高中物理相互作用技巧小結(jié)及練習(xí)題及解析

1、高中物理相互作用技巧小結(jié)及練習(xí)題及解析一、高中物理精講專題測試相互作用1 質(zhì)量為 m 的木楔傾角為( 45 )，在水平面上保持靜止，當將一質(zhì)量為m 的木塊放在木楔斜面上時，它正好勻速下滑當用與木楔斜面成角的力 f 拉木塊，木塊勻速上升，如圖所示 (已知木楔在整個過程中始終靜止)(1)當 時，拉力f 有最小值，求此最小值；(2)求在 (1)的情況下木楔對水平面的摩擦力是多少？1【答案】 （1） fminmg sin 2（ 2）mg sin 4【解析】【分析】（ 1）對物塊進行受力分析，根據(jù)共點力的平衡，利用正交分解，在沿斜面和垂直斜面兩方向列方程，進行求解（ 2）采用整體法，對整體受力分析，根據(jù)

2、共點力的平衡，利用正交分解，分解為水平和豎直兩方向列方程，進行求解【詳解】木塊在木楔斜面上勻速向下運動時，有mgsin mgcos，即 tan(1)木塊在力 f 的作用下沿斜面向上勻速運動，則：fcos mgsin ffsin fn mgcosffn聯(lián)立解得：fmgsin2cos則當時， f 有最小值 ， fmin mgsin2(2)因為木塊及木楔均處于平衡狀態(tài)，整體受到地面的摩擦力等于f 的水平分力，即ffcos當 時， f mgsin2 cos21mgsin42【點睛】木塊放在斜面上時正好勻速下滑隱含動摩擦因數(shù)的值恰好等于斜面傾角的正切值，當有外力作用在物體上時，列平行于斜面方向的平衡方程

3、，求出外力f 的表達式，討論f 取最小值的條件2 如圖所示，質(zhì)量m=2kg 的物塊 a 放在水平地面上，滑輪固定在天花板上，細繩跨過滑輪，一端與物塊a 連接，另一端懸掛質(zhì)量m=1kg 的物塊b，細繩豎直，a、 b 處于靜止狀態(tài)?，F(xiàn)對物體a 施加向左的水平外力f，使a 沿水平面向左緩慢移動。物塊a 剛開始移動時水平外力f1 3n，不計繩與滑輪間的摩擦，重力加速度于滑動摩擦力，求：g 取10 m/s 2，最大靜摩擦力等(1)物塊 a 與水平地面間的動摩擦因數(shù)；(2)當連接物塊a 的細繩與豎直方向的夾角sin37 =0.6， cos37 =0.8)【答案】（ 1） 0.3（ 2） 9.6n=37 時

4、，水平外力f2 的大小。(已知【解析】【分析】(1) 活結(jié)繩豎直時張力相等，由平衡知識求解.(2) 抓住兩物體的聯(lián)系點：傾斜的活結(jié)繩上的張力依然相等，由受力分析求外力.【詳解】(1) 設(shè)物塊 a 剛開始移動時，繩子的拉力為t，地面對 a 的支持力為 n1 ，由平衡條件得 , 對 b： tmg對 a： mg n1 tf1f1n1代入數(shù)據(jù)得0.3(2) 設(shè)當細線與豎直方向夾角為37時，地面對a 的支持力為n 2由平衡條件得：f2n 2t sinn2t cosmg代入數(shù)據(jù)，得f29.6?n【點睛】繩連接體的關(guān)鍵是掌握活結(jié)繩上的五同規(guī)律：沿繩張力相同，沿繩加速度相同，沿繩瞬時速度相等，沿繩的拉力功率相

5、等；沿繩的拉力做功相等.3 如圖，兩條間距l(xiāng)=0.5m且足夠長的平行光滑金屬直導(dǎo)軌，與水平地面成30角固定放置，磁感應(yīng)強度b=0.4t 的勻強磁場方向垂直導(dǎo)軌所在的斜面向上，質(zhì)量mab0.1kg 、 mcd0.2kg的金屬棒ab、 cd 垂直導(dǎo)軌放在導(dǎo)軌上，兩金屬棒的總電阻r=0.2 ，導(dǎo)軌電阻不計ab 在沿導(dǎo)軌所在斜面向上的外力f 作用下，沿該斜面以v2m/s的恒定速度向上運動某時刻釋放cd， cd 向下運動，經(jīng)過一段時間其速度達到最大已知重力加速度g=10m/s 2，求在cd 速度最大時，（1） abcd 回路的電流強度i 以及f 的大??；（2） abcd 回路磁通量的變化率以及cd 的速

