高考物理相互作用各地方试卷集合汇编

高考物理相互作用各地方试卷集合汇编
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α，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θ。

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μ（μ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）Q ef＝；（2）q＝；（3）B m＝，方向竖直向上或竖直向下均可，x m＝
【解析】
解：（1）设ab棒的初动能为E k，ef棒和电阻R在此过程产生热量分别为Q和Q1，有
Q+Q1=E k①
且Q=Q1 ②
由题意 E k=③
得 Q=④
（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△Φ，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=⑤
且△Φ=B△S ⑥
电流 I=⑦
又有 I=⑧
由图所示，△S=d（L﹣dcotθ）⑨
联立⑤～⑨，解得：q=（10）
（3）ab棒滑行距离为x时，ab棒在导轨间的棒长L x为：
L x=L﹣2xcotθ （11）
此时，ab棒产生的电动势E x为：E=Bv2L x （12）
流过ef棒的电流I x为 I x=（13）
ef棒所受安培力F x为 F x=BI x L （14）
联立（11）～（14），解得：F x=（15）
有（15）式可得，F x在x=0和B为最大值B m时有最大值F1．
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f m为最大静摩擦力，有：
F1cosα=mgsinα+μ（mgcosα+F1sinα）（16）
联立（15）（16），得：B m=（17）
B m就是题目所求最强磁场的磁感应强度大小，该磁场方向可竖直向上，也可竖直向下．
有（15）式可知，B为B m时，F x随x增大而减小，x为最大x m时，F x为最小值，如图可知F2cosα++μ（mgcosα+F2sinα）=mgsinα （18）
联立（15）（17）（18），得
x m=
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．质量m ＝5kg 的物体在20N 的水平拉力作用下，恰能在水平地面上做匀速直线运动．若改用与水平方向成θ＝37°角的力推物体，仍要使物体在水平地面上匀速滑动，所需推力应为多大？（g ＝10N/kg ，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8）
【答案】35.7N ； 【解析】
解：用水平力拉时，物体受重力、支持力、拉力和滑动摩擦力， 根据平衡条件，有：f mg μ= 解得：200.450
f m
g μ=
== 改用水平力推物体时，对物块受力分析，并建正交坐标系如图：
由0X F =得：cos F f θ= ① 由0Y F =得：sin N mg F θ=+ ② 其中：f N μ= ③ 解以上各式得：35.7F N =
【点睛】本题关键是两次对物体受力分析，然后根据共点力平衡条件列方程求解，注意摩擦力是不同的，不变的是动摩擦因数．
3．一架质量m 的飞机在水平跑道上运动时会受到机身重力、竖直向上的机翼升力F 升、发动机推力、空气阻力F 阻、地面支持力和跑道的阻力f 的作用。

其中机翼升力与空气阻力均与飞机运动的速度平方成正比，即2
2
12,F k v F k v ==阻升，跑道的阻力与飞机对地面的压力成正比，比例系数为0k （012m k k k 、、、均为已知量），重力加速度为g 。

(1)飞机在滑行道上以速度0v 匀速滑向起飞等待区时，发动机应提供多大的推力？ (2)若将飞机在起飞跑道由静止开始加速运动直至飞离地面的过程视为匀加速直线运动，发动机的推力保持恒定，请写出012k k k 与、的关系表达式； (3)飞机刚飞离地面的速度多大？
【答案】(1)2
220
010
()F k v k mg k v =+-；(2)2202
1F k v ma
k mg k v
--=-；(3)1mg v k = 【解析】 【分析】
（1）分析粒子飞机所受的5个力，匀速运动时满足'
F F F =+阻阻推，列式求解推力；（2）
根据牛顿第二定律列式求解k 0与k 1、k 2的关系表达式；（3）飞机刚飞离地面时对地面的压力为零. 【详解】
（1）当物体做匀速直线运动时，所受合力为零，此时有
空气阻力 2
20F k v 阻=
飞机升力 2
10F k v =升
飞机对地面压力为N ，N mg F =-升
地面对飞机的阻力为：'
0F k N =阻 由飞机匀速运动得：F F F =+，
阻阻推 由以上公式得 22
20010()F k v k mg k v =+-推
（2）飞机匀加速运动时，加速度为a ，某时刻飞机的速度为v ，则由牛顿第二定律：
22201-()=F k v k mg k v ma --推
解得：2202
1-F k v ma
k mg k v -=-推
（3）飞机离开地面时：2
1=mg
k v
解得：1
mg
v k =
4．如图所示：一根光滑的丝带两端分别系住物块A 、C ，丝带绕过两定滑轮，在两滑轮之间的丝带上放置了球B,D 通过细绳跨过定滑轮水平寄引C 物体。

