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1、【物理】物理相互作用练习题20 篇含解析一、高中物理精讲专题测试相互作用1 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
2、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/m2如图所示，轻杆BC 的 C 点用光滑铰链
3、与墙壁固定，杆的B 点通过水平细绳AB 使杆与竖直墙壁保持 30的夹角若在 B 点悬挂一个定滑轮 (不计重力 )，某人用它匀速地提起重物已知重物的质量 m 30 kg，人的质量 M 50kg， g 取 10 m/s 2.试求：(1)此时地面对人的支持力的大小；(2)轻杆 BC 所受力的大小【答案】 （1） 200N（ 2） 4003 N 和 2003 N【解析】试题分析：（ 1）对人而言：.（2）对结点 B：滑轮对 B 点的拉力，由平衡条件知：考点：此题考查共点力的平衡问题及平行四边形法则3 如图所示，一质量为m 的金属球，固定在一轻质细绳下端，能绕悬挂点O 在竖直平面内转动整个装置能自动随着
4、风的转向而转动，使风总沿水平方向吹向小球无风时细绳自然下垂，有风时细绳将偏离竖直方向一定角度，求：（1）当细绳偏离竖直方向的角度为，且小球静止时，风力F 及细绳对小球拉力T 的大小（设重力加速度为g）（2）若风向不变，随着风力的增大 将增大，判断 能否增大到 90 且小球处于静止状态，说明理由【答案】 （1） Tmg90且小球处于静止状态， F=mgtan （ 2）不可能达到cos【解析】【分析】【详解】（1）对小球受力分析如图所示（正交分解也可以）应用三角函数关系可得：F=mgtan（ 2）假设 =90，对小球受力分析后发现合力不能为零，小球也就无法处于静止状态，故角不可能达到 90且小球处
5、于静止状态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=0.2kg，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/s2。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.
6、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 ， F 安 =BILF mg 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，EBLxBLx， qI tttR联立解得：xqRm0.5BL考点：本题考查电磁感应5如图所示，电动机通过其转轴上的绝缘细绳牵引一根原来静止的长为L=1m，质量m=0.1的导体棒ab，导体棒紧贴在竖直放置、电阻不计的金属框架上，导体棒的电阻
7、R=1，磁感强度B=1T 的匀强磁场方向垂直于导体框架所在平面，当导体棒在电动机牵引下上升h=3.8m时，获得稳定速度，此过程导体棒产生热量Q=2J电动机工作时，电压表、电流表的读数分别为7V 和1A，电动机的内阻r=1 ，不计一切摩擦，g=10m/s2 ，求：（ 1）导体棒所达到的稳定速度是多少？（ 2）导体棒从静止到达稳定速度的时间是多少？【答案】（1）m/s（ 2）s【解析】：（1）导体棒匀速运动时，绳拉力T，有T-mg-F=0（ 2 分），其中F=BIL， I= /R,=BLv，(3 分)此时电动机输出功率与拉力功率应相等，即 Tv=UI/ -I/2r（2分），（U、 I/ 、 r 是
8、电动机的电压、电流和电阻），化简并代入数据得v=2m/s （ 1 分）（2）从开始达匀速运动时间为t ，此过程由能量守恒定律，UI/ t-I/2rt=mgh+mv 2+Q（ 4 分），代入数据得 t=1s（2 分）6如图所示，质量为在足够长的木板A 静止在水平地面上，其上表面水平，木板 A 与地面间的动摩擦因数为，一个质量为的小物块B（可视为质点）静止于 A 的左端，小物块B 与木板 A 间的动摩擦因数为。现给小物块B 一个水平向右的初速度，大小为。求：木板A 与小物块B 在整个运动过程中位移大小之比（最大静摩擦力的大小等于滑动摩擦力的大小，取）。【答案】【解析】试题分析：分别以A、 B 为研
