高中物理高考物理相互作用解题技巧讲解及练习题(含答案)

高中物理高考物理互相作用解题技巧解说及练习题(含答案)
一、高中物理精讲专题测试互相作用
1．如下图，两个正三棱柱A、 B 紧靠着静止于水平川面上，三棱柱的中间有一个半径为
R的圆滑圆柱C， C的质量为 2m， A、 B的质量均为m.A、B与地面的动摩擦因数为μ.设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加快度为g.
(1)三者均静止时 A 对 C 的支持力为多大？
(2)A、 B 若能保持不动，μ 应当知足什么条件？
(3) 若 C 遇到经过其轴线竖直向下的外力而迟缓降落到地面，求该过程中摩擦力对 A 做的功
【答案】 (1) F N＝ 2mg.(2) μ≥3
. (3)－
mgR
.
23
【分析】
【剖析】
（1）对 C进行受力剖析，依据均衡求解 A 对 C 的支持力；
（2） A 保持静止，则地面对 A 的最大静摩擦力要大于等于 C 对 A 的压力在水平方向的分力，据此求得动摩擦因数μ 应当知足的条件；
（3） C 迟缓着落同时A、 B 也迟缓且对称地向左右分开， A 受力均衡，依据均衡条件求解滑动摩擦力大小，依据几何关系获得 A 运动的位移，再依据功的计算公式求解摩擦力做的功．
【详解】
(1) C 受力均衡， 2F N cos60°＝ 2mg
解得 F N＝ 2mg
(2)如下图， A 受力均衡 F 地＝ F N cos60°＋ mg＝2mg f
＝ F N sin60°＝3 mg
因为 f ≤μF地，所以μ≥
3
2
(3) C 迟缓降落的同时A、 B 也迟缓且对称地向左右分开． A 的受力依旧为 4 个，如图所图，但除了重力以外的其余力的大小发生改变， f 也成了滑动摩擦力．
地＝F′N
A 受力均衡知 F′cos60°＋mg
f＝′ F′N sin60°＝μ F地′
解得 f ′＝
3 mg
3
即要求 3 －μ>0，与此题第(2)问不矛盾．
由几何关系知：当 C 着落地地面时， A 向左挪动的水平距离为x＝3 R 3
mgR
所以摩擦力的功W＝－ f ′x＝－
3
【点睛】
此题主假如考察了共点力的均衡问题，解答此类问题的一般步骤是：确立研究对象、进行
受力剖析、利用平行四边形法例进行力的合成或许是正交分解法进行力的分解，而后在座
标轴上成立均衡方程进行解答．
2．如图，两条间距L=0.5m 且足够长的平行圆滑金属直导轨，与水平川面成30 角固定搁置，磁感觉强度B=0.4T 的匀强磁场方向垂直导轨所在的斜面向上，质量
m ab0.1kg 、 m cd0.2kg 的金属棒ab、cd垂直导轨放在导轨上，两金属棒的总电阻
r=0.2 Ω，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v 2m/s 的恒定速度向上运动．某时辰开释cd， cd 向下运动，经过一段时间其速度达到最大．已
知重力加快度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 , =1.5N(2) 1.0Wb/s , v m3m/s
F
t
【分析】
【详解】
（1）以 cd 为研究对象，当cd 速度达到最大值时，有：
m cd g sin BIL ①
代入数据，得：I=5A
因为以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：
F (m ab m cd ) g sin②
（或对 ab：F m ab g sin BIL ）
代入数据，得：F=1.5N
（2）设 cd 达到最大速度时abcd 回路产生的感觉电动势为E，依据法拉第电磁感觉定律，
有： E③
t
由闭合电路欧姆定律，有：I E
④r
联立③④并代入数据，得：=1.0Wb/s
t
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：B S BL (v m v)t ⑤
回路磁通量的变化率：
t
BL( v m v) ⑥
联立⑤⑥并代入数据，得：v m 3 m/s
【点睛】
此题是电磁感觉中的力学识题，综合运用电磁学知识和力均衡知识；剖析清楚金属棒的运
动过程与运动性质是解题的前提，应用均衡条件、欧姆定律即可解题．
3．如下图，一质量为m 的金属球，固定在一轻质细绳下端，能绕悬挂点O 在竖直平面内转动．整个装置能自动跟着风的转向而转动，使风总沿水平方向吹向小球．无风时细绳
