最新高考物理相互作用真題匯編含答案

最新高考物理相互作用真題匯編(含答案)一、高中物理精講專題測(cè)試相互作用1.質(zhì)量為M的木楔傾角為什(o<45°)，在水平面上保持靜止，當(dāng)將一質(zhì)量為m的木塊放在木楔斜面上時(shí)，它正好勻速下滑.當(dāng)用與木楔斜面成a角的力F拉木塊，木塊勻速上升，如圖所示(已知木楔在整個(gè)過(guò)程中始終靜止).(1)當(dāng)a=0時(shí)，拉力F有最小值，求此最小值；⑵求在(1)的情況下木楔對(duì)水平面的摩擦力是多少？1 ,,［答案］(1)F=mgsin2。 (2)—mgsin4。min 2【解析】【分析】(1)對(duì)物塊進(jìn)行受力分析，根據(jù)共點(diǎn)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(jìn)行求解.(2)采用整體法，對(duì)整體受力分析，根據(jù)共點(diǎn)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(jìn)行求解.【詳解】木塊在木楔斜面上勻速向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，有mgsinB=^mgeosB，即從=tan^(1)木塊在力F的作用下沿斜面向上勻速運(yùn)動(dòng)，則：Feosa=mgsin。+fFsina+F=mgeos。f=rFNmgsin2。聯(lián)立解得：Fncos@F則當(dāng)a=。時(shí)，f有最小值，勺加=mgs1n20⑵因?yàn)槟緣K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f'=Feos(a+。)1當(dāng)a=。時(shí)，f=mgsin20eos2。=—mgsin4。2【點(diǎn)睛】木塊放在斜面上時(shí)正好勻速下滑隱含動(dòng)摩擦因數(shù)的值恰好等于斜面傾角的正切值，當(dāng)有外力作用在物體上時(shí)，列平行于斜面方向的平衡方程，求出外力F的表達(dá)式，討論F取最小值的條件.2.如圖所示，斜面傾角為0=37°,一質(zhì)量為m=7kg的木塊恰能沿斜面勻速下滑，(sin37°=0.6,cos37°=0.8,g=10m/s2)(1)物體受到的摩擦力大小(2)物體和斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)？(3)若用一水平恒力F作用于木塊上，使之沿斜面向上做勻速運(yùn)動(dòng)，此恒力F的大小.【答案】(1)42N(2)0.75(3)240N【解析】【分析】【詳解】(1)不受推力時(shí)勻速下滑，物體受重力，支持力，摩擦力，沿運(yùn)動(dòng)方向有：mgsin什-f=0所以：f=mgsin力=7x10xsin37°=42N⑵又：f=；〃mgcos■&解得：從=tan0=0.75⑶受推力后仍勻速運(yùn)動(dòng)則：沿斜面方向有：Fcos什-mgsin0-^FN=0垂直斜面方向有：FN-mgcos■d-Fsin氏0解得：F=240N【點(diǎn)睛】本題主要是解決摩擦因數(shù)，依據(jù)題目的提示，其在不受推力時(shí)能勻速運(yùn)動(dòng)，由此就可以得

到摩擦因數(shù)從=tan0.3.如圖，兩條間距L=0.5m且足夠長(zhǎng)的平行光滑金屬直導(dǎo)軌，與水平地面成&二30。角固定放置，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.4T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向垂直導(dǎo)軌所在的斜面向上，質(zhì)量mab=0.1kg、mcd=0.2kg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=0.2Q,導(dǎo)軌電阻不計(jì).ab在沿導(dǎo)軌所在斜面向上的外力F作用下，沿該斜面以y=2m/s的恒定速度向上運(yùn)動(dòng).某時(shí)刻釋放cd,cd向下運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間其速度達(dá)到最大.已知重力加速度g=10m/s2,求在cd速度最大時(shí)，(1)abcd回路的電流強(qiáng)度I以及F的大??