高考物理相互作用常見題型及答題技巧及練習(xí)題(含答案)含解析

1、高考物理相互作用常見題型及答題技巧及練習(xí)題(含答案)含解析一、高中物理精講專題測(cè)試相互作用.如圖所示，質(zhì)量M = 的木塊A套在水平桿上，并用輕繩將木塊與質(zhì)量 m = V3Ag的小 球B相連.今用跟水平方向成 優(yōu)角的力=I。0M拉著球帶動(dòng)木塊一起向右勻速運(yùn)動(dòng) , 運(yùn)動(dòng)中M、m相對(duì)位置保持不變，取1根/52.求：(1)運(yùn)動(dòng)過程中輕繩與水平方向夾角；(2)木塊與水平桿間的動(dòng)摩擦因數(shù)為.(3)當(dāng)“為多大時(shí)，使球和木塊一起向右勻速運(yùn)動(dòng)的拉力最小【答案】(1) 30 (2)科3 (3) ”=arctan .【解析】【詳解】T由平衡條件可得:Fcos30 =Tcos 0Fsin30 +Tsin 0 =mg代

2、入數(shù)據(jù)解得：T=10%3, tan。3，即：。=30(2)對(duì)M進(jìn)行受力分析，由平衡條件有FN=Tsin 0 +Mgf=Tcos 0f=Fcos a =NiF聯(lián)立得：Fcosa = MM+m) g-jiFsina解得：F=而而KT麗_ - 1令：sin 爐 1，cos 3 1,即：tan 3-(M +口 (M + m)gF=5=arctan則：/物球C + E秘的前即分冷所以：當(dāng)a + 3 =9的F有最小值.所以：tan a =屋 時(shí)F的值最小.即:【點(diǎn)睛】 本題為平衡條件的應(yīng)用問題，選擇好合適的研究對(duì)象受力分析后應(yīng)用平衡條件求解即可，難點(diǎn)在于研究對(duì)象的選擇和應(yīng)用數(shù)學(xué)方法討論拉力F的最小值，難度

3、不小，需要細(xì)細(xì)品味.如圖所示，豎直輕彈簧 B的下端固定于水平面上，上端與 A連接，開始時(shí) A靜止。A 的質(zhì)量為m = 2kg,彈簧B的勁度系數(shù)為ki = 200N/m。用細(xì)繩跨過定滑輪將物體 A與另一 根勁度系數(shù)為k2的輕彈簧C連接，當(dāng)彈簧C處在水平位置且未發(fā)生形變時(shí)，其右端點(diǎn)位于 a位置，此時(shí)A上端輕繩恰好豎直伸直。將彈簧C的右端點(diǎn)沿水平方向緩慢拉到b位置時(shí)，彈簧B對(duì)物體A的拉力大小恰好等于 A的重力。已知ab=60cm,求：(1)當(dāng)彈簧C處在水平位置且未發(fā)生形變時(shí)，彈簧B的形變量的大??；(2)該過程中物體 A上升的高度及輕彈簧 C的勁度系數(shù)k2o 叮*a b量【答案】(1) 10cm； (

4、2) 100N/m。 【解析】【詳解】(1)彈簧C處于水平位置且沒有發(fā)生形變時(shí)，A處于靜止，彈簧 B處于壓縮狀態(tài)；根據(jù)胡克定律有：k1x1 = mg代入數(shù)據(jù)解得：X1= 10cm(2)當(dāng)ab=60cm時(shí)，彈簧B處于伸長狀態(tài)，根據(jù)胡克定律有：k1X2= mg代入數(shù)據(jù)求得：X2 = 10cm故A上升高度為：h=X1+x2=20cm由幾何關(guān)系可得彈簧 C的伸長量為：X3= ab - x1 - x2= 40cm 根據(jù)平衡條件與胡克定律有：mg+k1X2= k2X3 解得 k2 = 100N/m(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

5、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(dòng)摩擦因數(shù)為 科(科較小)，由導(dǎo)軌上的小立柱1和2阻擋而靜止?？臻g有方向豎直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)(圖中未畫出)。兩金屬棒與導(dǎo)軌保持良好接觸。不計(jì)所有導(dǎo)軌和ab棒的電阻，ef棒的阻值為R,最大靜摩擦力與滑動(dòng)摩擦力大小相等，忽略感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)，重力加 速度為go.V(1)若磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為 B, 乂a ab棒一個(gè)垂直于 NQ、水平向右的速度 V1,在水平導(dǎo)軌上沿運(yùn)動(dòng)方向滑行一

