高中物理相互作用真题汇编(含答案)

高中物理相互作用真题汇编(含答案)一、高中物理精讲专题测试相互作用如图所示，倾角为&二30°、宽度为d二1m、长为L二4m的光滑倾斜导轨，导轨C1D1.C2D2顶端接有定值电阻R0=15Q,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=5T,C]A]、C2A2是长为s二4.5m的粗糙水平轨道，Af】、A2B2是半径为R二0.5m处于竖直平面内的1/4光滑圆环(其中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二2kg、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"二0.1,g=10m/s2).求：开关闭合时金属棒滑到倾斜轨道底端时的速度大小；⑵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A]A2,求金属棒经过圆环最低点A】A2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.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.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.金属棒最大速度时,电动势v电流’可,安培力■':丄:金属棒最大速度时加速度为0，由牛顿第二定律得：“"『■■1所以最大速度’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I1;，金属棒第三次经过A]A2时速度为VA，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；■':,'N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0=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B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+FsinB=Mgcos0沿斜面的方向：FcosB=f+Mgsin0若恰好拉动物体，则有：f=^FN令u=tana,代入上式可得：:1■'c：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(P-a)=1由u=tana=：可得：a=30°联立以上各式得：M丿血网+:皿)円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.如图所示，倾角为0=45。的粗糙平直导轨与半径为R的光滑圆环轨道相切，切点为B,整个轨道处在竖直平面内.一质量为m的小滑块从导轨上离地面高为h=3R的D处无初速下滑进入圆环轨道.接着小滑块从圆环最高点C水平飞出，恰好击中导轨上与圆心O等高的P点，不计空气阻力.

求：(1)滑块运动到圆环最高点C时的速度的大小滑块运动到圆环最低点时对圆环轨道压力的大小滑块与斜轨之间的动摩擦因数．【答案】(1)v0JRg(2)6mg(3)0.18【解析】试题分析：对滑块进行运动过程分析，要求滑块运动到圆环最低点时对圆环轨道压力的大小，我们要知道滑块运动到圆环最低点时的速度大小，小滑块从圆环最高点C水平飞出，恰好击中导轨上与圆心O等高的P点，运用平抛运动规律结合几何关系求出最低点时速度．在对最低点运用牛顿第二定律求解．从D到最低点过程中，再次运用动能定理求解山解：(1)小滑块从C点飞出来做平抛运动，水平速度为v°.R=gt2-R=v0t解得：v0=_(2)小滑块在最低点时速度为V由机械能守恒定律得mv2=mg・2R+mv02v=:::根据牛顿第二定律：Fn-mg=mFN=6mg根据牛顿第三定律得：FN'=6mg(3)DB之间长度L=(2+1)R从D到最低点过程中，由动能定理：mgh-|imgcos0L=mv2□二:卜=0.18答：(1)滑块运动到圆环最高点C时的速度的大小为一；滑块运动到圆环最低点时对圆环轨道压力的大小为6mg；滑块与斜轨之间的动摩擦因数为0.18．4.水平传送带以v=1.5m/s速度匀速运动，传送带AB两端距离为6.75m,将物体轻放在传送带的A端，它运动到传送带另一端B所需时间为6s,求：物块和传送带间的动摩擦因数？若想使物体以最短时间到达B端，则传送带的速度大小至少调为多少？(g=10m/s2)v=m/s【答案】(1)：：'：：，；(2)'【解析】试题分析：(1)对物块由牛顿第二定律：="'，贝经过'：时间的速度为：’首先物块做匀加速然后做匀速则：「二-二=■■■由以上各式解得：■'「’八(2)物块做加速运动的加速度为：-物体一直做匀加速直线运动到B点的速度：v2=2ax3沙v==m/s解得：■考点：牛顿运动定律综合【名师点睛】物体放上传送带先做匀加速直线运动，结合牛顿第二定律和运动学公式求出匀加速直线运动的时间和位移，当物体的速度达到传送带的速度时，一起做匀速直线运动.根据时间求出匀速运动的位移，从而得出物体的总位移，即传送带AB的长度；若想使物体以最短时间到达B端，物体需一直做匀加速直线运动，则传送带的速度需大于等于物体从A点匀加速到B点的速度。质量为4kg的木块放在倾角为30。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(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】1试题分析：(1)f=mgsin30=；mga】=2s/t2=5m/s2F=mgsin30+f+ma=mg+ma=60N(2)设拉力最小作用时间为t.X]=[屮v1=a1ta2=（mgsin30+f）/m=gx2=v12/2a2x1+x2=15mt=2s考点：牛顿第二定律的综合应用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）0.8m/s2；40米（2）0.2（3）5.6牛Av8fll=—777—【解析】试题分析：（1）前10s内物体的加速度"■"ri--X10x8ni-40m前10s内物体的位移大小'：38□2-2m/*（2）撤去外力后的加速度1；11根据牛顿定律'''■解得|!=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，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：①顺着毛的生长方向运动时毛皮产生的阻力可以忽略；②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)—物体自斜面底端以初速度v0=2m/s冲上足够长的斜面，斜面的倾角8=30。，过了t=1.2s物体回到出发点。若认为毛皮产生滑动摩擦力时，动摩擦因数卩为定值，试计算卩的数值。(g=10m/s2)【答案】(1)5m/s2(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：mgsin0=ma，解得a=gsin0=5m/s2(2)对物体受力分析得，上滑时a=gsin8=5m/s2，上滑时间:=0.4m设上滑最大位移为S,上滑时间:=0.4m设上滑最大位移为S,有下滑时间：t=t-t=(1.2-0.4)s=0.8s，下上对物体受力分析可知，下滑的加速度，a=gsin30°-ugcos30°,下gsm-3^-a-f5-1.25申_“辭(T所以：考点：牛顿第二定律的应用8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，H为物块与木板间的动摩擦因数。求物块在木板上滑行的时间t。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］⑴M耐阳(m+?h).(2)阿而7T顾殛【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，根据动量守对物块应用动量定理有：—；?；—，解得j—昭(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:并(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:并解得；=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。

