物理高考物理相互作用练习题含解析.docx

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1、【物理】物理高考物理相互作用练习题含解析一、高中物理精讲专题测试相互作用1 如图所示，表面光滑的长方体平台固定于水平地面上，以平台外侧的一边为x 轴，在平台表面建有平面直角坐标系xoy，其坐标原点O 与平台右侧距离为d=1.2m 。平台足够宽，高为 h=0.8m ，长为 L=3.3m。一个质量m1=0.2kg 的小球以v0=3m/s 的速度沿x 轴运动，到达 O 点时，给小球施加一个沿y 轴正方向的水平力F1，且 F1=5y（ N）。经一段时间，小球到达平台上坐标为（1.2m ， 0.8m）的 P 点时，撤去外力F1。在小球到达P 点的同时，平台与地面相交处最内侧的M 点，一个质量m2=0.2

2、kg的滑块以速度v 在水平地面上开始做匀速直线运动，滑块与地面间的动摩擦因数=0.5，由于摩擦力的作用，要保证滑块做匀速运动需要给滑块一个外力F2，最终小球落在N 点时恰好与滑块相遇，小球、滑块均视为质点，g10m / s2 ，sin370.6， cos370.8 。求：（ 1）小球到达 P 点时的速度大小和方向；（ 2） M 、N 两点间的距离 s 和滑块速度 v 的大小；（ 3）外力 F2 最小值的大小（结果可用根式表示）【答案】（ 1） 5m/s 方向与 x 轴正方向成 53（ 2）1.5m； 3.75m/s （3） 2 5 N5【解析】（ 1）小球在平台上做曲线运动，可分解为沿x 轴方

3、向的匀速直线运动和沿y 轴方向的变加速运动，设小球在P 点受到 vp 与 x 轴夹角为从 O 点到 P 点，变力 F 做功y p50.80.8J1.6 J12根据动能定理有 W1 m1vP21 m1v02 ，解得 vp5m / s22根据速度的合成与分解有v0vp cos，得53 ，小球到达 P 点时速度与 x 轴正方向成53（2）小球离开 P 点后做平抛运动，根据平抛运动规律有h1 gt 2 ，解得 t=0.4s2小球位移在水平面内投影lvp t2m设 P 点在地面的投影为P ，则 P MLyP2.5m由几何关系可得 s2P M 2l 22lP Mcos，解得 s=1.5m滑块要与小球相遇，

4、必须沿MN 连线运动，由 s vt ，得 v3.75m / s（3）设外力 F2 的方向与滑块运动方向（水平方向）的夹角为，根据平衡条件水平方向有：F2 cosf ，其中 fN ，竖直方向有 NF2sinm2 g联立解得 F2m2 gcossin由数学知识可得F2m2 g，其最小值 F2minm2 g2 52 sin1N 。1252 如图所示，水平面上有一个倾角为的斜劈，质量为m一个光滑小球，质量也m，用绳子悬挂起来，绳子与斜面的夹角为，整个系统处于静止状态（1）求出绳子的拉力T；（2）若地面对斜劈的最大静摩擦力等于地面对斜劈的支持力的k 倍，为了使整个系统保持静止， k 值必须满足什么条件？

5、【答案】 （1）（2 ）【解析】【分析】【详解】试题分析： (1)以小球为研究对象，根据平衡条件应用正交分解法求解绳子的拉力T；(2) 对整体研究，根据平衡条件求出地面对斜劈的静摩擦力f，当 f f时，整个系统能始终m保持静止 解： (1) 对小球：水平方向： N1sin30 =Tsin30竖直方向： N1cos30 +Tcos30=mg代入解得：；(2) 对整体：水平方向： f=Tsin30 竖直方向： N2+Tcos30 =2mg而由题意： fm =kN2为了使整个系统始终保持静止，应该满足：fmf解得 ：点晴：本题考查受力平衡的应用，小球静止不动受力平衡，以小球为研究对象分析受力情况，建

