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1、高中物理相互作用解析版汇编一、高中物理精讲专题测试相互作用1 如图所示，放在粗糙的固定斜面上的物块A 和悬挂的物体B 均处于静止状态轻绳AO绕过光滑的定滑轮与轻弹簧的右端及轻绳 BO 的上端连接于 O 点， 轻弹簧中轴线沿水平方向，轻绳的 OC 段与竖直方向的夹角 =53，斜面倾角 =37， 物块 A 和 B 的质量分别为 mA=5kg ， mB=1.5kg，弹簧的劲度系数 k=500N/m ，（ sin37 =0.6， cos37 =0.8，重力加速度 g=10m/s2 ），求：（ 1）弹簧的伸长量 x；（ 2）物块 A 受到的摩擦力【答案】 （1）；（ 2） 5N，沿斜面向上【解析】（1）
2、对结点O 受力分析如图所示：根据平衡条件，有：，（2）设物体A 所受摩擦力沿斜面向下，对物体，且：，解得：A 做受力分析如图所示：；根据平衡条件，有：，解得：，即物体A 所受摩擦力大小为，方向沿斜面向上。点睛：本题主要考查了平衡条件和胡克定律得直接应用，要求同学们能选择合适的研究对象并能正确对物体受力分析，注意正交分解法在解题中的应用。2 如图，两条间距定放置，磁感应强度mab0.1kg 、 mcdL=0.5m 且足够长的平行光滑金属直导轨，与水平地面成30B=0.4T 的匀强磁场方向垂直导轨所在的斜面向上，质量0.2kgabcd角固r=0.2 ，导轨电阻不计ab 在沿导轨所在斜面向上的外力F
3、 作用下，沿该斜面以v2m/s的恒定速度向上运动某时刻释放cd， cd 向下运动，经过一段时间其速度达到最大已知重力加速度g=10m/s 2，求在cd 速度最大时，（1） abcd 回路的电流强度I 以及 F 的大小；（2） abcd 回路磁通量的变化率以及cd 的速率【答案】 (1)I=5A , =1.5N(2)1.0Wb/s , vm3m/sFt【解析】【详解】（1）以 cd 为研究对象，当cd 速度达到最大值时，有：mcd g sinBIL 代入数据，得：I=5A由于之后两棒均沿斜面方向做匀速运动，可将两棒看作整体，作用在ab 上的外力：F(mabmcd ) g sin （或对 ab：
4、Fmab g sinBIL ）代入数据，得：F=1.5N（2） 设 cd 达到最大速度时abcd 回路产生的感应电动势为E，根据法拉第电磁感应定律，有： Et由闭合电路欧姆定律，有：EIr联立并代入数据，得：=1.0Wb/st设 cd 的最大速度为 vm， cd 达到最大速度后的一小段时间t 内，abcd 回路磁通量的变化量：BSBL (vm v)t 回路磁通量的变化率：BL( vmv)t联立并代入数据，得：vm 3m/s【点睛】本题是电磁感应中的力学问题，综合运用电磁学知识和力平衡知识；分析清楚金属棒的运动过程与运动性质是解题的前提，应用平衡条件、欧姆定律即可解题3 如图所示 ，劲度系数为
5、的轻质弹簧 B 的两端分别与固定斜面上的挡板及物体 A 相连， A 的质量为 m，光滑斜面倾角为 用轻绳跨过定滑轮将物体 A 与另一根劲度系数为的轻质弹簧C 连接当弹簧C 处在水平位置且未发生形变时，其右端点位于a 位置现将弹簧 C 的右端点用力沿水平方向缓慢拉到b 位置时 ，弹簧 B 对物体 A 的拉力大小恰好等于 A 的重力求：当弹簧 C 处在水平位置且未发生形变时 ，弹簧 B 的形变量大小；在将弹簧的右端由 a 缓慢拉到 b 的过程中 ，物体 A 移动的距离； ab 间的距离【答案】 （1）（2）（ 3）【解析】【分析】（1）对 A 进行受力分析，根据平衡条件和胡克定律即可求出；（ 2）
6、将弹簧 C 的右端点用力沿水平方向缓慢拉到恰好等于 A 的重力，说明 A 受到弹簧 B 的拉力，对关系即可求出；b 位置时，弹簧B 对物体 A 的拉力大小A 进行受力分析，结合胡克定律和几何（3）先求出弹簧c 的力，由胡克定律求出弹簧c 的伸长量，最后求出ab 之间的距离【详解】（1）当弹簧C 未发生形变时弹簧B 处于压缩状态，设弹簧B 对于物体A 而言的压缩量为；根据平衡条件和胡克定律有：，解得：；（2）当弹簧C 的右端点沿水平缓慢拉到b 位置时，因弹簧B 对物体 A 的拉力大小恰好等于 A 的重力，说明弹簧B 处于伸长状态，且伸长量，所以物体A 上升的高度为；（3）由（ 2）问可得：绳中张
7、力，则弹簧 C 的伸长量，故 ab 间的距离为 ：；4将质量 m0.1kg 的圆环套在固定的水平直杆上，环的直径略大于杆的截面直径，环与杆的动摩擦因数0.8对环施加一位于竖直平面内斜向上与杆夹角53o 的恒定拉力1s 内前进了 2.2m （取 g2o，F10 m / s ， sin530.8，使圆环从静止开始运动，第cos53o0.6 ）求：（1）圆环加速度a 的大小；（2）拉力 F 的大小【答案】（ 1） 4.4m/s2 （ 2） 1N 或 9N【解析】（1）小环做匀加速直线运动，由运动学公式可知：x1 at 22解得： a 4.4m / s2(2)令 Fsin53 mg0 ，解得 F 1.
