高考物理相互作用解题技巧分析及练习题(含答案)含解析(1)
高考必备物理相互作用技巧全解及练习题(含答案)含解析
高考必备物理相互作用技巧全解及练习题(含答案)含解析一、高中物理精讲专题测试相互作用1．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θ=53°，斜面倾角α=37°，物块 A 和 B 的质量分别为m A=5kg ，m B=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）对结点O受力分析如图所示：根据平衡条件，有：，，且：，解得：；（2）设物体A所受摩擦力沿斜面向下，对物体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．如图所示，质量M=2kg的物块A放在水平地面上，滑轮固定在天花板上，细绳跨过滑轮，一端与物块A连接，另一端悬挂质量m=1kg的物块B，细绳竖直，A、B处于静止状态。
现对物体A施加向左的水平外力F，使A沿水平面向左缓慢移动。
物块A刚开始移动时水平外力F1＝3N，不计绳与滑轮间的摩擦，重力加速度g取10 m/s2，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，求：(1)物块A 与水平地面间的动摩擦因数μ；(2)当连接物块A 的细绳与竖直方向的夹角β=37°时，水平外力F 2的大小。
(已知sin37°=0.6，cos37°=0.8) 【答案】（1）0.3（2）9.6N 【解析】 【分析】(1)活结绳竖直时张力相等，由平衡知识求解.(2)抓住两物体的联系点：倾斜的活结绳上的张力依然相等，由受力分析求外力. 【详解】(1)设物块A 刚开始移动时，绳子的拉力为T ，地面对A 的支持力为1N ，由平衡条件得,对B ：T mg = 对A ：1Mg N T =+111F f N μ==代入数据得0.3 μ=(2)设当细线与竖直方向夹角为37°时，地面对A 的支持力为2N由平衡条件得：22sin F N T μβ=+2cos N T Mg β+= 代入数据，得29.6?F N = 【点睛】绳连接体的关键是掌握活结绳上的五同规律：沿绳张力相同，沿绳加速度相同，沿绳瞬时速度相等，沿绳的拉力功率相等；沿绳的拉力做功相等.3．一架质量m 的飞机在水平跑道上运动时会受到机身重力、竖直向上的机翼升力F 升、发动机推力、空气阻力F 阻、地面支持力和跑道的阻力f 的作用。
高考物理相互作用技巧和方法完整版及练习题含解析
高考物理相互作用技巧和方法完整版及练习题含解析一、高中物理精讲专题测试相互作用1．如图所示，轻杆BC的C点用光滑铰链与墙壁固定，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/s2.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）4003N和2003N【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．2．如图所示：一根光滑的丝带两端分别系住物块A、C，丝带绕过两定滑轮，在两滑轮之间的丝带上放置了球B,D通过细绳跨过定滑轮水平寄引C物体。
整个系统处于静止状态。
已知，，，B物体两侧丝带间夹角为600，与C物体连接丝带与水平面夹角为300，此时C恰能保持静止状态。
求：（g=10m/s2）（1）物体B的质量m；（2）物体C与地面间的摩擦力f；（3）物体C与地面的摩擦系数μ（假设滑动摩擦力等于最大静摩擦力）。
【答案】（1）3kg（2）f=10N（3）【解析】（1）对B受力分析，受重力和两侧绳子的拉力，根据平衡条件，知解得：m=3kg对C 受力分析，受重力、两个细线的拉力、支持力和摩擦力，根据平衡条件，知水平方向受力平衡：解得：f=10N（3）对C ，竖直方向平衡，支持力：由f=μN，知3．如图所示，一质量m=4．0kg 的小球在轻质弹簧和细线的作用下处于静止状态，细线AO 与竖直方向的夹角θ=370，弹簧BO 水平并处于压缩状态，小球与弹簧接触但不粘连，已知弹簧的劲度系数k=100N/m ，取sin370=0．6，cos370=0．8，求：（1）小球静止时，细线中的拉力T 和弹簧的压缩量x ； （2）剪断细线AB 瞬间，小球的加速度a 。
高考必备物理相互作用技巧全解及练习题(含答案)含解析
