高考物理高考物理相互作用解题技巧和训练方法及练习题(含答案)

1、高考物理高考物理相互作用解题技巧和训练方法及练习题( 含答案 )一、高中物理精讲专题测试相互作用1（ 18分） 如图所示，金属导轨mnc 和pqd， mn与pq平行且间距为l，所在平面与水平面夹角为， n、 q 连线与mn垂直，m、 p 间接有阻值为r 的电阻；光滑直导轨nc和 qd 在同一水平面内，与nq 的夹角都为锐角。均匀金属棒ab 和ef质量均为m，长均为 l， ab棒初始位置在水平导轨上与nq 重合；ef 棒垂直放在倾斜导轨上，与导轨间的动摩擦因数为（ 较小），由导轨上的小立柱1 和2 阻挡而静止。空间有方向竖直的匀强磁场（图中未画出）。两金属棒与导轨保持良好接触。不计所有导轨和ab

2、棒的电阻，ef棒的阻值为 r，最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等，忽略感应电流产生的磁场，重力加速度为 g。（1）若磁感应强度大小为b，给 ab 棒一个垂直于nq、水平向右的速度v1，在水平导轨上沿运动方向滑行一段距离后停止，ef 棒始终静止，求此过程ef 棒上产生的热量；（2）在（ 1）问过程中， ab 棒滑行距离为d，求通过ab 棒某横截面的电荷量；（3）若 ab 棒以垂直于nq 的速度 v2 在水平导轨上向右匀速运动，并在nq 位置时取走小立柱 1 和 2，且运动过程中ef 棒始终静止。求此状态下最强磁场的磁感应强度及此磁场下ab 棒运动的最大距离。【答案】（1） qef；（ 2） q；（

3、 3 ）bm，方向竖直向上或竖直向下均可，xm【解析】解：（ 1）设 ab 棒的初动能为ek， ef 棒和电阻 r 在此过程产生热量分别为q 和 q1，有q+q1=ek且 q=q1 由题意 ek=得 q=（2）设在题设的过程中，ab 棒滑行的时间为 t，扫过的导轨间的面积为 s，通过 s 的磁通量为 ， ab 棒产生的电动势为 e， ab 棒中的电流为 i，通过 ab 棒某截面的电荷量为q，则e=且 =b s电流 i=又有 i=由图所示， s=d（ l dcot ）联立 ，解得： q=（ 10）（3） ab 棒滑行距离为x 时， ab 棒在导轨间的棒长lx 为：l =l 2xcot （ 11）

4、x此时， ab 棒产生的电动势ex为：2 x12）e=bv l（流过 ef 棒的电流 ixx（ 13）为 i =ef 棒所受安培力fx 为 fx=bixl （ 14）联立（ 11）（14），解得： fx=（15）有（ 15）式可得， fx在 x=0 和 b 为最大值m1b时有最大值 f由题意知， ab 棒所受安培力方向必水平向左，ef 棒所受安培力方向必水平向右，使f1 为最大值的受力分析如图所示，图中 fm 为最大静摩擦力，有：f1cos =mgsin （+mgcos +f1sin ） （16）联立（ 15）（ 16），得：bm=（17）bm 就是题目所求最强磁场的磁感应强度大小，该磁场方向

5、可竖直向上，也可竖直向下有（ 15）式可知， b 为 bm 时， fx 随 x 增大而减小，x 为最大 xm 时， fx 为最小值，如图可知f2cos +（mgcos +f2sin ） =mgsin （ 18）联立（ 15）（ 17）（ 18），得xm=答：（ 1） ef 棒上产生的热量为；（2）通过 ab 棒某横截面的电量为（3）此状态下最强磁场的磁感应强度是，磁场下 ab 棒运动的最大距离是【点评】本题是对法拉第电磁感应定律的考查，解决本题的关键是分析清楚棒的受力的情况，找出磁感应强度的关系式是本题的重点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

6、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/s 2，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；(2)当连接物块 a 的细绳与竖直方向的夹角=37 时，水平外力 f2 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

7、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 n1 ，由平衡条件得 , 对 b： tmg对 a： mg n1 tf1f1n1代入数据得0.3(2) 设当细线与竖直方向夹角为37时，地面对 a 的支持力为 n 2由平衡条件得：f2n 2t sinn2t cosmg代入数据，得f29.6?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.,m的a、b两滑块放在粗糙水平面上,3 如图所示 质量均为滑块与粗糙水平面间的动摩擦因数