8、25N当 F1.25N 时，环与杆的上部接触，受力如图：由牛顿第二定律，Fcos ma ， Fsin FNmgFNm ag联立解得： Fcossin代入数据得：F1N当 F1.25N 时，环与杆的下部接触，受力如图：由牛顿第二定律，Fcos ma， Fsinmg FNFNm ag联立解得： Fcossin代入数据得：F9N5 如图所示，置于水平面上的木箱的质量为m=3.8kg，它与水平面间的动摩擦因数=0.25 ，在与水平方向成37角的拉力F 的恒力作用下从A 点向 B 点做速度V =2.0ms1匀速直线运动（ cos37=0.8 ，sin37 =0.6 ，g 取 10N/kg ）（1）求水平
9、力F 的大小；（2）当木箱运动到 B 点时，撤去力 F，木箱在水平面做匀减速直 线运动，加速度大小为 2.5m/s 2 ，到达斜面底端 C 时速度大小为 v 2 =1m/s，求木箱从 B 到 C的位移 x 和时间 t ；（3）木箱到达斜面底端后冲上斜面，斜面质量M=5.32kg ，斜面的倾角为37木箱与斜面的动摩擦因数 =0.25 ，要使斜面在地面上保持静止求斜面与地面的摩擦因数至少多大、【答案】（ 1） 10N（2） 0.4s0.6m（ 3） 1（答 0.33 也得分）3【解析】（1）由平衡知识：对木箱水平方向F cosf ，竖直方向：且 fFN ，解得 F=10N（2）由 v22v122a
10、x ，解得木箱从B 到 C 的位移 x=0.6m，F sinFNmgtv2 v11 2 s 0.1sa2.5（3）木箱沿斜面上滑的加速度a1mg sin 37mg cos378m / s2m对木箱和斜面的整体，水平方向f1ma1 cos37竖直方向：M m g FNma1 sin37 ，其中 f11 FN ，解得 113点睛：本题是力平衡问题，关键是灵活选择研究对象进行受力分析，根据平衡条件列式求解求解平衡问题关键在于对物体正确的受力分析，不能多力，也不能少力，对于三力平衡，如果是特殊角度，一般采用力的合成、分解法，对于非特殊角，可采用相似三角形法求解，对于多力平衡，一般采用正交分解法6 明理
11、同学平时注意锻炼身体，力量较大，最多能提起m=50kg 的物体一重物放置在倾角 =15粗糙斜坡上，重物与斜坡间的摩擦因数为的试求该同学向上拉动的重物质量M 的最大值？【答案】【解析】【详解】由题意可知，该同学的最大拉力：F=mg设该同学与斜面方向的夹角是的时候拉动的物体的最大质量是M ，对物体受力分析知：垂直于斜面的方向：FN+Fsin =Mgcos沿斜面的方向：Fcos=f+Mgsin 若恰好拉动物体，则有：f= F联立解得：令 =tan ，代入上式可得：要使该同学向上拉动的物体的质量最大，上式分子取最大值，即：cos（ ） =1由 =tan =可得： =30联立以上各式得：Mmax =【点
12、睛】该题中按照常规的步骤对物体进行受力分析即可，题目的难点是如何利用三角函数的关系，化简并得出正确的结论7 质量为 4kg 的木块放在倾角为300 长为 15m的固定斜面上时，木块恰好能沿斜面匀速下滑，若改用沿斜面向上的恒力F拉木块，木块从静止开始沿斜面运动2 5m所用的时间为1s（ g 取 10m/s2）求：（ 1）恒力 F 的大小（ 2）要使物体能从斜面底端运动到顶端 F 至少要作用多长时间？【答案】（ 1） 60N（ 2） 2s【解析】试题分析：（ 1） f=mgsin30=mga1=2s/t 2=5m/s F= mgsin30+f+ma=mg+ma=60N（2）设拉力最小作用时间为tx
