是多少？【答案】（1）m/s（2）s【解析】：（1）导体棒匀速运动时，绳拉力T，有T-mg-F=0（2分），其中F=BIL，I=ε/R,ε=BLv，(3分)此时电动机输出功率与拉力功率应相等，即Tv=UI/-I/2r（2分），（U、I/、r是电动机的电压、电流和电阻），化简并代入数据得v=2m/s（1分）．（2）从开始达匀速运动时间为t，此过程由能量守恒定律，UI/t-I/2rt=mgh+mv2+Q（4分），代入数据得t=1s（2分）．4．如图所示，质量为在足够长的木板A静止在水平地面上，其上表面水平，木板A与地面间的动摩擦因数为，一个质量为的小物块B（可视为质点）静止于A的左端，小物块B与木板A间的动摩擦因数为。现给小物块B一个水平向右的初速度，大小为。求：木板A与小物块B在整个运动过程中位移大小之比（最大静摩擦力的大小等于滑动摩擦力的大小，取）。【答案】【解析】试题分析：分别以A、B为研究对象，受力分析，木板和物块的加速度大小分别为，由牛顿第二定律得：，，假设经过秒A、B共速，共同速度设为，由匀变速直线运动的规律得：，解得：。共速过程中，A的位移大小设为，B的位移大小设为，则，，解得：，。假设共速之后，A、B一起向右匀减速运动，木板和物块间的静摩擦力大小为，木板和物块的加速度大小分别为，由牛顿第二定律得：，解得：，假设成立，。设共速之后至A、B均静止，A的位移设为，B的位移设为，则。整个过程中A的位移大小，B的位移大小则。考点：牛顿第二定律；匀变速直线运动的速度与时间的关系；匀变速直线运动的位移与时间的关系【名师点睛】根据牛顿第二定律分别求出A、B的加速度，结合运动学公式求出速度相同时，A、B的位移大小，然后A、B保持相对静止，一起做匀减速运动，再根据速度位移公式求出一起匀减速运动的位移，从而得出A、B的总位移大小。5．如图所示，轻绳绕过定滑轮，一端连接物块A，另一端连接在滑环C上，物块A的下端用弹簧与放在地面上的物块B连接，A、B两物块的质量均为m，滑环C的质量为M，开始时绳连接滑环C部分处于水平，绳刚好拉直且无弹力，滑轮到杆的距离为L，控制滑块C，使其沿杆缓慢下滑，当C下滑L时，释放滑环C，结果滑环C刚好处于静止，此时B刚好要离开地面，不计一切摩擦，重力加速度为g．（1）求弹簧的劲度系数；（2）若由静止释放滑环C，求当物块B刚好要离开地面时，滑环C的速度大小．【答案】（1）（2）【解析】试题分析：（1）设开始时弹簧的压缩量为x，则kx=mg设B物块刚好要离开地面，弹簧的伸长量为x′，则kx′=mg因此由几何关系得求得得（2）弹簧的劲度系数为k，开始时弹簧的压缩量为当B刚好要离开地面时，弹簧的伸长量因此A上升的距离为C下滑的距离根据机械能守恒又2mgcos370=Mg联立求得考点：胡克定律；机械能守恒定律【名师点睛】对于含有弹簧的问题，是高考的热点，要学会分析弹簧的状态，弹簧有三种状态：原长、伸长和压缩，含有弹簧的问题中求解距离时，都要根据几何知识研究所求距离与弹簧形变量的关系．6．如图所示，在一倾角为30°固定斜面上放一个质量为2kg的小物块，一轻绳跨过两个轻滑轮一端固定在墙壁上，一端连接在物块上，且物块上端轻绳与斜面平行，动滑轮下方悬挂质量为3kg的重物，整个装置处于静止状态。已知跨过动滑轮的轻绳夹角为60°，物块与斜面的动摩擦因数为，已知最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度g=10m/s2。求：（1）斜面上物块所受的静摩擦力大小；（2）若要使斜面上的物块滑动，动滑轮下悬挂重物的质量应该满足什么条件？【答案】（1）（2）【解析】【分析】考查平衡状态的受力分析。【详解】（1）设斜面上物体质量为m1，动滑轮下方悬挂的物体质量为m2，绳的拉力为T，斜面支持力为N，摩擦力为f，受力分析如图：动滑轮节点受力平衡：解得斜面上的物体受力平衡：解得摩擦力大小为（2）最大静摩擦力为：当绳的拉力等于0时，物体刚好保持静止，所以不可能往下运动，则只能是拉力足够大，当摩擦力达到最大静摩擦时，物体开始向上滑动：解得即动滑轮下悬挂重物的质量应满足。7．如图所示，三根细轻绳系于O点，其中OA绳另一端固定于A点，OB绳的另一端与放在水平地面上质量m2为20kg的物体乙相连，OC绳的另一端悬挂质量m1为4kg的钩码甲。平衡时轻绳OA与竖直方向的夹角，OB绳水平。已知重力加速度g=10m/s2，。（1）求轻绳OA受到的拉力TOA、OB受到的拉力TOB大小；（2）求乙受到的摩擦力f大小；（3）已知物体乙与水平桌面间的最大静摩擦力fmax为90N，若在钩码下方继续加挂钩码，为使物体在原位置保持静止，求最多能再加挂的钩码质量。【答案】（1）N，N；（2）f=30N；（3）8kg。【解析】【详解】（1）以结点为研究对象，受到三个拉力作用，如图所示根据平衡条件得，轻绳OA受到的拉力为：N轻绳OB受到的拉力为：N（2）对乙物体研究，水平方向受摩擦力f和拉力TOB，根据平条件衡得：N（3）考虑物体乙恰好不滑动的临界情况，根据平衡条件，OB绳的拉力为：N对甲分析，根据平衡条件仍有：解得：kg8．长为5.25m轻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/s2，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.【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=a1t1=2×1=2m/s,方向水平向右；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=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．在水平地面上有一质量为2kg的物体，在水平拉力F的作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/s2）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）0．8m/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μ=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．10．质量m=20kg的物体，在大小恒定的水平外力F的作用下，在水平面上做直线运动。0—2s内F与运动方向相反，2—4s内F与运动