6、立直角坐标系后把力分解为水平和竖直两个方向，写 x 轴和 y 轴上的平衡式，可求得绳子的拉力大小，以整体为研究对象，受到重力、支持力、绳子的拉力和地面静摩擦力的作用，建立直角坐标系后把力分解，写出水平和竖直的平衡式，静摩擦力小于等于最大静摩擦力，利用此不等式求解 3 如下图，水平细杆上套有一质量为M 的小环 A，用轻绳将质量为m=1.0kg 的小球 B 与A 相连， B 受到始终与水平成53o 角的风力作用，与A 一起向右匀速运动，此时轻绳与水平方向的夹角为37o，运动过程中B 球始终在水平细杆的正下方，且与A 的相对位置不变已知细杆与环A 间的动摩擦因数为，（ g=10m/s 2， sin3

7、7 =0.6， cos37=0.8）求：（ 1） B 对绳子的拉力大小（ 2） A 环的质量【答案】（ 1） 6.0N；（ 2）1.08kg【解析】【详解】（ 1）对小球 B 受力分析如图，得： FT=mgsin37 代入数据解得： FT=6.0N（2）环 A 做匀速直线运动，受力如图，有：FTcos37 -f=0FN=Mg+FTsin37 又： f= FN代入数据解得：M=1.08kg4如 甲所示，表面 、 角 =30的斜面固定在水平地面上，斜面所在空 有一 度 D=0.40m 的匀 磁 区域，其 界与斜面底 平行，磁 方向垂直斜面向上一个 量m=0.10kg 、 阻 R=0.25W 的 匝

8、矩形金属框 abcd，放在斜面的底端，其中 ab 与斜面底 重合， ab 边长 L=0.50m从 t=0 刻开始， 框在垂直 cd 沿斜面向上大小恒定的拉力作用下，从静止开始运 ，当 框的 ab 离开磁 区域 撤去拉力， 框 向上运 ， 框向上运 程中速度与 的关系如 乙所示已知 框在整个运 程中始 未脱离斜面，且保持ab 与斜面底 平行， 框与斜面之 的 摩擦因数，重力加速度 g 取 10 m/s 2 求：（ 1） 框受到的拉力 F 的大小；（ 2）匀 磁 的磁感 度 B 的大小；（ 3） 框在斜面上运 的 程中 生的焦耳 Q【答案】（ 1） F=1.5 N （2）（ 3）【解析】 分析：（

9、 1）由 v-t 象可知，在0 0.4s 内 框做匀加速直 运 ， 入磁 的速度 v1=2.0m/s ，所以： 解 代入数据得：F=1.5 N（2）由 v-t 象可知， 框 入磁 区域后以速度v1 做匀速直 运 ，由法拉第 磁感 定律和欧姆定律有：E=BLv1由欧姆定律得： 于 框匀速运 的 程，由力的平衡条件有： 解 代入数据得：（3）由 v-t 象可知， 框 入磁 区域后做匀速直 运 ，并以速度 明 框的 度等于磁 的 度，即 ： 框在减速 零 ，有：v1 匀速穿出磁 ，所以 框不会下滑， 框穿 磁 的 t， ： 解 代人数据得：（ 11）考点： 体切割磁感 的感 ；力的合成与分解的运用；

10、共点力平衡的条件及其 用； 合 路的欧姆定律5如 所示， 定滑 ，一端 接物 A，另一端 接在滑 用 簧与放在地面上的物 B 接， A、B 两物 的 量均 m，滑 C 上，物 C的 量 A 的下端M，开始 接滑 C 部分 于水平， 好拉直且无 力，滑 到杆的距离 L，控制滑 C，使其沿杆 慢下滑，当C 下滑L ， 放滑 C， 果滑 C 好 于静止，此 B 刚好要离开地面，不 一切摩擦，重力加速度 g（ 1）求 簧的 度系数；（ 2）若由静止 放滑 C，求当物 B 好要离开地面 ，滑 C 的速度大小【答案】（ 13mg（ 2）55gL） k42L【解析】 分析：（1） 开始 簧的 量 x， kx