8、为，两轻杆等长 ,且杆长为l,杆与滑块、杆与杆间均用光滑铰链连接,杆与水平面间的夹角为，m 的重物 c,整个装置处于静止状态。重力加速度为在两杆铰合处悬挂一质量为g，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，试求 :(1)地面对物体a 的静摩擦力大小；(2)无论物块c 的质量多大,都不能使物块a 或b 沿地面滑动,则至少要多大?【答案】（ 1）mg12 tan（ 2）tan【解析】【分析】先将 c 的重力按照作用效果分解，根据平行四边形定则求解轻杆受力；再隔离物体a 受力分析，根据平衡条件并结合正交分解法列式求解滑块与地面间的摩擦力和弹力要使得a不会滑动，则满足 ff m ，根据数学知识讨论。【详解】（1）

9、将 c的重力按照作用效果分解，如图所示：1 mg mg根据平行四边形定则，有：f1 f2 2sin2sin对物体 a 水平方向： ff1 cosmg2 tan（2）当 a 与地面之间的摩擦力达到最大静摩擦力时：fm(mg f1 sin )m1且 ff m 联立解得：tan (2 m m)=2m，tan (1)m11当 m时，2m1)tan，可知无论物块c 的质量多大，都不能使物块a 或tan(mb 沿地面滑动 ,则 至少等于1。tan4 如图所示 ，劲度系数为的轻质弹簧b 的两端分别与固定斜面上的挡板及物体a 相连， a 的质量为 m，光滑斜面倾角为用轻绳跨过定滑轮将物体a 与另一根劲度系数为

10、的轻质弹簧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 位置现将弹簧 c 的右端点用力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 的重力求：当弹簧 c 处在水平位置且未发生形变时 ，弹簧 b 的形变量大小；在将弹簧的右端由 a 缓慢拉到 b 的过程中 ，物体 a 移动的距离；ab 间的距离【答案】 （1）（2）（ 3）【解析】【分析】（1）对 a 进行受力分析，根据平衡条件和胡克定律即可求出；（2）将弹簧c 的右端点用力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，说明a 受到弹簧b 的拉力，对a 进行受力分

11、析，结合胡克定律和几何关系即可求出；（3）先求出弹簧c 的力，由胡克定律求出弹簧c 的伸长量，最后求出ab 之间的距离【详解】（1）当弹簧c 未发生形变时弹簧b 处于压缩状态，设弹簧b 对于物体a 而言的压缩量为；根据平衡条件和胡克定律有：（2）当弹簧c 的右端点沿水平缓慢拉到，解得：b 位置时，因弹簧b 对物体；a 的拉力大小恰好等于 a 的重力，说明弹簧b 处于伸长状态，且伸长量，所以物体a 上升的高度为；（3）由（ 2）问可得：绳中张力，则弹簧 c 的伸长量，故 ab 间的距离为 ：；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 =30，导轨电阻不

12、计磁感应强度为b=2t 的匀强磁场垂直导轨平面向上，长为金属棒 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abl=0.5m 的的质量m=1kg、电阻 r=1 两金属导轨的上端连接右端电路，灯泡电阻rl=4，定值电阻r1 =2，电阻箱电阻r2=12 ，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， 最大速度 v

13、m， 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6 如 所示， 度l1m 的足 的 u 形金属框架水平放置，框架中 接 阻r0.8，框架 在 直向上的匀 磁 中，磁感 度b

14、1t，框架 上放一根 量 m0.2kg、 阻r0.2，的金属棒ab ，棒ab 与 的 摩擦因数0.5 ， 用功率恒定p6w的 引力f使棒从静止开始沿 运 （ab 棒始 与 接触良好且垂直），当整个回路 生 量q5.8j 好 得 定速度，此 程中，通 棒的 量 q2.8c （框架 阻不 ，g 取10m /s2 ）求：（ 1）当 体棒的速度达到 v1 1m / s ， 体棒上 ab 两点 的高低？ 体棒 ab 两端的 ？ 体棒的加速度？（ 2） 体棒 定的速度 v2 ？（3）导体棒从静止到刚好获得稳定速度所用的时间？【答案】（ 1） b 点的电势高， 0.8v ， 20m / s2（2） v22m