高考必备物理相互作用技巧全解及练习题(含答案)含解析一、高中物理精讲专题测试相互作用1．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θ=53°，斜面倾角α=37°，物块 A 和 B 的质量分别为m A=5kg ，m B=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）对结点O受力分析如图所示：根据平衡条件，有：，，且：，解得：；（2）设物体A所受摩擦力沿斜面向下，对物体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．如图所示,在倾角=30°的斜面上放一木板A,重为G A=100N,板上放一重为G B=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μ2=；（2）拉力F 的大小为325N 。
【解析】 【详解】（1）对B 受力分析如图由平衡条件，沿斜面方向有为：G B sinθ+f B =T…① 代入数据，解得A 、B 间摩擦力为：f B =150N 方向沿斜面向下，垂直斜面方向：N B =G B cosθ=500×=250N…②A 、B 动摩擦因数为：（2）以AB 整体为研究对象，受力分析如图，由平衡条件得：F=f A +T-（G A +G B ）sinθ…③ N A =（G A +G B ）cosθ…④ f A =μ1N A …⑤联立③④⑤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。
高考物理相互作用技巧和方法完整版及练习题含解析
高考物理相互作用技巧和方法完整版及练习题含解析一、高中物理精讲专题测试相互作用1．如图所示，斜面倾角为θ=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/s2）（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：mg sinθ-f=0所以：f=mg sinθ=7×10×sin37°=42N(2)又：f=μmg cosθ解得：μ=tanθ=0.75(3)受推力后仍匀速运动则：沿斜面方向有：F cosθ-mg sinθ-μF N=0垂直斜面方向有：F N-mg cosθ-F sinθ=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μ=tanθ．2．质量m＝5kg的物体在20N的水平拉力作用下，恰能在水平地面上做匀速直线运动．若改用与水平方向成θ＝37°角的力推物体，仍要使物体在水平地面上匀速滑动，所需推力应为多大？（g＝10N/kg，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8）【答案】35.7N ； 【解析】解：用水平力拉时，物体受重力、支持力、拉力和滑动摩擦力， 根据平衡条件，有：f mg μ= 解得：200.450f mg μ=== 改用水平力推物体时，对物块受力分析，并建正交坐标系如图：由0X F =得：cos F f θ= ① 由0Y F =得：sin N mg F θ=+ ② 其中：f N μ= ③ 解以上各式得：35.7F N =【点睛】本题关键是两次对物体受力分析，然后根据共点力平衡条件列方程求解，注意摩擦力是不同的，不变的是动摩擦因数．3．一架质量m 的飞机在水平跑道上运动时会受到机身重力、竖直向上的机翼升力F 升、发动机推力、空气阻力F 阻、地面支持力和跑道的阻力f 的作用。
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
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．如图所示，斜面倾角为θ=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/s2）（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：mg sinθ-f=0所以：f=mg sinθ=7×10×sin37°=42N(2)又：f=μmg cosθ解得：μ=tanθ=0.75(3)受推力后仍匀速运动则：沿斜面方向有：F cosθ-mg sinθ-μF N=0垂直斜面方向有：F N-mg cosθ-F sinθ=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μ=tanθ．2．如图所示，轻杆BC的C点用光滑铰链与墙壁固定，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/s2.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）4003N 和2003N 【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，两条间距L =0.5m 且足够长的平行光滑金属直导轨，与水平地面成30α=︒角固定放置，磁感应强度B =0.4T 的匀强磁场方向垂直导轨所在的斜面向上，质量0.1kg ab m =、0.2kg cd m =的金属棒ab 、cd 垂直导轨放在导轨上，两金属棒的总电阻r =0.2Ω，导轨电阻不计．