物理相互作用专项习题及答案解析及解析
高考物理相互作用的技巧及练习题及练习题(含答案)及解析
高考物理相互作用的技巧及练习题及练习题(含答案)及解析一、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：200.450f mg 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．如图所示,质量均为M 的A 、B 两滑块放在粗糙水平面上,滑块与粗糙水平面间的动摩擦因数为μ，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θ，在两杆铰合处悬挂一质量为m 的重物C,整个装置处于静止状态。
高考物理相互作用题20套(带答案)及解析
高考物理相互作用题20套(带答案)及解析一、高中物理精讲专题测试相互作用1．如图所示,质量均为M 的A 、B 两滑块放在粗糙水平面上,滑块与粗糙水平面间的动摩擦因数为μ，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θ，在两杆铰合处悬挂一质量为m 的重物C,整个装置处于静止状态。
重力加速度为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μ至少要多大? 【答案】（1）2tan mgθ （2）1tan θ【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m f f ≤，根据数学知识讨论。
【详解】（1）将C 的重力按照作用效果分解，如图所示：根据平行四边形定则，有：12122mgmg F F sin sin θθ＝＝＝ 对物体A 水平方向：1cos 2tan mgf F θθ==（2）当A 与地面之间的摩擦力达到最大静摩擦力时：1(sin )m f Mg F μθ=+ 且m f f ≤ 联立解得：1=2tan (2)tan (1)m M M m mμθθ≥++ ，当m →∞时，112tan tan (1)M mθθ→+，可知无论物块C 的质量多大，都不能使物块A 或B 沿地面滑动,则μ至少等于1tan θ。
2．如图所示，倾角为θ＝30°、宽度为d＝1 m、长为L＝4 m的光滑倾斜导轨，导轨C1D1、C2D2顶端接有定值电阻R0＝15 Ω，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＝5 T，C1A1、C2A2是长为s＝4.5 m的粗糙水平轨道，A1B1、A2B2是半径为R＝0.5 m处于竖直平面内的1/4光滑圆环(其中B1、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＝2 kg、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μ＝0.1，g＝10 m/s2)．求：(1)开关闭合时金属棒滑到倾斜轨道底端时的速度大小；(2)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A1A2，求金属棒经过圆环最低点A1A2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．（2）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．（3）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．（1）金属棒最大速度时,电动势,电流,安培力金属棒最大速度时加速度为0，由牛顿第二定律得：所以最大速度（2）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（3）金属棒第三次经过A1A2时速度为V A，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3．如图所示，质量M＝10 kg、上表面光滑、下表面粗糙的足够长木板在F="50" N的水平拉力作用下，以初速度v0＝5 m/s沿水平地面向右做匀速直线运动。
物理相互作用题20套(带答案)及解析
物理相互作用题20套(带答案)及解析一、高中物理精讲专题测试相互作用1．轻绳下端悬挂200N的重物，用水平力拉轻绳上的点，使轻绳上部分偏离竖直方向=角保持静止，如图所示。
（1）求水平力的大小；（2）保持轻绳上部分与竖直方向的夹角=不变，改变力的方向，求力的最小值及与水平方向的夹角。
【答案】（1）（2），与水平方向夹角为【解析】试题分析：（1）对点受力分析，可得，解得（2）力有最小值时，解得，与水平方向夹角为考点：考查了共点力平衡条件【名师点睛】在处理共点力平衡问题时，关键是对物体进行受力分析，然后根据正交分解法将各个力分解成两个方向上的力，然后列式求解，如果物体受到三力处于平衡状态，则可根据矢量三角形法，将三个力移动到一个三角形中，然后根据角度列式求解2．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θ=30°，导轨电阻不计．磁感应强度为B=2T的匀强磁场垂直导轨平面向上，长为L=0.5m的金属棒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ab的质量m=1kg、电阻r=1Ω．两金属导轨的上端连接右端电路，灯泡电阻R L=4Ω，定值电阻R1=2Ω，电阻箱电阻R2=12Ω，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v m；（2）金属棒由静止开始下滑2s0的过程中整个电路产生的电热Q．【答案】（1）30m/s（2）50J【解析】解：（1）由题意知，金属棒匀速下滑时速度最大，设最大速度为v m，则有：mgsinθ=F安又 F安=BIL，即得mgsinθ=BIL…①ab棒产生的感应电动势为 E=BLv m…②通过ab的感应电流为 I=…③回路的总电阻为 R=r+R1+…④联解代入数据得：v m=30m/s…⑤（2）由能量守恒定律有：mg•2s0sinθ=Q+…⑥联解代入数据得：Q=50J…⑦答：（1）金属棒下滑的最大速度v m是30m/s．（2）金属棒由静止开始下滑2s0的过程中整个电路产生的电热Q是50J．【点评】本题对综合应用电路知识、电磁感应知识和数学知识的能力要求较高，但是常规题，要得全分．3．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。
高考物理相互作用题20套(带答案)