11、=mg设 B 物 好要离开地面， 簧的伸 量 x， kx=mg因此 x xmgk由几何关系得2xL216 L2L2 L93L求得 x33mg得 kL（2） 簧的 度系数 k，开始 簧的 量 mgLx13k当 B 好要离开地面 ， 簧的伸 量x2mgLk3因此 A 上升的距离为 hx12Lx23C 下滑的距离 H(Lh)2L24L3根据机械能守恒MgHmgh1 m(vH)21 Mv 22H 2L22又 2mgcos370=Mg联立求得(2 Mm)gL55v 1075MgL48m42考点：胡克定律；机械能守恒定律【名师点睛】对于含有弹簧的问题，是高考的热点，要学会分析弹簧的状态，弹簧有三种状态：原

12、长、伸长和压缩，含有弹簧的问题中求解距离时，都要根据几何知识研究所求距离与弹簧形变量的关系6 如图所示，粗糙水平地面上放置一个截面为半圆的柱状物体 A， A 与墙之间再放一光滑圆球 B，整个装置处于静止状态。已知 A、 B 两物体的质量分别为 M 和 m，光滑圆球 B 同半圆的柱状物体半径均为 r，已知 A 的圆心到墙角距离为 2r ，重力加速度为 g。求：(1)B 物体受到墙壁的弹力大小；(2)A 与地面间的动摩擦因数满足什么条件？（设A 与地面间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力）(3)若A 物体在水平外力作用下向右缓慢移动至B 即将落地，则A、 B 间作用力大小变化的范围。【答案】 (1) 3

13、mg (2)3m(3) 2 3mgN AB 2mg33(M m)3【解析】【详解】(1)对 B 受力分析：由几何关系：r1sin2r2解得：=30 o由平衡条件得：N AB cosmg0N AB sinN B0解得 B 物体受到墙壁的弹力大小为：N B mg tan3 mg3(2)对整体分析：可知地面对A 的摩擦力大小为：f3 mg3地面对 A 的支持力为：N A(Mm)g要使 A 不滑动，则：N A( Mm) g3 mg3解得：3m3(Mm)(3)对 B 受力分析如图：由图可知，开始时AB 间的作用力最小，最小值为：N AB minmg2 3 mgcos30o3当 B 即将落地时， AB 间

14、的作用力最大，由几何关系可得，AB 间的作用力与竖直方向的夹角有：r1cos22r解得：=60o此时 AB 间的作用力为：N AB maxmg2mgcos60o所以 A、 B 间作用力大小变化的范围为：2 3mg2mg 。N AB37质量02s 内m=20kg 的物体，在大小恒定的水平外力F 的作用下，在水平面上做直线运动。F 与运动方向相反，24s 内 F 与运动方向相同，物体的速度时间图象如图所示。求: （1）体在 0-2 秒内的加速度；（ 2）物体在 2-4 秒内的加速度；（ 3）物体与水平面间的动摩擦因数；（ 4） F 的大小。（ g 取 10m/s 2）【答案】（ 1）（ 2）（3）

15、（ 4） F=-60N【解析】试题分析：（1）由图象可得：02s 内物体的加速度（ 3 分）（2） 24s 内物体的加速度（3分）（3）根据牛顿第二定律：02s 内， （ 1 分）24s 内， （ 1 分）联立 式代入数据，得：（4） F=-60N （ 1 分）考点：运动图像。（ 1 分）8长 L 质量为 M 的长方形木板静止在光滑的水平面上，一质量为m 的物块，以 v0 的水平速度从左端滑上木板，最后与木板保持相对静止，为物块与木板间的动摩擦因数。（1）求物块在木板上滑行的时间t 。（2）要使物块不从木板右端滑出，物块滑上木板左端的速度v不超过多少 ?【答案】（ 1）；（ 2）【解析】试题分