；(2)abcd回路磁通量的變化率以及cd的速率.A①.【答案】(1)I=5A,F=1.5N (2)--=1.0Wb/s,v=3m/s△t m【解析】【詳解】(1)以cd為研究對(duì)象，當(dāng)cd速度達(dá)到最大值時(shí)，有：masina=BIL①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(yùn)動(dòng)，可將兩棒看作整體，作用在ab上的外力：F=(m+m)gsina②(或?qū)b：F=mbgsina+BIL)代入數(shù)據(jù)，得： F=1.5N(2)設(shè)cd達(dá)到最大速度時(shí)abcd回路產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，△①…有：E= ③△t.E…由閉合電路歐姆定律，有：I=一④r△①聯(lián)立③④并代入數(shù)據(jù)，得：—=1.0Wb/st\b設(shè)cd的最大速度為Vm,cd達(dá)到最大速度后的一小段時(shí)間at內(nèi)，abcd回路磁通量的變化量：△①=B,△S=BL(v+v)?△t⑤m△① ,回路磁通量的變化率： --=BL(v+v)⑥△tm聯(lián)立⑤⑥并代入數(shù)據(jù)，得：vm=3m/s【點(diǎn)睛】本題是電磁感應(yīng)中的力學(xué)問(wèn)題，綜合運(yùn)用電磁學(xué)知識(shí)和力平衡知識(shí)；分析清楚金屬棒的運(yùn)動(dòng)過(guò)程與運(yùn)動(dòng)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：一根光滑的絲帶兩端分別系住物塊A、C,絲帶繞過(guò)兩定滑輪，在兩滑輪之間的絲帶上放置了球瓦口通過(guò)細(xì)繩跨過(guò)定滑輪水平寄引C物體。整個(gè)系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)。已知J ??產(chǎn)：I" '',B物體兩側(cè)絲帶間夾角為600，與C物體連接絲帶與水平面夾角為300,此時(shí)C恰能保持靜止?fàn)顟B(tài)。求：（g=10m/s2）（1）物體B的質(zhì)量m；（2）物體C與地面間的摩擦力f；（3）物體C與地面的摩擦系數(shù)口（假設(shè)滑動(dòng)摩擦力等于最大靜摩擦力）?！敬鸢浮浚?）3kg（2）f=10N（3） -【解析】（1）對(duì)B受力分析，受重力和兩側(cè)繩子的拉力，根據(jù)平衡條件，知2M月0-mg解得：m=3kg對(duì)C受力分析，受重力、兩個(gè)細(xì)線的拉力、支持力和摩擦力，根據(jù)平衡條件，知水平方向受力平衡：◎"”.■；「一解得：f=10N（3）對(duì)C，豎直方向平衡，支持力：'由￡=口2知 -5.隨著摩天大樓高度的增加，鋼索電梯的制造難度越來(lái)越大。利用直流電機(jī)模式獲得電磁驅(qū)動(dòng)力的磁動(dòng)力電梯研發(fā)成功。磁動(dòng)力電梯的轎廂上安裝了永久磁鐵電梯的井壁上鋪設(shè)了電線圈。這些線圈采取了分段式相繼通電，生成一個(gè)移動(dòng)的磁場(chǎng)從而帶動(dòng)電梯上升或者下降。工作原理可簡(jiǎn)化為如下情景。如圖所示，豎直平面內(nèi)有兩根很長(zhǎng)的平行豎直軌道，軌道間有垂直軌道平面、方向相反的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度均為匚電梯轎廂固定在如圖所示的一個(gè)'匝金屬框/「'內(nèi)（電梯轎廂在圖中未畫(huà)出），并且與之絕緣，金屬框.'的邊長(zhǎng)為‘，兩磁場(chǎng)的豎直寬度與金屬框“邊的長(zhǎng)度相同且均為：金屬框整個(gè)回路的總電阻為5電梯所受阻力大小恒為'；電梯空載時(shí)的總質(zhì)量為二。已知重力加速度為L(zhǎng)