高考物理相互作用题20套(带答案)一、高中物理精讲专题测试相互作用1．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：mg sinθ-f=0所以：f=mg sinθ=7×10×sin37°=42N(2)又：f=μmg cosθ解得：μ=tanθ=0.75(3)受推力后仍匀速运动则：沿斜面方向有：F cosθ-mg sinθ-μF N=0垂直斜面方向有：F N-mg cosθ-F sinθ=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．2．如图所示，用三根轻绳将质量均为m的A、B两小球以及水平天花板上的固定点O之间两两连接，然后用一水平方向的力F作用于A球上，此时三根轻绳均处于直线状态，且OB绳恰好处于竖直方向，两球均处于静止状态，轻绳OA与AB垂直且长度之比为3:4．试计算：（1）OA 绳拉力及F 的大小？（2）保持力F 大小方向不变，剪断绳OA ，稳定后重新平衡，求此时绳OB 及绳AB 拉力的大小和方向．（绳OB 、AB 拉力的方向用它们与竖直方向夹角的正切值表达） （3）欲使绳OB 重新竖直，需在球B 上施加一个力，求这个力的最小值和方向． 【答案】（1）43mg （2） 1133T mg =，tan θ1= 23；253T mg =，tanθ2= 43 （3）43mg ，水平向左 【解析】 【分析】 【详解】（1）OB 竖直，则AB 拉力为0，小球A 三力平衡，设OB 拉力为T ，与竖直方向夹角为θ,则T=mg/cos θ=53mg ，F=mgtan θ=43mg（2）剪断OA 绳，保持F 不变，最后稳定后，设OB 的拉力为T 1，与竖直方向夹角为θ1，AB 拉力为T 2，与竖直方向夹角为θ2，以球A 、球B 为整体，可得T 1x =F=43mg ；T 1y =2mg ； 解得：T 1213mg ；tan θ1=23；单独研究球A ，T 2x =F=43mg ；T 2y =mg ； 解得：T 2=53mg ，tanθ2=43（3）对球B 施加一个力F B 使OB 重新竖直，当F B 水平向左且等于力F 时是最小值，即F B =F=43mg ，水平向左 【点睛】本题采用整体和隔离法相结合进行分析，关键先对B 球受力分析，得到AB 绳子的拉力为零，然后对A 球受力分析，根据平衡条件并运用平行四边形法则求解未知力．3．将质量0.1m kg =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0.8μ=．对环施加一位于竖直平面内斜向上与杆夹角53θ=o 的恒定拉力F ，使圆环从静止开始运动，第1s 内前进了2.2m （取210/g m s =，sin530.8=o ，cos530.6=o ）．求：（1）圆环加速度a 的大小； （2）拉力F 的大小．【答案】（1）24.4m/s （2）1N 或9N 【解析】（1）小环做匀加速直线运动，由运动学公式可知：21x 2at = 解得：2a 4.4m /s =(2)令Fsin53mg 0︒-=，解得F 1.25N = 当F 1.25N <时，环与杆的上部接触，受力如图：由牛顿第二定律，Fcos θμN F ma -=，Fsin θN F mg += 联立解得：()F m a g cos sin μθμθ+=+代入数据得：F 1N =当F 1.25N >时，环与杆的下部接触，受力如图：由牛顿第二定律，Fcos θμN F ma -=，Fsin θN mg F =+ 联立解得：()F m a g cos sin μθμθ-=-代入数据得：F 9N =4．如图所示，m A =0.5kg ，m B =0.1kg ，两物体与地面间的动摩擦因数均为0.2，当大小为F=5N 水平拉力作用在物体A 上时，求物体A 的加速度。
高一物理研究物体间的相互作用试题答案及解析
高一物理研究物体间的相互作用试题答案及解析1.有两个大小不变的共点力，它们的合力大小F随两力夹角变化情况如图所示，则两力大小分别为多少？【答案】8 N 4 N【解析】设两力大小分别为F1、F2，且F1＞F2由题中图线知，θ＝180°时，有F1－F2＝4 N①当θ＝0°时，有F1＋F2＝12 N②由①②式可得F1＝8 N，F2＝4 N。
思路分析：从图中可知当两力夹角为零度时，合力为12N，当两力夹角为180°时，合力为4N，所以可列方程，求解试题点评：本题考查了通过合力大小F随两力夹角变化情况的图像考查了对力的合成与分解的理解，关键是从图像中找出两力同向时的关系，反向时的关系，列方程求解2.水平桌面上一重为200 N的物体，与桌面间的动摩擦因数为0.2，当依次用15 N、30 N、80 N 的水平力拉此物体时，物体受到的摩擦力依次为（设最大静摩擦力等于滑动摩擦力）（）A．15 N、30 N、40 N B．15 N、30 N、80 NC．0、0、40 N D．40 N、40 N、40 N【答案】A【解析】物体要在水平桌面上运动，受到的滑动摩擦力为，所以当用15N的外力推物体时，物体达不到静摩擦力，所以物体保持静止，受到静摩擦力大小为15N,当用30N的外力推物体时，物体受到的力达不到最大静摩擦力，所以物体保持静止，故受到静摩擦力大小为30N, 当用80N的外力推物体时，物体受到的力达不到最大静摩擦力，所以物体保持静止，故受到静摩擦力大小为40N,思路分析：.先判断滑动摩擦力多大，为，然后根据外力判断试题点评：首先确定摩擦力的种类，静摩擦力用平衡知识求解，滑动摩擦力用F=μFN求解3.如图所示，位于斜面上的物块M在沿斜面向上的力F作用下，处于静止状态，则斜面作用于物体的静摩擦力（）A．方向可能沿斜面向上B．方向可能沿斜面向下C．大小可能等于零D．大小可能等于F【答案】. ABCD【解析】当时，物体有上滑的趋势，静摩擦力方向沿斜面向下．当F=mgsinθ时，静摩擦力为零．当时，物体有下滑的趋势，静摩擦力方向沿斜面向上．当F=mgsinθ时，静摩擦力为零．当时，静摩擦力为零．当，静摩擦力，所以ABCD正确，思路分析：物体受到重力、斜面的支持力，推力F，根据推力F与重力沿斜面向下的分力的大小关系，确定物体受不受静摩擦力，由平衡条件研究静摩擦力的大小和方向．试题点评：本题考查分析和理解静摩擦力的能力．静摩擦力的产生取决于物体有没有相对运动趋势，可运用平衡条件加深理解．4.如图所示，在粗糙的水平面上放一三角形木块a，物体b在a的斜面上匀速下滑，则（）A．a保持静止，而且没有相对水平面运动的趋势B．a保持静止，但有相对水平面向右运动的趋势C．a保持静止，但有相对水平面向左运动的趋势D．因未给出所需数据，无法对a是否运动或有无运动作出判断【答案】A【解析】对物体B受力分析，受重力G、支持力N、滑动摩擦力f，再对A物体受力分析，受重力Mg、地面的支持力F、B对A的压力N′，B对A的摩擦力f′，地N面对A可能有静摩擦力f，先假设有且向右，静当物体B匀速下滑时，根据共点力平衡条件，有由于物体A保持静止，根据共点力平衡条件，有根据牛顿第三定律当物体匀速下降时，由上式得到，故A正确思路分析：a不受水平面给的摩擦力的作用，没有相对水平面的运动趋势试题点评：本题考查了对摩擦力的求解，关键是一定要先明确是属于滑动摩擦力还是静摩擦力，再分别根据滑动摩擦及静摩擦力的求解方法进行求解5.