高中物理相互作用真題匯編(含答案)及解析

高中物理相互作用真題匯編(含答案)及解析一、高中物理精講專題測試相互作用1．將質量的圓環(huán)套在固定的水平直桿上，環(huán)的直徑略大于桿的截面直徑，環(huán)與桿的動摩擦因數(shù)．對環(huán)施加一位于豎直平面內斜向上與桿夾角的恒定拉力F，使圓環(huán)從靜止開始運動，第內前進了（取，，）．求：（1）圓環(huán)加速度a的大小；（2）拉力F的大?。敬鸢浮浚?）（2）或【解析】（1）小環(huán)做勻加速直線運動，由運動學公式可知：

解得：

(2)令，解得當時，環(huán)與桿的上部接觸，受力如圖：由牛頓第二定律，，聯(lián)立解得：代入數(shù)據(jù)得：當時，環(huán)與桿的下部接觸，受力如圖：由牛頓第二定律，，聯(lián)立解得：代入數(shù)據(jù)得：

2．如圖所示，兩足夠長的平行光滑的金屬導軌、相距為m，導軌平面與水平面夾角，導軌電阻不計，磁感應強度為的勻強磁場垂直導軌平面向上，長為m的金屬棒垂直于、放置在導軌上，且始終與導軌接觸良好，金屬棒的質量為kg、電阻為Ω，兩金屬導軌的上端連接右側電路，電路中通過導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m，定值電阻為Ω，現(xiàn)閉合開關并將金屬棒由靜止釋放，取m/s2，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量為kg、所帶電荷量為C的液滴以初速度水平向左射入兩板間，該液滴可視為質點，要使帶電粒子能從金屬板間射出，初速度應滿足什么條件？【答案】（1）10m/s（2）100W（3）v≤0.25m/s或v≥0.5m/s【解析】試題分析：（1）當金屬棒勻速下滑時速度最大，設最大速度vm，則有F安=B1IL所以代入數(shù)據(jù)解得：vm=10m/s(2)金屬棒勻速下滑時，動能不變，重力勢能減小，此過程中重力勢能轉化為電能，重力做功的功率等于整個電路消耗的電功率P=m1gsinαvm=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所以該液滴在兩平行金屬板間做勻速圓周運動當液滴恰從上板左端邊緣射出時：所以v1=0.5m/s當液滴恰從上板右側邊緣射出時：所以v2=0.25m/s初速度v應滿足的條件是：v≤0.25m/s或v≥0.5m/s考點：法拉第電磁感應定律；物體的平衡；帶電粒子在勻強磁場中的運動.視頻3．如圖甲所示，表面絕緣、傾角θ=30°的斜面固定在水平地面上，斜面所在空間有一寬度D=0.40m的勻強磁場區(qū)域，其邊界與斜面底邊平行，磁場方向垂直斜面向上．一個質量m=0.10kg、總電阻R=0.25W的單匝矩形金屬框abcd，放在斜面的底端，其中ab邊與斜面底邊重合，ab邊長L=0.50m．從t=0時刻開始，線框在垂直cd邊沿斜面向上大小恒定的拉力作用下，從靜止開始運動，當線框的ab邊離開磁場區(qū)域時撤去拉力，線框繼續(xù)向上運動，線框向上運動過程中速度與時間的關系如圖乙所示．已知線框在整個運動過程中始終未脫離斜面，且保持ab邊與斜面底邊平行，線框與斜面之間的動摩擦因數(shù)，重力加速度g取10m/s2．求：（1）線框受到的拉力F的大小；（2）勻強磁場的磁感應強度B的大?。唬?）線框在斜面上運動的過程中產(chǎn)生的焦耳熱Q．