高考物理相互作用专题训练答案.docx

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1、高考物理相互作用专题训练答案一、高中物理精讲专题测试相互作用1 如图所示，斜面倾角为=37， 一质量为 m=7kg 的木块恰能沿斜面匀速下滑，（ sin37 =0.6, cos37=0.8， g=10m/s 2）（ 1）物体受到的摩擦力大小（ 2）物体和斜面间的动摩擦因数？（3）若用一水平恒力F 作用于木块上，使之沿斜面向上做匀速运动，此恒力F 的大小【答案】 （1） 42N（ 2） 0.75（3） 240N【解析】【分析】【详解】(1)不受推力时匀速下滑，物体受重力，支持力，摩擦力，沿运动方向有：mgsin-f=0所以：f=mgsin=7 10 sin37=42N(2)又：f= mgcos解

2、得：=tan=0.75(3)受推力后仍匀速运动则：沿斜面方向有：Fcos-mg sin-FN=0垂直斜面方向有：FN-mgcos-Fsin=0解得：F=240N【点睛】本题主要是解决摩擦因数，依据题目的提示，其在不受推力时能匀速运动，由此就可以得到摩擦因数 =tan2 如图所示，竖直轻弹簧B 的下端固定于水平面上，上端与A 连接，开始时A 静止。 A的质量为 m 2kg，弹簧 B 的劲度系数为k1 200N/m 。用细绳跨过定滑轮将物体A 与另一根劲度系数为k2 的轻弹簧 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，此时A 上端轻绳恰好竖直伸直。将弹簧C 的右端点沿水平

3、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。已知ab 60cm，求：（1）当弹簧C 处在水平位置且未发生形变时，弹簧B 的形变量的大小；（2）该过程中物体A 上升的高度及轻弹簧C 的劲度系数k2。【答案】（ 1） 10cm；（ 2） 100N/m 。【解析】【详解】（1）弹簧 C 处于水平位置且没有发生形变时， A 处于静止，弹簧 B 处于压缩状态；根据胡克定律有： k1x1 mg代入数据解得：x1 10cm（2）当 ab 60cm 时，弹簧B 处于伸长状态，根据胡克定律有：k1x2 mg代入数据求得：x2 10cm故 A 上升高度为： h x1+x2 20cm

4、由几何关系可得弹簧 C 的伸长量为： x3 ab x1 x2 40cm 根据平衡条件与胡克定律有：mg+k1x2k2x3解得 k2 100N/m3 如图所示 ,在倾角=30的斜面上放一木板A,重为 GA=100N,板上放一重为GB=500N 的木箱 B,斜面上有一固定的挡板,先用平行于斜面的绳子把木箱与挡板拉紧,然后在木板上施加一平行斜面方向的拉力F,使木板从木箱下匀速抽出此时,绳子的拉力T=400N。设木板与斜面间的动摩擦因数,求：(1)A、 B 间的摩擦力和摩擦因素；(2)拉力 F 的大小。【答案】 （1） A、 B 间的摩擦力 f B 为 150N；摩擦因数 2=；（2）拉力 F 的大小

5、为 325N。【解析】【 解】（1） B 受力分析如 由平衡条件，沿斜面方向有 ：GBsin B+f=T代入数据，解得A、 B 摩擦力 ：f B=150N方向沿斜面向下，垂直斜面方向：NB B=250 N=G cos =500A、 B 摩擦因数 ：（2）以 AB 整体 研究 象，受力分析如 ，由平衡条件得：F=fA+T-（ GA+GB） sin NA=（GA+GB） cos fA=1NA 立解得：F=325 N【点睛】本 考 共点力平衡条件的 用，要注意在解 能正确 研究 象，作出受力分析即可求解，本 要注意 然两 A 运 B 静止，但由于二者加速度均零，因此可以看作整体 行分析。4 一架 量

6、m 的 机在水平跑道上运 会受到机身重力、 直向上的机翼升力F升 、 机推力、空气阻力F阻 、地面支持力和跑道的阻力f的作用。其中机翼升力与空气阻力均与 机运 的速度平方成正比，即F升k1v2 , F阻k2v 2 ，跑道的阻力与 机 地面的 力成正比，比例系数 k0 （ m、 k0、 k1、k2 均 已知量），重力加速度 g。(1) 机在滑行道上以速度v0 匀速滑向起 等待区 ， 机 提供多大的推力？(2)若将 机在起 跑道由静止开始加速运 直至 离地面的 程 匀加速直 运 ， 机的推力保持恒定， 写出k0与 k1、 k2 的关系表达式；(3)飞机刚飞离地面的速度多大？【答案】 (1) F k