16、析：（ 1）设物块与木板共同速度为v，以水平向右为正方向，根据动量守恒定律有对物块应用动量定理有：，解得。（2）要使物块恰好不从木板上滑出，须使物块到木板最右端时与木板有共同的速度，由功能关系有解得要使物块不从木板右端滑出，滑上木板左端速度不超过考点：牛顿第二定律、动量守恒定律【名师点睛】本题关键是对两个物体的运动情况分析清楚，然后根据牛顿第二定律列式求解出各个运动过程的加速度，最后根据运动学公式列式求解。9 如图所示，一轻弹簧一端固定在竖直放置光滑大圆环最高点，大圆环半径为R，另一端栓接一轻质小圆环，小圆环套在大圆环上，开始时弹簧与竖直方向成60，当在小圆环上挂一质量为m 的物体后使之缓慢下

17、降，静止时弹簧与竖直方向成45。求：(1)弹簧的劲度系数；(2)当在小圆环上挂多大质量的物体，静止时弹簧与竖直方向成37；(3)当在小圆环上挂的质量满足什么条件时，稳定后，小圆环处于最低位置。（弹簧始终在弹性限度内， sin37 =0.6， cos37=0.8）【答案】 (1)(22) mg； (2) m3 (22) m ； (3)m1 (2 2) mk =1822R【解析】【分析】【详解】(1)静止时弹簧与竖直方向成45，对圆环进行受力分析，如图所示：根据平衡条件，弹簧的弹力mgF2mgcos45根据几何关系，弹簧的伸长量x=2 -1） R （根据胡克定律F=kx联合上面各式解得(22) m

18、gk =R(2)设静止时弹簧与竖直方向成，小环上挂的物体的质量为m1 ，对圆环进行受力分析，受到重力 m1g、弹簧的拉力 F、大圆环的支持力 N，根据平衡条件，作出三个力的矢量三角形，如图所示：根据几何知识，力的矢量三角形和实物三角形AOB相似，而OA 和 OB 都等于 R，所以 m1g和 N 始终相等AB=2Rcos F=2m1gcos 弹簧的伸长量x=2Rcos -R=（2cos -1）R根据胡克定律F=kx即2m1 gcos(22) mg（2cos1） R R当 =37时，代入式解得m132） m（28(3)小圆环恰好处于最低位置，此时=0，代入式解得m21 (22) m2所以小圆环所挂

19、物体质量 m21 (22) m 时，小圆环可以处于最低点。210 如图所示，一本质量分布均匀的大字典置于水平桌面上，字典总质量M=1.5kg，宽L=16cm，高 H=6cm一张白纸（质量和厚度均可忽略不计，页面大于字典页面）夹在字典最深处，白纸离桌面的高度 h=2cm假设字典中同一页纸上的压力分布均匀，白纸上、下表面与字典书页之间的动摩擦因数均为1，字典与桌面之间的动摩擦因数为2，且各接触面的最大静摩擦力近似等于滑动摩擦力，重力加速度g 取 10m/ s2(1)水平向右拉动白纸，要使字典能被拖动，求1 与 2 满足的关系；(2)若 1=0.25， 2=0.4，求将白纸从字典中水平向右抽出拉力至

20、少做的功W【答案】 (1) 24(2) 0.4J31【解析】【分析】【详解】(1) 白纸上字典的质量为2 M ，那么，白纸上下表面受到的正压力都为2 Mg ，故白纸受33到的最大静摩擦力f12 12 Mg41Mg33桌面对字典的最大静摩擦力f2=2Mg所以水平向右拉动白纸，要使字典能被拖动，那么f1 f242 3 1 ；(2) 若 1=0.25， 2=0.4，那么，将白纸从字典中水平向右抽出时字典保持静止；白纸向右运动过程只有拉力和摩擦力做功，故由动能定理可知：将白纸从字典中水平向右抽出拉力至少做的功 W 等于克服摩擦力做的功；当白纸向右运动x（0 x 0.16m）时，白纸上下表面受到的正压力都为Lx2 Mg ，故L3摩擦力f 2 1Lx 1 MgL3故由 f 和 x 呈线性关系可得：克服摩擦力做的功11Mg L1W3MgL 0.4J26故将白纸从字典中水平向右抽出拉力至少做的功W 为 0.4J.