物理相互作用題20套(帶答案)

1、物理相互作用題20 套 ( 帶答案 )一、高中物理精講專題測試相互作用1 如圖所示,質量的木塊A 套在水平桿上,并用輕繩將木塊與質量的小球 B 相連 .今用跟水平方向成角的力,拉著球帶動木塊一起向右勻速運動,運動中 M、 m 相對位置保持不變,取.求:(1)運動過程中輕繩與水平方向夾角;(2)木塊與水平桿間的動摩擦因數(shù)為.(3)當 為多大時 ,使球和木塊一起向右勻速運動的拉力最小?【答案】 （1） 30（ 2） = （ 3） =arctan【解析】【詳解】（1）對小球B 進行受力分析，設細繩對N 的拉力為T 由平衡條件可得：Fcos30 =Tcos Fsin30 +Tsin =mg代入數(shù)據(jù)解得

2、：T=10， tan = ，即： =30（2）對 M 進行受力分析，由平衡條件有FN=Tsin +Mgf=Tcos f= FN解得： （3）對 M、 N 整體進行受力分析，由平衡條件有：FN+Fsin =（M+m ） gf=Fcos =NF聯(lián)立得： Fcos=（ M+m ） g-Fsin 解得： F令： sin ， cos=，即： tan =則：所以：當 +=90時 F 有最小值所以： tan =時 F 的值最小即： =arctan 【點睛】本題為平衡條件的應用問題，選擇好合適的研究對象受力分析后應用平衡條件求解即可，難點在于研究對象的選擇和應用數(shù)學方法討論拉力F 的最小值，難度不小，需要細細

3、品味2 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A 靜止。 A的質量為 m 2kg，彈簧 B 的勁度系數(shù)為k1 200N/m 。用細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，此時 A 上端輕繩恰好豎直伸直。將彈簧C 的右端點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。已知ab 60cm，求：（1）當彈簧C 處在水平位置且未發(fā)生形變時，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)k2?！敬鸢浮浚?1） 10cm；（

4、 2） 100N/m ?！窘馕觥俊驹斀狻浚?）彈簧 C 處于水平位置且沒有發(fā)生形變時， 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 ab 60cm 時，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+k1x2k2x3解得 k2 100N/m3 如圖，兩條間距L=0.5m且足夠長的平行光滑金屬直導軌，與水平地面成30角固定放置，磁感應強度B=0.4T 的

5、勻強磁場方向垂直導軌所在的斜面向上，質量mab0.1kg 、 mcd0.2kg的金屬棒ab、 cd 垂直導軌放在導軌上，兩金屬棒的總電阻r=0.2 ，導軌電阻不計 ab 在沿導軌所在斜面向上的外力 F 作用下，沿該斜面以 v 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2m/s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 的速率【答案】 (1)I=5A , =1.5N(2)1.0Wb/s , vm3m/sFt【解析】【詳解】（1）以 cd 為研究對象

6、，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(mabmcd ) g sin （或對 ab： Fmab g sinBIL ）代入數(shù)據(jù)，得：F=1.5N（2） 設 cd 達到最大速度時abcd 回路產生的感應電動勢為E，根據(jù)法拉第電磁感應定律，有： Et由閉合電路歐姆定律，有：EIr聯(lián)立并代入數(shù)據(jù)，得：=1.0Wb/st設 cd 的最大速度為 vm， cd 達到最大速度后的一小段時間t 內，abcd 回路磁通量的變化量：BSBL (vm v)t 回路磁通量的變化率：BL( vmv)t聯(lián)

7、立并代入數(shù)據(jù)，得：vm 3m/s【點睛】本題是電磁感應中的力學問題，綜合運用電磁學知識和力平衡知識；分析清楚金屬棒的運動過程與運動性質是解題的前提，應用平衡條件、歐姆定律即可解題4 用質量為 m 、總電阻為R 的導線做成邊長為l 的正方形線框MNPQ，并將其放在傾角為的平行絕緣導軌上，平行導軌的間距也為l ，如圖所示，線框與導軌之間是光滑的，在導軌的下端有一寬度為l （即 abl ）、磁感應強度為B 的有界勻強磁場，磁場的邊界aa 、bb 垂直于導軌，磁場的方向與線框平面垂直，線框從圖示位置由靜止釋放，恰能勻速穿過磁場區(qū)域，重力加速度為g ，求：（1）線框通過磁場時的速度v ；（3）通過磁場的

8、過程中，線框中產生的熱量Q。q ；【答案】（1）vmgRsinB2l 2?（2） qBl 2R（3） Q2mglsin【解析】試題分析：（1）感應電動勢:EBlv，感應電流:IE，安培力：FBIlR線框在磁場區(qū)域做勻速運動時，其受力如圖所示FmgsinmgRsin解得勻速運動的速度: vB2 l 2?（2）解法一：由 BIlmgsin得， Img sintlB2l3Blv，mgRsinBl 2所以 q ItR解法二：平均電動勢E n， IEtnBl 2， q I，所以 qtRRR 。（3）解法一：通過磁場過程中線框沿斜面勻速運動了2l 的距離，由能量守恒定律得：E增E減 ， Q 2mglsin

9、 。解法二： QI 2 Rt2QmgsinR 2l2mgl sinBlv考點：導體切割磁感線時的感應電動勢【名師點睛】遇到導軌類問題首先要畫出側視圖及其受力分析圖，然后列式求解；在求有關熱量問題時，要從能量守恒的角度求解。5 如圖所示，一質量為m 2kg 的滑塊從半徑為R 0.2m 的光滑四分之一圓弧軌道的頂端A 處由靜止滑下，A 點和圓弧對應的圓心O 點等高，圓弧的底端B 與水平傳送帶平滑相接已知傳送帶勻速運行的速度為v0 4m/s ，B 點到傳送帶右端C 點的距離為L 2m當滑塊滑到傳送帶的右端C 時，其速度恰好與傳送帶的速度相同(g 10m/s2 )，求：(1)滑塊到達底端B 時對軌道的