ab 在沿导轨所在斜面向上的外力F 作用下，沿该斜面以2m/s v =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 ,F =1.5N (2)Δ 1.0Wb/s ΔtΦ=,m 3m/s v = 【解析】 【详解】（1）以cd 为研究对象，当cd 速度达到最大值时，有：sin cd m g BIL α=①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：()sin ab cd F m m g α=+②（或对ab ：sin ab F m g BIL α=+） 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：ΔΔE tΦ=③ 由闭合电路欧姆定律，有：EI r=④ 联立③④并代入数据，得：ΔΔtΦ=1.0Wb/s 设cd 的最大速度为v m ，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：ΔΔ()Δm B S BL v v t Φ=⋅=+⋅⑤ 回路磁通量的变化率：Δ()Δm BL v v tΦ=+⑥ 联立⑤⑥并代入数据，得：m 3v =m/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．4．随着摩天大楼高度的增加,钢索电梯的制造难度越来越大。
高考物理相互作用技巧和方法完整版及练习题含解析
高考物理相互作用技巧和方法完整版及练习题含解析一、高中物理精讲专题测试相互作用1．质量m ＝5kg 的物体在20N 的水平拉力作用下，恰能在水平地面上做匀速直线运动．若改用与水平方向成θ＝37°角的力推物体，仍要使物体在水平地面上匀速滑动，所需推力应为多大？（g ＝10N/kg ，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8）【答案】35.7N ； 【解析】解：用水平力拉时，物体受重力、支持力、拉力和滑动摩擦力， 根据平衡条件，有：f mg μ= 解得：200.450f mg μ=== 改用水平力推物体时，对物块受力分析，并建正交坐标系如图：由0X F =得：cos F f θ= ① 由0Y F =得：sin N mg F θ=+ ② 其中：f N μ= ③ 解以上各式得：35.7F N =【点睛】本题关键是两次对物体受力分析，然后根据共点力平衡条件列方程求解，注意摩擦力是不同的，不变的是动摩擦因数．2．如图，两条间距L =0.5m 且足够长的平行光滑金属直导轨，与水平地面成30α=︒角固定放置，磁感应强度B =0.4T 的匀强磁场方向垂直导轨所在的斜面向上，质量0.1kg ab m =、0.2kg cd m =的金属棒ab 、cd 垂直导轨放在导轨上，两金属棒的总电阻r =0.2Ω，导轨电阻不计．ab 在沿导轨所在斜面向上的外力F 作用下，沿该斜面以2m/s v =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 ,F =1.5N (2)Δ 1.0Wb/s ΔtΦ=,m 3m/s v = 【解析】 【详解】（1）以cd 为研究对象，当cd 速度达到最大值时，有：sin cd m g BIL α=①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：()sin ab cd F m m g α=+②（或对ab ：sin ab F m g BIL α=+） 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：ΔΔE tΦ=③ 由闭合电路欧姆定律，有：EI r=④ 联立③④并代入数据，得：ΔΔtΦ=1.0Wb/s 设cd 的最大速度为v m ，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：ΔΔ()Δm B S BL v v t Φ=⋅=+⋅⑤ 回路磁通量的变化率：Δ()Δm BL v v tΦ=+⑥ 联立⑤⑥并代入数据，得：m 3v =m/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，质量为m 的物体放在一固定斜面上，当斜面倾角为30°时恰能沿斜面匀速下滑．对物体施加一大小为F 、方向水平向右的恒力，物体可沿斜面匀速向上滑行．设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，当斜面倾角增大并超过某一临界角θ0时，不论水平恒力F 多大，都不能使物体沿斜面向上滑行，试求：(1)物体与斜面间的动摩擦因数； (2)这一临界角θ0的大小． 