高考物理高考物理相互作用解題技巧和訓(xùn)練方法及練習(xí)題(含答案)

1、高考物理高考物理相互作用解題技巧和訓(xùn)練方法及練習(xí)題( 含答案 )一、高中物理精講專題測試相互作用1（ 18分） 如圖所示，金屬導(dǎo)軌mnc 和pqd， mn與pq平行且間距為l，所在平面與水平面夾角為， n、 q 連線與mn垂直，m、 p 間接有阻值為r 的電阻；光滑直導(dǎo)軌nc和 qd 在同一水平面內(nèi)，與nq 的夾角都為銳角。均勻金屬棒ab 和ef質(zhì)量均為m，長均為 l， ab棒初始位置在水平導(dǎo)軌上與nq 重合；ef 棒垂直放在傾斜導(dǎo)軌上，與導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)為（ 較?。蓪?dǎo)軌上的小立柱1 和2 阻擋而靜止。空間有方向豎直的勻強磁場（圖中未畫出）。兩金屬棒與導(dǎo)軌保持良好接觸。不計所有導(dǎo)軌和ab

2、棒的電阻，ef棒的阻值為 r，最大靜摩擦力與滑動摩擦力大小相等，忽略感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場，重力加速度為 g。（1）若磁感應(yīng)強度大小為b，給 ab 棒一個垂直于nq、水平向右的速度v1，在水平導(dǎo)軌上沿運動方向滑行一段距離后停止，ef 棒始終靜止，求此過程ef 棒上產(chǎn)生的熱量；（2）在（ 1）問過程中， ab 棒滑行距離為d，求通過ab 棒某橫截面的電荷量；（3）若 ab 棒以垂直于nq 的速度 v2 在水平導(dǎo)軌上向右勻速運動，并在nq 位置時取走小立柱 1 和 2，且運動過程中ef 棒始終靜止。求此狀態(tài)下最強磁場的磁感應(yīng)強度及此磁場下ab 棒運動的最大距離?！敬鸢浮浚?） qef；（ 2） q；（

3、 3 ）bm，方向豎直向上或豎直向下均可，xm【解析】解：（ 1）設(shè) ab 棒的初動能為ek， ef 棒和電阻 r 在此過程產(chǎn)生熱量分別為q 和 q1，有q+q1=ek且 q=q1 由題意 ek=得 q=（2）設(shè)在題設(shè)的過程中，ab 棒滑行的時間為 t，掃過的導(dǎo)軌間的面積為 s，通過 s 的磁通量為 ， ab 棒產(chǎn)生的電動勢為 e， ab 棒中的電流為 i，通過 ab 棒某截面的電荷量為q，則e=且 =b s電流 i=又有 i=由圖所示， s=d（ l dcot ）聯(lián)立 ，解得： q=（ 10）（3） ab 棒滑行距離為x 時， ab 棒在導(dǎo)軌間的棒長lx 為：l =l 2xcot （ 11）

4、x此時， ab 棒產(chǎn)生的電動勢ex為：2 x12）e=bv l（流過 ef 棒的電流 ixx（ 13）為 i =ef 棒所受安培力fx 為 fx=bixl （ 14）聯(lián)立（ 11）（14），解得： fx=（15）有（ 15）式可得， fx在 x=0 和 b 為最大值m1b時有最大值 f由題意知， 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 為最大值的受力分析如圖所示，圖中 fm 為最大靜摩擦力，有：f1cos =mgsin （+mgcos +f1sin ） （16）聯(lián)立（ 15）（ 16），得：bm=（17）bm 就是題目所求最強磁場的磁感應(yīng)強度大小，該磁場方向