【答案】（1）F="1.5"N（2）（3）【解析】試題分析：（1）由v-t圖象可知，在0～0.4s時間內線框做勻加速直線運動，進入磁場時的速度為v1=2.0m/s，所以：………………①………………②聯(lián)解①②代入數(shù)據(jù)得：F="1.5"N………………③（2）由v-t圖象可知，線框進入磁場區(qū)域后以速度v1做勻速直線運動，由法拉第電磁感應定律和歐姆定律有：E=BLv1…④由歐姆定律得：…⑤對于線框勻速運動的過程，由力的平衡條件有：…⑥聯(lián)解④⑤⑥代入數(shù)據(jù)得：…⑦（3）由v-t圖象可知，線框進入磁場區(qū)域后做勻速直線運動，并以速度v1勻速穿出磁場，說明線框的寬度等于磁場的寬度，即為：⑧線框在減速為零時，有：所以線框不會下滑，設線框穿過磁場的時間為t，則：…⑨…⑩聯(lián)解④⑤⑥代人數(shù)據(jù)得：…（11）考點：導體切割磁感線時的感應電動勢；力的合成與分解的運用；共點力平衡的條件及其應用；閉合電路的歐姆定律．4．一吊橋由六對鋼桿對稱懸吊著，六對鋼桿在橋面上分列兩排，其上端掛在兩根鋼纜上，圖為其一截面圖。已知圖中相鄰兩桿距離相等，AA′=DD′，BB′=EE′，CC′=PP′，又已知兩端鋼纜與水平面成45°角，若吊橋總重為G，鋼桿自重忽略不計，為使每根鋼桿承受負荷相同，求：（1）作用在C．P兩端與水平成45．鋼纜的拉力大?。浚?）CB鋼纜的拉力大小和方向？【答案】（1）(2)；方向與水平方向的夾角為arctan斜向右下方【解析】【詳解】（1）對整體受力分析，整體受重力和兩個拉力，設為F，根據(jù)平衡條件，有：2Fsin45°=G解得：F=G（2）對C點受力分析，受CC′桿的拉力、拉力F、BC鋼纜的拉力，根據(jù)平衡條件，有：水平方向：Fcos45°=FBCcosθ1（θ1為FBC與水平方向的夾角）豎直方向：Fsin45°=+FBCsinθ1解得：FBC=mg，tanθ1=則θ1=arctan則CB鋼纜的拉力大小為mg，方向與水平方向的夾角為arctan斜向右下方?！军c睛】本題的關鍵要靈活選擇研究對象，巧妙地選取受力分析的點和物體可簡化解題過程，要注意整體法和隔離法的應用。解答時特別要注意每根鋼桿承受負荷相同。5．如圖所示，一塊足夠大的光滑平板能繞水平固定軸MN調節(jié)其與水平面所成的傾角．板上一根長為L=0.50m的輕細繩，它的一端系住一質量為的小球，另一端固定在板上的O點．當平板的傾角固定為時，先將輕繩平行于水平軸MN拉直，然后給小球一沿著平板并與輕繩垂直的初速度v0＝3.0m/s。若小球能保持在板面內作圓周運動，求傾角的最大值？（取重力加速度g=10m/s2，）【答案】370【解析】試題分析：小球通過最高點時，若繩子拉力T=0，傾角α有最大值研究小球從釋放到最高點的過程，據(jù)動能定理解得故考點：動能定理；牛頓第二定律6．如圖所示，輕繩繞過定滑輪，一端連接物塊A，另一端連接在滑環(huán)C上，物塊A的下端用彈簧與放在地面上的物塊B連接，A、B兩物塊的質量均為m，滑環(huán)C的質量為M，開始時繩連接滑環(huán)C部分處于水平，繩剛好拉直且無彈力，滑輪到桿的距離為L，控制滑塊C，使其沿桿緩慢下滑，當C下滑L時，釋放滑環(huán)C，結果滑環(huán)C剛好處于靜止，此時B剛好要離開地面，不計一切摩擦，重力加速度為g．（1）求彈簧的勁度系數(shù)；（2）若由靜止釋放滑環(huán)C，求當物塊B剛好要離開地面時，滑環(huán)C的速度大小．【答案】（1）（2）【解析】試題分析：（1）設開始時彈簧的壓縮量為x，則kx=mg設B物塊剛好要離開地面，彈簧的伸長量為x′，則kx′=mg因此由幾何關系得求得得（2）彈簧的勁度系數(shù)為k，開始時彈簧的壓縮量為當B剛好要離開地面時，彈簧的伸長量因此A上升的距離為C下滑的距離根據(jù)機械能守恒又2mgcos370=Mg聯(lián)立求得考點：胡克定律；機械能守恒定律【名師點睛】對于含有彈簧的問題，是高考的熱點，要學會分析彈簧的狀態(tài)，彈簧有三種狀態(tài)：原長、伸長和壓縮，含有彈簧的問題中求解距離時，都要根據(jù)幾何知識研究所求距離與彈簧形變量的關系．