高中物理相互作用解题技巧超强及练习题含答案及解析

高中物理相互作用解题技巧 (超强)及练习题(含答案)及解析一、高中物理精讲专题测试相互作用1．如图所示，两平行金属导轨间的距离L=0.4m，金属导轨所在的平面与水平面夹角θ=37°，在导轨所在空间内，分布着磁感应强度B=0.5T、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=6.0V、内阻r=0.5Ω的直流电源。现把一个质量m=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，Ω金属导轨电阻不计，g取10m/s2。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）1.5A（2）0.3N（3）0.06N【解析】试题分析：⑴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：=1.5A⑵导体棒受到的安培力： F安=BIL=0.30N⑶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。2．如图所示，一质量m=4．0kg的小球在轻质弹簧和细线的作用下处于静止状态，细线AO与竖直方向的夹角0θ=37，弹簧BO水平并处于压缩状态，小球与弹簧接触但不粘连，已知弹簧的劲度系数k=100N/m，取sin370=0．6，cos370=0．8，求：（1）小球静止时，细线中的拉力 T和弹簧的压缩量 x；（2）剪断细线 AB瞬间，小球的加速度 a。【答案】（1）50N，0．3m（2）12．5m/s2【解析】分析：（ 1）小球的受力如，根据平衡条件可知：簧的力 F=mgtanθmgTcosF=kx解得：T=50N，x=0．3m（2）剪断的瞬，小球受到重力、力不；合力与原中的拉力 T等大反向，则a T 12.5m/s2方向与直方向成角 370，斜向下沿原 AB方向。m考点：胡克定律；牛第二定律的用【名点睛】本考了共点力平衡和牛第二定律的基本运用，知道剪断的瞬，簧的力不。3．(14

分)如所示，木板与水平地面的角

θ可以随意改，当

θ=30°，可点的一小木恰好能沿着木板匀速下滑。若小木从木板的底端以大小恒定的初速率v0=10m/s

的速度沿木板向上运，随着

θ的改，小物沿木板滑行的距离

x将生化，重力加速度 g=10m/s2。(果可用根号表示 )1）求小物与木板的摩擦因数；2）当θ角足什么条件，小物沿木板滑行的距离最小，并求出此最小。【答案】（1）【解析】分析：（1）当

（2）θ＝60°； m，木受力分析：⋯（2分）⋯⋯（2分）摩擦因素： ⋯（2分）2）当化，木的加速度a：⋯（2分）木的位移 S： ⋯（2分） 令 ，当 时s最小，即 ⋯（2分）最小考点：考了牛第二定律的用点：做本的关是物体受力分析，找出界状，4．如所示，一角 θ=30的°光滑足斜面固定在水平面上，其端固定一度系数为k=50N/m的簧，簧的下端系一个量 m=1kg的小球，用一垂直于斜面的板A住小球，此簧没有生形，若板 A以加速度 a=4m/s2沿斜面向下匀加速运，簧与斜面始保持平行， g取10m/s2．求：1）从开始运到小球速度达最大小球所生位移的大小；2）从开始运到小球与板分离所的．【答案】（1）从开始运到小球速度达最大小球所生位移的大小是0.1m；（2）从开始运到小球与板分离所的是0.1s【解析】1）球和板分离后做加速度减小的加速运，当加速度零，速度最大，此物体所受合力零．即kxm=mgsinθ，解得： ．（2）球与板分离位移 s，的 t，从开始运到分离的程中， m受直向下的重力，垂直斜面向上的支持力 FN，沿斜面向上的板支持力 F1和簧力F．根据牛第二定律有： mgsin-θF-F1=ma，F=kx．随着x的增大，F增大，F1减小，保持a不，当m与板分离， F1减小到零，有：mgsinθ-kx=ma，又x= at2立解得：mgsin-θk?at2=ma，所以经历的时间为： ．点睛：本题分析清楚物体运动过程，抓住物体与挡板分离时的条件：小球与挡板间的弹力为零是解题的前提与关键，应用牛顿第二定律与运动学公式可以解题。5．如图所示，mA=0.5kg，mB=0.1kg，两物体与地面间的动摩擦因数均为0.2，当大小为F=5N水平拉力作用在物体A上时，求物体A的加速度。（忽略滑轮的质量以及滑轮和绳的，取g=10m/s2）【答案】4m/s2【解析】试题分析：对 A由牛顿第二定律得B由牛顿第二定律得根据题意有解以上各式得考点：牛顿第二定律【名师点睛】此题是牛顿第二定律的应用问题；解题的关键是正确选择研究对象并且受力分析，根据牛顿第二定律列得方程，注意两个物体的加速度及拉力的关联关系 .6．如图所示，在倾角为

