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1、高考物理相互作用基础练习题含解析一、高中物理精讲专题测试相互作用1 如 所示 ,在 角=30的斜面上放一木板A,重 GA=100N,板上放一重 GB=500N 的木箱 B,斜面上有一固定的 板,先用平行于斜面的 子把木箱与 板拉 ,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 , 子的拉力T=400N。 木板与斜面 的 摩擦因数,求：(1)A、 B 的摩擦力和摩擦因素；(2)拉力 F 的大小。【答案】 （1） A、 B 的摩擦力 f B为 150N；摩擦因数2；=（ 2）拉力 F 的大小 325N。【解析】【 解】（ 1） B 受力分析如 由平衡条件，沿斜面方向有 ：GBs
2、in 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】本题考查共点力平衡条件的应用，要注意在解题时能正确选择研究对象，作出受力分析即可求解，本题要注意虽然两A 运动 B 静止，但由于二者加速度均零，因此可以看作整体进行分析。2 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
3、，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 kg、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
4、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 （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
5、消耗的电功率P=m1gsinm)v=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 gUq 所以该液滴在两平行金属板间做匀速圆周运动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3 如图所示，倾角为 30d 1 m、长为L 4 m的光滑倾斜导轨，导轨、宽度为C D 、 C D顶端接有定值电阻R 15 ，
6、倾斜导轨置于垂直导轨平面斜向上的匀强磁场11220中，磁感应强度为 B 5 T， C1A1、 C2A2 是长为 s4.5 m 的粗糙水平轨道， A1B1、 A2B2 是半径为 R0.5 m 处于竖直平面内的 1/4 光滑圆环 (其中 B1、 B2 为弹性挡板 )，整个轨道对称在导轨顶端垂直于导轨放一根质量为m2 kg、电阻不计的金属棒MN ，当开关 S 闭合时，金属棒从倾斜轨道顶端静止释放，已知金属棒到达倾斜轨道底端前已达到最大速度，当金属棒刚滑到倾斜导轨底端时断开开关S， (不考虑金属棒MN 经过 C1、 C2 处和棒与B1、 B2 处弹性挡板碰撞时的机械能损失，整个运动过程中金属棒始终保持
7、水平，水平导轨与金属棒 MN 之间的动摩擦因数为 0.1， g 10 m/s 2)求：(1)开关闭合时金属棒滑到倾斜轨道底端时的速度大小；(2)金属棒 MN 在倾斜导轨上运动的过程中，电阻R0 上产生的热量Q；(3)已知金属棒会多次经过圆环最低点A1A2，求金属棒经过圆环最低点A1A2 时对轨道压力的最小值 【答案】（ 1 ） 6m/s ；（ 2） 4J；（ 3） 56N【解析】试题分析：（ 1）开关闭时，金属棒下滑时切割磁感线运动，产生感应电动势，产生感应电流，受到沿斜面向上的安培力，做加速度逐渐减小的加速运动，当加速度为 0 时，速度最大根据牛顿第二定律和安培力与速度的关系式结合，求解即可
8、（ 2）下滑过程中，重力势能减小，动能增加，内能增加，根据能量守恒求出整个电路产生的热量，从而求出电阻上产生的热量（ 3）由能量守恒定律求出金属棒第三次经过 A1A2 时速度，对金属棒进行受力分析，由牛顿定律求解（1）金属棒最大速度时,电动势,电流,安培力金属棒最大速度时加速度为0，由牛顿第二定律得：所以最大速度（2）金属棒MN 在倾斜导轨上运动的过程中，由能量守恒定律得：代入数据，得（3）金属棒第三次 A1A2 速度 VA，由 能定理得：金属棒第三次 A1A2 ，由牛 第二定律得由牛 第三定律得，金属棒 道的 力大小4如 所示，两足 平行光滑的金属 MN 、PQ 相距 L， 平面与水平面 角
9、 =30， 阻不 磁感 度 B=2T 的匀 磁 垂直 平面向上， L=0.5m 的金属棒 ab 垂直于 MN 、PQ 放置在 上，且始 与 接触良好，金属棒ab 的 量m=1kg、 阻 r=1 两金属 的上端 接右端 路，灯泡 阻RL=4，定 阻R1 =2， 阻箱 阻 R2=12 ，重力加速度 g=10m/s2 ， 合开关，将金属棒由静止 放，下滑距离 s0 =50m 速度恰达到最大， 求：（ 1）金属棒下滑的最大速度 vm；（ 2）金属棒由静止开始下滑 2s0 的 程中整个 路 生的 Q【答案】（ 1） 30m/s （2） 50J【解析】解：（ 1）由 意知，金属棒匀速下滑 速度最大， 最大
