高考物理相互作用真题汇编(含答案)

高考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FN=Tsinθ+Mgf=Tcosθf=μFN解得：μ＝（3）对M、N整体进行受力分析，由平衡条件有：FN+Fsinα=（M+m）gf=Fcosα=μFN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：mgsinθ-f=0所以：f=mgsinθ=7×10×sin37°=42N(2)又：f=μmgcosθ解得：μ=tanθ=0.75(3)受推力后仍匀速运动则：沿斜面方向有：Fcosθ-mgsinθ-μFN=0垂直斜面方向有：FN-mgcosθ-Fsinθ=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，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/s2。问：（1）m的质量是多大?（2）现将上面的m物体向上提，使M刚要开始下滑，上面的m物体向上提起的高度是多少?（吊盘架足够高）【答案】（1）m=2kg；（2）h=0.06m【解析】【详解】（1）对M和m的系统，由平衡知识可知：解得m=2kg；（2）使M刚要开始下滑时，则绳的拉力为T：解得T=10N；此时吊盘中下面弹簧的弹力应为10N，因开始时下面弹簧的弹力为2mg=40N，可知下面弹簧伸长了；对中间的物体m受力分析可知，上面的弹簧对之间物体应该是向上的拉力，大小为10N，即上面的弹簧应该处于拉长状态，则上面弹簧的伸长量应该是；可知上面的m物体向上提起的高度是.【点睛】此题的难点在第2问；关键是通过分析两部分弹簧弹力的变化（包括伸长还是压缩）求解弹簧的长度变化，从而分析上面物体提升的高度.4．将质量的圆环套在固定的水平直杆上，环的直径略大于杆的截面直径，环与杆的动摩擦因数．对环施加一位于竖直平面内斜向上与杆夹角的恒定拉力F，使圆环从静止开始运动，第内前进了（取，，）．求：（1）圆环加速度a的大小；（2）拉力F的大小．【答案】（1）（2）或【解析】（1）小环做匀加速直线运动，由运动学公式可知：

解得：

(2)令，解得当时，环与杆的上部接触，受力如图：由牛顿第二定律，，联立解得：代入数据得：当时，环与杆的下部接触，受力如图：由牛顿第二定律，，联立解得：代入数据得：

5．如图所示，两平行金属导轨间的距离L=0.4m，金属导轨所在的平面与水平面夹角θ=37°，在导轨所在空间内，分布着磁感应强度B=0.5T、方向垂直于导轨平面的匀强磁场。金属导轨的一端接有电动势E=6.0V、内阻r=0.5Ω的直流电源。现把一个质量m=0.05kg的导体棒ab垂直放在金属导轨上，导体棒静止。导体棒与金属导轨接触的两点间的电阻R0=2.5Ω，金属导轨电阻不计，g取10m/s2。已知sin37°=0.6，cos37°=0.8，求：（1）通过导体棒的电流大小；（2）导体棒受到的安培力大小；（3）导体棒受到的摩擦力大小。【答案】（1）1.5A（2）0.3N（3）0.06N【解析】试题分析：⑴导体棒、金属导轨和直流电源构成闭合电路，根据闭合电路欧姆定律有：=1.5A⑵导体棒受到的安培力：F安=BIL=0.30N⑶导体棒所受重力沿斜面向下的分力F1="mg"sin37º=0.24N由于F1小于安培力，故导体棒受沿斜面向下的摩擦力f，根据共点力平衡条件：mgsin37º+f=F安解得：f=0.06N考点：本题考查电磁感应中的欧姆定律、物体的平衡等问题，意在考查学生的综合分析能力。6．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R=1Ω，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=1Ω，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=ε/R,ε=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+mv2+Q（4分），代入数据得t=1s（2分）．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)(2)(3)【解析】【详解】(1)对B受力分析：由几何关系：解得：由平衡条件得：解得B物体受到墙壁的弹力大小为：(2)对整体分析：可知地面对A的摩擦力大小为：地面对A的支持力为：要使A不滑动，则：解得：(3)对B受力分析如图：由图可知，开始时AB间的作用力最小，最小值为：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：解得：此时AB间的作用力为：所以A、B间作用力大小变化的范围为：。8．如图所示，固定在水平地面上的斜面倾角为30°，物块A与斜面间的动摩擦因数为，轻绳一端通过两个滑轮与物块A相连，另一端固定于天花板上，不计轻绳与滑轮的摩擦及滑轮的质量。已知物块A的质量为m，连接物块A的轻绳与斜面平行，挂上物块B后，滑轮两边轻绳的夹角为90°，物块A、B都保持静止，重力加速度为g，假定最大静摩擦力等于滑动摩擦力，已知：sin30°=，cos30°=，sin45°=，cos45°=。(1)若挂上物块B后，物块A恰好不受摩擦力作用，求轻绳的拉力F拉的大小；(2)若物块B的质量为m，求物块A受到的摩擦力的大小和方向；(3)为保持物块A处于静止状态，求物块B的质量范围。【答案】(1)；(2)，沿斜面向上；(3)。【解析】【详解】(1)由滑轮相连轻绳的拉力处处相等，对物块A受力分析，A恰好不受摩擦力作用有：沿斜面方向：，解得：；(2)对物块B受力分析如图：竖直方向：，已知，解得：，在对物块A进行受力分析如图：因为，A有向下运动的趋势，故A受到的静摩擦力f沿斜面向上。沿斜面方向：，解得A受到的静摩擦力大小为；(3)设物块A刚好要沿斜面向上滑动时，物块B的质量最大为M1，此时对物块A、B进行受力分析如图：沿斜面向上：，垂直斜面方向：，且，联立解得此时B竖直方向：，代入数据解得；设物块A刚好要沿斜面向下滑动时，物块B的质量最小为M2，此时对物块A、B进行受力分析如图：垂直斜面方向：，且，联立解得，此时B竖直方向：，代入数据解得，所以为保持物块A处于静止状态，求物块B的质量范围为：。9．质量m=20kg的物体，在大小恒定的水平外力F的作用下，在水平面上做直线运动。0—2s内F与运动方向相反，2—4s内F与运动方向相同，物体的速度—时间图象如图所示。求:（1）体在0-2秒内的加速度；（2）物体在2-4秒内的加速度；（3）物体与水平面间的动摩擦因数μ；（4）F的大小。（g取10m/s2）【答案】（1）（2）（3）（4）F=-60N【解析】试题分析：（1）由图象可得：0—2s内物体的加速度（3分）（2）2—4s内物体的加速度（3分）（3）根据牛顿第二定律：0—2s内，①（1分）2—4s内，②（1分）联立①②式代入数据，得：（1分）（4）F=-60N（1分）考点：运动图像。10．如图所示，在倾角θ＝37°的斜面上，用一水平力F推一质量为m＝10kg的物体，欲使物体沿斜面匀速运动，已知物体与斜面间的动摩擦因数μ