5、可豎直向上，也可豎直向下有（ 15）式可知， b 為 bm 時， fx 隨 x 增大而減小，x 為最大 xm 時， fx 為最小值，如圖可知f2cos +（mgcos +f2sin ） =mgsin （ 18）聯(lián)立（ 15）（ 17）（ 18），得xm=答：（ 1） ef 棒上產(chǎn)生的熱量為；（2）通過 ab 棒某橫截面的電量為（3）此狀態(tài)下最強磁場的磁感應(yīng)強度是，磁場下 ab 棒運動的最大距離是【點評】本題是對法拉第電磁感應(yīng)定律的考查，解決本題的關(guān)鍵是分析清楚棒的受力的情況，找出磁感應(yīng)強度的關(guān)系式是本題的重點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

6、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g 取 10 m/s 2，最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，求：(1)物塊a與水平地面間的動摩擦因數(shù)；(2)當(dāng)連接物塊 a 的細繩與豎直方向的夾角=37 時，水平外力 f2 的大小。 (已知sin37 =0.6， cos37 =0.8)【答案】（ 1） 0.3（ 2） 9.6n【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

7、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(dāng)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，沿繩的拉力功率相等；沿繩的拉力做功相等.,m的a、b兩滑塊放在粗糙水平面上,3 如圖所示 質(zhì)量均為滑塊與粗糙水平面間的動摩擦因數(shù)

8、為，兩輕桿等長 ,且桿長為l,桿與滑塊、桿與桿間均用光滑鉸鏈連接,桿與水平面間的夾角為，m 的重物 c,整個裝置處于靜止狀態(tài)。重力加速度為在兩桿鉸合處懸掛一質(zhì)量為g，最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，試求 :(1)地面對物體a 的靜摩擦力大??；(2)無論物塊c 的質(zhì)量多大,都不能使物塊a 或b 沿地面滑動,則至少要多大?【答案】（ 1）mg12 tan（ 2）tan【解析】【分析】先將 c 的重力按照作用效果分解，根據(jù)平行四邊形定則求解輕桿受力；再隔離物體a 受力分析，根據(jù)平衡條件并結(jié)合正交分解法列式求解滑塊與地面間的摩擦力和彈力要使得a不會滑動，則滿足 ff m ，根據(jù)數(shù)學(xué)知識討論。【詳解】（1）

9、將 c的重力按照作用效果分解，如圖所示：1 mg mg根據(jù)平行四邊形定則，有：f1 f2 2sin2sin對物體 a 水平方向： ff1 cosmg2 tan（2）當(dāng) a 與地面之間的摩擦力達到最大靜摩擦力時：fm(mg f1 sin )m1且 ff m 聯(lián)立解得：tan (2 m m)=2m，tan (1)m11當(dāng) m時，2m1)tan，可知無論物塊c 的質(zhì)量多大，都不能使物塊a 或tan(mb 沿地面滑動 ,則 至少等于1。tan4 如圖所示 ，勁度系數(shù)為的輕質(zhì)彈簧b 的兩端分別與固定斜面上的擋板及物體a 相連， a 的質(zhì)量為 m，光滑斜面傾角為用輕繩跨過定滑輪將物體a 與另一根勁度系數(shù)為

10、的輕質(zhì)彈簧c 連接當(dāng)彈簧c 處在水平位置且未發(fā)生形變時，其右端點位于a 位置現(xiàn)將彈簧 c 的右端點用力沿水平方向緩慢拉到b 位置時 ，彈簧 b 對物體 a 的拉力大小恰好等于 a 的重力求：當(dāng)彈簧 c 處在水平位置且未發(fā)生形變時 ，彈簧 b 的形變量大小；在將彈簧的右端由 a 緩慢拉到 b 的過程中 ，物體 a 移動的距離；ab 間的距離【答案】 （1）（2）（ 3）【解析】【分析】（1）對 a 進行受力分析，根據(jù)平衡條件和胡克定律即可求出；（2）將彈簧c 的右端點用力沿水平方向緩慢拉到b 位置時，彈簧b 對物體 a 的拉力大小恰好等于 a 的重力，說明a 受到彈簧b 的拉力，對a 進行受力分