自然下垂，有风时细绳将偏离竖直方向必定角度，求：
（1）当细绳偏离竖直方向的角度为θ，且小球静止时，风力 F 及细绳对小球拉力T 的大小．（设重力加快度为g）
（2）若风向不变，跟着风力的增大θ将增大，判
断θ可否增大
到
90 °且小球处于静止状
态，说明原因．
mg
【答案】（1）T，F=mgtanθ （2）不行能达到90°且小球处于静止状态cos
【分析】
【剖析】
【详解】
（1）对小球受力剖析如下图（正交分解也能够）
应用三角函数关系可得：F=mgtanθ
（2）假定θ=90，°对小球受力剖析后发现协力不可以为零，小球也就没法处于静止状态，
故θ角不行能达到 90°且小球处于静止状态．
4．如下图，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出某一临界角θ
时，无论水平恒力 F 多
大，都不可以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】（ 1）3
（2）60°3
【分析】
试题剖析：（ 1）斜面倾角为 30°时，物体恰能匀速下滑，知足mg sin 30mg cos30解得3
3
（2）设斜面倾角为α，由匀速直线运动的条件： F cos mg sin F f
F N mg cos F sin ， F f F N
解得： F mg sin mg cos cos sin
当 cossin0 ，即
cot 时，→∞，
F
即“无论水平恒力 F 多大”，都不可以使物体沿斜面向上滑行此时，临界角060
考点：考察了共点力均衡条件的应用
【名师点睛】此题是力均衡问题，重点是剖析物体的受力状况，依据均衡条件并联合正交
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 进行受力剖析；③ 成立直角坐标系，成立坐标系的原则是让尽可能多的力落在座标轴上，将不在座
标轴上的力正交分解；
④x方向， y 方向分别列均衡方程求解．
5．明理同学平常注意锻炼身体，力量较大，最多能提起m=50kg 的物体．一重物搁置在倾角θ=15的°粗拙斜坡上，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】
【分析】
【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 ，对物体受力剖析知：垂直于斜面的方向：F N+Fsin β =Mgcosθ
沿斜面的方向：Fcosβ=f+Mgsin θ
若恰巧拉动物体，则有：f= μF
N
联立解得：
令μ=tan α，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=tan α=
可得：α=30°
联立以上各式得：M max =
【点睛】
该题中依据旧规的步骤对物体进行受力剖析即可，题目的难点是怎样利用三角函数的关
系，化简并得出正确的结论．
6．如下图，一倾角为θ =30的°圆滑足够长斜面固定在水平面上，其顶端固定一劲度系数
为 k=50N/m 的轻质弹簧，弹簧的下端系一个质量为m=1kg 的小球，用一垂直于斜面的挡板
a=4m/s 2沿斜面向下匀加快运
A 挡住小球，此时弹簧没有发生形变，若挡板 A 以加快度
动，弹簧与斜面一直保持平行，g 取 10m/s 2．求：
（1）从开始运动到小球速度达最大时小球所发生位移的大小；
（2）从开始运动到小球与挡板分别时所经历的时间．
【答案】（ 1）从开始运动到小球速度达最大时小球所发生位移的大小是0.1m；
（2）从开始运动到小球与挡板分别时所经历的时间是0.1s
【分析】
（1）球和挡板分别后做加快度减小的加快运动，当加快度为零时，速度最大，此时物体所
受协力为零．即 kx m=mgsin θ，
解得：．
（2）设球与挡板分别时位移为s，经历的时间为t ，
从开始运动到分别的过程中，m受竖直向下的重力，垂直斜面向上的支持力F N，沿斜面向上的挡板支持力F1和弹簧弹力 F．
依据牛顿第二定律有：mgsin -θF-F1=ma，
F=kx．
跟着 x的增大， F增大， F1减小，保持 a不变，
当m与挡板分别时，F1减小到零，则有：
mgsin θ-kx=ma，
又 x= at2
联立解得： mgsin -θk? at2=ma，
所以经历的时间为：．
点睛：此题剖析清楚物体运动过程，抓住物体与挡板分别时的条件：小球与挡板间的弹力
为零是解题的前提与重点，应用牛顿第二定律与运动学公式能够解题。