6、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(yùn)動(dòng)，并在 NQ位置時(shí)取走小立柱1和2,且運(yùn)動(dòng)過程中ef棒始終靜止。求此狀態(tài)下最強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度及此磁場(chǎng)下ab棒運(yùn)動(dòng)的最大距離?！敬鸢浮?1 ) Qef=萬麗 4_ l 一二毋 、向豎直向上或豎直向下均可,/tan 3xm= (1+； (3) Bm= VqH7= r ,方【解析】解：(1)設(shè)ab棒的初動(dòng)能為 R, ef棒和電阻R在此過程產(chǎn)生熱量分別為 Q和Q1,有Q+Q1=EkW且Q=Q1，一 1由題思

7、Ekhinw 1 ”得Qqmv(2)設(shè)在題設(shè)的過程中，ab棒滑行的時(shí)間為 At,掃過的導(dǎo)軌間的面積為 $,通過$的磁通量為，ab棒產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)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=且二。sd電流i=Vt又有I R由圖所示，4Sud (L-dcot聯(lián)立，解得:q=2Bd (L-dcot & )(10)(3) ab棒滑行距離為x時(shí)，ab棒在導(dǎo)軌間的棒長 Lx為:Lx=L- 2xcot 0 (11)此時(shí)，ab棒產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì) Ex為：E=BwLx(12)流過ef棒的電流Ix為IxT (13)ef棒所受安培力 Fx為Fx=BIxL (14)皿、 、丘力/口BVqL(L -

8、 2xcot 9 )聯(lián)立(11)-( 14),解得：Fx=片 (15)R有(15)式可得，F(xiàn)x在x=0和B為最大值Bm時(shí)有最大值F1.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 a =mgsin a +mgcos a +Sin (16)、/n1 Irrg (sinQ + cosS i R聯(lián)乂( 15)(16),信： Bm=T-Aj-T：-Tj-T (17)LR Leos ci 一 口 sin口 ) ?Bm就是題目所求最強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小，該磁場(chǎng)方向可豎直向上，也可豎直向下.有(15)式可

9、知，B為Bm時(shí)，F(xiàn)x隨X增大而減小，X為最大Xm時(shí)，F(xiàn)x為最小值，如圖可知F2cos a + Qmgcos a +2sin /=mgsin a (18)聯(lián)立(15) (17) ( 18),得白！七血xm= (1+|42) sindcosCL+kL答：(1) ef棒上產(chǎn)生的熱量為：如爐； 八= 2Bd (L - dcot 6 )(2)通過ab棒某橫截面的電量為 .111(sinCI. + |A cosG-) R(3)此狀態(tài)下最強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度是nii:一rT，|Lu I cos a - UsinU ) v2的最大距離是777.11+乩)8inUsE口十 R磁場(chǎng)下ab棒運(yùn)動(dòng)【點(diǎn)評(píng)】本題是對(duì)法拉第

10、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(qiáng)度的關(guān)系式是本題的重點(diǎn).(10分)如圖所示，傾角 。=30、寬L=1m的足夠長的U形光滑金屬導(dǎo)軌固定在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小 B=IT、范圍足夠大的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直導(dǎo)軌平面向上。一根質(zhì)量m=0.2kg,電阻R=l 的金屬棒ab垂直于導(dǎo)軌放置?，F(xiàn)用一平行于導(dǎo)軌向上的牽引力F作用在棒上，使棒由靜止開始沿導(dǎo)軌向上運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)中ab棒始終與導(dǎo)軌接觸良好，導(dǎo)軌電阻不計(jì)，重力加速度 g取l0m/s 2。求：(1)若牽引力的功率 P恒為56W則ab棒運(yùn)動(dòng)的最終速度為多大 ？(2)當(dāng)ab棒沿導(dǎo)軌向上運(yùn)動(dòng)到某一速度時(shí)撤去牽引力，從撤去牽引力

