高中物理相互作用真題匯編(含答案)及解析

高中物理相互作用真題匯編(含答案)及解析一、高中物理精講專題測試相互作用1．將質(zhì)量的圓環(huán)套在固定的水平直桿上，環(huán)的直徑略大于桿的截面直徑，環(huán)與桿的動摩擦因數(shù)．對環(huán)施加一位于豎直平面內(nèi)斜向上與桿夾角的恒定拉力F，使圓環(huán)從靜止開始運(yùn)動，第內(nèi)前進(jìn)了（取，，）．求：（1）圓環(huán)加速度a的大??；（2）拉力F的大?。敬鸢浮浚?）（2）或【解析】（1）小環(huán)做勻加速直線運(yùn)動，由運(yùn)動學(xué)公式可知：

解得：

(2)令，解得當(dāng)時，環(huán)與桿的上部接觸，受力如圖：由牛頓第二定律，，聯(lián)立解得：代入數(shù)據(jù)得：當(dāng)時，環(huán)與桿的下部接觸，受力如圖：由牛頓第二定律，，聯(lián)立解得：代入數(shù)據(jù)得：

2．如圖所示，兩足夠長的平行光滑的金屬導(dǎo)軌、相距為m，導(dǎo)軌平面與水平面夾角，導(dǎo)軌電阻不計，磁感應(yīng)強(qiáng)度為的勻強(qiáng)磁場垂直導(dǎo)軌平面向上，長為m的金屬棒垂直于、放置在導(dǎo)軌上，且始終與導(dǎo)軌接觸良好，金屬棒的質(zhì)量為kg、電阻為Ω，兩金屬導(dǎo)軌的上端連接右側(cè)電路，電路中通過導(dǎo)線接一對水平放置的平行金屬板，兩板間的距離和板長均為m，定值電阻為Ω，現(xiàn)閉合開關(guān)并將金屬棒由靜止釋放，取m/s2，求：（1）金屬棒下滑的最大速度為多大？（2）當(dāng)金屬棒下滑達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時，整個電路消耗的電功率為多少？（3）當(dāng)金屬棒穩(wěn)定下滑時，在水平放置的平行金屬板間加一垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場，在下板的右端且非常靠近下板的位置處有一質(zhì)量為kg、所帶電荷量為C的液滴以初速度水平向左射入兩板間，該液滴可視為質(zhì)點(diǎn)，要使帶電粒子能從金屬板間射出，初速度應(yīng)滿足什么條件？【答案】（1）10m/s（2）100W（3）v≤0.25m/s或v≥0.5m/s【解析】試題分析：（1）當(dāng)金屬棒勻速下滑時速度最大，設(shè)最大速度vm，則有F安=B1IL所以代入數(shù)據(jù)解得：vm=10m/s(2)金屬棒勻速下滑時，動能不變，重力勢能減小，此過程中重力勢能轉(zhuǎn)化為電能，重力做功的功率等于整個電路消耗的電功率P=m1gsinαvm=100W(或)（3）金屬棒下滑穩(wěn)定時，兩板間電壓U=IR2=15V因?yàn)橐旱卧趦砂彘g有所以該液滴在兩平行金屬板間做勻速圓周運(yùn)動當(dāng)液滴恰從上板左端邊緣射出時：所以v1=0.5m/s當(dāng)液滴恰從上板右側(cè)邊緣射出時：所以v2=0.25m/s初速度v應(yīng)滿足的條件是：v≤0.25m/s或v≥0.5m/s考點(diǎn)：法拉第電磁感應(yīng)定律；物體的平衡；帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動.視頻3．如圖甲所示，表面絕緣、傾角θ=30°的斜面固定在水平地面上，斜面所在空間有一寬度D=0.40m的勻強(qiáng)磁場區(qū)域，其邊界與斜面底邊平行，磁場方向垂直斜面向上．一個質(zhì)量m=0.10kg、總電阻R=0.25W的單匝矩形金屬框abcd，放在斜面的底端，其中ab邊與斜面底邊重合，ab邊長L=0.50m．從t=0時刻開始，線框在垂直cd邊沿斜面向上大小恒定的拉力作用下，從靜止開始運(yùn)動，當(dāng)線框的ab邊離開磁場區(qū)域時撤去拉力，線框繼續(xù)向上運(yùn)動，線框向上運(yùn)動過程中速度與時間的關(guān)系如圖乙所示．已知線框在整個運(yùn)動過程中始終未脫離斜面，且保持ab邊與斜面底邊平行，線框與斜面之間的動摩擦因數(shù)，重力加速度g取10m/s2．求：（1）線框受到的拉力F的大??