【答案】（132）60° 【解析】试题分析：（1）斜面倾角为30°时，物体恰能匀速下滑，满足sin 30cos30mg mg μ︒=︒ 解得3μ=（2）设斜面倾角为α，由匀速直线运动的条件：cos sin f F mg F αα=+cos sin N F mg F αα=+，f N F F μ=解得：sin cos cos sin mg mg F αμααμα+=-当cos sin 0αμα-=，即cot αμ=时，F→∞，即“不论水平恒力F 多大”，都不能使物体沿斜面向上滑行此时，临界角060θα==︒ 考点：考查了共点力平衡条件的应用【名师点睛】本题是力平衡问题，关键是分析物体的受力情况，根据平衡条件并结合正交分解法列方程求解．利用正交分解方法解体的一般步骤：①明确研究对象；②进行受力分析；③建立直角坐标系，建立坐标系的原则是让尽可能多的力落在坐标轴上，将不在坐标轴上的力正交分解；④x 方向，y 方向分别列平衡方程求解．4．如图所示，倾角为θ＝30°、宽度为d ＝1 m 、长为L ＝4 m 的光滑倾斜导轨，导轨C 1D 1、C 2D 2顶端接有定值电阻R 0＝15 Ω，倾斜导轨置于垂直导轨平面斜向上的匀强磁场中，磁感应强度为B ＝5 T ，C 1A 1、C 2A 2是长为s ＝4.5 m 的粗糙水平轨道，A 1B 1、A 2B 2是半径为R ＝0.5 m 处于竖直平面内的1/4光滑圆环(其中B 1、B 2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m ＝2 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C 1、C 2处和棒与B 1、B 2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水平，水平导轨与金属棒MN 之间的动摩擦因数为μ＝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．（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）金属棒第三次经过A1A2时速度为V A，由动能定理得：金属棒第三次经过A1A2时，由牛顿第二定律得由牛顿第三定律得，金属棒对轨道的压力大小5．如图所示，两足够长平行光滑的金属导轨MN、PQ相距为L，导轨平面与水平面夹角θ=30°，导轨电阻不计．磁感应强度为B=2T的匀强磁场垂直导轨平面向上，长为L=0.5m的金属棒ab垂直于MN、PQ放置在导轨上，且始终与导轨电接触良好，金属棒ab的质量m=1kg、电阻r=1Ω．两金属导轨的上端连接右端电路，灯泡电阻R L=4Ω，定值电阻R1=2Ω，电阻箱电阻R2=12Ω，重力加速度为g=10m/s2，现闭合开关，将金属棒由静止释放，下滑距离为s0=50m时速度恰达到最大，试求：（1）金属棒下滑的最大速度v m；（2）金属棒由静止开始下滑2s0的过程中整个电路产生的电热Q．【答案】（1）30m/s（2）50J【解析】解：（1）由题意知，金属棒匀速下滑时速度最大，设最大速度为v m，则有：mgsinθ=F安又 F安=BIL，即得mgsinθ=BIL…①ab棒产生的感应电动势为 E=BLv m…②通过ab的感应电流为 I=…③回路的总电阻为 R=r+R1+…④联解代入数据得：v m=30m/s…⑤（2）由能量守恒定律有：mg•2s0sinθ=Q+…⑥联解代入数据得：Q=50J…⑦答：（1）金属棒下滑的最大速度v m是30m/s．（2）金属棒由静止开始下滑2s0的过程中整个电路产生的电热Q是50J．【点评】本题对综合应用电路知识、电磁感应知识和数学知识的能力要求较高，但是常规题，要得全分．6．如图所示，粗糙的地面上放着一个质量M＝1.5 kg的斜面，底面与地面的动摩擦因数μ＝0.2，倾角θ＝37°．用固定在斜面挡板上的轻质弹簧连接一质量m＝0.5 kg的小球（不计小球与斜面之间的摩擦力），已知弹簧劲度系数k＝200 N/m，现给斜面施加一水平向右的恒力F，使整体以a＝1 m/s2的加速度向右匀加速运动．(已知sin 37°＝0.6、cos37°＝0.8，g＝10 m/s2)(1)求F的大小；(2)求出弹簧的形变量及斜面对小球的支持力大小．【答案】（1）6N（2）0.017m；3.7N【解析】试题分析：（1）以整体为研究对象，列牛顿第二定律方程（2）对小球受力分析，水平方向有加速度，竖直方向受力平衡解：（1）整体以a 匀加速向右运动，对整体应用牛顿第二定律：F﹣μ（M+m）g=（M+m）a得F=6N（2）设弹簧的形变量为x，斜面对小球的支持力为F N对小球受力分析：在水平方向：Kxcosθ﹣F N sinθ=ma在竖直方向：Kxsinθ+F N cosθ=mg解得：x=0.017mF N=3.7N答：（1）F的大小6N；（2）弹簧的形变量0.017m斜面对小球的支持力大小3.7N【点评】对斜面问题通常列沿斜面方向和垂直于斜面方向的方程，但本题的巧妙之处在于对小球列方程时，水平方向有加速度，竖直方向受力平衡，使得解答更简便．