11、析，結(jié)合胡克定律和幾何關(guān)系即可求出；（3）先求出彈簧c 的力，由胡克定律求出彈簧c 的伸長量，最后求出ab 之間的距離【詳解】（1）當(dāng)彈簧c 未發(fā)生形變時彈簧b 處于壓縮狀態(tài)，設(shè)彈簧b 對于物體a 而言的壓縮量為；根據(jù)平衡條件和胡克定律有：（2）當(dāng)彈簧c 的右端點沿水平緩慢拉到，解得：b 位置時，因彈簧b 對物體；a 的拉力大小恰好等于 a 的重力，說明彈簧b 處于伸長狀態(tài)，且伸長量，所以物體a 上升的高度為；（3）由（ 2）問可得：繩中張力，則彈簧 c 的伸長量，故 ab 間的距離為 ：；5如圖所示，兩足夠長平行光滑的金屬導(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

12、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，電阻箱電阻r2=12 ，重力加速度為g=10m/s2 ，現(xiàn)閉合開關(guān)，將金屬棒由靜止釋放，下滑距離為 s0 =50m 時速度恰達到最大，試求：（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 （2） 50j【解析】解：（1）由 意知，金屬棒勻速下滑 速度最大， 最大速度 v

13、m， 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6 如 所示， 度l1m 的足 的 u 形金屬框架水平放置，框架中 接 阻r0.8，框架 在 直向上的勻 磁 中，磁感 度b

14、1t，框架 上放一根 量 m0.2kg、 阻r0.2，的金屬棒ab ，棒ab 與 的 摩擦因數(shù)0.5 ， 用功率恒定p6w的 引力f使棒從靜止開始沿 運 （ab 棒始 與 接觸良好且垂直），當(dāng)整個回路 生 量q5.8j 好 得 定速度，此 程中，通 棒的 量 q2.8c （框架 阻不 ，g 取10m /s2 ）求：（ 1）當(dāng) 體棒的速度達到 v1 1m / s ， 體棒上 ab 兩點 的高低？ 體棒 ab 兩端的 ？ 體棒的加速度？（ 2） 體棒 定的速度 v2 ？（3）導(dǎo)體棒從靜止到剛好獲得穩(wěn)定速度所用的時間？【答案】（ 1） b 點的電勢高， 0.8v ， 20m / s2（2） v22m

15、 / s ；（ 3） t 1.5s【解析】試題分析：（ 1）當(dāng) vv11m / s 時，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律：e blv 則eirr根據(jù)歐姆定律： uir0.8v ，則： f安bilpfv 。根據(jù)牛頓第二定律可以得到：fmgf安20m / s2 ，則 b 點的電勢高am（2）當(dāng)達到最大速度v2 時 ， 根據(jù)平衡條件：fmgf安0整理可以得到： v22m / s（3）根據(jù)功能關(guān)系：w安q ， qblxrrrr根據(jù)動能定理：ptw安mgx1 mv222可以得到： t1.5s考點：導(dǎo)體切割磁感線時的感應(yīng)電動勢；牛頓第二定律；電磁感應(yīng)中的能量轉(zhuǎn)【名師點睛】由題意，牽引力 f 的功率恒定，使棒從靜止開

16、始先做加速度減小的變加速運動，最后做勻速運動，達到穩(wěn)定根據(jù)動能定理列式得到位移與最大速度的關(guān)系再由法拉第電磁感應(yīng)定律，由電量得出棒運動的位移與電量的關(guān)系，再聯(lián)立可求解穩(wěn)定的速度和時間。7 如圖所示，粗糙水平地面上放置一個截面為半圓的柱狀物體a， a 與墻之間再放一光滑圓球 b，整個裝置處于靜止狀態(tài)。已知a、 b 兩物體的質(zhì)量分別為m 和 m，光滑圓球b 同半圓的柱狀物體半徑均為r，已知 a 的圓心到墻角距離為2r ，重力加速度為g。求：(1)b 物體受到墻壁的彈力大??；(2)a 與地面間的動摩擦因數(shù)滿足什么條件？（設(shè)a 與地面間的最大靜摩擦力等于滑動摩擦力）(3)若a 物體在水平外力作用下向右