9.如图所示，物块A悬挂在绳PO和PC的结点上，PO偏离竖直方向37°角，PC水平,且经光滑定滑轮与木块B相连，连接B的绳与水平方向的夹角为53°。已知A质量MA=1.6kg,B质量Me=4kg，木块B静止在水平面上，g取10m/s2.试求：(1)绳PO的拉力大小；⑵绳PC拉力的大小；(3)木块B与水平面间的摩擦力大小。答案】(1)20N；(2)12N；(3)7.2N解析】分析】详解】⑴对P点受力分析如图:⑴对P点受力分析如图:由平衡条件得Fcos37°=MgPOAF二Fsin37°CPO解得绳PO的拉力大小POMg

APOMg

A-

cos37°N二20N0.8⑵绳PC拉力的大小Fc二Fsin37°=20x0.6N二12NPO(3)对B受力分析如图：

NhNh水平方向根据共点力的平衡条件可得木块B与水平面间的摩擦力大小f二Fcos53。二12x0.6N二7.2NC10.如图所示，一本质量分布均匀的大字典置于水平桌面上，字典总质量M=1.5kg，宽L=16cm，高H=6cm.—张白纸（质量和厚度均可忽略不计，页面大于字典页面）夹在字典最深处，白纸离桌面的高度h=2cm.假设字典中同一页纸上的压力分布均匀，白纸上、下表面与字典书页之间的动摩擦因数均为血，字典与桌面之间的动摩擦因数为均，且各接触面的最大静摩擦力近似等于滑动摩擦力，重力加速度g取10m/s2-⑴水平向右拉动白纸，要使字典能被拖动，求血与均满足的关系；⑵若血=0.25,均=0.4,求将白纸从字典中水平向右抽出拉力至少做的功W.4【答案】⑴卩卩⑵0.4J231【解析】【分析】【详解】22⑴白纸上字典的质量为3M，那么，白纸上下表面受到的正压力都为3Mg，故白纸受到的最大静摩擦力桌面对字典的最大静摩擦力f=2卩--Mg=-卩Mg11331f尹2Mg所以水平向右拉动白纸，要