7．一吊桥由六对钢杆对称悬吊着，六对钢杆在桥面上排列两排，其上端挂在两根钢缆上，．．
图为其一截面图。

已知图中相邻两杆距离相等，AA′=DD，′ BB′=EE，′CC′=PP，′又已知两头钢缆与水平面成 45°角，若吊桥总重为 G，钢杆自重忽视不计，为使每根钢杆蒙受负荷同样，求：
（1）作用在C． P 两头与水平成45．钢缆的拉力大小？
（2） CB 钢缆的拉力大小和方向？
【答案】（1）(2)；方向与水平方向的夹角为arctan斜向右下方
【分析】
【详解】
（1）对整体受力剖析，整体受重力和两个拉力，设为F，依据均衡条件，有：
2Fsin45 =G°
解得： F= G
（2）对 C点受力剖析，受 CC′杆的拉力、拉力 F、 BC 钢缆的拉力，依据均衡条件，有：
水平方向： Fcos45°=F BC cos θ1（θ1为 F BC与水平方向的夹角）
竖直方向： Fsin45 °= +F BC sin θ1
解得： F BC1
=mg， tan θ=
则θ1=arctan
则 CB钢缆的拉力大小为 mg，方向与水平方向的夹角为 arctan 斜向右下方。

【点睛】
此题的重点要灵巧选择研究对象，奇妙地选用受力剖析的点和物体可简化解题过程，要注
意整体法和隔绝法的应用。

解答时特别要注意每根钢杆蒙受负荷同样。

8．如下图，一质量为m＝ 2kg 的滑块从半径为 R＝ 0.2m 的圆滑四分之一圆弧轨道的顶端
A 处由静止滑下， A 点和圆弧对应的圆心O 点等高，圆弧的底端
B 与水平传递带光滑相接．已知传递带匀速运转的速度为v0＝ 4m/s ，B 点到传递带右端
C 点的距离为 L＝ 2m．当滑块滑到传递带的右端 C 时，其速度恰巧与传递带的速度同样．(g＝ 10m/s2 )，求：
(1)滑块抵达底端 B 时对轨道的压力；
(2)滑块与传递带间的动摩擦因数μ；
(3)此过程中，因为滑块与传递带之间的摩擦而产生的热量Q.
【答案】（ 1） 60 N（2）0． 3（ 3） 4 J
【分析】试题剖析：（1）滑块从 A 运动到 B 的过程中，由机械能守恒定律得
mgR＝1
mv B2 2
解得
v B＝ 2gR＝2m / s
在 B 点：F N－mg＝m v B2
R
代入解得， F N＝ 60 N
由牛顿第三定律可知，滑块对轨道的压力大小为F N′＝ F N＝60 N，方向竖直向下。

（2）滑块从 B 运动到 C 的过程中，依据牛顿第二定律得μmg＝ ma
又 v02－ v B2＝ 2aL，联立以上两式解得μ＝ 0． 3
（3）设滑块从 B 运动到 C 的时间为 t，加快度a
＝μg＝ 3 m/s 2。

由 v0＝ v B＋ at，得t＝v
v
B ＝
2
s a3
在这段时间内传递带的位移为s
8传＝ v0t＝ m
3
传递带与滑块的相对位移为Δs＝ s 传－ L＝2 m 3
故滑块与传递带之间的摩擦而产生的热量Q＝μ mgΔs＝4 J。

考点：牛顿第二定律的综合应用
9．如下图，物体，物体
，物体 B 用细绳系住，此刻用水平力
， A 与
F 拉物体
B．B 与地面的动摩擦因数同样
A，求这个水平力 F 起码要多大才能
将 A 匀速拉出？【答案】
【分析】试题剖析：物体B对 A压力
，地面对 A 的支持力， AB 间的滑动摩擦力
，所以 A 受地面的摩
擦力：，以 A 物体为研究对象，其受力状况如下图：
由均衡条件得：。

考点：共点力作用下物体均衡
【名师点睛】此题考察应用均衡条件办理问题的能力，要注意 A 对地面的压力其实不等
于
A 的重力，而等于 A.
B 的总重力。

10．一劲度系数为k=100N/m
的轻弹簧下端固定于倾角为
θ=53°
的圆滑斜面底端，上端连结
物块 Q．一轻绳越过定滑轮 O，一端与物块 Q 连结，另一端与套在圆滑竖直杆的物块P 连接，定滑轮到竖直杆的距离为d=0.3m．初始时在外力作用下，物块P 在 A 点静止不动，轻
绳与斜面平行，绳索张力大小为50N．已知物块 P 质量为 m1=0.8kg ，物块 Q 质量为
m2=5kg，不计滑轮大小及摩擦，取g=10m/s 2．现将物块 P 静止开释，求：
(1)物块 P 位于 A 时，弹簧的伸长量x1；
(2)物块 P 上涨 h=0.4m 至与滑轮O 等高的 B 点时的速度大小；
(3)物块 P 上涨至 B 点过程中，轻绳拉力对其所做的功．
【答案】（ 1） 0.1m（2）23m/s（3）8J
【分析】
【剖析】
（1）依据题设条件和均衡条件、胡克定律，列方程求出弹簧的伸长量；
（2）因为此题的特别性， P 处于 A 地点时与 P 上涨到与滑轮等高地点，弹簧的伸长量与压
缩量恰相等，而此时由速度的合成和分解可知物块Q的速度为零，所以由机械能守恒律可
求物块 P 的速度；
（3）当 Q上涨到与滑轮等高时，由系统的机械能守恒和两个物体速度关系求圆环Q的速度大小．经过绳索拉力对Q物体的做功状况，判断物块Q机械能的变化，进而得出何机遇械
能最大．
【详解】
（1）物体 P 位于 A 点，假定弹簧伸长量为x1，则： T m2 gsin kx1，解得：
x10.1m
（2）经剖析，此时OB 垂直竖直杆， OB=0.3m，此时物块Q 速度为 0，降落距离为：
x OP OB0.5m0.3m 0.2m ，即弹簧压缩x20.2m 0.1m 0.1m ，弹性势
能不变．
对物体 PQ 及弹簧，从 A 到 B 依据能量守恒有：
m2 g x sin m1gh 1
m1v B2 2
代入可得： v B 2 3m/s
1
2
对物块 P：W T m1gh m1v B
代入数据得： W T8J
【点睛】
解决此题的重点会对速度进行分解，以及掌握功能关系，除重力以外其余力做功等于机械
能的增量，并能灵巧运用；要注意此题的特别性，当物块P 与杆垂直时，此时绳伸缩方向速度为零（即Q的速度为零），这也是此题的重点点．。