6、率【答案】 (1) i =5a , f=1.5n(2)1.0wb/s , vm 3m/st【解析】【詳解】（1）以 cd 為研究對象，當cd 速度達到最大值時，有：mcd g sinbil 代入數(shù)據(jù)，得：i=5a由于之后兩棒均沿斜面方向做勻速運動，可將兩棒看作整體，作用在ab上的外力：f (mab mcd ) g sin （或?qū)?ab： fmab g sinbil ）代入數(shù)據(jù)，得：f=1.5n（2） 設(shè) cd 達到最大速度時abcd 回路產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為e，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，有： et由閉合電路歐姆定律，有：ier聯(lián)立并代入數(shù)據(jù)，得：=1.0wb/st設(shè) cd 的最大速度為 vm， c

7、d 達到最大速度后的一小段時間t 內(nèi)，abcd 回路磁通量的變化量：bs bl (vm v)t 回路磁通量的變化率：tbl( vmv) 聯(lián)立并代入數(shù)據(jù)，得： vm3 m/s【點睛】本題是電磁感應(yīng)中的力學(xué)問題，綜合運用電磁學(xué)知識和力平衡知識；分析清楚金屬棒的運動過程與運動性質(zhì)是解題的前提，應(yīng)用平衡條件、歐姆定律即可解題4 如圖所示，表面光滑的長方體平臺固定于水平地面上，以平臺外側(cè)的一邊為x 軸，在平臺表面建有平面直角坐標系xoy，其坐標原點o 與平臺右側(cè)距離為d=1.2m 。平臺足夠?qū)?，高?h=0.8m ，長為 l=3.3m。一個質(zhì)量m1=0.2kg 的小球以v0=3m/s 的速度沿 x 軸運

8、動，到達 o 點時，給小球施加一個沿y 軸正方向的水平力 f11，且 f =5y（ n）。經(jīng)一段時間，小球到達平臺上坐標為（1.2m ， 0.8m）的 p 點時，撤去外力f1。在小球到達p 點的同時，平臺與地面相交處最內(nèi)側(cè)的m 點，一個質(zhì)量m2=0.2kg 的滑塊以速度v 在水平地面上開始做勻速直線運動，滑塊與地面間的動摩擦因數(shù)=0.5，由于摩擦力的作用，要保證滑塊做勻速運動需要給滑塊一個外力f2，最終小球落在n 點時恰好與滑塊相遇，小球、滑塊均視為質(zhì)點， g10m / s2 ， sin370.6， cos370.8 。求：（ 1）小球到達 p 點時的速度大小和方向；（ 2） m 、n 兩點間

9、的距離 s 和滑塊速度 v 的大??；（ 3）外力 f2 最小值的大小（結(jié)果可用根式表示）【答案】（ 1） 5m/s 方向與 x 軸正方向成53（ 2）1.5m ； 3.75m/s （3） 25 n5【解析】（ 1）小球在平臺上做曲線運動，可分解為沿x 軸方向的勻速直線運動和沿y 軸方向的變加速運動，設(shè)小球在p 點受到 vp 與 x 軸夾角為從 o 點到 p 點，變力 f1 做功 y p50.80.8j 1.6 j2根據(jù)動能定理有 w1m1vp21m1v02 ，解得 vp5m / s22根據(jù)速度的合成與分解有v0vp cos，得53 ，小球到達 p 點時速度與 x 軸正方向成53（2）小球離開

10、p 點后做平拋運動，根據(jù)平拋運動規(guī)律有h1 gt 2 ，解得 t=0.4s2小球位移在水平面內(nèi)投影l(fā)vp t2m設(shè) p 點在地面的投影為p ，則 p mlyp2.5m由幾何關(guān)系可得 s2p m 2l 22lp mcos，解得 s=1.5m滑塊要與小球相遇，必須沿mn 連線運動，由 s vt ，得 v3.75m / s（3）設(shè)外力 f2 的方向與滑塊運動方向（水平方向）的夾角為，根據(jù)平衡條件水平方向有：f2 cosf ，其中 fn ，豎直方向有 nf2sinm2 g聯(lián)立解得 f2m2 gcossin由數(shù)學(xué)知識可得f2m2 g，其最小值 f2minm2 g2 52 sin1n 。1255 如圖所示