θ=30°的固定斜面上固定一块与斜面垂直的光滑挡板，质量为

m的半圆柱体A紧靠挡板放在斜面上，质量为 2m的圆柱体 B放在A上并靠在挡板上静止。与B半径均为 R，曲面均光滑，半圆柱体 A底面与斜面间的动摩擦因数为 μ．现用平行斜面向上的力拉 A，使A沿斜面向上缓慢移动，直至 B恰好要降到斜面．设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为 g。求：（1）未拉A时，B受到A的作用力 F大小；（2）在A移动的整个过程中，拉力做的功 W；

A（3）要保持 A缓慢移动中拉力方向不变，动摩擦因数的最小值 μmin．【答案】（1）F=13)mgR（3）533mg（2）W(9min92【解析】【详解】（1）研究B，据平衡条件，有F=2mgcosθ解得F= 3mg（2）研究整体，据平衡条件，斜面对 A的支持力为N=3mgcosθ=3 3mg2f=μN=3 3μmg2由几何关系得 A的位移为x=2Rcos30°=3R克服摩擦力做功Wf=fx=4.5μmgR由几何关系得 A上升高度与 B下降高度恰均为h=3R2据功能关系W+2mgh-mgh-Wf=0解得W1(93)mgR2（3）B刚好接触斜面时，挡板对B弹力最大研究B得Nm2mg4mgsin30研究整体得f+3mgsin30°=N′minm解得fmin=2.5mg可得最小的动摩擦因数：fmin 53minN 97．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/s2B，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：vA11=2×1=2m/s,方向=at水平向右；v=at=4×1=4m/s，方向水平向左B21（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：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．8．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/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8）(1)求物块与斜面间的动摩擦因数 μ；(2)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：F mgsin37 Ff 0FN mgcos37 0又FfFN代入数据，物块与斜面间的动摩擦因数Fmgsin378410100.6mgcos370.310100.8(2)当物体匀速上滑时，根据平衡条件有：平行斜面方向Fcos37 mgsin37 Ff 0垂直斜面方向FN Fsin37 mgcos37 0其中：Ff FN代入数据，联立解得F 135N当物体匀速下滑时，根据共点力平衡条件平行斜面方向mgsin37 Fcos37 Ff 0垂直斜面方向FN Fsin37 mgcos37 0其中Ff FN代入数据，联立解得F 36.7N9．如图所示,质量为m1的物体甲通过三段轻绳悬挂 ,三段轻绳的结点为与放置在水平面上的质量为 m2的物体乙相连,轻绳OA与竖直方向的夹角处于静止状态.(已知sin37=0.°6,cos37=0.8,tan°37=0.75,g°取10

O.轻绳OB水平且B端θ=37物°,体甲、乙均m/s2.设最大静摩擦力等于滑动摩擦力

)求:(1)轻绳OA,OB受到的拉力是多大 ?(2)物体乙受到的摩擦力是多大 ?方向如何?(3)若物体乙的质量 m2=4kg,物体乙与水平面之间的动摩擦因数 μ=0.3,则欲使物体乙在水平面上不滑动 ,物体甲的质量m1最大不能超过多少?【答案】（1）5m1g,3m1g（2）3m1g，水平向左（3）1.6kg444【解析】【分析】【详解】（1）对结点O，作出力图如图，由平衡条件有：cosm1g①TAtanTB②m1g解得：TA53m1g,TBm1g44（2）FTB3m1g，方向水平向左4对于乙物体：摩擦力（3）当乙物体刚要滑动时，静摩擦力达到最大值Fmaxm2g③TBmaxFmax④由②③④得：m1maxTBmax1.6kggtan故本题答案是：（1）5m1g,3m1g（2）3m1g，水平向左（3）1.6kg444【点睛】本题涉及共点力平衡中极值问题，当物体刚要滑动时，物体间的静摩擦力达到最大．10．如图所示质量M=3kg的木块套在固定的水平杆上，并用轻绳与小球相连，轻绳与杆的夹角为30°．今用与水平方向成60°角的力F=103N拉着小球并带动木块一起向右匀速运动，运动过程中木块与小球的相对位置保持不变， g=10m/s2．求：(1)小球的质量 m；(2)木块M与水平杆间的动摩擦因数 μ．3【答案】（1）1kg（2）5【解析】【分析】1）先对小球m受力分析：已知力、重力、细线的拉力，根据平衡条件列式求小球的质量m；（2）再对滑块 M和小球