高中物理相互作用解題技巧超強(qiáng)及練習(xí)題含答案及解析

高中物理相互作用解題技巧 (超強(qiáng))及練習(xí)題(含答案)及解析一、高中物理精講專題測試相互作用1．如圖所示，兩平行金屬導(dǎo)軌間的距離L=0.4m，金屬導(dǎo)軌所在的平面與水平面夾角θ=37°，在導(dǎo)軌所在空間內(nèi)，分布著磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.5T、方向垂直于導(dǎo)軌平面的勻強(qiáng)磁場。金屬導(dǎo)軌的一端接有電動(dòng)勢E=6.0V、內(nèi)阻r=0.5Ω的直流電源?，F(xiàn)把一個(gè)質(zhì)量m=0.05kg的導(dǎo)體棒ab垂直放在金屬導(dǎo)軌上，導(dǎo)體棒靜止。導(dǎo)體棒與金屬導(dǎo)軌接觸的兩點(diǎn)間的電阻R0=2.5，Ω金屬導(dǎo)軌電阻不計(jì)，g取10m/s2。已知sin37°=0.6，cos37°=0.8，求：1）通過導(dǎo)體棒的電流大?。?）導(dǎo)體棒受到的安培力大??；3）導(dǎo)體棒受到的摩擦力大小?！敬鸢浮浚?）1.5A（2）0.3N（3）0.06N【解析】試題分析：⑴導(dǎo)體棒、金屬導(dǎo)軌和直流電源構(gòu)成閉合電路，根據(jù)閉合電路歐姆定律有：=1.5A⑵導(dǎo)體棒受到的安培力： F安=BIL=0.30N⑶導(dǎo)體棒所受重力沿斜面向下的分力 F1="mg"sin37o=0.24N由于F1小于安培力，故導(dǎo)體棒受沿斜面向下的摩擦力f，根據(jù)共點(diǎn)力平衡條件：mgsin37o+f=F安解得：f=0.06N考點(diǎn)：本題考查電磁感應(yīng)中的歐姆定律、物體的平衡等問題，意在考查學(xué)生的綜合分析能力。2．如圖所示，一質(zhì)量m=4．0kg的小球在輕質(zhì)彈簧和細(xì)線的作用下處于靜止?fàn)顟B(tài)，細(xì)線AO與豎直方向的夾角0θ=37，彈簧BO水平并處于壓縮狀態(tài)，小球與彈簧接觸但不粘連，已知彈簧的勁度系數(shù)k=100N/m，取sin370=0．6，cos370=0．8，求：（1）小球靜止時(shí)，細(xì)線中的拉力 T和彈簧的壓縮量 x；（2）剪斷細(xì)線 AB瞬間，小球的加速度 a?！敬鸢浮浚?）50N，0．3m（2）12．5m/s2【解析】分析：（ 1）小球的受力如，根據(jù)平衡條件可知：簧的力 F=mgtanθmgTcosF=kx解得：T=50N，x=0．3m（2）剪斷的瞬，小球受到重力、力不；合力與原中的拉力 T等大反向，則a T 12.5m/s2方向與直方向成角 370，斜向下沿原 AB方向。m考點(diǎn)：胡克定律；牛第二定律的用【名點(diǎn)睛】本考了共點(diǎn)力平衡和牛第二定律的基本運(yùn)用，知道剪斷的瞬，簧的力不。3．(14

分)如所示，木板與水平地面的角

θ可以隨意改，當(dāng)

θ=30°，可點(diǎn)的一小木恰好能沿著木板勻速下滑。若小木從木板的底端以大小恒定的初速率v0=10m/s

的速度沿木板向上運(yùn)，隨著

θ的改，小物沿木板滑行的距離

x將生化，重力加速度 g=10m/s2。(果可用根號(hào)表示 )1）求小物與木板的摩擦因數(shù)；2）當(dāng)θ角足什么條件，小物沿木板滑行的距離最小，并求出此最小?！敬鸢浮浚?）【解析】分析：（1）當(dāng)