pNpN（1）兩磁場(chǎng)以速度入豎直向上做勻速運(yùn)動(dòng)，電梯在圖示位置由靜止啟動(dòng)的瞬間，金屬線框內(nèi)感應(yīng)電流的大小和方向；（2）兩磁場(chǎng)以速度門,豎直向上做勻速運(yùn)動(dòng)，來(lái)啟動(dòng)處于靜止?fàn)顟B(tài)的電梯，運(yùn)載乘客的總質(zhì)量應(yīng)滿足什么條件；（3）兩磁場(chǎng)以速度門,豎直向上做勻速運(yùn)動(dòng)，啟動(dòng)處于靜止?fàn)顟B(tài)下空載的電梯，最后電梯以某一速度做勻速運(yùn)動(dòng)，求在電梯勻速運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，外界在單位時(shí)間內(nèi)提供的總能量。2NBLve 4卻3肛2的一-II m< TOC\o"1-5"\h\z【答案】（1） ；,；；方向?yàn)槟鏁r(shí)針?lè)较?。?） （3）氏-Oog+f）v0【解析】（1）根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律'= ①苴由閉合電路歐姆定律" ②由①②式得‘ ；'； ③根據(jù)楞次定律可知，電流的方向?yàn)槟鏁r(shí)針?lè)较?。?）設(shè)電梯運(yùn)載乘客的總質(zhì)量為工根據(jù)平衡條件二④根據(jù)安培力公式'五 ⑤4NZB2L2VQ-（7+mog）R由③④⑤式得" 七」 ⑥4N2B2L2^-（f卜加球）R電梯運(yùn)載乘客的總質(zhì)量應(yīng)滿足. 心;（3）設(shè)電梯勻速運(yùn)動(dòng)的速度為'，在電梯勻速運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，外界在單位時(shí)間內(nèi)提供的總能量為"⑦在電梯勻速運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律由-在電梯勻速運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律由-2NBL(vq-v)Ei(11)由閉合電路歐姆定律T''''由平衡條件得；『第根據(jù)安培力公式(11)由⑦⑧⑨⑩（11）式得「「'=- >點(diǎn)睛：本題是理論聯(lián)系實(shí)際的問(wèn)題，與磁懸浮列車模型類似，關(guān)鍵要注意磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)，線框相對(duì)于磁場(chǎng)向下運(yùn)動(dòng)，而且上下兩邊都切割磁感線，產(chǎn)生兩個(gè)電動(dòng)勢(shì)，兩個(gè)邊都受安培力..如圖所示，質(zhì)量為在足夠長(zhǎng)的木板A靜止在水平地面上，其上表面水平，木板A與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為r='「，一個(gè)質(zhì)量為‘.’的小物塊B（可視為質(zhì)點(diǎn)）靜止于A的左端，小物塊B與木板A間的動(dòng)摩擦因數(shù)為':?=：.二。現(xiàn)給小物塊B一個(gè)水平向右的初速度，大小為“"」‘‘丁'："。求：木板A與小物塊B在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中位移大小之比（最大靜摩擦力的大小等于滑動(dòng)摩擦力的大小，「取I"'；'」）。團(tuán)——【答案］一','’ :-1【解析】試題分析：分別以A、B為研究對(duì)象，受力分析，木板和物塊的加速度大小分別為''?、「，由牛頓第二定律得：……「’工二’①…'MF假設(shè)經(jīng)過(guò)1秒A、B共速，共同速度設(shè)為:澆，由勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律得：廿口-?？谕?。=氏410="共解得：'' : 'd1.共速過(guò)程中，A的位移大小設(shè)為'，B的位移大小設(shè)為「，則 ■ ,解得：；?一一'.，；三="'"假設(shè)共速之后，A、B一起向右勻減速運(yùn)動(dòng)，木板和物塊間的靜摩擦力大小為'，木板和物塊的加速度大小分別為.，由牛頓第二定律得：：''''",網(wǎng)fm+M）g-1~Mn/解得：：?“?》/「，假設(shè)成立「「.'：LiK二。設(shè)共速之后至A、B均靜止，A的位移設(shè)為'‘，B的位移設(shè)為…，則喇=*=行=008771整個(gè)過(guò)程中A的位移大小三i」一；!T」為：，B的位移大小''''則'；，考點(diǎn)：牛頓第二定律；勻變速直線運(yùn)動(dòng)的速度與時(shí)間的關(guān)系；勻變速直線運(yùn)動(dòng)的位移與時(shí)間的關(guān)系【名師點(diǎn)睛】根據(jù)牛頓第二定律分別求出A、B的加速度，結(jié)合運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求出速度相同時(shí)，A、B的位移大小，然后A、B保持相對(duì)靜止，一起做勻減速運(yùn)動(dòng)，再根據(jù)速度位移公式求出一起勻減速運(yùn)動(dòng)的位移，從而得出A、B的總位移大小。.