15、 / s ；（ 3） t 1.5s【解析】试题分析：（ 1）当 vv11m / s 时，根据法拉第电磁感应定律：e blv 则eirr根据欧姆定律： uir0.8v ，则： f安bilpfv 。根据牛顿第二定律可以得到：fmgf安20m / s2 ，则 b 点的电势高am（2）当达到最大速度v2 时 ， 根据平衡条件：fmgf安0整理可以得到： v22m / s（3）根据功能关系：w安q ， qblxrrrr根据动能定理：ptw安mgx1 mv222可以得到： t1.5s考点：导体切割磁感线时的感应电动势；牛顿第二定律；电磁感应中的能量转【名师点睛】由题意，牵引力 f 的功率恒定，使棒从静止开

16、始先做加速度减小的变加速运动，最后做匀速运动，达到稳定根据动能定理列式得到位移与最大速度的关系再由法拉第电磁感应定律，由电量得出棒运动的位移与电量的关系，再联立可求解稳定的速度和时间。7 如图所示，粗糙水平地面上放置一个截面为半圆的柱状物体a， a 与墙之间再放一光滑圆球 b，整个装置处于静止状态。已知a、 b 两物体的质量分别为m 和 m，光滑圆球b 同半圆的柱状物体半径均为r，已知 a 的圆心到墙角距离为2r ，重力加速度为g。求：(1)b 物体受到墙壁的弹力大小；(2)a 与地面间的动摩擦因数满足什么条件？（设a 与地面间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力）(3)若a 物体在水平外力作用下向右

17、缓慢移动至b 即将落地，则a、 b 间作用力大小变化的范围。【答案】 (1) 3 mg (2)3m(3) 2 3mgn ab 2mg33(m m)3【解析】【详解】(1)对 b 受力分析：由几何关系：r1sin2r2解得：=30 o由平衡条件得：n ab cosmg0n ab sinn b0解得 b 物体受到墙壁的弹力大小为：n b mg tan3 mg3(2)对整体分析：可知地面对a 的摩擦力大小为：f3 mg3地面对 a 的支持力为：n a(mm)g要使 a 不滑动，则：n a( mm) g3mg3解得：3m3(mm)(3)对 b 受力分析如图：由图可知，开始时ab 间的作用力最小，最小值

18、为：n ab minmg2 3 mgcos30o3当 b 即将落地时， ab 间的作用力最大，由几何关系可得，ab 间的作用力与竖直方向的夹角有：r1cos22r解得：=60o此时 ab 间的作用力为：n ab maxmg2mgcos60o所以 a、 b 间作用力大小变化的范围为：2 3mg2mg 。n ab38如图，物体在有动物毛皮的斜面上运动。由于毛皮表面的特殊性，引起物体的运动有如下特点： 顺着毛的生长方向运动时毛皮产生的阻力可以忽略； 逆着毛的生长方向运动时会受到来自毛皮的滑动摩擦力。（1）物体上滑时，是顺着毛的生长方向运动，求物体向上运动时的加速度（2）一物体自斜面底端以初速度v0=

19、2m/s 冲上足够长的斜面，斜面的倾角o，过了 =30t=1 2s 物体回到出发点。若认为毛皮产生滑动摩擦力时，动摩擦因数为定值，试计算 的数值。（ g=10m/s2）【答案】（ 1） 5m/s 2（ 2）0 433【解析】试题分析：（1）由图可以发现，动物的毛是向上的，所以向上运动时可以忽略阻力，根据牛顿定律可知：2mgsin=ma，解得 a=gsin =5m/s（2）对物体受力分析得，上滑时2a=gsin =5m/s，设上滑最大位移为 s，有，上滑时间：，下滑时间： t 下=t-t 上 =（ 12-0 4） s=08s，下滑加速度：，对物体受力分析可知，下滑的加速度，a 下=gsin30

20、-gcos30，所以：考点：牛顿第二定律的应用9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 v 的水平0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。10 如图所示，一轻弹簧一端固定在竖直放置光滑大圆环最高点，大圆环半径为r，另一端栓接一轻质小圆环