7．如图所示，处于匀强磁场中的两根足够长、电阻不计的平行金属导轨相距lm，导轨平面与水平面成θ=37°角，下端连接阻值为R的电阻．匀强磁场方向与导轨平面垂直．质量为0.2kg、电阻不计的金属棒放在两导轨上，棒与导轨垂直并保持良好接触，它们之间的动摩擦因数为0.25．求：(1)金属棒沿导轨由静止开始下滑时的加速度大小；(2)当金属棒下滑速度达到稳定时，电阻R消耗的功率为8W，求该速度的大小；(3)在上问中，若R＝2Ω，金属棒中的电流方向由a到b，求磁感应强度的大小与方向．(g=10rn／s2，sin37°＝0.6， cos37°＝0.8)【答案】（1）4m／s2（2）10m/s（3）0.4T，方向垂直导轨平面向上【解析】试题分析：（1）金属棒开始下滑的初速为零，根据牛顿第二定律：①由①式解得＝10×（O.6－0.25×0.8）m／s2=4m／s2②（2）设金属棒运动达到稳定时，速度为，所受安培力为F，棒在沿导轨方向受力平衡③此时金属棒克服安培力做功的功率等于电路中电阻消耗的电功率：④由③、④两式解得⑤（3）设电路中电流为I，两导轨间金属棒的长为l，磁场的磁感应强度为B⑥⑦由⑥、⑦两式解得⑧磁场方向垂直导轨平面向上考点： 导体切割磁感线时的感应电动势；牛顿第二定律【名师点睛】本题主要考查了导体切割磁感线时的感应电动势、牛顿第二定律 。
高考物理相互作用技巧 阅读训练策略及练习题(含答案)及解析
高考物理相互作用技巧 阅读训练策略及练习题(含答案)及解析 一、高中物理精讲专题测试相互作用 1．如图所示，A、B都是重物，A被绕过小滑轮P的细线悬挂，B放在粗糙的水平桌面上，滑轮P被一根斜短线系于天花板上的O点，O′是三根细线的结点，细线bO′水平拉着物体B，cO′沿竖直方向拉着弹簧．弹簧、细线、小滑轮的重力不计，细线与滑轮之间的摩擦力可忽略，整个装置处于静止状态．若重物A的质量为2kg，弹簧的伸长量为5cm，∠cO′a=120°，重力加速度g取10m/s2 ， 求：
（1）桌面对物体B的摩擦力为多少？
（2）弹簧的劲度系数为多少？
（3）悬挂小滑轮的斜线中的拉力F的大小和方向？ 【答案】（1）103N （2）200N/m（3）203N ，方向在O′a与竖直方向夹角的角平分线上. 【解析】 【分析】 （1）对结点O′受力分析，根据共点力平衡求出弹簧的弹力和bO′绳的拉力，通过B平衡求出桌面对B的摩擦力大小．（2）根据胡克定律求弹簧的劲度系数．（3）悬挂小滑轮的斜线中的拉力F与滑轮两侧绳子拉力的合力等大反向． 【详解】 （1）重物A的质量为2kg，则O′a绳上的拉力为 FO′a=GA=20N 对结点O′受力分析，如图所示，根据平行四边形定则得：水平绳上的力为： Fob=FO′asin60°=103N 物体B静止，由平衡条件可得，桌面对物体B的摩擦力 f=Fob=103N
（2）弹簧的拉力大小为 F弹=FO′acos60°=10N． 根据胡克定律得 F弹=kx
得 k=Fx弹=100.05=200N/m （3）悬挂小滑轮的斜线中的拉力F与滑轮两侧绳子拉力的合力等大反向，则悬挂小滑轮的斜线中的拉力F的大小为：F=2FO′acos30°=2×20×32N=203N 方向在O′a与竖直方向夹角的角平分线上
2．如图所示：一根光滑的丝带两端分别系住物块A、C，丝带绕过两定滑轮，在两滑轮之间的丝带上放置了球B,D通过细绳跨过定滑轮水平寄引C物体。整个系统处于静止状态。已
高考物理相互作用技巧和方法完整版及练习题含解析
高考物理相互作用技巧和方法完整版及练习题含解析一、高中物理精讲专题测试相互作用1．如图所示,质量的木块A套在水平杆上,并用轻绳将木块与质量的小球B相连.今用跟水平方向成角的力,拉着球带动木块一起向右匀速运动,运动中M、m相对位置保持不变,取.求:(1)运动过程中轻绳与水平方向夹角;(2)木块与水平杆间的动摩擦因数为.(3)当为多大时,使球和木块一起向右匀速运动的拉力最小?【答案】（1）30°（2）μ=（3）α=arctan．【解析】【详解】（1）对小球B进行受力分析，设细绳对N的拉力为T由平衡条件可得：Fcos30°=TcosθFsin30°+Tsinθ=mg代入数据解得：T=10，tanθ=，即：θ=30°（2）对M进行受力分析，由平衡条件有F N=Tsinθ+Mgf=Tcosθf=μF N解得：μ＝（3）对M、N整体进行受力分析，由平衡条件有：F N+Fsinα=（M+m）gf=Fcosα=μF N联立得：Fcosα=μ（M+m）g-μFsinα解得：F＝令：sinβ＝，cosβ=，即：tanβ=则：所以：当α+β=90°时F有最小值．所以：tanα=μ=时F的值最小．