；（2）勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小；（3）線框在斜面上運(yùn)動的過程中產(chǎn)生的焦耳熱Q．【答案】（1）F="1.5"N（2）（3）【解析】試題分析：（1）由v-t圖象可知，在0～0.4s時間內(nèi)線框做勻加速直線運(yùn)動，進(jìn)入磁場時的速度為v1=2.0m/s，所以：………………①………………②聯(lián)解①②代入數(shù)據(jù)得：F="1.5"N………………③（2）由v-t圖象可知，線框進(jìn)入磁場區(qū)域后以速度v1做勻速直線運(yùn)動，由法拉第電磁感應(yīng)定律和歐姆定律有：E=BLv1…④由歐姆定律得：…⑤對于線框勻速運(yùn)動的過程，由力的平衡條件有：…⑥聯(lián)解④⑤⑥代入數(shù)據(jù)得：…⑦（3）由v-t圖象可知，線框進(jìn)入磁場區(qū)域后做勻速直線運(yùn)動，并以速度v1勻速穿出磁場，說明線框的寬度等于磁場的寬度，即為：⑧線框在減速為零時，有：所以線框不會下滑，設(shè)線框穿過磁場的時間為t，則：…⑨…⑩聯(lián)解④⑤⑥代人數(shù)據(jù)得：…（11）考點(diǎn)：導(dǎo)體切割磁感線時的感應(yīng)電動勢；力的合成與分解的運(yùn)用；共點(diǎn)力平衡的條件及其應(yīng)用；閉合電路的歐姆定律．4．一吊橋由六對鋼桿對稱懸吊著，六對鋼桿在橋面上分列兩排，其上端掛在兩根鋼纜上，圖為其一截面圖。已知圖中相鄰兩桿距離相等，AA′=DD′，BB′=EE′，CC′=PP′，又已知兩端鋼纜與水平面成45°角，若吊橋總重為G，鋼桿自重忽略不計，為使每根鋼桿承受負(fù)荷相同，求：（1）作用在C．P兩端與水平成45．鋼纜的拉力大小？（2）CB鋼纜的拉力大小和方向？【答案】（1）(2)；方向與水平方向的夾角為arctan斜向右下方【解析】【詳解】（1）對整體受力分析，整體受重力和兩個拉力，設(shè)為F，根據(jù)平衡條件，有：2Fsin45°=G解得：F=G（2）對C點(diǎn)受力分析，受CC′桿的拉力、拉力F、BC鋼纜的拉力，根據(jù)平衡條件，有：水平方向：Fcos45°=FBCcosθ1（θ1為FBC與水平方向的夾角）豎直方向：Fsin45°=+FBCsinθ1解得：FBC=mg，tanθ1=則θ1=arctan則CB鋼纜的拉力大小為mg，方向與水平方向的夾角為arctan斜向右下方。【點(diǎn)睛】本題的關(guān)鍵要靈活選擇研究對象，巧妙地選取受力分析的點(diǎn)和物體可簡化解題過程，要注意整體法和隔離法的應(yīng)用。解答時特別要注意每根鋼桿承受負(fù)荷相同。5．如圖所示，一塊足夠大的光滑平板能繞水平固定軸MN調(diào)節(jié)其與水平面所成的傾角．板上一根長為L=0.50m的輕細(xì)繩，它的一端系住一質(zhì)量為的小球，另一端固定在板上的O點(diǎn)．當(dāng)平板的傾角固定為時，先將輕繩平行于水平軸MN拉直，然后給小球一沿著平板并與輕繩垂直的初速度v0＝3.0m/s。若小球能保持在板面內(nèi)作圓周運(yùn)動，求傾角的最大值？（取重力加速度g=10m/s2，）【答案】370【解析】試題分析：小球通過最高點(diǎn)時，若繩子拉力T=0，傾角α有最大值研究小球從釋放到最高點(diǎn)的過程，據(jù)動能定理解得故考點(diǎn)：動能定理；牛頓第二定律6．如圖所示，輕繩繞過定滑輪，一端連接物塊A，另一端連接在滑環(huán)C上，物塊A的下端用彈簧與放在地面上的物塊B連接，A、B兩物塊的質(zhì)量均為m，滑環(huán)C的質(zhì)量為M，開始時繩連接滑環(huán)C部分處于水平，繩剛好拉直且無彈力，滑輪到桿的距離為L，控制滑塊C，使其沿桿緩慢下滑，當(dāng)C下滑L時，釋放滑環(huán)C，結(jié)果滑環(huán)C剛好處于靜止，此時B剛好要離開地面，不計一切摩擦，重力加速度為g．（1）求彈簧的勁度系數(shù)；（2）若由靜止釋放滑環(huán)C，求當(dāng)物塊B剛好要離開地面時，滑環(huán)C的速度大?。敬鸢浮浚?）