整个系统处于静止状态。

已知
，
，
，B 物体两侧丝带间夹角为600，与C 物体连接丝
带与水平面夹角为300，此时C 恰能保持静止状态。

求：（
g=10m/s 2）
（1）物体B 的质量m ； （2）物体C 与地面间的摩擦力f ；
（3）物体C 与地面的摩擦系数μ（假设滑动摩擦力等于最大静摩擦力）。

【答案】（1） 3kg （2） f=10N （3）
【解析】
（1）对B 受力分析，受重力和两侧绳子的拉力，根据平衡条件，知
解得：m=3kg
对C 受力分析，受重力、两个细线的拉力、支持力和摩擦力，根据平衡条件，知水平方向
受力平衡：
解得：f=10N
（3）对C，竖直方向平衡，支持力：
由f=μN，知
5．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：
（1）物块和传送带间的动摩擦因数？
（2）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）
【答案】（1）；（2）
【解析】试题分析：（1）对物块由牛顿第二定律：，则
经过时间的速度为：
首先物块做匀加速然后做匀速则：
由以上各式解得：
（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=2ax
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。

6．如图所示，在一倾角为30°固定斜面上放一个质量为2kg的小物块，一轻绳跨过两个轻滑轮一端固定在墙壁上，一端连接在物块上，且物块上端轻绳与斜面平行，动滑轮下方悬挂质量为3kg的重物，整个装置处于静止状态。

已知跨过动滑轮的轻绳夹角为60°，物块与
3
g=10m/s2。

求：
（1）斜面上物块所受的静摩擦力大小；
（2）若要使斜面上的物块滑动，动滑轮下悬挂重物的质量应该满足什么条件？
【答案】（1）(10310)N -（2）2
23kg m '> 【解析】 【分析】
考查平衡状态的受力分析。

【详解】
（1）设斜面上物体质量为m 1，动滑轮下方悬挂的物体质量为m 2，绳的拉力为T ，斜面支持力为N ，摩擦力为f ，受力分析如图：
动滑轮节点受力平衡：
21
cos302
T m g ︒=
解得103N T = 斜面上的物体受力平衡：
1sin T m g f θ=+
解得摩擦力大小为(10310)N f = （2）最大静摩擦力为：
max 1cos l0N f N m g μμθ===
当绳的拉力等于0时，物体刚好保持静止，所以不可能往下运动，则只能是拉力足够大，当摩擦力达到最大静摩擦时，物体开始向上滑动：
1max sin T m g f θ'=+
21
cos302
T m g ︒''=
解得2
23kg m '= 即动滑轮下悬挂重物的质量应满足223kg m '>。

7．如图所示，一小滑块静止在倾角为370的斜面底端，滑块受到外力冲击后，获得一个沿斜面向上的速度v 0=4m/s ，斜面足够长，滑块与斜面之间的动摩擦因数为μ=0.25，已知
sin370=0.60，cos370=0.80，g取10m/s2，求：
（1）滑块沿斜面上滑过程中的加速度的大小；
（2）滑块沿斜面上滑的最大距离；
【答案】（1）（2）1．0m
【解析】
试题分析：（1）设滑块质量为m，上滑过程的加速度大小为a，
根据牛顿第二定律，有
所以，
（2）滑块上滑做匀减速运动，根据位移与速度的关系公得最大距离
考点：考查了牛顿第二定律与运动学公式的应用
【名师点睛】连接牛顿第二定律与运动学公式的纽带就是加速度，所以在做这一类问题时，特别又是多过程问题时，先弄清楚每个过程中的运动性质，根据牛顿第二定律求加速度然后根据加速度用运动学公式解题或者根据运动学公式求解加速度然后根据加速度利用牛顿第二定律求解力
8．长为5.25m轻质的薄木板放在水平面上，木板与水平面间的动摩擦因数为0.1，在木板的右端固定有一个质量为1kg的小物体A，在木板上紧邻A处放置有另一质量也为1kg的小物体B，小物体B与木板间的动摩擦因数为0.2，A、B可视为质点，如图所示。