即：α=arctan【点睛】本题为平衡条件的应用问题，选择好合适的研究对象受力分析后应用平衡条件求解即可，难点在于研究对象的选择和应用数学方法讨论拉力F的最小值，难度不小，需要细细品味．2．如图所示，斜面倾角为θ=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/s2）（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：mg sinθ-f=0所以：f=mg sinθ=7×10×sin37°=42N(2)又：f=μmg cosθ解得：μ=tanθ=0.75(3)受推力后仍匀速运动则：沿斜面方向有：F cosθ-mg sinθ-μF N=0垂直斜面方向有：F N-mg cosθ-F sinθ=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μ=tanθ．3．如图所示，B、C两小球的重力均为G，用细线悬挂于A、D两点，系统处于静止状态．求：（1）AB 和CD 两根细线的拉力各为多大？ （2）细线BC 与竖直方向的夹角是多大？ 【答案】（1）13F G =、2F G =（2）060θ= 【解析】 【分析】 【详解】（1）对B 、C 整体研究，如图所示：由图可得AB 线的拉力为：，CD 线的拉力为：（2）对C 球研究，如图所示：，可得：，．【考点定位】考查了共点力平衡条件的应用 【点睛】在处理共点力平衡问题时，关键是对物体进行受力分析，然后根据正交分解法将各个力分解成两个方向上的力，然后列式求解，如果物体受到三力处于平衡状态，则可根据矢量三角形法，将三个力移动到一个三角形中，然后根据角度列式求解，4．如图所示，质量为M=5kg 的物体放在倾角为θ=30º的斜面上，与斜面间的动摩擦因数为/5，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，M 用平行于斜面的轻绳绕过光滑的定滑轮与不计质量的吊盘连接，两个劲度系数均为k=1000N/m 的轻弹簧和两个质量都是m 的物体均固连，M 刚好不上滑，取g=10m/s 2。
高考物理相互作用技巧 阅读训练策略及练习题(含答案)含解析
高考物理相互作用技巧阅读训练策略及练习题(含答案)含解析一、高中物理精讲专题测试相互作用1．如图所示：一根光滑的丝带两端分别系住物块A、C，丝带绕过两定滑轮，在两滑轮之间的丝带上放置了球B,D通过细绳跨过定滑轮水平寄引C物体。
整个系统处于静止状态。
已知，，，B物体两侧丝带间夹角为600，与C物体连接丝带与水平面夹角为300，此时C恰能保持静止状态。
求：（g=10m/s2）（1）物体B的质量m；（2）物体C与地面间的摩擦力f；（3）物体C与地面的摩擦系数μ（假设滑动摩擦力等于最大静摩擦力）。
【答案】（1）3kg（2）f=10N（3）【解析】（1）对B受力分析，受重力和两侧绳子的拉力，根据平衡条件，知解得：m=3kg对C受力分析，受重力、两个细线的拉力、支持力和摩擦力，根据平衡条件，知水平方向受力平衡：解得：f=10N（3）对C，竖直方向平衡，支持力：由f=μN，知2．如图所示，倾角为θ＝30°、宽度为d＝1 m、长为L＝4 m的光滑倾斜导轨，导轨C1D1、C2D2顶端接有定值电阻R0＝15 Ω，倾斜导轨置于垂直导轨平面斜向上的匀强磁场中，磁感应强度为B＝5 T，C1A1、C2A2是长为s＝4.5 m的粗糙水平轨道，A1B1、A2B2是半径为R＝0.5 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m＝2 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水平，水平导轨与金属棒MN之间的动摩擦因数为μ＝0.1，g＝10 m/s2)．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．（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）金属棒第三次经过A1A2时速度为V A，由动能定理得：金属棒第三次经过A1A2时，由牛顿第二定律得由牛顿第三定律得，金属棒对轨道的压力大小3．如图所示，粗糙的地面上放着一个质量M＝1.5 kg的斜面，底面与地面的动摩擦因数μ＝0.2，倾角θ＝37°．用固定在斜面挡板上的轻质弹簧连接一质量m＝0.5 kg的小球（不计小球与斜面之间的摩擦力），已知弹簧劲度系数k＝200 N/m，现给斜面施加一水平向右的恒力F，使整体以a＝1 m/s2的加速度向右匀加速运动．(已知sin 37°＝0.6、cos37°＝0.8，g＝10 m/s2)(1)求F的大小；(2)求出弹簧的形变量及斜面对小球的支持力大小．