（2）θ＝60°； m，木受力分析：?（2分）??（2分）摩擦因素： ?（2分）2）當(dāng)化，木的加速度a：?（2分）木的位移 S： ?（2分） 令 ，當(dāng) 時(shí)s最小，即 ?（2分）最小考點(diǎn)：考了牛第二定律的用點(diǎn)：做本的關(guān)是物體受力分析，找出界狀，4．如所示，一角 θ=30的°光滑足斜面固定在水平面上，其端固定一度系數(shù)為k=50N/m的簧，簧的下端系一個(gè)量 m=1kg的小球，用一垂直于斜面的板A住小球，此簧沒有生形，若板 A以加速度 a=4m/s2沿斜面向下勻加速運(yùn)，簧與斜面始保持平行， g取10m/s2．求：1）從開始運(yùn)到小球速度達(dá)最大小球所生位移的大??；2）從開始運(yùn)到小球與板分離所的．【答案】（1）從開始運(yùn)到小球速度達(dá)最大小球所生位移的大小是0.1m；（2）從開始運(yùn)到小球與板分離所的是0.1s【解析】1）球和板分離后做加速度減小的加速運(yùn)，當(dāng)加速度零，速度最大，此物體所受合力零．即kxm=mgsinθ，解得： ．（2）球與板分離位移 s，的 t，從開始運(yùn)到分離的程中， m受直向下的重力，垂直斜面向上的支持力 FN，沿斜面向上的板支持力 F1和簧力F．根據(jù)牛第二定律有： mgsin-θF-F1=ma，F(xiàn)=kx．隨著x的增大，F(xiàn)增大，F(xiàn)1減小，保持a不，當(dāng)m與板分離， F1減小到零，有：mgsinθ-kx=ma，又x= at2立解得：mgsin-θk?at2=ma，所以經(jīng)歷的時(shí)間為： ．點(diǎn)睛：本題分析清楚物體運(yùn)動(dòng)過程，抓住物體與擋板分離時(shí)的條件：小球與擋板間的彈力為零是解題的前提與關(guān)鍵，應(yīng)用牛頓第二定律與運(yùn)動(dòng)學(xué)公式可以解題。5．如圖所示，mA=0.5kg，mB=0.1kg，兩物體與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為0.2，當(dāng)大小為F=5N水平拉力作用在物體A上時(shí)，求物體A的加速度。（忽略滑輪的質(zhì)量以及滑輪和繩的，取g=10m/s2）【答案】4m/s2【解析】試題分析：對 A由牛頓第二定律得B由牛頓第二定律得根據(jù)題意有解以上各式得考點(diǎn)：牛頓第二定律【名師點(diǎn)睛】此題是牛頓第二定律的應(yīng)用問題；解題的關(guān)鍵是正確選擇研究對象并且受力分析，根據(jù)牛頓第二定律列得方程，注意兩個(gè)物體的加速度及拉力的關(guān)聯(lián)關(guān)系 .6．如圖所示，在傾角為

θ=30°的固定斜面上固定一塊與斜面垂直的光滑擋板，質(zhì)量為

m的半圓柱體A緊靠擋板放在斜面上，質(zhì)量為 2m的圓柱體 B放在A上并靠在擋板上靜止。與B半徑均為 R，曲面均光滑，半圓柱體 A底面與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為 μ．現(xiàn)用平行斜面向上的力拉 A，使A沿斜面向上緩慢移動(dòng)，直至 B恰好要降到斜面．設(shè)最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，重力加速度為 g。求：（1）未拉A時(shí)，B受到A的作用力 F大??；（2）在A移動(dòng)的整個(gè)過程中，拉力做的功 W；

A（3）要保持 A緩慢移動(dòng)中拉力方向不變，動(dòng)摩擦因數(shù)的最小值 μmin．【答案】（1）F=13)mgR（3）533mg（2）W(9min92【解析】【詳解】（1）研究B，據(jù)平衡條件，有F=2mgcosθ解得F= 3mg（2）研究整體，據(jù)平衡條件，斜面對 A的支持力為N=3mgcosθ=3 3mg2f=μN(yùn)=3 3μmg2由幾何關(guān)系得 A的位移為x=2Rcos30°=3R克服摩擦力做功Wf=fx=4.5μmgR由幾何關(guān)系得 A上升高度與 B下降高度恰均為h=3R2據(jù)功能關(guān)系W+2mgh-mgh-Wf=0解得W1(93)mgR2（3）B剛好接觸斜面時(shí)，擋板對B彈力最大研究B得Nm2mg4mgsin30研究整體得f+3mgsin30°=N′minm解得fmin=2.5mg可得最小的動(dòng)摩擦因數(shù)：fmin 53minN 97．長為

5.25m

輕質(zhì)的薄木板放在水平面上，木板與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為

0.1，在木板的右端固定有一個(gè)質(zhì)量為

1kg的小物體

A，在木板上緊鄰

A處放置有另一質(zhì)量也為

1kg的小物體

B，小物體

B與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)為

0.2，A、B可視為質(zhì)點(diǎn)，如圖所示。當(dāng)

A、B之間的距離小于或等于

3m

時(shí)，A、B之間存在大小為

6N的相互作用的恒定斥力；當(dāng)