11、，兩足夠長的平行光滑的金屬導(dǎo)軌mn、 pq 相距為l1 m，導(dǎo)軌平面與水平面夾角30，導(dǎo)軌電阻不計，磁感應(yīng)強度為b12t的勻強磁場垂直導(dǎo)軌平面向上，長為l1 m的金屬棒ab 垂直于mn、 pq 放置在導(dǎo)軌上，且始終與導(dǎo)軌接觸良好，金屬棒的質(zhì)量為m12 kg、電阻為r11，兩金屬導(dǎo)軌的上端連接右側(cè)電路，電路中通過導(dǎo)線接一對水平放置的平行金屬板，兩板間的距離和板長均為d0.5 m，定值電阻為r23 ，現(xiàn)閉合開關(guān)s 并將金屬棒由靜止釋放，取g10 m/s 2，求：（1）金屬棒下滑的最大速度為多大？（2）當金屬棒下滑達到穩(wěn)定狀態(tài)時，整個電路消耗的電功率為多少？（ 3）當金屬棒穩(wěn)定下滑時，在水平放置的平

12、行金屬板間加一垂直于紙面向里的勻強磁場，在下板的右端且非常靠近下板的位置處有一質(zhì)量為q1 10 4kg、所帶電荷量為c 的液滴以初速度水平向左射入兩板間，該液滴可視為質(zhì)點，要使帶電粒子能從金屬板間射出，初速度應(yīng)滿足什么條件？【答案】（ 1） 10m/s （2） 100w（ 3） v0.25m/s或 v0.5m/s【 解 析 】 試 題 分 析 ： （ 1 ） 當 金 屬 棒 勻速 下 滑 時 速 度 最 大 ， 設(shè) 最 大速 度vm ， 則 有m1 gsinf安f 安 =b1ili b1lvm r1 r2所以 vmm1 gsinr1 r2 代入數(shù)據(jù)解得： vm=10m/sb12l2(2)金屬棒

13、勻速下滑時，動能不變，重力勢能減小，此過程中重力勢能轉(zhuǎn)化為電能，重力做功的功率等于整個電路消耗的電功率p=m1m)gsin v=100w ( 或（3）金屬棒下滑穩(wěn)定時，兩板間電壓u=ir2=15v因為液滴在兩板間有m2 g q u 所以該液滴在兩平行金屬板間做勻速圓周運動d當液滴恰從上板左端邊緣射出時：r1 dm2 v1 所以 v1 =0.5m/sb2 q當液滴恰從上板右側(cè)邊緣射出時：r2dm2v222b2q所以 v =0.25m/s初速度 v 應(yīng)滿足的條件是： v0.25m/s 或 v0.5m/s考點：法拉第電磁感應(yīng)定律；物體的平衡；帶電粒子在勻強磁場中的運動.視頻6如圖所示，兩足夠長平行光

14、滑的金屬導(dǎo)軌mn 、pq 相距為 l，導(dǎo)軌平面與水平面夾角 =30，導(dǎo)軌電阻不計磁感應(yīng)強度為b=2t 的勻強磁場垂直導(dǎo)軌平面向上，長為金屬棒 ab 垂直于 mn 、pq 放置在導(dǎo)軌上，且始終與導(dǎo)軌電接觸良好，金屬棒abl=0.5m 的的質(zhì)量m=1kg、電阻 r=1 兩金屬導(dǎo)軌的上端連接右端電路，燈泡電阻rl=4，定值電阻r1 =2， 阻箱 阻 r2=12 ，重力加速度 g=10m/s2 ， 合開關(guān)，將金屬棒由靜止 放，下滑距離 s0 =50m 速度恰達到最大， 求：（ 1）金屬棒下滑的最大速度 vm；（ 2）金屬棒由靜止開始下滑 2s0 的 程中整個 路 生的 q【答案】（ 1） 30m/s

15、（2） 50j【解析】解：（ 1）由 意知，金屬棒勻速下滑 速度最大， 最大速度 vm， 有：mgsin =f安又 f 安 =bil，即得 mgsin=bilab 棒 生的感 e=blvm通 ab 的感 流 i= 回路的 阻 r=r+r1+ 解代入數(shù)據(jù)得：vm=30m/ s（2）由能量守恒定律有：mg?2s0sin =q+ 解代入數(shù)據(jù)得：q=50j答：（ 1）金屬棒下滑的最大速度vm 是 30m/s （2）金屬棒由靜止開始下滑2s0 的 程中整個 路 生的 q 是 50j【點 】本 合 用 路知 、 磁感 知 和數(shù)學(xué)知 的能力要求 高，但是常 ，要得全分7水平 送 以v=1.5m/s速度勻速運