【答案】（1）6N（2）0.017m；3.7N【解析】试题分析：（1）以整体为研究对象，列牛顿第二定律方程（2）对小球受力分析，水平方向有加速度，竖直方向受力平衡解：（1）整体以a 匀加速向右运动，对整体应用牛顿第二定律：F﹣μ（M+m）g=（M+m）a得F=6N（2）设弹簧的形变量为x，斜面对小球的支持力为F N对小球受力分析：在水平方向：Kxcosθ﹣F N sinθ=ma在竖直方向：Kxsinθ+F N cosθ=mg解得：x=0.017mF N=3.7N答：（1）F的大小6N；（2）弹簧的形变量0.017m斜面对小球的支持力大小3.7N【点评】对斜面问题通常列沿斜面方向和垂直于斜面方向的方程，但本题的巧妙之处在于对小球列方程时，水平方向有加速度，竖直方向受力平衡，使得解答更简便．4．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θ=15°的粗糙斜坡上，重物与斜坡间的摩擦因数为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β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：F N+Fsinβ=Mgcosθ沿斜面的方向：Fcosβ=f+Mgsinθ若恰好拉动物体，则有：f=μF N联立解得：令μ=tanα，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 （β﹣α）=1 由μ=tanα=可得：α=30°联立以上各式得：M max =【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．5．(10分)如图所示，倾角θ=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。
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高考物理相互作用解题技巧分析及练习题(含答案)含解析(1) 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θ (θ < 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α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α＝θ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？
【答案】（1）minsin2Fmg （2）1sin42mg
【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mgsinmgcos＝，即tan＝
(1)木块在力F的作用下沿斜面向上匀速运动，则：
Fcosmgsinf＝＋
NFsinFmgcos＋＝
NfF＝
联立解得：
2mgsinFcos
则当＝时，F有最小值，2minFmgsin＝ (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，12242fmgsincosmgsin
【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，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，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θ=53°，斜面倾角α=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）对结点O受力分析如图所示：
根据平衡条件，有：，，且：，解得：； （2）设物体A所受摩擦力沿斜面向下，对物体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。
3．随着摩天大楼高度的增加,钢索电梯的制造难度越来越大。利用直流电机模式获得电磁驱动力的磁动力电梯研发成功。磁动力电梯的轿厢上安装了永久磁铁,电梯的井壁上铺设了电线圈。这些线圈采取了分段式相继通电，生成一个移动的磁场,从而带动电梯上升或者下降。工作原理可简化为如下情景。如图所示，竖直平面内有两根很长的平行竖直轨道，轨道间有垂直轨道平面、方向相反的匀强磁场，磁感应强度均为；电梯轿厢固定在如图所示的一个匝金属框内（电梯轿厢在图中未画出），并且与之绝缘，金属框的边长为，两磁场的竖直宽度与金属框边的长度相同且均为，金属框整个回路的总电阻为；电梯所受阻力大小恒为；电梯空载时的总质量为。已知重力加速度为。 （1）两磁场以速度竖直向上做匀速运动，电梯在图示位置由静止启动的瞬间，金属线框内感应电流的大小和方向； （2）两磁场以速度竖直向上做匀速运动，来启动处于静止状态的电梯，运载乘客的总质量应满足什么条件； （3）两磁场以速度竖直向上做匀速运动，启动处于静止状态下空载的电梯，最后电梯以某一速度做匀速运动，求在电梯匀速运动的过程中，外界在单位时间内提供的总能量。