如图所示，杆的上端用细绳吊在天花板上的O点，下端放在水平面上，且杆都处于静止状态，则杆对地面的摩擦力方向分别为（）A．A图中向左，B图中向左B．A图中向左，B图中向右C．A图中向右，B图中向右D．A图中向右，B图中没有摩擦力【答案】D【解析】A杆受到的绳子的拉力是斜向右的，即在水平向右的方向上有分力，所以A受到向左的静摩擦力，B图中杆受到绳子竖直向上的拉力，相对地面没有运动趋势，所以不受摩擦力，思路分析：假设法和状态法是判断静摩擦力方向的有效方法试题点评：先弄清物体相对运动或者相对运动趋势的方向是关键，6.产生弹力的条件是______________.【答案】接触并且有形变【解析】物体发生弹性形变后，要恢复原状，对与它接触的物体有力的作用，这就是弹力；由此可见弹力是物体发生弹性形变而产生的，两个物体间弹力产生的条件是：物体直接接触并发生形变．思路分析：要解答此题需掌握：弹力的产生条件．两物体要直接接触且发生弹性形变才能产生弹力．试题点评：此题考查了有关弹力的产生条件，要注意辨别和运用7.除拉伸或缩短形变外，还有______形变和_______形变。
高考物理相互作用解题技巧讲解及练习题(含答案)及解析
高考物理互相作用解题技巧解说及练习题( 含答案 ) 及分析一、高中物理精讲专题测试互相作用1．如下图， A、 B 都是重物， A 被绕过小滑轮P 的细线悬挂， B 放在粗拙的水平桌面上，滑轮 P 被一根斜短线系于天花板上的 O 点， O′是三根细线的结点，细线 bO′水平拉着物体 B，cO′沿竖直方向拉着弹簧．弹簧、细线、小滑轮的重力不计，细线与滑轮之间的摩擦力可忽视，整个装置处于静止状态．若重物 A 的质量为2kg，弹簧的伸长量为5cm ，∠cO′a=120，°重力加快度g 取 10m/s 2，求：（1）桌面对物体 B 的摩擦力为多少？（2）弹簧的劲度系数为多少？（3）悬挂小滑轮的斜线中的拉力F 的大小和方向？【答案】（ 1）103N （2）200N/m（3） 20 3N ，方向在O′a与竖直方向夹角的角均分线上 .【分析】【剖析】（1）对结点O′受力剖析，依据共点力均衡求出弹簧的弹力和bO′绳的拉力，经过B 均衡求出桌面对 B 的摩擦力大小．（2）依据胡克定律求弹簧的劲度系数．（3）悬挂小滑轮的斜线中的拉力 F 与滑轮双侧绳索拉力的协力等大反向．【详解】（1）重物 A 的质量为2kg，则 O′a绳上的拉力为F O′a=G A=20N对结点 O′受力剖析，如下图，依据平行四边形定章得：水平绳上的力为：F ob=F O′a sin60 =10° 3 N物体 B 静止，由均衡条件可得，桌面对物体 B 的摩擦力f=F ob=10 3 N（2）弹簧的拉力大小为 F 弹 =F O′a cos60 °=10N．依据胡克定律得 F 弹 =kxF弹10得 k===200N/mx0.05（3）悬挂小滑轮的斜线中的拉力 F 与滑轮双侧绳索拉力的协力等大反向，则悬挂小滑轮的F F=2F ′a3N=20 3 N斜线中的拉力的大小为：O cos30 =2°×20×2方向在 O′a与竖直方向夹角的角均分线上2．（ 18 分）如下图，金属导轨水平面夹角为α，N、Q连线与MN MNC 和垂直，PQD， MN 与 PQ平行且间距为L，所在平面与M、 P 间接有阻值为R 的电阻；圆滑直导轨NC和 QD 在同一水平面内，与NQ 的夹角都为锐角θ。
高中物理相互作用题20套(带答案)及解析
高中物理互相作用题20 套( 带答案 ) 及分析一、高中物理精讲专题测试互相作用1．以下图,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,拉着球带动木块一同向右匀速运动,运动中 M、 m 相对地点保持不变,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 ,使球和木块一同向右匀速运动的拉力最小?【答案】（1） 30°（ 2）μ=（ 3）α=arctan．【分析】【详解】（1）对小球 B 进行受力剖析，设细绳对N 的拉力为T 由均衡条件可得：Fcos30 ° =Tcos θFsin30 ° +Tsin θ =mg代入数据解得：T=10，tanθ= ，即：θ=30°（2）对 M 进行受力剖析，由均衡条件有F N=Tsin θ +Mgf=Tcos θf= μF N解得：μ＝（3）对 M、 N 整体进行受力剖析，由均衡条件有：F N+Fsin α=（M+m ） gf=Fcos α =NμF联立得： Fcosα=μ（ M+m ） g-μFsin α解得： F＝令： sin β＝，cosβ=，即：tanβ=则：因此：当α+β=90时°F 有最小值．因此： tan α=μ=时 F 的值最小．即：α=arctan 【点睛】此题为均衡条件的应用问题，选择好适合的研究对象受力剖析后应用均衡条件求解即可，难点在于研究对象的选择和应用数学方法议论拉力 F 的最小值，难度不小，需要细细品味．A B都是重物，A被绕过小滑轮P的细线悬挂，B放在粗拙的水平桌面2．以下图，、上，滑轮 P 被一根斜短线系于天花板上的O 点， O′是三根细线的结点，细线 bO′水平拉着物体 B，cO′沿竖直方向拉着弹簧．弹簧、细线、小滑轮的重力不计，细线与滑轮之间的摩擦力可忽视，整个装置处于静止状态．若重物 A 的质量为 2kg，弹簧的伸长量为 5cm ，∠cO′a=120，°重力加快度g 取 10m/s 2，求：（1）桌面对物体 B 的摩擦力为多少？（2）弹簧的劲度系数为多少？（3）悬挂小滑轮的斜线中的拉力F 的大小和方向？【答案】（ 1）10 3N（2 ）200N/m （ 3）203N ，方向在O′a与竖直方向夹角的角均分线上 .【分析】【剖析】（1）对结点 O′受力剖析，依据共点力均衡求出弹簧的弹力和bO′绳的拉力，经过 B 均衡求出桌面对 B 的摩擦力大小．（ 2）依据胡克定律求弹簧的劲度系数．（3）悬挂小滑轮的斜线中的拉力 F 与滑轮双侧绳索拉力的协力等大反向．【详解】（1）重物 A 的质量为 2kg，则 O′a绳上的拉力为F O′a A=G =20N对结点 O′受力剖析，以下图，依据平行四边形定章得：水平绳上的力为：F ob=F O′a sin60 =10° 3 N物体 B 静止，由均衡条件可得，桌面对物体 B 的摩擦力f=F ob=10 3 N（2）弹簧的拉力大小为 F 弹 =F O′a cos60 °=10N．