17、緩慢移動至b 即將落地，則a、 b 間作用力大小變化的范圍?！敬鸢浮?(1) 3 mg (2)3m(3) 2 3mgn ab 2mg33(m m)3【解析】【詳解】(1)對 b 受力分析：由幾何關(guān)系：r1sin2r2解得：=30 o由平衡條件得：n ab cosmg0n ab sinn b0解得 b 物體受到墻壁的彈力大小為：n b mg tan3 mg3(2)對整體分析：可知地面對a 的摩擦力大小為：f3 mg3地面對 a 的支持力為：n a(mm)g要使 a 不滑動，則：n a( mm) g3mg3解得：3m3(mm)(3)對 b 受力分析如圖：由圖可知，開始時ab 間的作用力最小，最小值

18、為：n ab minmg2 3 mgcos30o3當(dāng) b 即將落地時， ab 間的作用力最大，由幾何關(guān)系可得，ab 間的作用力與豎直方向的夾角有：r1cos22r解得：=60o此時 ab 間的作用力為：n ab maxmg2mgcos60o所以 a、 b 間作用力大小變化的范圍為：2 3mg2mg 。n ab38如圖，物體在有動物毛皮的斜面上運動。由于毛皮表面的特殊性，引起物體的運動有如下特點： 順著毛的生長方向運動時毛皮產(chǎn)生的阻力可以忽略； 逆著毛的生長方向運動時會受到來自毛皮的滑動摩擦力。（1）物體上滑時，是順著毛的生長方向運動，求物體向上運動時的加速度（2）一物體自斜面底端以初速度v0=

19、2m/s 沖上足夠長的斜面，斜面的傾角o，過了 =30t=1 2s 物體回到出發(fā)點。若認為毛皮產(chǎn)生滑動摩擦力時，動摩擦因數(shù)為定值，試計算 的數(shù)值。（ g=10m/s2）【答案】（ 1） 5m/s 2（ 2）0 433【解析】試題分析：（1）由圖可以發(fā)現(xiàn)，動物的毛是向上的，所以向上運動時可以忽略阻力，根據(jù)牛頓定律可知：2mgsin=ma，解得 a=gsin =5m/s（2）對物體受力分析得，上滑時2a=gsin =5m/s，設(shè)上滑最大位移為 s，有，上滑時間：，下滑時間： t 下=t-t 上 =（ 12-0 4） s=08s，下滑加速度：，對物體受力分析可知，下滑的加速度，a 下=gsin30

20、-gcos30，所以：考點：牛頓第二定律的應(yīng)用9長 l 質(zhì)量為 m 的長方形木板靜止在光滑的水平面上，一質(zhì)量為m 的物塊，以 v 的水平0速度從左端滑上木板，最后與木板保持相對靜止，為物塊與木板間的動摩擦因數(shù)。（1）求物塊在木板上滑行的時間t 。2）要使物塊不從木板右端滑出，物塊滑上木板左端的速度v?（不超過多少【答案】（ 1）；（ 2）【解析】試題分析：（ 1）設(shè)物塊與木板共同速度為v，以水平向右為正方向，根據(jù)動量守恒定律有對物塊應(yīng)用動量定理有：，解得。（2）要使物塊恰好不從木板上滑出，須使物塊到木板最右端時與木板有共同的速度，由功能關(guān)系有解得要使物塊不從木板右端滑出，滑上木板左端速度不超過考點：牛頓第二定律、動量守恒定律【名師點睛】本題關(guān)鍵是對兩個物體的運動情況分析清楚，然后根據(jù)牛頓第二定律列式求解出各個運動過程的加速度，最后根據(jù)運動學(xué)公式列式求解。10 如圖所示，一輕彈簧一端固定在豎直放置光滑大圓環(huán)最高點，大圓環(huán)半徑為r，另一端栓接一輕質(zhì)小圓環(huán)