当A、B 之间的距离小于或等于3m时，A、B之间存在大小为6N的相互作用的恒定斥力；当A、B 之间的距离大于3m时，A、B之间无相互作用力。

现将木板、A、B从图示位置由静止释放，g取10m/s2，求：
（1）当A、B之间的相互作用力刚刚等于零时，A、B的速度.
（2）从开始到B从木板上滑落，小物体A的位移.
【答案】（1）v A=2m/s,方向水平向右；v B=4m/s，方向水平向左（2），方向水平向右
【解析】试题分析: （1）当A、B之间存在相互作用力时,对A和木板，由牛顿第二定律有：
得：a1＝2m/s2
对B，由牛顿第二定律有：
得：a2＝4m/s2
由运动学公式：
得：t1=1s
故当A、B之间的相互作用力刚刚等于零时，A、B的速度分别为：v A=a1t1=2×1=2m/s,方向水平向右；
v B=a2t1=4×1=4m/s，方向水平向左
（2）当A、B间的作用力为零后，对A和木板，由牛顿第二定律有：
解得：
对B有：
解得：
由运动学公式：
解得：t2=0.5s或t2=1.5s（舍去）
故当B从木板上滑落时，A的速度分别为：
所求小物体A的位移：，方向水平向右
考点：考查牛顿第二定律；匀变速直线运动的位移与时间的关系．
【名师点睛】本题考查了牛顿第二定律和运动学公式的综合运用，关键理清放上木块后木板和木块的运动情况，抓住临界状态，结合牛顿第二定律和运动学公式进行求解．
9．如图所示，让摆球从图中的C位置由静止开始摆下，摆到最低点D处，摆线刚好被拉断，小球在粗糙的水平面上由D点向右做匀减速运动，达到A孔进入半径R=0.3m的竖直放置的光滑圆弧轨道，当摆球进入圆轨道立即关闭A孔。

已知摆线长L=2m，=60°，小球质量为m=0.5kg，D点与小孔A的水平距离s=2m，，试求：
（1）小球摆到最低点时的速度；
（2）求摆线能承受的最大拉力；
（3）要使摆球能进入圆轨道并且不脱离轨道，求粗糙水平面摩擦因数的范围。

【答案】（1）（2）（3）035≤μ≤05或者μ≤0125
【解析】试题分析：（1）当摆球由C到D运动机械能守恒：
得出：
（2）由牛顿第二定律可得：可得：
（3）小球不脱圆轨道分两种情况：
①要保证小球能达到A孔，设小球到达A孔的速度恰好为零，
由动能定理可得：可得：μ1=05
若进入A孔的速度较小，那么将会在圆心以下做等幅摆动，不脱离轨道。

其临界情况为到达圆心等高处速度为零，由机械能守恒可得：
由动能定理可得：可求得：μ2=035
②若小球能过圆轨道的最高点则不会脱离轨道，在圆周的最高点由牛顿第二定律可得：
由动能定理可得：解得：μ3=0125
综上所以摩擦因数μ的范围为：035≤μ≤05或者μ≤0125
考点：考查了动能定理，牛顿第二定律，圆周运动，机械能守恒
名师点睛：本题关键是不能漏解，要知道摆球能进入圆轨道不脱离轨道，有两种情况，再根据牛顿第二定律、机械能守恒和动能定理结合进行求解．
10．一劲度系数为k=100N/m的轻弹簧下端固定于倾角为θ=53°的光滑斜面底端，上端连接物块Q．一轻绳跨过定滑轮O，一端与物块Q连接，另一端与套在光滑竖直杆的物块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，绳子张力大小为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/s2．现将物块P静止释放，求：
(1)物块P位于A时，弹簧的伸长量x1；
(2)物块P上升h=0.4m至与滑轮O等高的B点时的速度大小；
(3)物块P上升至B点过程中，轻绳拉力对其所做的功．
【答案】（1）0.1m （2）3m/s（3）8J
【解析】
【分析】
（1）根据题设条件和平衡条件、胡克定律，列方程求出弹簧的伸长量；
（2）由于本题的特殊性，P 处于A 位置时与P 上升到与滑轮等高位置，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 上升到与滑轮等高时，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．通过绳子拉力对Q 物体的做功情况，判断物块Q 机械能的变化，从而得出何时机械能最大．
【详解】
（1）物体P 位于A 点，假设弹簧伸长量为1x ，则：21sin T m g kx θ=+，解得：10.1x m =
（2）经分析，此时OB 垂直竖直杆，OB=0.3m ，此时物块Q 速度为0，下降距离为： 0.5m 0.3m 0.2m x OP OB ∆=-=-=，即弹簧压缩20.2m 0.1m 0.1m x =-=，弹性势能不变．
对物体PQ 及弹簧，从A 到B 根据能量守恒有：
22111sin 2
B m g x m gh m v θ⋅∆⋅-=
代入可得：B v =
对物块P ：21112
T B W m gh m v -=
代入数据得：8J T W =
【点睛】
解决本题的关键会对速度进行分解，以及掌握功能关系，除重力以外其它力做功等于机械能的增量，并能灵活运用；要注意本题的特殊性，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），这也是本题的关键点．。