依据胡克定律得 F 弹 =kxF弹10得 k===200N/mx0.05（3）悬挂小滑轮的斜线中的拉力 F 与滑轮双侧绳索拉力的协力等大反向，则悬挂小滑轮的斜线中的拉力 F 的大小为： F=2F O′a×3cos30 =2°× 20N=20 3 N2方向在 O′a与竖直方向夹角的角均分线上3．以下图，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，（s in37 °=0.6, cos37°=0.8， g=10m/s 2）（1）物体遇到的摩擦力大小（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【分析】【剖析】【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因此：f=mgsinθ=7× 10× sin37=42N°(2)又：f=μ mgcosθ解得：μ=tanθ=0.75(3)受推力后仍匀速运动则：沿斜面方向有：Fcosθ-mg sinθ-μF N=0垂直斜面方向有：F N-mgcosθ-Fsinθ=0解得：F=240N【点睛】此题主假如解决摩擦因数，依照题目的提示，其在不受推力时能匀速运动，由此就能够获取摩擦因数μ=tanθ．4．以下图，竖直轻弹簧 B 的下端固定于水平面上，上端与 A 连结，开始时A静止。
高中物理相互作用常见题型及答题技巧及练习题(含答案)
高中物理相互作用常见题型及答题技巧及练习题(含答案)一、高中物理精讲专题测试相互作用1．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：200.450f mg 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．2．随着摩天大楼高度的增加,钢索电梯的制造难度越来越大。
利用直流电机模式获得电磁驱动力的磁动力电梯研发成功。
磁动力电梯的轿厢上安装了永久磁铁,电梯的井壁上铺设了电线圈。
这些线圈采取了分段式相继通电，生成一个移动的磁场,从而带动电梯上升或者下降。
工作原理可简化为如下情景。
如图所示，竖直平面内有两根很长的平行竖直轨道，轨道间有垂直轨道平面、方向相反的匀强磁场，磁感应强度均为；电梯轿厢固定在如图所示的一个匝金属框内（电梯轿厢在图中未画出），并且与之绝缘，金属框的边长为，两磁场的竖直宽度与金属框边的长度相同且均为，金属框整个回路的总电阻为；电梯所受阻力大小恒为；电梯空载时的总质量为。
已知重力加速度为。
（1）两磁场以速度竖直向上做匀速运动，电梯在图示位置由静止启动的瞬间，金属线框内感应电流的大小和方向；（2）两磁场以速度竖直向上做匀速运动，来启动处于静止状态的电梯，运载乘客的总质量应满足什么条件；（3）两磁场以速度竖直向上做匀速运动，启动处于静止状态下空载的电梯，最后电梯以某一速度做匀速运动，求在电梯匀速运动的过程中，外界在单位时间内提供的总能量。
高考必备物理相互作用技巧全解及练习题(含答案)及解析
高考必备物理相互作用技巧全解及练习题(含答案)及解析一、高中物理精讲专题测试相互作用1．如图所示，竖直轻弹簧B的下端固定于水平面上，上端与A连接，开始时A静止。
A 的质量为m＝2kg，弹簧B的劲度系数为k1＝200N/m。
用细绳跨过定滑轮将物体A与另一根劲度系数为k2的轻弹簧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，此时A上端轻绳恰好竖直伸直。
将弹簧C的右端点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。
已知ab＝60cm，求：（1）当弹簧C处在水平位置且未发生形变时，弹簧B的形变量的大小；（2）该过程中物体A上升的高度及轻弹簧C的劲度系数k2。
【答案】（1）10cm；（2）100N/m。
【解析】【详解】（1）弹簧C处于水平位置且没有发生形变时，A处于静止，弹簧B处于压缩状态；根据胡克定律有：k1x1＝mg代入数据解得：x1＝10cm（2）当ab＝60cm时，弹簧B处于伸长状态，根据胡克定律有：k1x2＝mg代入数据求得：x2＝10cm故A上升高度为：h＝x1+x2＝20cm由几何关系可得弹簧C的伸长量为：x3＝ab﹣x1﹣x2＝40cm根据平衡条件与胡克定律有：mg+k1x2＝k2x3解得k2＝100N/m2．（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。
高一物理必修1第三章相互作用典型题及答案解析
1．某研究小组对“滑动摩擦力的大小与接触面积、接触面湿度是否有关”的问题进行探究．他们选择了一块各面粗糙程度相同并带有挂钩的长方体物块为研究对象．那么：(1)实验所用到的测量工具是__________．(2)在测量滑动摩擦力的大小时，必须让物块在水平面上做__________运动，才能使测出拉力的大小与滑动摩擦力的大小__________．(3)下表为实验记录表格，通过分析表中序号为1、2、3的实验记录可得到的初步结论是：滑动摩擦力的大小与__________无关；表中序号为3、4、5的实验记录，则可说明滑动摩擦力的大小与__________有关.序号接触面积S接触面干湿程度摩擦力f/N1 小干2 中干3 大干4 大较湿5 大湿2．如右图所示，A为粗糙长木板，在水平面以速度v1向右运动，物块B在木板A的上面以速度v2向右运动，下列判断正确的是()A．若是v1＝v2，A、B之间无滑动摩擦力B．若是v1>v2，B受到了A所施加向右的滑动摩擦力C．若是v1<v2，B受到了A所施加向右的滑动摩擦力D．若是v1>v2，A受到了B所施加向左的滑动摩擦力3．右图为研究摩擦力的装置示意图，木块A受到的重力是100N，砝码盘B受到的重力忽略不计．当B中放入25N的砝码时，A恰好能匀速运动，则A与桌面间的动摩擦因数μB中放入10N砝码时，A静止不动．此时在水平方向A受到两个力的作用，即__________力，大小为__________N；__________力，大小为__________N．当B中放入40N砝码时，A受到的摩擦力为__________N.4．如图所示，矩形均匀薄板长AC＝60cm，宽CD＝10cm，在B点以细线悬挂，板处于平衡，AB＝35cm，则悬线和板边缘CA的夹角α等于多少？4题图5题图5．如图所示，一等边三角形ABC，在BC两点各放一个质量为m的小球，在A处放一个质量为2m的小球，则这个球组的重心在何处？6．如图所示的ABC是木匠用的曲尺，它是用粗细不同、质量分布均匀、AB和BC质量相等的木料做成的，D是AC连线的中点，E是AB的中点F和BC的中点G 连线的中点，则曲尺的重心在()A．B点B．D点C．E点D．G点7．如图所示，A、B是两个相同的轻弹簧，原长都是L0＝10cm，劲度系数km，现测得两个弹簧的总长为26cm，则(g取10m/s2)()A．m＝3kg B．m＝2kgC．