10、速度 vm， 有： mgsin =F安又 F 安 =BIL，即得 mgsin=BILab 棒 生的感 E=BLvm通 ab 的感 流 I= 回路的 阻 R=r+R1+ 解代入数据得：vm=30m/s （2）由能量守恒定律有：mg?2s0sin =Q+ 解代入数据得：Q=50J答：（ 1）金属棒下滑的最大速度vm 是 30m/s （2）金属棒由静止开始下滑2s0 的 程中整个 路 生的 Q 是 50J【点 】本 合 用 路知 、 磁感 知 和数学知 的能力要求 高，但是常 ，要得全分5 明理同学平 注意 身体，力量 大，最多能提起m=50kg 的物体一重物放置在 角 =15的粗糙斜坡上，重物与斜
11、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 ，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6
12、(14分 )如图所示，木板与水平地面间的夹角可以随意改变，当 =30时，可视为质点的一小木块恰好能沿着木板匀速下滑。若让该小木块从木板的底端以大小恒定的初速率v0=10m/s的速度沿木板向上运动，随着的改变，小物块沿木板滑行的距离x 将发生变化，重力加速度g=10m/s 2。 (结果可用根号表示)（ 1）求小物 与木板 的 摩擦因数；（ 2）当 角 足什么条件 ，小物 沿木板滑行的距离最小，并求出此最小 。【答案】 （1）【解析】 分析：（ 1）当（ 2） 60；m ， 木 受力分析：（ 2 分）（ 2 分） 摩擦因素：（ 2 分）（2）当 化 ，木 的加速度a ：（ 2 分）木 的位移S ：
13、（ 2 分）则令， 当时 s 最小，即（ 2 分）S 最小 考点：考 了牛 第二定律的 用点 ：做本 的关 是 物体受力分析，找出 界状 ， 7 量 4kg 的木 放在 角 300 长为 15m的固定斜面上 ，木 恰好能沿斜面匀速下滑，若改用沿斜面向上的恒力F拉木 ，木 从静止开始沿斜面运 2 5m所用的 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 到 端 F 至少要作用多 ？【答案】（ 1） 60N（ 2） 2s【解析】 分析：（ 1） f=mgsin30=mga1=2s/t 2=5m/s F= mgsin30+f+ma=mg+ma=60N（2）
14、 拉力最小作用 tx1=a1t 2v1=a1 ta2=（ mgsin30+f） /m=gx2=v12/2a2x1+x2 =15mt 2s考点：牛顿第二定律的综合应用8为了研究过山车的原理，某物理小组提出了下列的设想：取一个与水平方向夹角为，长为的倾斜轨道AB，通过微小圆弧与长为的水平轨道BC 相连，然后在C 处设计一个竖直完整的光滑圆轨道，出口为水平轨道D，如图所示现将一个小球从距A 点高为的水平台面上以一定的初速度水平弹出，到A 点时速度方向恰沿AB 方向，并沿倾斜轨道滑下已知小球与AB 和 BC间的动摩擦因数均为取求：（ 1）小球初速度的大小；（ 2）小球滑过 C 点时的速率；（ 3）要使
15、小球不离开轨道，则竖直圆弧轨道的半径R 应该满足什么条件【答案】（1）；（ 2）；（ 3）【解析】试题分析：（1）小球离开弹簧后做平抛运动到达A 点，竖直方向：由可知在 A 点的速度vA 恰好沿 AB 方向，由几何关系可知：水平方向分速度即小球的初速度:（2）从 A 经 B 到 C 点的过程，由动能定理得：小球滑过 C 点时的速率 :（ 3） 若小球能通过圆形轨道的最高点，做完整的圆周运动，则其不脱离轨道小球刚能通过最高点时，小球在最高点与轨道没有相互作用，重力提供向心力根据牛顿第二定律：小球由 C 运动到圆形轨道的最高点，机械能守恒：得：，即轨道半径不能超过1 08m 若小球没有到达圆形轨道
16、的与圆心等高处速度就减小到零，此后又沿轨道滑下，则其也不脱离轨道此过程机械能守恒，小球由C 到达刚与圆心等高处，有：得：，即轨道半径不能小于2 7m 若圆形轨道半径太大，就会与倾斜轨道相交，故圆形轨道半径最大时恰遇倾斜轨道相切当圆轨道与AB 相切时，由几何关系得：，即圆轨道的半径不能超过15m 综上所述，要使小球不离开轨道，R 应该满足的条件是：考点：平抛运动，圆周运动，动能定理，机械能守恒定律【名师点睛】从抛出点到A 点做平抛运动，根据平抛运动的规律可解得落到A 点时竖直方向的速度vy，根据竖直方向速度 vy 与水平方向速度 vx 的夹角之间的关系，可以解得水平速度 v0；要求小物块沿倾斜轨
17、道AB 滑动经 C 点的速率，可利用动能定律列式求解；小球不离开轨道，一种情况是到与圆心等高前返回，另一种情况是完成完整的圆周运动，就要根据在圆周最高点重力提供向心力求解9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）（ 4） F=-60N【解析】试题分析：（1）由图象可得：02s
18、 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：（ 1 分）（4） F=-60N（ 1 分）考点：运动图像。10 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。