7、2v02k0 (mgk1v02 ) ； (2) k0F k2v2ma； (3)vmgmg k1v2k1【解析】【分析】（1）分析粒子飞机所受的 5 个力，匀速运动时满足 F推 F阻 F阻 ，列式求解推力；（ 2）根据牛顿第二定律列式求解 k0 与 k1、 k2 的关系表达式；（ 3）飞机刚飞离地面时对地面的压力为零 .【详解】（ 1）当物体做匀速直线运动时，所受合力为零，此时有空气阻力 F阻 k2v02飞机升力F升k1v02飞机对地面压力为N ， NmgF升地面对飞机的阻力为：F阻k0 N由飞机匀速运动得：FFF，推阻阻由以上公式得 Fk v2k(mgk v2 )推2 0010（2）飞机匀加速

8、运动时，加速度为a，某时刻飞机的速度为v，则由牛顿第二定律：F推 -k2v2k0 (mgk1v2 )= ma解得： k0F推 -k2 v2mamgk1v2（3）飞机离开地面时：mg=k1v2解得： vmgk15 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， sin37 =0.6， cos37=0.8）求：（ 1） B 对

9、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=1.08kg6 如图所示，两足够长的平行光滑的金属导轨MN、 PQ 相距为L1 m，导轨平面与水平面夹角30，导轨电阻不计，磁感应强度为B12T的匀强磁场垂直导轨平面向上，长为L1 m的金属棒ab 垂直于MN、 PQ 放置在导轨上，且始终与导轨接触良好，金属棒的质量为m12 k

10、g、电阻为R11，两金属导轨的上端连接右侧电路，电路中通过导线接一对水平放置的平行金属板，两板间的距离和板长均为d0.5 m，定值电阻为R23 ，现闭合开关S 并将金属棒由静止释放，取g10 m/s 2，求：（1）金属棒下滑的最大速度为多大？（2）当金属棒下滑达到稳定状态时，整个电路消耗的电功率为多少？（ 3）当金属棒稳定下滑时，在水平放置的平行金属板间加一垂直于纸面向里的匀强磁场，在下板的右端且非常靠近下板的位置处有一质量为q1 10 4 kg、所带电荷量为C 的液滴以初速度水平向左射入两板间，该液滴可视为质点，要使带电粒子能从金属板间射出，初速度应满足什么条件？【答案】（ 1） 10m/s

11、 （2） 100W（ 3） v0.25m/s或 v0.5m/s【 解 析 】 试 题 分 析 ： （ 1 ） 当 金 属 棒 匀速 下 滑 时 速 度 最 大 ， 设 最 大速 度vm ， 则 有m1 gsinF安F 安 =B1ILB1LvmIR2R1m1 gsin R1R2所以 vm代入数据解得： vm=10m/sB12L2(2)金属棒匀速下滑时，动能不变，重力势能减小，此过程中重力势能转化为电能，重力做功的功率等于整个电路消耗的电功率P=m1gsin vm=100W ( 或)（3）金属棒下滑稳定时，两板间电压U=IR2=15V因为液滴在两板间有 m2 gq U 所以该液滴在两平行金属板间做

12、匀速圆周运动d当液滴恰从上板左端边缘射出时：r1dm2 v11B2 q所以 v =0.5m/s当液滴恰从上板右侧边缘射出时：r2dm2v2所以 v2=0.25m/s2B2q初速度 v 应满足的条件是：v0.25m/s或 v0.5m/s考点：法拉第电磁感应定律；物体的平衡；带电粒子在匀强磁场中的运动.视频7 明理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的粗糙斜坡上，重物与斜坡间的摩擦因数为重物质量M 的最大值？试求该同学向上拉动的【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 ，

13、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= FN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8如图甲所示，表面绝缘、倾角 =30的斜面固定在水平地面上，斜面所在空间有一宽度 D=0.40m 的匀强磁场区域，其边界与斜面底边平行，磁场方向垂直斜面向上一个质量m=0.10kg

14、、总电阻 R=0.25W 的单匝矩形金属框 abcd，放在斜面的底端，其中 ab 边与斜面底边重合， ab 边长 L=0.50m从 t=0 时刻开始，线框在垂直 cd 边沿斜面向上大小恒定的拉力作用下，从静止开始运动，当线框的 ab 边离开磁场区域时撤去拉力，线框继续向上运动，线框向上运动过程中速度与时间的关系如图乙所示已知线框在整个运动过程中始终未脱离斜面，且保持ab 边与斜面底边平行，线框与斜面之间的动摩擦因数，重力加速度 g 取 10 m/s 2 求：（ 1）线框受到的拉力 F 的大小；（ 2）匀强磁场的磁感应强度 B 的大小；（ 3）线框在斜面上运动的过程中产生的焦耳热Q【答案】（ 1