9、究对象，受力分析，木板和物块的加速度大小分别为，由牛顿第二定律得：，假设经过秒 A、 B 共速，共同速度设为，由匀变速直线运动的规律得：，解得：。共速过程中， A 的位移大小设为， B 的位移大小设为，则，解得：，。假设共速之后，A、 B 一起向右匀减速运动，木板和物块间的静摩擦力大小为，木板和物块的加速度大小分别为，由牛顿第二定律得：，解得：，假设成立，。设共速之后至A、 B 均静止， A 的位移设为， B 的位移设为，则。整个过程中A 的位移大小， B 的位移大小则。考点：牛顿第二定律；匀变速直线运动的速度与时间的关系；匀变速直线运动的位移与时间的关系【名师点睛】根据牛顿第二定律分别求出A
10、、 B 的加速度，结合运动学公式求出速度相同时， A、 B 的位移大小，然后A、 B 保持相对静止，一起做匀减速运动，再根据速度位移公式求出一起匀减速运动的位移，从而得出A、 B 的总位移大小。7如图所示，一块足够大的光滑平板能绕水平固定轴MN 调节其与水平面所成的倾角板上一根长为 L=0.50m 的轻细绳，它的一端系住一质量为的小球，另一端固定在板上的O点当平板的倾角固定为时，先将轻绳平行于水平轴MN 拉直，然后给小球一沿着平板并与轻绳垂直的初速度v0 3.0m/s 。若小球能保持在板面内作圆周运动，求倾角的最大值？（取重力加速度 g=10m/s 2，）【答案】 370【解析】试题分析：小球
11、通过最高点时，若绳子拉力T=0，倾角 有最大值研究小球从释放到最高点的过程，据动能定理解得故考点：动能定理；牛顿第二定律8如图所示， mA=0.5kg， mB=0.1kg，两物体与地面间的动摩擦因数均为0.2，当大小为F=5N 水平拉力作用在物体 A 上时，求物体 A 的加速度。（忽略滑轮的质量以及滑轮和绳的，取 g=10m/s 2）【答案】 4m/s2【解析】试题分析：对A 由牛顿第二定律得对 B 由牛顿第二定律得根据题意有解以上各式得考点：牛顿第二定律【名师点睛】此题是牛顿第二定律的应用问题；解题的关键是正确选择研究对象并且受力分析，根据牛顿第二定律列得方程，注意两个物体的加速度及拉力的关
12、联关系.9如图所示，物体，物体，物体 B 用细绳系住，现在用水平力将 A 匀速拉出？， A 与 F 拉物体BB 与地面的动摩擦因数相同A，求这个水平力F 至少要多大才能【答案】【解析】试题分析：物体B 对 A 压力，地面对A 的支持力， AB 间的滑动摩擦力，因此A 受地面的摩擦力：，以A 物体为研究对象，其受力情况如图所示：由平衡条件得：。考点：共点力作用下物体平衡【名师点睛】本题考查应用平衡条件处理问题的能力，要注意A 对地面的压力并不等于A的重力，而等于A.B 的总重力。10 一劲度系数为k=100N/m 的轻弹簧下端固定于倾角为=53的光滑斜面底端，上端连接物块 Q一轻绳跨过定滑轮O，
13、一端与物块Q 连接，另一端与套在光滑竖直杆的物块P 连接，定滑轮到竖直杆的距离为d=0.3m初始时在外力作用下，物块P 在 A 点静止不动，轻绳与斜面平行，绳子张力大小为50N已知物块P 质量为 m1=0.8kg ，物块 Q 质量为m2=5kg，不计滑轮大小及摩擦，取g=10m/s 2现将物块P 静止释放，求：(1)物块 P 位于 A 时，弹簧的伸长量x1；(2)物块 P 上升 h=0.4m 至与滑轮O 等高的 B 点时的速度大小；(3)物块 P 上升至 B 点过程中，轻绳拉力对其所做的功【答案】（ 1） 0.1m（ 2） 23m/s（3）8J【解析】【分析】（ 1）根据题设条件和平衡条件、胡
14、克定律，列方程求出弹簧的伸长量；（ 2）由于本题的特殊性， P 处于 A 位置时与 P 上升到与滑轮等高位置，弹簧的伸长量与压缩量恰相等，而此时由速度的合成和分解可知物块Q的速度为零，所以由机械能守恒律可求物块 P 的速度；（3）当 Q上升到与滑轮等高时，由系统的机械能守恒和两个物体速度关系求圆环Q的速度大小通过绳子拉力对Q物体的做功情况，判断物块Q机械能的变化，从而得出何时机械能最大【详解】（1）物体 P 位于 A 点，假设弹簧伸长量为x1 ，则： Tm2 gsinkx1 ，解得：x10.1m（2）经分析，此时OB 垂直竖直杆， OB=0.3m，此时物块 Q 速度为 0，下降距离为：xOP OB0.5m0.3m 0.2m ，即弹簧压缩 x20.2m0.1m0.1m ，弹性势能不变对物体 PQ 及弹簧，从 A 到 B 根据能量守恒有：m2 g x sinm1gh1 m1vB22代入可得： vB2 3m/s12对物块 P： WTm1ghm1vB代入数据得： WT8J【点睛】解决本题的关键会对速度进行分解，以及掌握功能关系，除重力以外其它力做功等于机械能的增量，并能灵活运用；要注意本题的特殊性，当物块P 与杆垂直时，此时绳伸缩方向速度为零（即Q的速度为零），这也是本题的关键点