m＝D．m＝1kg8．在现代汽车技术中，一般轿车都设置有“汽车悬架”，麦弗逊式(Mcpherson)及烛式悬架都是将螺旋弹簧和减振器有机组合，对缓冲冲击和消减冲击产生的振动全面考虑，大大提高了乘坐者的舒适性．现在有一组合弹簧，一根大弹簧内套了一根小弹簧，大弹簧比小弹簧长.为了测量弹簧的劲度系数，把组合弹簧的一端平齐并竖直固定，另一端处于自由状态，如下图甲所示．当压缩此组合弹簧时，测得力与压缩距离之间的关系图线如图乙所示，则大弹簧的劲度系数k1和小弹簧的劲度系数k2分别为多少？（9题图）9．如图所示，G A＝100N，G B＝40N，弹簧的劲度系数为500N/m，不计绳重和摩擦，求物体A对支持面的压力和弹簧的伸长量．10．关于共点力，下列说法中不正确的是()A．作用在一个物体上的两个力，如果大小相等，方向相反，这两个力是共点力B．作用在一个物体上的两个力，如果是一对平衡力，则这两个力是共点力C．作用在一个物体上的几个力．如果它们的作用点在同一点上，则这几个力是共点力D．作用在一个物体上的几个力，如果它们力的作用线汇交于同一点，则这几个力是共点力11．用三根轻绳将质量为m的物块悬挂在空中，如下图所示，已知绳ac和bc 与竖直方向的夹角分别为30°和60°，则ac绳和bc绳中的拉力分别为()A.32mg，12mg B.12mg，32mgC.34mg，12mg D.12mg，34mg12．如图所示，两根轻绳AO与BO所能承受的最大拉力大小相同，轻绳长度AO＜BO，若把所吊电灯的重力逐渐增大，则()A．AO绳先被拉断B．BO绳先被拉断C．AO绳和BO绳同时被拉断D．条件不足，无法判断13．两根长度相等的轻绳，下端悬挂一质量为m的物体，绳的上端分别固定在水平天花板上的M、N点．M、N两点之间的距离为s，如下图所示，已知两绳能承受的拉力均为F T，每根绳的长度不得短于多少？14．(2011年高考题)一蹦极运动员身系弹性蹦极绳从水面上方的高台下落，到最低点时距水面还有数米距离。
高考物理相互作用题20套(带答案)含解析
高考物理相互作用题20套(带答案)含解析一、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F N=Tsinθ+Mgf=Tcosθf=μF N解得：μ＝（3）对M、N整体进行受力分析，由平衡条件有：F N+Fsinα=（M+m）gf=Fcosα=μF N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，两条间距L =0.5m 且足够长的平行光滑金属直导轨，与水平地面成30α=︒角固定放置，磁感应强度B =0.4T 的匀强磁场方向垂直导轨所在的斜面向上，质量0.1kg ab m =、0.2kg cd m =的金属棒ab 、cd 垂直导轨放在导轨上，两金属棒的总电阻r =0.2Ω，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2m/s v =的恒定速度向上运动．某时刻释放cd ， cd 向下运动，经过一段时间其速度达到最大．已知重力加速度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 ,F =1.5N (2)Δ 1.0Wb/s ΔtΦ=,m 3m/s v = 【解析】 【详解】（1）以cd 为研究对象，当cd 速度达到最大值时，有：sin cd m g BIL α=①代入数据，得： I =5A由于之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：()sin ab cd F m m g α=+②（或对ab ：sin ab F m g BIL α=+） 代入数据，得： F =1.5N（2） 设cd 达到最大速度时abcd 回路产生的感应电动势为E ，根据法拉第电磁感应定律，有：ΔΔE tΦ=③ 由闭合电路欧姆定律，有：EI r=④ 联立③④并代入数据，得：ΔΔtΦ=1.0Wb/s 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：ΔΔ()Δm B S BL v v t Φ=⋅=+⋅⑤ 回路磁通量的变化率：Δ()Δm BL v v tΦ=+⑥v m/s联立⑤⑥并代入数据，得：m3【点睛】本题是电磁感应中的力学问题，综合运用电磁学知识和力平衡知识；分析清楚金属棒的运动过程与运动性质是解题的前提，应用平衡条件、欧姆定律即可解题．3．如下图，水平细杆上套有一质量为M的小环A，用轻绳将质量为m=1.0kg的小球B与A相连，B受到始终与水平成53o角的风力作用，与A一起向右匀速运动，此时轻绳与水平方向的夹角为37o，运动过程中B球始终在水平细杆的正下方，且与A的相对位置不变．已知细杆与环A间的动摩擦因数为，（g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8）求：（1）B对绳子的拉力大小（2）A环的质量．【答案】（1）6.0N；（2）1.08kg【解析】【详解】（1）对小球B受力分析如图，得：F T=mgsin37°代入数据解得：F T=6.0N（2）环A做匀速直线运动，受力如图，有：F T cos37°-f=0F N=Mg+F T sin37°又：f=μF N代入数据解得：M=1.08kg4．如图所示，质量为M、倾角为α的斜面体（斜面光滑且足够长）放在粗糙的水平地面上，底部与地面的动摩擦因数为μ，斜面顶端与劲度系数为k、自然长度为l的轻质弹簧相连，弹簧的另一端连接着质量为m的物块．压缩弹簧使其长度为3l/4时将物块由静止开始释放，物块在斜面上做简谐运动且物块在以后的运动中，斜面体始终处于静止状态．重力加速度为g．（1）求物块处于平衡位置时弹簧的伸长量；（2）求物块的振幅和弹簧的最大伸长量；（3）使斜面始终处于静止状态，动摩擦因数μ应满足什么条件（假设滑动摩擦力等于最大静摩擦力）？【答案】（1）sinmglkα∆=（2）2sin4l mgkα+（3）2(4sin)cos44cos sinkl mgMg mg klααμαα+≥+-【解析】（1）设物块处于平衡位置时弹簧的伸长量为Δl，则sin0mg k lα-∆=解得sinmglkα∆=（2）物块做简谐运动的振幅为sin44l mg lA lkα=∆+=+由简谐运动的对称性可知，弹簧的最大伸长量为:max2sin4l mgl A lkα∆=+∆=+（3）以物块的平衡位置为原点、沿斜面向下为位移正方向建立坐标系，设某时刻物块位移x为正，斜面受到弹簧沿斜面向下的拉力F、地面的水平向右的摩擦力f，如图所示．