（2）【解析】試題分析：（1）設(shè)開始時彈簧的壓縮量為x，則kx=mg設(shè)B物塊剛好要離開地面，彈簧的伸長量為x′，則kx′=mg因此由幾何關(guān)系得求得得（2）彈簧的勁度系數(shù)為k，開始時彈簧的壓縮量為當(dāng)B剛好要離開地面時，彈簧的伸長量因此A上升的距離為C下滑的距離根據(jù)機(jī)械能守恒又2mgcos370=Mg聯(lián)立求得考點(diǎn)：胡克定律；機(jī)械能守恒定律【名師點(diǎn)睛】對于含有彈簧的問題，是高考的熱點(diǎn)，要學(xué)會分析彈簧的狀態(tài)，彈簧有三種狀態(tài)：原長、伸長和壓縮，含有彈簧的問題中求解距離時，都要根據(jù)幾何知識研究所求距離與彈簧形變量的關(guān)系．7．如圖所示，物體，物體，A與B．B與地面的動摩擦因數(shù)相同，物體B用細(xì)繩系住，現(xiàn)在用水平力F拉物體A，求這個水平力F至少要多大才能將A勻速拉出？【答案】【解析】試題分析：物體B對A壓力，AB間的滑動摩擦力，地面對A的支持力，因此A受地面的摩擦力：，以A物體為研究對象，其受力情況如圖所示：由平衡條件得：?？键c(diǎn)：共點(diǎn)力作用下物體平衡【名師點(diǎn)睛】本題考查應(yīng)用平衡條件處理問題的能力，要注意A對地面的壓力并不等于A的重力，而等于A.B的總重力。8．將一輕質(zhì)橡皮筋（勁度系數(shù)k=100N/m）上端固定在天花板上，如下圖（甲）所示．（1）在其下端A處用細(xì)線懸掛重為10N的木塊，靜止后如圖（乙）所示，則橡皮筋的伸長量x1=？（2）再用一細(xì)線拴在圖（乙）中的A處，然后用一水平的力F向右拉動，使橡皮筋與豎直方向成37°角，并保持靜止，如圖（丙）所示．求所加外力F的值和此時橡皮筋的伸長量x2．（已知sin37°=0.6cos37°=0.8）【答案】（1）橡皮筋的伸長量為0.1m；（2）所加外力F的值為12.5N；此時橡皮筋的伸長量x2為0.125m【解析】試題分析：（1）由胡克定律可求得伸長量；（2）對A點(diǎn)受力分析，由共點(diǎn)力平衡條件可求得力F及橡皮筋受到的力，再由胡克定律可求得伸長量．解：（1）由胡克定律可得：x1=①將數(shù)據(jù)代入①式解得：x1=0.1m②（2）對丙圖中橡皮筋末端A點(diǎn)進(jìn)行受力分析，可得：F=Gtan37°③F′=④將數(shù)據(jù)代入③④式解得：F=7.5N⑤F′=12.5N⑥由胡克定律可得：x2=⑦將數(shù)據(jù)代入⑦式解得：x2=0.125m答：（1）橡皮筋的伸長量為0.1m；（2）所加外力F的值為12.5N；此時橡皮筋的伸長量x2為0.125m【點(diǎn)評】本題考查共點(diǎn)力的平衡條件及胡克定律，要注意明確研究對象為結(jié)點(diǎn)A．9．如圖甲所示，一固定的粗糙斜面的傾角為37°，一物塊m=10kg在斜面上，若用F=84N的力沿斜面向上推物塊，物塊能沿斜面勻速上升，設(shè)最大靜摩擦力等于滑動摩擦力。（g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8）(1)求物塊與斜面間的動摩擦因數(shù)μ；(2)若將F改為水平向右推力F'（如圖乙），則F'為多大時才能使物塊沿斜面勻速運(yùn)動。（此小問計算取三位有效數(shù)字）【答案】(1)0.3；(2)135N，36.7N。【解析】【詳解】(1)以物塊為研究對象，受到四個力的作用：重力G，拉力F，支持力FN，滑動摩擦力Ff，物體處于平衡狀態(tài)，建立如圖所示直角坐標(biāo)系，由共點(diǎn)力平衡條件得：又代入數(shù)據(jù)，物塊與斜面間的動摩擦因數(shù)(2)當(dāng)物體勻速上滑時，根據(jù)平衡條件有：平行斜面方向垂直斜面方向其中：代入數(shù)據(jù)，聯(lián)立解得N當(dāng)物體勻速下滑時，根據(jù)共點(diǎn)力平衡條件平行斜面方向垂直斜面方向其中代入數(shù)據(jù)，聯(lián)立解得N10．足夠長的光滑細(xì)桿豎直固定在地面上，輕彈簧及小球A、B均套在細(xì)桿上，彈簧下端固定在地面上，上端和質(zhì)量為m1=50g的小球A相連，質(zhì)量為m2=30g的小球B放置在小球A上，此時A、B均處于靜止?fàn)顟B(tài)，彈簧的壓縮量x0=0.16m，如圖所示。從t=0時開始，對小球B施加豎直向上的外力，使小球B始終沿桿向上做勻加速直線運(yùn)動。經(jīng)過一段