11、到ab棒的速度為零，通過ab棒的電量q=0.5C,則撤去牽引力后 ab棒向上滑動(dòng)的距離多大 ？【答案】(1) 7 m/s ; (2) 0.5m【解析】試題分析：(1)當(dāng)以恒定功率牽引 ab棒達(dá)到最大速度時(shí)：P=Fv, E=BLv, I=E/R, F安=BILF mg sinF安0解得：v=7 m/s(2)設(shè)撤去F后ab棒沿導(dǎo)軌向上運(yùn)動(dòng)到速度為零時(shí)滑動(dòng)的距離為x,通過ab的電荷量,E tBLxT qBLxR聯(lián)立解得:qR ， x 0.5mBL考點(diǎn)：本題考查電磁感應(yīng)5.如圖所示，固定在水平地面上的斜面傾角為30。，物塊A與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為Y3,輕繩一端通過兩個(gè)滑輪與物塊 A相連，另一端固定于天

12、花板上，不計(jì)輕繩與滑輪的4摩擦及滑輪的質(zhì)量。已知物塊 后，滑輪兩邊輕繩的夾角為擦力等于滑動(dòng)摩擦力，已知:(1)若掛上物塊B后，物塊sin30 = , cos30 = 3- , sin45 =22A恰好不受摩擦力作用，求輕繩的拉力.22 , cos45 = 2。22F拉的大??；A的質(zhì)量為m,連接物塊A的輕繩與斜面平行，掛上物塊 B 90。，物塊A、B都保持靜止，重力加速度為g,假定最大靜摩(2)若物塊B的質(zhì)量為 *m，求物塊A受到的摩擦力的大小和方向;【詳解】2 (3)-mmB述m。8(1)由滑輪相連輕繩的拉力處處相等，對(duì)物塊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)對(duì)物塊B受力分析如圖:NB豎直方向:2T cos45mBg 0 ,已知mB二立m,解得: B 31T mg，在對(duì)物塊A進(jìn)行受力分析如圖:A受到的靜摩擦力f沿斜面向上。(3)設(shè)物塊A剛好要沿斜面向上滑動(dòng)時(shí)，物塊 力分析如圖：沿斜面向上:垂直斜面方向：且f N ,聯(lián)立解得T mg sin 30此時(shí)B豎直方向：N mg cos30 0,1、3%mg cos30 - mg mg 24271mg1因?yàn)門 -mg mgsin30 , A有向下運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)，故 3沿斜面方向:T f mgsin30 0,解得A受到的靜摩擦力大小為16mg；B的質(zhì)量最大為 M1

14、,此時(shí)對(duì)物塊 A、B進(jìn)行受T mgsin30 f 0,2Tcos45 M 1g 0,代入數(shù)據(jù)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設(shè)物塊A剛好要沿斜面向下滑動(dòng)時(shí)，物塊B的質(zhì)量最小為 M2,此時(shí)對(duì)物塊 A、B進(jìn)行受力分析如圖:T f mgsin30 0垂直斜面方向：N mg cos30 0, 且f N ,聯(lián)立解得T mg sin 30此時(shí)B豎直方向：mg cos301.3.3mg mg 2421-mg ， 8代入數(shù)據(jù)解得2T cos45 M

15、1g 0,- 2T cos45Mi go 1.228mg三衣，mg8所以為保持物塊A處于靜止?fàn)顟B(tài)，求物塊B的質(zhì)量范圍為:7 .2m。,2m mB8.半圓形支架 BAD,兩細(xì)繩OA和OB結(jié)于圓心0,下端懸掛重為 10 N的物體，OA與水 平成60 ,使0A繩固定不動(dòng)，將 0B繩的B端沿半圓支架從水平位置逐漸向豎直的位置移動(dòng)的過程中，如圖所示，請(qǐng)畫出0B繩上拉力最小時(shí) 0點(diǎn)的受力示意圖，并標(biāo)明各力的大小。ION【解析】【分析】【詳解】對(duì)結(jié)點(diǎn)。受力分析如圖:V結(jié)點(diǎn)O始終處于平衡狀態(tài)，所以 OB繩和OA繩上的拉力的合力大小保持不變等于重力的大小10N,方向始終是豎直向上。由圖象知當(dāng)OB垂直于OA時(shí)，O