如圖所示，物體… ',物體=A與B.B與地面的動(dòng)摩擦因數(shù)相同「='產(chǎn)，物體B用細(xì)繩系住，現(xiàn)在用水平力F拉物體A,求這個(gè)水平力F至少要多大才能將A勻速拉出？【答案】「‘【解析】試題分析：物體B對(duì)A壓力：：：=…?=一‘：AB間的滑動(dòng)摩擦力m'?”—地面對(duì)a的支持力''_二［因此A受地面的摩擦力：—飛「廣，以A物體為研究對(duì)象，其受力情況如圖所示：Ga尸M3由平衡條件得：；':'一 ''考點(diǎn)：共點(diǎn)力作用下物體平衡【名師點(diǎn)睛】本題考查應(yīng)用平衡條件處理問(wèn)題的能力，要注意A對(duì)地面的壓力并不等于A的重力，而等于A.B的總重力。.繩OC與豎直方向成30°角，O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？C；I【答案】(1)200o'3N；(2)800N【解析】【分析】【詳解】(1)(2)滑輪O處于靜止?fàn)顟B(tài)，0C繩子拉力大小等于。4OB兩繩子拉力之和，由于0八和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因此，繩OB與水平方向夾角9=30o由于A處于靜止?fàn)顟B(tài)，繩子OB的拉力T=ma=400N因此B受到的摩擦力f=Tcos9=400xcos30o=200<3N受地面的支持力為M則N+Tsin30o=mg解得N=800N9.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(kāi)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：(1)彈簧的勁度系數(shù)；⑵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°；⑶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。(彈簧始終在【解析】【分析】【詳解】(1)靜止時(shí)彈簧與豎直方向成45°,對(duì)圓環(huán)進(jìn)行受力分析，如圖所示:

根據(jù)平衡條件，彈簧的彈力根據(jù)幾何關(guān)系，彈簧的伸長(zhǎng)量根據(jù)平衡條件，彈簧的彈力根據(jù)胡克定律聯(lián)合上面各式解得△X=（娟2-1）RF=k△X（2+、；2）mgRA.⑵設(shè)靜止時(shí)彈簧與豎直方向成什△X=（娟2-1）RF=k△X（2+、；2）mgRA.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，而OA和OB都等于R，所以m1g和N始終相等AB=2RcoseF=2m1gcose彈簧的伸長(zhǎng)量△x=2Rcose-R=（2cose-1）R根據(jù)胡克定律F=k△x

2mgcos0=(2\"2)mg?(2cos0-1)R①1 R當(dāng)什=37°時(shí)，代入①式解得m=—(2+2)m8⑶小圓環(huán)恰好處于最低位置，此時(shí)代0，代入①式解得m=，(2+/)m2所以小圓環(huán)所掛物體質(zhì)量m>?(2+、.,2)m時(shí)，小圓環(huán)可以處于最低點(diǎn)。2210.一個(gè)底面粗糙、質(zhì)量為M=3m的劈放在粗糙水平面上，劈的斜面光滑且與水平面成30°角.現(xiàn)用一端固定的輕繩系一質(zhì)量為m的小球，小球放在斜面上，小球靜止時(shí)輕繩與豎直方向的夾角也為30°,如圖所示.(1)當(dāng)劈靜止時(shí)，求繩子的拉力大小.(2)當(dāng)劈靜止時(shí)，求地面對(duì)劈的摩擦力大小.(3)若地面對(duì)劈的最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，為使整個(gè)系統(tǒng)靜止，動(dòng)摩擦因素u最小值多大？【答案】(1)--mg