16、 ， 送 ab 兩端距離 6.75m, 將物體 放在 送 的a 端，它運 到 送 另一端b 所需 6s，求：（1）物 和 送 的 摩擦因數(shù)？（2）若想使物體以最短 到達b 端， 送 的速度大小至少 多少？（g=10m/s 2）【答案】（ 1）【解析】 分析：（；（ 2）1） 物 由牛 第二定律：， 的速度 ：首先物塊做勻加速然后做勻速則：由以上各式解得：（2）物塊做加速運動的加速度為：物體一直做勻加速直線運動到b 點的速度： v2=2ax解得：考點：牛頓運動定律綜合【名師點睛】物體放上傳送帶先做勻加速直線運動，結(jié)合牛頓第二定律和運動學(xué)公式求出勻加速直線運動的時間和位移，當物體的速度達到傳送帶的

17、速度時，一起做勻速直線運動根據(jù)時間求出勻速運動的位移，從而得出物體的總位移，即傳送帶 ab 的長度；若想使物體以最短時間到達 b 端，物體需一直做勻加速直線運動，則傳送帶的速度需大于等于物體從 a 點勻加速到b 點的速度。8某同學(xué)設(shè)計了一個測量物體質(zhì)量的電子裝置，其結(jié)構(gòu)如圖甲、乙所示。為 s 極，中心為 n 極，可認為只有磁極間存在著磁感應(yīng)強度大小均為e 形磁鐵的兩側(cè) b 的勻強磁場。一邊長為l 橫截面為正方形的線圈套于中心磁極，線圈、骨架與托盤連為一體，總質(zhì)量為m0，托盤下方連接一個輕彈簧，彈簧下端固定在磁極上，支撐起上面的整個裝置，線圈、骨架與磁極不接觸。線圈的兩個頭與外電路連接（圖上未標

18、出）。當被測量的重物放在托盤上時，彈簧繼續(xù)被壓縮，托盤和線圈一起向下運動，之后接通外電路對線圈供電，托盤和線圈恢復(fù)到未放重物時的位置并靜止，此時由對應(yīng)的供電電流可確定重物的質(zhì)量。已知彈簧勁度系數(shù)為 k，線圈匝數(shù)為 n，重力加速度為 g。（1）當線圈與外電路斷開時a以不放重物時托盤的位置為位移起點，豎直向下為位移的正方向。試在圖丙中畫出，托盤輕輕放上質(zhì)量為m 的重物后，托盤向下運動過程中彈簧彈力f 的大小與托盤位移x 的關(guān)系圖象；b根據(jù)上面得到的f-x 圖象，求從托盤放上質(zhì)量為程中，彈簧彈力所做的功w；m 的重物開始到托盤達到最大速度的過（2）當線圈與外電路接通時a通過外電路給線圈供電，托盤和線

19、圈恢復(fù)到未放重物時的位置并靜止。若線圈能夠承受的最大電流為i，求該裝置能夠測量的最大質(zhì)量m ；b在線圈能承受的最大電流一定的情況下，要增大質(zhì)量的測量范圍，可以采取哪些措施？（至少答出2 種）【答案】（ 1） a彈力大小為 m0g；圖像如圖所示； b （ 2）a； b可以增加線圈的匝數(shù)、增大線圈的邊長、增大磁感應(yīng)強度?！窘馕觥浚?）未放重物時，彈簧已經(jīng)被壓縮，彈力大小為m0g。彈簧彈力 f的大小與托盤位移x的關(guān)系圖象如圖所示。未放重物時 kx0 = m0 g當托盤速度達到最大時k ( x0 + x ) = ( m0 + m )g解得圖中陰影部分面積即為從托盤放上質(zhì)量為m的重物開始到托盤達到最大速度的過程中，彈力所做的功的大小，彈力做負功有（ 2）給線圈供電后，托盤回到原來的位置，線圈、骨架、托盤與重物處于平衡狀態(tài)有 2nbil + kx0 = (m0 + m ) g解得（ 3）可以增加線圈的匝數(shù)、增大線圈的邊長、增大磁感應(yīng)強度。點睛：本題考查電子秤的原理，關(guān)鍵是明確骨架、脫皮、彈簧、線圈和重物整體的受力情況，根據(jù)平衡條件列式分析，注意結(jié)合圖象法求解變力做功。9 半圓形支架bad，兩細繩oa 和 ob 結(jié)于圓心o，下端懸掛重為1