7．如圖所示，物體，物體，A與B．B與地面的動摩擦因數(shù)相同，物體B用細繩系住，現(xiàn)在用水平力F拉物體A，求這個水平力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A壓力，AB間的滑動摩擦力，地面對A的支持力，因此A受地面的摩擦力：，以A物體為研究對象，其受力情況如圖所示：由平衡條件得：?？键c：共點力作用下物體平衡【名師點睛】本題考查應用平衡條件處理問題的能力，要注意A對地面的壓力并不等于A的重力，而等于A.B的總重力。8．將一輕質橡皮筋（勁度系數(shù)k=100N/m）上端固定在天花板上，如下圖（甲）所示．（1）在其下端A處用細線懸掛重為10N的木塊，靜止后如圖（乙）所示，則橡皮筋的伸長量x1=？（2）再用一細線拴在圖（乙）中的A處，然后用一水平的力F向右拉動，使橡皮筋與豎直方向成37°角，并保持靜止，如圖（丙）所示．求所加外力F的值和此時橡皮筋的伸長量x2．（已知sin37°=0.6cos37°=0.8）【答案】（1）橡皮筋的伸長量為0.1m；（2）所加外力F的值為12.5N；此時橡皮筋的伸長量x2為0.125m【解析】試題分析：（1）由胡克定律可求得伸長量；（2）對A點受力分析，由共點力平衡條件可求得力F及橡皮筋受到的力，再由胡克定律可求得伸長量．解：（1）由胡克定律可得：x1=①將數(shù)據(jù)代入①式解得：x1=0.1m②（2）對丙圖中橡皮筋末端A點進行受力分析，可得：F=Gtan37°③F′=④將數(shù)據(jù)代入③④式解得：F=7.5N⑤F′=12.5N⑥由胡克定律可得：x2=⑦將數(shù)據(jù)代入⑦式解得：x2=0.125m答：（1）橡皮筋的伸長量為0.1m；（2）所加外力F的值為12.5N；此時橡皮筋的伸長量x2為0.125m【點評】本題考查共點力的平衡條件及胡克定律，要注意明確研究對象為結點A．9．如圖甲所示，一固定的粗糙斜面的傾角為37°，一物塊m=10kg在斜面上，若用F=84N的力沿斜面向上推物塊，物塊能沿斜面勻速上升，設最大靜摩擦力等于滑動摩擦力。（g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8）(1)求物塊與斜面間的動摩擦因數(shù)μ；(2)若將F改為水平向右推力F'（如圖乙），則F'為多大時才能使物塊沿斜面勻速運動。（此小問計算取三位有效數(shù)字）【答案】(1)0.3；(2)135N，36.7N?！窘馕觥俊驹斀狻?1)以物塊為研究對象，受到四個力的作用：重力G，拉力F，支持力FN，滑動摩擦力Ff，物體處于平衡狀態(tài)，建立如圖所示直角坐標系，由共點力平衡條件得：又代入數(shù)據(jù)，物塊與斜面間的動摩擦因數(shù)(2)當物體勻速上滑時，根據(jù)平衡條件有：平行斜面方向垂直斜面方向其中：代入數(shù)據(jù)，聯(lián)立解得N當物體勻速下滑時，根據(jù)共點力平衡條件平行斜面方向垂直斜面方向其中代入數(shù)據(jù)，聯(lián)立解得N10．足夠長的光滑細桿豎直固定在地面上，輕彈簧及小球A、B均套在細桿上，彈簧下端固定在地面上，上端和質量為m1=50g的小球A相連，質量為m2=30g的小球B放置在小球A上，此時A、B均處于靜止狀態(tài)，彈簧的壓縮量x0=0.16m，如圖所示。從t=0時開始，對小球B施加豎直向上的外力，使小球B始終沿桿向上做勻加速直線運動。經(jīng)過一段