15、） F=1.5 N （2）（ 3）【解析】试题分析：（ 1）由 v-t 图象可知，在0 0.4s 时间内线框做匀加速直线运动，进入磁场时的速度 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 区域后以速度定律和欧姆定律有：E=BLv1 v1 做匀速直 运 ，由法拉第 磁感 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

16、得：（ 11）考点： 体切割磁感 的感 ；力的合成与分解的运用；共点力平衡的条件及其 用； 合 路的欧姆定律9某同学 了一个 量物体 量的 子装置，其 构如 甲、乙所示。为 S 极，中心 N 极，可 只有磁极 存在着磁感 度大小均 E 形磁 的两 B 的匀 磁 。一 长为L 横截面 正方形的 圈套于中心磁极， 圈、骨架与托 一体， 量 m0，托 下方 接一个 簧， 簧下端固定在磁极上，支撑起上面的整个装置， 圈、骨架与磁极不接触。 圈的两个 与外 路 接（ 上未 出）。当被 量的重物放在托 上 ， 簧 被 ，托 和 圈一起向下运 ，之后接通外 路 圈供 ，托 和 圈恢复到未放重物 的位置并静止

17、，此 由 的供 流可确定重物的 量。已知 簧 度系数 k， 圈匝数 n，重力加速度 g。（1）当线圈与外电路断开时a以不放重物时托盘的位置为位移起点，竖直向下为位移的正方向。试在图丙中画出，托盘轻轻放上质量为 m 的重物后，托盘向下运动过程中弹簧弹力 F 的大小与托盘位移x 的关系图象；b根据上面得到的 F-x 图象，求从托盘放上质量为 m 的重物开始到托盘达到最大速度的过程中，弹簧弹力所做的功 W；（2）当线圈与外电路接通时a通过外电路给线圈供电，托盘和线圈恢复到未放重物时的位置并静止。若线圈能够承受的最大电流为I，求该装置能够测量的最大质量M ；b在线圈能承受的最大电流一定的情况下，要增大

18、质量的测量范围，可以采取哪些措施？（至少答出2 种）【答案】（ 1） a弹力大小为 m0g；图像如图所示； b （ 2）a； b可以增加线圈的匝数、增大线圈的边长、增大磁感应强度。【解析】（1）未放重物时，弹簧已经被压缩，弹力大小为m0g。弹簧弹力 F的大小与托盘位移x的关系图象如图所示。未放重物时 kx0 = m0 g当托盘速度达到最大时k ( x0 + x ) = ( m0 + m )g解得图中阴影部分面积即为从托盘放上质量为m的重物开始到托盘达到最大速度的过程中，弹力所做的功的大小，弹力做负功有（ 2）给线圈供电后，托盘回到原来的位置，线圈、骨架、托盘与重物处于平衡状态有 2nBIL +

19、 kx0 = (m0 + M ) g解得（ 3）可以增加线圈的匝数、增大线圈的边长、增大磁感应强度。点睛：本题考查电子秤的原理，关键是明确骨架、脱皮、弹簧、线圈和重物整体的受力情况，根据平衡条件列式分析，注意结合图象法求解变力做功。10 如图甲所示，一固定的粗糙斜面的倾角为37，一物块m=10kg 在斜面上，若用F=84N的力沿斜面向上推物块，物块能沿斜面匀速上升，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。（ g=10m/s 2， sin37 =0.6， cos37=0.8）(1)求物块与斜面间的动摩擦因数；(2)若将 F 改为水平向右推力F（如图乙），则F为多大时才能使物块沿斜面匀速运动。（此小问计算取

20、三位有效数字）【答案】 (1)0.3； (2)135N ，36.7N。【解析】【详解】(1)以物块为研究对象，受到四个力的作用：重力G，拉力 F，支持力FN，滑动摩擦力Ff ，物体处于平衡状态，建立如图所示直角坐标系，由共点力平衡条件得：Fmgsin37Ff0FNmgcos370又FfFN代入数据，物块与斜面间的动摩擦因数F mgsin3784 10 10 0.6mgcos370.310 10 0.8(2)当物体匀速上滑时，根据平衡条件有：平行斜面方向F cos37mgsin37Ff0垂直斜面方向FNF sin37mgcos370其中：FfFN代入数据，联立解得F135 N当物体匀速下滑时，根据共点力平衡条件平行斜面方向mgsin37F cos37Ff0垂直斜面方向FNF sin37mgcos370其中FfFN代入数据，联立解得F36.7 N