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1、高考物理相互作用解题技巧和训练方法及练习题( 含答案 ) 含解析一、高中物理精讲专题测试相互作用1 质量为 M 的木楔倾角为( 45 )，在水平面上保持静止，当将一质量为m 的木块放在木楔斜面上时，它正好匀速下滑当用与木楔斜面成角的力 F 拉木块，木块匀速上升，如图所示 (已知木楔在整个过程中始终静止)(1)当 时，拉力F 有最小值，求此最小值；(2)求在 (1)的情况下木楔对水平面的摩擦力是多少？1【答案】 （1） Fminmg sin 2（ 2）mg sin 4【解析】【分析】（ 1）对物块进行受力分析，根据共点力的平衡，利用正交分解，在沿斜面和垂直斜面两方向列方程，进行求解（ 2）采用整
2、体法，对整体受力分析，根据共点力的平衡，利用正交分解，分解为水平和竖直两方向列方程，进行求解【详解】木块在木楔斜面上匀速向下运动时，有mgsin mgcos，即 tan(1)木块在力 F 的作用下沿斜面向上匀速运动，则：Fcos mgsin fFsin FN mgcosfFN联立解得：Fmgsin2cos则当时， F 有最小值 ， Fmin mgsin2(2)因为木块及木楔均处于平衡状态，整体受到地面的摩擦力等于F 的水平分力，即fFcos当 时， f mgsin2 cos21mgsin42【点睛】木块放在斜面上时正好匀速下滑隐含动摩擦因数的值恰好等于斜面倾角的正切值，当有外力作用在物体上时，
3、列平行于斜面方向的平衡方程，求出外力F 的表达式，讨论F 取最小值的条件2 如图所示， AB、BC、 CD和 DE 为质量可忽略的等长细线，长度均为5m， A、 E 两端悬挂在水平天花板上，AE 14m ，B、 D 是质量均为m 7kg 的相同小球，质量为M 的重物挂于 C 点，平衡时C 点离天花板的垂直距离为7m ，试求重物质量M【答案】 18kg【解析】【分析】分析几何关系根据给出的长度信息可求得两绳子的夹角；再分别对整体和B、 C 进行受力分析，根据共点力的平衡条件分别对竖直方向和水平方向分析，联立即可求得M 【详解】设 AB 与竖直方向的夹角为 ，则由几何关系可知：（75sin） 2+
4、（ 7 5cos） 2 52解得： sin+cos解得： sin0.6；或 sin 0.8由图可知，夹角应小于45，故 0.8 舍去；则由几何关系可知，BC与水平方向的夹角也为 ；设 AB 绳的拉力为 T，则对整体分析可知： 2Tcos37 Mg+2mg设 BC绳的拉力为 N；则有：对 B 球分析可知： TsinNcos联立解得： M 18Kg；【点睛】本题为较复杂的共点力的平衡条件问题，解题的关键在于把握好几何关系，正确选择研究对象，再利用共点力的平衡条件进行分析即可求解3 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
5、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保持静止， k 值必须满足什么条件？等于地面对斜劈的支持力的k 倍，为了使整个系统【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
6、 =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 4 (10 分 ) 如图所示，倾角 =30、宽 L=1m 的足够长的 U 形光滑金属导轨固定在磁感应强度大小 B=IT 、范围足够大的匀强磁场中，磁场方向垂直导轨平面向上。一根质量m=0.2
7、kg，电阻R=l的金属棒ab垂直于导轨放置。现用一平行于导轨向上的牵引力F 作用在棒上，使棒由静止开始沿导轨向上运动，运动中ab棒始终与导轨接触良好，导轨电阻不计，重力加速度g 取 l0m/s 2。求：(1) 若牵引力的功率P 恒为 56W，则 ab 棒运动的最终速度为多大?(2) 当 ab 棒沿导轨向上运动到某一速度时撤去牵引力，从撤去牵引力到ab 棒的速度为零，通过 ab 棒的电量q=0.5C ，则撤去牵引力后ab 棒向上滑动的距离多大?【答案】（ 1） 7 m/s；（ 2） 0.5m【解析】试题分析：（ 1）当以恒定功率牵引ab 棒达到最大速度时：P=Fv， E=BLv， I=E/R ，
8、 F 安 =BILFmg sinF安0解得： v=7 m/s(2) 设撤去 F 后 ab 棒沿导轨向上运动到速度为零时滑动的距离为x，通过 ab 的电荷量，EBLx， qBLxtI ttR联立解得：xqRmBL0.5考点：本题考查电磁感应5 如图所示，宽度L1m 的足够长的 U 形金属框架水平放置，框架中连接电阻R0.8，框架处在竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度B1T ，框架导轨上放一根质量为 m0.2kg 、电阻 r0.2，的金属棒ab ，棒 ab 与导轨间的动摩擦因数0.5 ，现用功率恒定 P 6W 的牵引力 F 使棒从静止开始沿导轨运动（ ab 棒始终与导轨接触良好且垂直），当整个回路产
9、生热量 Q 5.8J 时刚好获得稳定速度，此过程中，通过棒的电量 q2.8C （框架电阻不计，g 取 10m / s2 ）求：（1）当导体棒的速度达到V11m / s 时，导体棒上ab 两点电势的高低？导体棒ab 两端的电压？导体棒的加速度？（ 2）导体棒稳定的速度 V2 ？（ 3）导体棒从静止到刚好获得稳定速度所用的时间？【答案】（ 1） b 点的电势高， 0.8V ， 20m / s2（2） V22m / s ；（ 3） t 1.5s【解析】试题分析：（ 1）当 VV11m / s 时，根据法拉第电磁感应定律：E BLV 则EIrR根据欧姆定律： UIR0.8V ，则： F安BILpFV