A、B之間的距離大于

3m時(shí)，A、B之間無相互作用力?，F(xiàn)將木板、

A、B從圖示位置由靜止釋放，g取

10m/s2，求：（1）當(dāng)A、B之間的相互作用力剛剛等于零時(shí)，A、B的速度.（2）從開始到B從木板上滑落，小物體A的位移.【答案】（1）vA=2m/s,方向水平向右；vB=4m/s，方向水平向左（2），方向水平向右【解析】試題分析:（1）當(dāng)A、B之間存在相互作用力時(shí),對A和木板，由牛頓第二定律有：得：a1＝2m/s2B，由牛頓第二定律有：得：a2＝4m/s2由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式：得：t1=1s故當(dāng)A、B之間的相互作用力剛剛等于零時(shí)，A、B的速度分別為：vA11=2×1=2m/s,方向=at水平向右；v=at=4×1=4m/s，方向水平向左B21（2）當(dāng)A、B間的作用力為零后，對A和木板，由牛頓第二定律有：解得：B有：解得：由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式：解得：t2=0.5s或t2=1.5s（舍去）故當(dāng)B從木板上滑落時(shí)， A的速度分別為：所求小物體 A的位移： ，方向水平向右考點(diǎn)：考查牛頓第二定律；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】本題考查了牛頓第二定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式的綜合運(yùn)用，關(guān)鍵理清放上木塊后木板和木塊的運(yùn)動(dòng)情況，抓住臨界狀態(tài)，結(jié)合牛頓第二定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式進(jìn)行求解．8．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(shè)最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力。g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8）(1)求物塊與斜面間的動(dòng)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(shí)才能使物塊沿斜面勻速運(yùn)動(dòng)。（此小問計(jì)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(gè)力的作用：重力 G，拉力F，支持力 FN，滑動(dòng)摩擦力 Ff，物體處于平衡狀態(tài)，建立如圖所示直角坐標(biāo)系，由共點(diǎn)力平衡條件得：F mgsin37 Ff 0FN mgcos37 0又FfFN代入數(shù)據(jù)，物塊與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)Fmgsin378410100.6mgcos370.310100.8(2)當(dāng)物體勻速上滑時(shí)，根據(jù)平衡條件有：平行斜面方向Fcos37 mgsin37 Ff 0垂直斜面方向FN Fsin37 mgcos37 0其中：Ff FN代入數(shù)據(jù)，聯(lián)立解得F 135N當(dāng)物體勻速下滑時(shí)，根據(jù)共點(diǎn)力平衡條件平行斜面方向mgsin37 Fcos37 Ff 0垂直斜面方向FN Fsin37 mgcos37 0其中Ff FN代入數(shù)據(jù)，聯(lián)立解得F 36.7N9．如圖所示,質(zhì)量為m1的物體甲通過三段輕繩懸掛 ,三段輕繩的結(jié)點(diǎn)為與放置在水平面上的質(zhì)量為 m2的物體乙相連,輕繩OA與豎直方向的夾角處于靜止?fàn)顟B(tài).(已知sin37=0.°6,cos37=0.8,tan°37=0.75,g°取10

O.輕繩OB水平且B端θ=37物°,體甲、乙均m/s2.設(shè)最大靜摩擦力等于滑動(dòng)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(zhì)量 m2=4kg,物體乙與水平面之間的動(dòng)摩擦因數(shù) μ=0.3,則欲使物體乙在水平面上不滑動(dòng) ,物體甲的質(zhì)量m1最大不能超過多少?【答案】（1）5m1g,3m1g（2）3m1g，水平向左（3）1.6kg444【解析】【分析】【詳解】（1）對結(jié)點(diǎn)O，作出力圖如圖，由平衡條件有：cosm1g①TAtanTB②m1g解得：TA53m1g,TBm1g44（2）FTB3m1g，方向水平向左4對于乙物體：摩擦力（3）當(dāng)乙物體剛要滑動(dòng)時(shí)，靜摩擦力達(dá)到最大值Fmaxm2g③TBmaxFmax④由②③④得：m1maxTBmax1.6kggtan故本題答案是：（1）5m1g,3m1g（2）3m1g，水平向左（3）1.6kg444【點(diǎn)睛】本題涉及共點(diǎn)力平衡中極值問題，當(dāng)物體剛要滑動(dòng)時(shí)，物體間的靜摩擦力達(dá)到最大．10．如圖所示質(zhì)量M=3kg的木塊套在固定的水平桿上，并用輕繩與小球相連，輕繩與桿的夾角為30°．今用與水平方向成60°角的力F=103N拉著小球并帶動(dòng)木塊一起向右勻速運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)過程中木塊與小球的相對位置保持不變， g=10m/s2．求：(1)小球的質(zhì)量 m；(2)木塊M與水平桿間的動(dòng)摩擦因數(shù) μ．3【答案】（1）1kg（2）5【解析】【分析】1）先對小球m受力分析：已知力、重力、細(xì)線的拉力，根據(jù)平衡條件列式求小球的質(zhì)量m；（2）再對滑塊 M和小球