由于斜面受力平衡，则有在水平方向上有：1cos sin0F f Nαα--=；在竖直方向上有：21sin cos0N F N Mgαα---=又()F k x l=+∆，1cosN mgα=联立可得cosf kxα=，2sinN Mg mg kxα=++为使斜面始终处于静止状态，结合牛顿第三定律，应满足2f Nμ≤所以2cossinf k xN Mg mg kxαμα≥=++因-A ≤x ≤A ，所以当-A 时，上式右端达到最大值，于是有()24sin cos 44cos sin kl mg Mg mg kl ααμαα+≥+-【另解】 对由斜面、物块、弹簧组成的系统受力分析，受重力（M ＋m ）g 、地面的支持力N 和水平方向的静摩擦力f 作用，如图所示．建立图示直角坐标系，根据牛顿第二定律可知： 在水平方向上有：f =M ×0＋ma cos α； 在竖直方向上有：N －（M ＋m ）g =M ×0＋ma sin α 其中，静摩擦力f ≤f m ＝μN ， 又因弹簧振子有kx=-ma 且－A ≤x ≤A ，联立以上各式，解得：()24sin cos44cos sin kl mg Mg mg kl ααμαα+≥+-.点睛：本题关键是先对滑块受力分析，然后根据牛顿第二定律列式分析；最后对斜面体受力分析，确定动摩擦因数的范围.5．为了研究过山车的原理，某物理小组提出了下列的设想：取一个与水平方向夹角为，长为的倾斜轨道AB ，通过微小圆弧与长为的水平轨道BC 相连，然后在C 处设计一个竖直完整的光滑圆轨道，出口为水平轨道D ，如图所示．现将一个小球从距A 点高为的水平台面上以一定的初速度水平弹出，到A 点时速度方向恰沿AB 方向，并沿倾斜轨道滑下．已知小球与AB 和BC 间的动摩擦因数均为．取．求：（1）小球初速度的大小；（2）小球滑过C点时的速率；（3）要使小球不离开轨道，则竖直圆弧轨道的半径R应该满足什么条件．【答案】（1）；（2）；（3）．【解析】试题分析：（1）小球离开弹簧后做平抛运动到达A点，竖直方向：由可知在A点的速度v A恰好沿AB方向，由几何关系可知：水平方向分速度即小球的初速度:（2）从A经B到C点的过程，由动能定理得：小球滑过C点时的速率:（3）①若小球能通过圆形轨道的最高点，做完整的圆周运动，则其不脱离轨道．小球刚能通过最高点时，小球在最高点与轨道没有相互作用，重力提供向心力．根据牛顿第二定律：小球由C运动到圆形轨道的最高点，机械能守恒：得：，即轨道半径不能超过1．08m．②若小球没有到达圆形轨道的与圆心等高处速度就减小到零，此后又沿轨道滑下，则其也不脱离轨道．此过程机械能守恒，小球由C到达刚与圆心等高处，有：得：，即轨道半径不能小于2．7m．③若圆形轨道半径太大，就会与倾斜轨道相交，故圆形轨道半径最大时恰遇倾斜轨道相切．当圆轨道与AB相切时，由几何关系得：，即圆轨道的半径不能超过1．5m．综上所述，要使小球不离开轨道，R应该满足的条件是：．考点：平抛运动，圆周运动，动能定理，机械能守恒定律．【名师点睛】从抛出点到A点做平抛运动，根据平抛运动的规律可解得落到A点时竖直方向的速度v y，根据竖直方向速度v y与水平方向速度v x的夹角之间的关系，可以解得水平速度v0；要求小物块沿倾斜轨道AB滑动经C点的速率，可利用动能定律列式求解；小球不离开轨道，一种情况是到与圆心等高前返回，另一种情况是完成完整的圆周运动，就要根据在圆周最高点重力提供向心力求解．6．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，μ为物块与木板间的动摩擦因数。
物理相互作用题20套(带答案)及解析
物理相互作用题20套(带答案)及解析一、高中物理精讲专题测试相互作用1．如图所示，B 、C 两小球的重力均为G ，用细线悬挂于A 、D 两点，系统处于静止状态．求：（1）AB 和CD 两根细线的拉力各为多大？ （2）细线BC 与竖直方向的夹角是多大？ 【答案】（1）13F G =、2F G =（2）060θ= 【解析】 【分析】 【详解】（1）对B 、C 整体研究，如图所示：由图可得AB 线的拉力为：，CD 线的拉力为：（2）对C 球研究，如图所示：，可得：，．【考点定位】考查了共点力平衡条件的应用 【点睛】在处理共点力平衡问题时，关键是对物体进行受力分析，然后根据正交分解法将各个力分解成两个方向上的力，然后列式求解，如果物体受到三力处于平衡状态，则可根据矢量三角形法，将三个力移动到一个三角形中，然后根据角度列式求解，2．如图所示，水平面上有一个倾角为的斜劈，质量为m．一个光滑小球，质量也m，用绳子悬挂起来，绳子与斜面的夹角为，整个系统处于静止状态．（1）求出绳子的拉力T；（2）若地面对斜劈的最大静摩擦力等于地面对斜劈的支持力的k倍，为了使整个系统保持静止，k值必须满足什么条件？【答案】（1）（2）【解析】【分析】【详解】试题分析：(1)以小球为研究对象，根据平衡条件应用正交分解法求解绳子的拉力T；(2)对整体研究，根据平衡条件求出地面对斜劈的静摩擦力f，当f≤f m时，整个系统能始终保持静止．解：(1)对小球：水平方向：N1sin30°=Tsin30°竖直方向：N1cos30°+Tcos30°=mg代入解得：；(2)对整体：水平方向：f=Tsin30°竖直方向：N2+Tcos30°=2mg而由题意：f m=kN2为了使整个系统始终保持静止，应该满足：f m≥f解得：．点晴：本题考查受力平衡的应用，小球静止不动受力平衡，以小球为研究对象分析受力情况，建立直角坐标系后把力分解为水平和竖直两个方向，写x轴和y轴上的平衡式，可求得绳子的拉力大小，以整体为研究对象，受到重力、支持力、绳子的拉力和地面静摩擦力的作用，建立直角坐标系后把力分解，写出水平和竖直的平衡式，静摩擦力小于等于最大静摩擦力，利用此不等式求解．3．随着摩天大楼高度的增加,钢索电梯的制造难度越来越大。
高中物理必修一第三章《相互作用》测试题(有答案解析)
一、选择题1．如图所示，一质量为m的物块静止在倾角为θ的斜面上，物块与斜面间的滑动摩擦因数为μ，重力加速度为g，则（）A．物块受到一个沿斜面向下的力，大小为m gsinθB．物块所受摩擦力的大小为0C．物块所受摩擦力的大小为μmg cosθD．物块所受摩擦力的大小为mg sinθ2．a、b、c为三个质量相同的木块、叠放于水平桌面上。
水平恒力F作用于木块b，三木块以共同速度v沿水平桌面匀速移动，如图所示，则在运动过程中（）A．b作用于a的静摩擦力为零B．b作用于a的静摩擦力为3FC．b作用于c的静摩擦力为2 3 FD．c作用于地面的滑动摩擦力为3F3．如图所示，一根弹性杆的一端固定在倾角为30°的斜面上，杆的另一端固定一个质量为m=0.2kg的小球，小球处于静止状态，弹性杆对小球的弹力为（）A．大小为2 N，方向平行于斜面向上B．大小为1 N，方向平行于斜面向上C．大小为2 N，方向垂直于斜面向上D．大小为2 N，方向竖直向上4．如图所示，物块A放在直角三角形斜面体B上面，B放在弹簧上面并紧挨着竖直墙壁，初始时A、B静止，现用力F沿斜面向上推A，但A、B仍未动。