【答案】（1）；方向为逆时针方向。（2）（3） 【解析】（1）根据法拉第电磁感应定律 ① 由闭合电路欧姆定律 ② 由①②式得 ③ 根据楞次定律可知，电流的方向为逆时针方向。 （2）设电梯运载乘客的总质量为，根据平衡条件 ④ 根据安培力公式 ⑤
由③④⑤式得 ⑥ 电梯运载乘客的总质量应满足 （3）设电梯匀速运动的速度为，在电梯匀速运动的过程中，外界在单位时间内提供的总能量为 ⑦ 在电梯匀速运动过程中，根据法拉第电磁感应定律 ⑧ 由闭合电路欧姆定律 ⑨ 由平衡条件得 ⑩ 根据安培力公式 (11) 由⑦⑧⑨⑩(11)式得 点睛：本题是理论联系实际的问题，与磁悬浮列车模型类似，关键要注意磁场运动，线框相对于磁场向下运动，而且上下两边都切割磁感线，产生两个电动势，两个边都受安培力．
4．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=mg a1=2s/t2=5m/s２ F= mgsin30+f+ma=mg+ma=60N （2）设拉力最小作用时间为t．
x1=a1t2 v1=a1t a2=（ mgsin30+f）/m=g x2=v12/2a2
x1+x2=15m
t＝2s 考点：牛顿第二定律的综合应用
5．如图，将一木块置于电子平台秤上，台秤的读数如图甲所示．然后用一个斜向上的拉力作用于木块上，当木块刚要运动时台秤的读数如图乙所示，已知拉力与水平方向的夹角为37°，最大静摩擦力等于滑动摩擦力．sin37°=0.6，cos37°=0.8，g=10m/s2，求： （1）拉力的大小为多少牛顿？
（2）木块与台秤间的动摩擦因数μ
（3）如果保持拉力的大小不变，将拉力与水平方向的夹角变为53°，木块能否被拉动，
请通过计算说明原因？ 【答案】（1）F=30N（2）μ=0.75（3）不会被拉动 【解析】试题分析：（1）（2）在图甲中，物体受重力和支持力，处于平衡状态，故台秤读数等于质量；图乙中，物体受重力、拉力、支持力和静摩擦力，根据平衡条件列式求解静摩擦力和拉力； （3）受力分析后采用正交分解法求解支持力，根据f=μN求解最大静摩擦力，与拉力的水平分力比较来判断是否能够拉动物体． 解：（1）（2）根据甲图中台秤的读数可知木块的质量为5.00kg； 用与水平方向的夹角为37°的力拉木块时，木块受到重力、台秤的支持力和摩擦力、手的拉力作用处于平衡状态，如图所示： 根据平衡条件，采用正交分解法，有： 竖直方向：Fsin37°+N=G 水平方向：f=Fcos37° 其中：f="μ" N 联立解得：F=30N μ=0.75 （3）拉力与水平方向的夹角变为53°，此时木块受到重力、台秤的支持力和摩擦力、手的拉力作用，采用正交分解法，有： Fsin53°+N′=G f′="μ" N′ 因为f′＞Fcos53°，所以木块不会被拉动． 答：（1）拉力的大小为30牛顿； （2）木块与台秤间的动摩擦因数μ为0.75； （3）如果保持拉力的大小不变，将拉力与水平方向的夹角变为53°，木块能被拉动，原因如上． 【点评】本题关键是对物体多次受力分析，根据平衡条件并结合正交分解法列式分析，要画受力分析图，不难．
6．在水平地面上有一质量为2kg的物体，在水平拉力F的作用下由静止开始运动，10s后
拉力大小减为零，该物体的运动速度随时间t的变化规律如图所示．（g取10m/s2）
求：（1）前10s内物体的加速度和位移大小 （2）物体与地面之间的动摩擦因数 （3）物体受到的拉力F的大小； 【答案】（1）0．8 m/s2；40米 （2）0．2 （3）5．6牛
【解析】试题分析：（1）前10s内物体的加速度 前10s内物体的位移大小 （2）撤去外力后的加速度 根据牛顿定律 解得μ=0．2 （3）有拉力作用时，根据牛顿定律： 解得F=5．6N 考点：牛顿第二定律的应用 【名师点睛】此题是牛顿第二定律的应用问题；关键是知道v-t线的斜率等于加速度，“面积”表示物体的位移；能根据牛顿第二定律求出加速度的表达式．
7．如图所示小孩和雪橇的总质量，大人用与水平方向成角斜向上拉力F拉雪橇，使雪橇沿水平地面以速度做匀速直线运动。已知雪橇与水平地面的动摩擦因数。（，，取）求： （1）拉力F的大小； （2）拉力F撤消后雪橇还能滑行多远？ 【答案】（1）；（2） 【解析】试题分析：（1）受力分析如图所示，将F向水平方向和竖直方向分解，由平衡关系可知：
竖直向上：，，水平向上： 解得：； （2）F撤消后物体做匀减速运动，
；，由牛顿第二定律可得： 由位移公式可得： 考点：共点力平衡的条件及其应用 【名师点睛】以雪橇为研究对象，通过受力分析列出平衡方程即可求得拉力的大小；拉力撤去后，雪橇水平方向只受摩擦力，由牛顿第二定律可求得加速度，由运动学公式求得滑行距离；本题属牛顿运动定律的基本题型，只要能掌握运动情景及正确受力分析即可顺利求解。