16、B的拉力最小為1mgsin3010 N 5N2此時(shí)OA的拉力為mg cos30 5J3N因此OB繩上拉力最小時(shí) O點(diǎn)的受力示意圖如圖:.繩OC與豎直方向成30角，。為質(zhì)量不計(jì)的光滑滑輪，已知物體B重1000N,物體A重400N,物塊A和B均靜止。求：(1)物體B所受地面的摩擦力為多大;(2)物體B所受地面的支持力為多大?【答案】(1) 200回；(2) 800N【解析】【分析】【詳解】(1) (2)滑輪O處于靜止?fàn)顟B(tài)，OC繩子拉力大小等于 OA、OB兩繩子拉力之和，由于 OA和OB是一根繩子，拉力相等，因此繩子OC處于 AOB的角平分線上，又由于繩 OC與豎直方向成30角，因此AOB=60o因

17、此，繩OB與水平方向夾角=30由于A處于靜止?fàn)顟B(tài)，繩子 OB的拉力T mAg 400N因此B受到的摩擦力f Tcos 400 cos300 200、3n受地面的支持力為 N,則N T sin 30 mBg解得N=800N.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(diǎn)，大圓環(huán)半徑為R,另一端栓接一輕質(zhì)小圓環(huán)，小圓環(huán)套在大圓環(huán)上，開始時(shí)彈簧與豎直方向成60 ,當(dāng)在小圓環(huán)上掛一質(zhì)量為m的物體后使之緩慢下降，靜止時(shí)彈簧與豎直方向成45。求：彈簧的勁度系數(shù)；(2)當(dāng)在小圓環(huán)上掛多大質(zhì)量的物體，靜止時(shí)彈簧與豎直方向成37。；(3)當(dāng)在小圓環(huán)上掛的質(zhì)量滿足什么條件時(shí)，穩(wěn)定后，小圓環(huán)處于最低位置。(彈

18、簧始終在彈性限度內(nèi)，sin37 =0.6, cos37=0.8)【答案】(1)k=(2一2)mg ;R(1)靜止時(shí)彈簧與豎直方向成45根據(jù)平衡條件，彈簧的彈力(2)m13 (2 V2)m； (3)m21 (2 2)2m m82,對(duì)圓環(huán)進(jìn)行受力分析，如圖所示:d J2mg cos45根據(jù)幾何關(guān)系，彈簧的伸長量根據(jù)胡克定律聯(lián)合上面各式解得x=(72-1)rF=k Ax(2)設(shè)靜止時(shí)彈簧與豎直方向成 到重力mg、彈簧的拉力F、 形，如圖所示：(2、2)mg k =R9,小環(huán)上掛的物體的質(zhì)量為 mi,對(duì)圓環(huán)進(jìn)行受力分析，受大圓環(huán)的支持力 N,根據(jù)平衡條件，作出三個(gè)力的矢量三角而OA和OB都等于R,所以

19、mig根據(jù)幾何知識(shí)，力的矢量三角形和實(shí)物三角形AOB相似,和N始終相等AB=2Rcos 0F=2migcos 0彈簧的伸長量x=2Rcos -R= (2cos -1)根據(jù)胡克定律F=kAx1) R2 mlgcos當(dāng)仁37。時(shí)，代入式解得(3)小圓環(huán)恰好處于最低位置，此時(shí)mi0=0,3(2、2) m 8代人式解得m2工(2 x 2)m 2所以小圓環(huán)所掛物體質(zhì)量 m2工(2 J2)m時(shí)，小圓環(huán)可以處于最低點(diǎn)。2A、B均套在細(xì)桿上，彈簧下端固.足夠長的光滑細(xì)桿豎直固定在地面上，輕彈簧及小球定在地面上，上端和質(zhì)量為 mi=50g的小球A相連，質(zhì)量為 m2=30g的小球B放置在小球 A上，此時(shí)A、B均處于靜止?fàn)顟B(tài)，彈簧的壓縮量xo=0.i6m,如圖所示。從t=0時(shí)開始，對(duì)小球B施加豎直向上的外力，使小球A、B兩球分離；再經(jīng)過同樣長的時(shí)間,B始終沿桿向上做勻加速直線運(yùn)動(dòng)。經(jīng)過一段時(shí)間后B球距其出發(fā)點(diǎn)的距離恰好也為x。彈簧的形變始終在彈性限度內(nèi)，重力加速度取g=10m/s2。求:彈簧的勁度系數(shù)k;(2)整個(gè)過程中小球 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】 【詳