则下列说法正确的是（）A．施加力F前，B与墙面间的弹力一定为零B．施加力F后，B对A的摩擦力方向一定沿斜面向上C．施加力F后B与墙之间可能没有摩擦力D．施加力F后，弹簧弹力可能变化5．通过学习牛顿运动定律知识，我们可以知道（）A．力是物体运动状态改变的原因B．物体的运动需要力来维持C．惯性的大小与质量有关，与速度大小也有关D．物体之间的作用力与反作用力，总是同时产生但不一定同时消失的6．如图所示，矩形物块A和楔形物块B、C叠放在水平地面上，B物块上表面水平。
水平向左的力F作用在B物块上，整个系统处于静止状态，则B受到的力的个数是（）A．4个B．5个C．6个D．7个7．作用于O点的三力平衡，设其中一个力的大小F1，沿y轴正方向，力F2大小未知，与x轴负方向夹角θ（θ<90°），如图所示。
高考物理相互作用题20套(带答案)含解析(20211108131714)
高考物理互相作用题 20 套( 带答案 ) 含分析一、高中物理精讲专题测试互相作用1． 一轻弹簧的一端固定在倾角为θ的固定圆滑斜面的底部，另一端和质量为 m 的小物块a 相连，如下图．质量为3m 的小物块 b 紧靠 a 静止在斜面上，此时弹簧的压缩量为5x 0，从 t=0 时开始，对 b 施加沿斜面向上的外力，使 b 一直做匀加快直线运动．经过一段 时间后，物块 a 、b 分别；再经过相同长的时间，b 距其出发点的距离恰巧也为x 0．弹簧的形变一直在弹性限度内，重力加快度大小为 g ．求 ：(1) 弹簧的劲度系数； (2) 物块 b 加快度的大小；(3) 在物块 a 、 b 分别前，外力大小随时间变化的关系式．8mg sin22（ 2） g sin（3） F8 mg sin4mg sin【答案】 （1）5x 052525x 0【分析】 【详解】（1）对整体剖析，依据均衡条件可知，沿斜面方向上重力的分力与弹簧弹力均衡，则有：3kx 0=（ m+m ） gsin θ58mgsin解得： k=5x 0（2）由题意可知， b 经两段相等的时间位移为 x 0；x 1 1 由匀变速直线运动相邻相等时间内位移关系的规律可知：x 04说明当形变量为x 1x 0x 03x 0 时两者分别；4 4对 m 剖析，因分别时 ab 间没有弹力，则依据牛顿第二定律可知：kx 1 -mgsin θ =ma联立解得： a=1gsin5（3）设时间为 t ，则经时间 t 时， ab 行进的位移 x=1 at 2= gsin t 22 10则形变量变成： △x=x 0-x对整体剖析可知，由牛顿第二定律有：F+k △x-（ m+ 3m ） gsin θ=（m+ 3 m ） a5 5解得： F= 84mg2 sin2t 2 mgsin θ+25x025因分别时位移 x= x0由 x=x0 =1at2解得：t5x0 4422gsin故应保证 0≤t＜5x0， F表达式才能建立．2gsin点睛：本题考察牛顿第二定律的基本应用，解题时必定要注意明确整体法与隔绝法的正确应用，同时注意剖析运动过程，明确运动学公式的选择和应用是解题的重点．2．如下图 ,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,拉着球带动木块一同向右匀速运动,运动中 M、 m 相对地点保持不变,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 ,使球和木块一同向右匀速运动的拉力最小?【答案】（1） 30°（ 2）μ=（ 3）α=arctan．【分析】【详解】（1）对小球 B 进行受力剖析，设细绳对N 的拉力为 T 由均衡条件可得：Fcos30 ° =Tcos θFsin30 ° +Tsin θ =mg代入数据解得：T=10，tanθ= ，即：θ=30°（2）对 M 进行受力剖析，由均衡条件有F N=Tsin θ +Mgf=Tcos θf= μF N解得：μ＝（3）对 M、 N 整体进行受力剖析，由均衡条件有：F N+Fsin α=（M+m ） gf=Fcos α =NμF联立得： Fcosα=μ（ M+m ） g-μFsin α解得： F＝令： sin β＝，cosβ=，即：tanβ=则：所以：当α+β=90时°F有最小值．所以：tan α=μ=时 F 的值最小．即：α=arctan【点睛】本题为均衡条件的应用问题，选择好适合的研究对象受力剖析后应用均衡条件求解即可，难点在于研究对象的选择和应用数学方法议论拉力 F 的最小值，难度不小，需要细细品尝．3．质量 m＝ 5kg 的物体在 20N 的水平拉力作用下，恰能在水平川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，仍要使物体在水平川面上匀速滑动，所需推力应为多大？（ g＝ 10N/kg， sin37 °＝ 0.6，cos37°＝ 0.8）【答案】 35.7N ；【分析】解：用水平力拉时，物体受重力、支持力、拉力和滑动摩擦力，依据均衡条件，有：f mgf20解得：0.4mg 50改用水平力推物体时，对物块受力剖析，并建正交坐标系如图：由 F X0 得： Fcos f①由 F Y0得： N mg Fsin②此中：fN③解以上各式得：F35.7N【点睛】本题重点是两次对物体受力剖析，而后依据共点力均衡条件列方程求解，注意摩擦力是不一样的，不变的是动摩擦因数．4．如下图：一根圆滑的丝带两头分别系住物块A、C，丝带绕过两定滑轮，在两滑轮之间的丝带上搁置了球B,D经过细绳越过定滑轮水平寄引C物体。
(物理)高考必备物理相互作用技巧全解及练习题(含答案)及解析
（物理）高考必备物理相互作用技巧全解及练习题(含答案)及解析一、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F N=Tsinθ+Mgf=Tcosθf=μF N解得：μ＝（3）对M、N整体进行受力分析，由平衡条件有：F N+Fsinα=（M+m）gf=Fcosα=μF N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：mg sinθ-f=0所以：f=mg sinθ=7×10×sin37°=42N(2)又：f=μmg cosθ解得：μ=tanθ=0.75(3)受推力后仍匀速运动则：沿斜面方向有：F cosθ-mg sinθ-μF N=0垂直斜面方向有：F N-mg cosθ-F sinθ=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，竖直轻弹簧B的下端固定于水平面上，上端与A连接，开始时A静止。
高考物理相互作用及其解题技巧及练习题(含答案)及解析