10、。根据牛顿第二定律可以得到：FmgF安20m / s2 ，则 b 点的电势高am（2）当达到最大速度V2 时 ， 根据平衡条件： FmgF安0整理可以得到： V22m / s（3）根据功能关系：W安Q ， qBLXRrRr根据动能定理：PtW安mgx1 mV222可以得到： t1.5s考点：导体切割磁感线时的感应电动势；牛顿第二定律；电磁感应中的能量转【名师点睛】由题意，牵引力 F 的功率恒定，使棒从静止开始先做加速度减小的变加速运动，最后做匀速运动，达到稳定根据动能定理列式得到位移与最大速度的关系再由法拉第电磁感应定律，由电量得出棒运动的位移与电量的关系，再联立可求解稳定的速度和时间。6 如
11、图所示，在一倾角为302kg的小物块，一轻绳跨过两个轻固定斜面上放一个质量为滑轮一端固定在墙壁上，一端连接在物块上，且物块上端轻绳与斜面平行，动滑轮下方悬挂质量为 3kg 的重物，整个装置处于静止状态。已知跨过动滑轮的轻绳夹角为60，物块与斜面的动摩擦因数为3 ，已知最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度g=10m/s 2。3求：（ 1）斜面上物块所受的静摩擦力大小；（ 2）若要使斜面上的物块滑动，动滑轮下悬挂重物的质量应该满足什么条件？【答案】（ 1） (10310)N （ 2） m22 3kg【解析】【分析】考查平衡状态的受力分析。【详解】（ 1）设斜面上物体质量为 m1，动滑轮下方悬挂的
12、物体质量为 m2，绳的拉力为 T，斜面支持力为 N，摩擦力为 f，受力分析如图：动滑轮节点受力平衡：T cos301 m2 g2解得 T103N斜面上的物体受力平衡：解得摩擦力大小为f（2）最大静摩擦力为：(10 3T m1g sin 10)NffmaxNm1 g cosl0N当绳的拉力等于 0 时，物体刚好保持静止，所以不可能往下运动，则只能是拉力足够大，当摩擦力达到最大静摩擦时，物体开始向上滑动：Tm1 g sinf maxT cos301 m2 g解得m22 3kg即动滑轮下悬挂重物的质量应满足m22 3kg 。7质量为 5kg 的物体静止在粗糙水平面上，在04s 内施加一水平恒力F，使
13、物体从静止开始运动，在412s 内去掉了该恒力F，物体因受摩擦力作用而减速至停止，其速度时间图象（）如图所示求：（ 1）在 012s 内物体的位移；（ 2）物体所受的摩擦力大小；（ 3）此水平恒力 F 的大小【答案】（ 1） 96m （2） 10N（ 3） 30N【解析】试题分析：（1）根据速度图象与坐标轴围成的面积表示位移得x 121696m（ 2） 4s 12s 内，加速度根据牛顿第二定律，有 f ma2 5210N（ 3） 0 4s 内，加速度根据牛顿第二定律，有F-f ma1代入数据： F-10=54解得： F=30N考点：牛顿第二定律的应用；v-t图线8长 L 质量为 M 的长方形木
14、板静止在光滑的水平面上，一质量为 m 的物块，以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。v0 的水平（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
15、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 如图甲所示，质量为m=lkg 的物体置于倾角为=37 0 固定斜面上（斜面足够长），对物体施以平行于斜面向上的拉力F， t 1=1s 时撤去拉力，物体运动的部分v-t图像如图乙，试求：（ 1）物体与斜面间的滑动摩擦因数；（ 2）第 ls 内拉力 F 的平均功率；（ 3）物体返回原处的时间【答案】（ 1） 0 5（ 2） 300W（ 3） 330s【解析】试题分析：（ 1）设力 F 作用时物体的加速度为a1，对物体进行受力分析，由牛顿第二定律可知 F- mgsin - mgcos=ma1撤去力去，由牛顿第
16、二定律有mgsin+mgcos=ma 222根据图象可知：a1 20m/s ， a2 10m/s（2）第 ls 内拉力 F 的平均功率 P F vF a1t30 20 1W 300W222（3）滑时的位移 x x1 x230m下滑时 mg sinmg cosma3x1at 32t 330 s2故 t330 s考点：牛顿第二定律的应用；功率10 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
17、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少做的功W【答案】 (1) 241 (2) 0.4J3【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f1 2 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L x2 Mg ，故L3摩擦力f2 1Lx 1 MgL3故由 f 和 x 呈线性关系可得：克服摩擦力做的功11L1WMgMgL 0.4J236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.