13、1=a1t 2v1=a1 ta2=（ mgsin30+f） /m=g2x1+x2 =15mt 2s考点：牛顿第二定律的综合应用8 在建筑装修中，工人用质量为4.0 kg 的磨石对水平地面和斜壁进行打磨，已知磨石与水平地面、斜壁之间的动摩擦因数相同， g 取 10 m/s 2（1）当磨石受到水平方向的推力F1=20N 打磨水平地面时，恰好做匀速直线运动，求动摩擦因数 ；（2）若用磨石对 =370 的斜壁进行打磨（如图所示），当对磨石施加竖直向上的推力F2=60N 时，求磨石从静止开始沿斜壁向上运动0.8 m 所需的时间（斜壁足够长 ,sin370=0.6， cos370 =0.8）【答案】（ 1
14、）（ 2） 0 8s【解析】（1）磨石在水平地面上恰好做匀速直线运动F1mg ，解得0.5（2）磨石与斜壁间的正压力FN F2mg sin根据牛顿第二定律有 （ F2mg)cosFNma解得 a2.5m / s2根据匀变速直线运动规律x1 at 22解得 t2x0.8sa9 如图所示，固定在水平地面上的斜面倾角为30A与斜面间的动摩擦因数为，物块3 ，轻绳一端通过两个滑轮与物块A 相连，另一端固定于天花板上，不计轻绳与滑轮的4摩擦及滑轮的质量。已知物块A 的质量为m，连接物块A 的轻绳与斜面平行，挂上物块B后，滑轮两边轻绳的夹角为90，物块A、 B 都保持静止，重力加速度为g，假定最大静摩擦力
15、等于滑动摩擦力，已知： sin30 =1 ， cos30=3 ， sin45 =2 ， cos45=2 。2222(1)若挂上物块 B 后，物块 A 恰好不受摩擦力作用，求轻绳的拉力F 拉的大小；(2)若物块 B 的质量为2 m，求物块 A 受到的摩擦力的大小和方向；3(3)为保持物块 A 处于静止状态，求物块B 的质量范围。【答案】 (1) F拉1 mg ； (2) f1 mg，沿斜面向上； (3)2 m mB7 2 m 。2688【解析】【详解】(1)由滑轮相连轻绳的拉力处处相等，对物块A 受力分析， A 恰好不受摩擦力作用有：沿斜面方向：F拉mg sin 300 ，解得：F拉 mg si
16、n 301 mg ；2(2)对物块 B 受力分析如图：竖直方向：2T cos45mB g0 ，已知 mB =2 m ，解得：3T 1 mg ，3在对物块 A 进行受力分析如图：因为T1 mgmg sin30， A 有向下运动的趋势，故A 受到的静摩擦力f 沿斜面向上。3沿斜面方向：Tfmg sin300 ，解得A 受到的静摩擦力大小为1f mg ；6(3)设物块 A 刚好要沿斜面向上滑动时，物块B 的质量最大为M 1，此时对物块A、 B 进行受力分析如图：沿斜面向上：T mgsin30 f0 ，垂直斜面方向：Nmg cos300 ，且 fN ，联立解得T mg sin 30mg cos301
17、mg3 mg37 mg2428此时 B 竖直方向：2T cos45M 1g0 ，代入数据解得2T cos 4527 mg27 2；82M 1g8mg设物块 A 刚好要沿斜面向下滑动时，物块B 的质量最小为M2，此时对物块A、 B 进行受力分析如图：Tfmg sin300垂直斜面方向：Nmg cos300 ，且 fN ，联立解得Tmg sin 30mg cos301 mg3 mg31 mg ，2428此时 B 竖直方向：2T cos45M 1g0 ，代入数据解得2T cos4521 mg2，822M 1g8mg所以为保持物块A 处于静止状态，求物块B 的质量范围为：2 mmB7 2 m 。881
18、0 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。