10、壓力；(2)滑塊與傳送帶間的動摩擦因數(shù)；(3)此過程中，由于滑塊與傳送帶之間的摩擦而產生的熱量Q.【答案】（ 1） 60 N（2 ）0 3（ 3） 4 J【解析】試題分析：（1）滑塊從A 運動到 B 的過程中，由機械能守恒定律得1mgRmvB22解得 vB 2gR2m / s在 B 點： FN mg m vB2R代入解得， FN 60 N由牛頓第三定律可知，滑塊對軌道的壓力大小為FN FN60 N，方向豎直向下。（2）滑塊從 B 運動到 C 的過程中，根據(jù)牛頓第二定律得mg ma又 v02 vB2 2aL，聯(lián)立以上兩式解得 0 3（ 3）設滑塊從 B 運動到 C 的時間為 t，加速度a g 3

11、 m/s 2。由 v0 vB at，得 t v0vB 2 sa3在這段時間內傳送帶的位移為8s 傳 v0t m3傳送帶與滑塊的相對位移為s s 傳 L 2m3故滑塊與傳送帶之間的摩擦而產生的熱量Q mgs4 J?？键c：牛頓第二定律的綜合應用6如圖所示，物體，物體，物體 B 用細繩系住，現(xiàn)在用水平力， A 與 F 拉物體BB 與地面的動摩擦因數(shù)相同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，地面對A 的支持力， AB 間的滑動摩擦力，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

12、衡【名師點睛】本題考查應用平衡條件處理問題的能力，要注意的重力，而等于A.B 的總重力。A 對地面的壓力并不等于A7質量為 5kg 的物體靜止在粗糙水平面上，在04s 內施加一水平恒力F，使物體從靜止開始運動，在412s 內去掉了該恒力F，物體因受摩擦力作用而減速至停止，其速度時間圖象（）如圖所示求：（ 1）在 012s 內物體的位移；（ 2）物體所受的摩擦力大??；（ 3）此水平恒力 F 的大小【答案】（ 1） 96m （2） 10N（ 3） 30N【解析】試題分析：（1）根據(jù)速度圖象與坐標軸圍成的面積表示位移得x 121696m（ 2） 4s 12s 內，加速度根據(jù)牛頓第二定律，有 f ma

13、2 5210N（ 3） 0 4s 內，加速度根據(jù)牛頓第二定律，有F-f ma1代入數(shù)據(jù)： F-10=54解得： F=30N考點：牛頓第二定律的應用；v-t圖線8質量02s 內m=20kg 的物體，在大小恒定的水平外力F 的作用下，在水平面上做直線運動。F 與運動方向相反，24s 內 F 與運動方向相同，物體的速度時間圖象如圖所示。求 : （1）體在 0-2 秒內的加速度；（2）物體在 2-4 秒內的加速度；（3）物體與水平面間的動摩擦因數(shù) ；（4） F 的大小。（ g 取 10m/s 2）【答案】（ 1）（ 2）（3）（ 4） F=-60N【解析】試題分析：（1）由圖象可得：02s 內物體的加

14、速度（ 3 分）（2） 24s 內物體的加速度（3分）（3）根據(jù)牛頓第二定律：02s 內， （ 1 分）24s 內， （ 1 分）聯(lián)立 式代入數(shù)據(jù)，得：（ 1 分）（4） F=-60N（ 1 分）考點：運動圖像。9 如圖甲所示，質量為m=lkg 的物體置于傾角為=37 0 固定斜面上（斜面足夠長），對物體施以平行于斜面向上的拉力F， t 1=1s 時撤去拉力，物體運動的部分v-t圖像如圖乙，試求：（ 1）物體與斜面間的滑動摩擦因數(shù)；（ 2）第 ls 內拉力 F 的平均功率；（ 3）物體返回原處的時間【答案】（ 1） 0 5（ 2） 300W（ 3） 330s【解析】試題分析：（ 1）設力 F

15、作用時物體的加速度為 a1，對物體進行受力分析，由牛頓第二定律可知 F- mgsin - mgcos=ma1撤去力去，由牛頓第二定律有mgsin+mgcos=ma 2根據(jù)圖象可知： a1 20m/s2， a2 10m/s2代入解得 F=30N=0 5（2）第 ls 內拉力 F 的平均功率 P F vF a1t30 20 1W 300W222（3）滑時的位移x x1 x230m下滑時 mg sinmg cosma3x1at 32t 330 s2故 t330 s考點：牛頓第二定律的應用；功率10 如圖所示 ,質量為 m1的物體甲通過三段輕繩懸掛,三段輕繩的結點為O.輕繩 OB水平且 B端與放置在水平面上的質量為 m2的物體乙相連 ,輕繩 OA與豎直方向的夾角 =37物,體甲、乙均處于靜止狀態(tài) .(已知 sin 37 =0.6,cos 37 =0.8,tan 37 =0.75,g取 10m/s 2.設最大靜摩擦力等于滑動摩擦力)求:(1)輕繩 OA,OB受到的拉力是多大?(2)物體乙受到的摩擦力是多大?方向如何 ?(3)若物體乙的質量m2=4kg,物體乙與水平面之間的動摩擦因數(shù) =0.3,則欲使物體乙在水平面上不滑動,物體甲的質量m1最大不能超過多少 ?【答案】（ 1） 5 m1g, 3 m1 g（ 2）3 m1g，水平向左（3） 1.6kg444【解析】【分析】【