高考物理相互作用及其解题技巧及练习题(含答案)及解析一、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：200.450f mg 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．如图所示,在倾角=30°的斜面上放一木板A,重为G A =100N,板上放一重为G B =500N 的木箱B,斜面上有一固定的挡板,先用平行于斜面的绳子把木箱与挡板拉紧,然后在木板上施加一平行斜面方向的拉力F,使木板从木箱下匀速抽出此时,绳子的拉力T=400N 。
高中物理 必修一【相互作用】典型题(带解析)
高中物理 必修一一、【重力 弹力 摩擦力】1．如图所示，小车内一根轻质弹簧沿竖直方向和一条与竖直方向成α角的细绳拴接一小球．当小车和小球相对静止，一起在水平面上运动时，下列说法正确的是( )A ．细绳一定对小球有拉力的作用B ．轻弹簧一定对小球有弹力的作用C ．细绳不一定对小球有拉力的作用，但是轻弹簧对小球一定有弹力D ．细绳不一定对小球有拉力的作用，轻弹簧对小球也不一定有弹力解析：选D ．若小球与小车一起做匀速运动，则细绳对小球无拉力；若小球与小车有向右的加速度a ＝g tan α，则轻弹簧对小球无弹力，D 正确．2．一轻质弹簧原长为8 cm ，在4 N 的拉力作用下伸长了2 cm ，弹簧未超出弹性限度．则该弹簧的劲度系数为( )A ．40 m/NB ．40 N/mC ．200 m/ND ．200 N/m解析：选D ．由F ＝kx 知，弹簧的劲度系数k ＝F x ＝40.02N/m ＝200 N/m ，选项D 正确． 3.在日常生活及各项体育运动中，有弹力出现的情况比较普遍，如图所示的情况就是一个实例．当运动员踩压跳板使跳板弯曲到最低点时，下列说法正确的是( )A ．跳板发生形变，运动员的脚没有发生形变B ．运动员受到的支持力，是运动员的脚发生形变而产生的C ．此时跳板对运动员的支持力和运动员的重力等大D ．此时跳板对运动员的支持力大于运动员的重力解析：选D ．发生相互作用的物体均要发生形变，故A 错误；发生形变的物体，为了恢复原状，会对与它接触的物体产生弹力的作用，B 错误；在最低点，运动员虽然处于瞬间静止状态，但接着运动员要加速上升，故此时跳板对运动员的支持力大于运动员的重力，C错误，D 正确． 4.如图所示为武警战士用头将四块砖顶在墙上苦练头功的照片．假设每块砖的质量均为m ，砖与墙面、砖与头间的动摩擦因数均为μ，最大静摩擦力等于滑动摩擦力．要使砖恰好静止不动，则武警战士的头对砖施加的水平力为( )A ．mg μB ．2mg μC ．3mg μD ．4mg μ 解析：选B ．以四块砖为研究对象，进行受力分析．砖恰好静止不动，则砖所受到的摩擦力刚好与其重力相等，即f 1＋f 2＝4mg ，又f 1＝f 2＝μF ，联立两式可得F ＝2mg μ，即武警战士施加的水平力为F ＝2mg μ，选项B 正确． 5.如图，一物块在水平拉力F 的作用下沿水平桌面做匀速直线运动．若保持F 的大小不变，而方向与水平面成60°角，物块也恰好做匀速直线运动．物块与桌面间的动摩擦因数为( )A ．2－ 3B ．36C ．33D ．32解析：选C ．当拉力水平时，物块做匀速运动，则F ＝μmg ，当拉力方向与水平方向的夹角为60°时，物块也刚好做匀速运动，则F cos 60°＝μ(mg －F sin 60°)，联立解得μ＝33，A 、B 、D 项错误，C 项正确．6．如图所示，两木块的质量分别为m 1和m 2，两轻质弹簧的劲度系数分别为k 1和k 2，上面木块压在上面的弹簧上(但不拴接)，整个系统处于平衡状态．现缓慢向上提上面的木块，直到它刚离开上面弹簧，在此过程中下面木块移动的距离为( )A ．m 1g k 1B ．m 2g k 1C ．m 1g k 2D ．m 2g k 2 解析：选C ．在此过程中，压在下面弹簧上的压力由(m 1＋m 2)g 减小到m 2g ，即减少了m 1g ，根据胡克定律可断定下面弹簧的长度增长了Δl ＝m 1g k 2，即下面木块移动的距离为m 1g k 2，选项C 正确．7．如图所示，有8个完全相同的长方体木板叠放在一起，每个木板的质量为100 g ，某人用手在这叠木板的两侧加一水平压力F ，使木板水平静止．若手与木板之间的动摩擦因数为μ1＝0.5，木板与木板之间的动摩擦因数为μ2＝0.2，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g 取10 m/s 2.则水平压力F 至少为( )A ．8 NB ．15 NC ．16 ND ．30 N解析：选B ．先将所有的木板当成整体，受力分析，竖直方向受重力和静摩擦力，则二力平衡有2μ1F ≥8mg ；再对除两外侧木板剩余木板受力分析，竖直方向受重力和静摩擦力，由二力平衡有2μ2F ≥6mg ；联立解得F ≥15 N ；故B 正确，A 、C 、D 错误．8．(多选)轻杆的一端安装有一个小滑轮P ，用手握住杆的另一端支撑着悬挂重物的轻绳，如图所示．现使杆和竖直方向的夹角缓慢减小，则杆对滑轮P 的作用力( )A ．大小变大B ．大小不变C ．方向发生变化，但始终沿杆方向D ．方向始终在P 两侧轻绳的夹角的角平分线上，不一定沿杆解析：选BD ．滑轮P 受到两侧轻绳的拉力和杆的作用力，其中两侧轻绳的拉力大小相等，且等于重物的重力，使杆和竖直方向的夹角缓慢减小时，两拉力的方向不变，则其合力也不变，方向始终在P 两侧轻绳夹角的角平分线上，因滑轮P 受力平衡，故杆对滑轮P 的作用力大小不变，方向始终在P 两侧轻绳夹角的角平分线上，不一定沿杆，选项B 、D 正确．9．如图所示，质量为m 的木块P 在质量为M 的长木板ab 上滑行，长木板ab 在地面上一直处于静止状态．若长木板ab 与地面间的动摩擦因数为μ1，木块P 与长木板ab 间的动摩擦因数为μ2，则长木板ab 受到地面的摩擦力大小为( )A ．μ1MgB ．μ1(m ＋M )gC ．μ2mgD ．μ1Mg ＋μ2mg解析：选C ．木块P 对长木板ab 的滑动摩擦力大小为F ＝μ2mg ，长木板ab 始终静止，则地面对长木板ab 的静摩擦力大小为F ′＝F ＝μ2mg ，故选项C 正确．10.如图所示，在竖直平面内固定一直杆，将轻环套在杆上．不计质量的滑轮用轻质绳OP 悬挂在天花板上，另一轻绳通过滑轮系在轻环上，不计所有摩擦．现向左缓慢拉绳，当环静止时，与手相连的绳子水平，若杆与地面间夹角为θ，则绳OP 与天花板之间的夹角为( )A ．π2B ．θC ．π4＋θ2D ．π4－θ2解析：选C ．当轻环静止不动时，PQ 绳对轻环的拉力与杆对轻环的弹力等大、反向、共线，所以PQ 绳垂直于杆，由几何关系可知，绳PQ 与竖直方向之间的夹角是θ；对滑轮进行受力分析如图，由于滑轮的质量不计，则OP 绳对滑轮的拉力与两个绳子上拉力的合力大小相等、方向相反，所以OP 绳的方向一定在两根绳子之间的夹角的角平分线上，由几何关系得OP 绳与天花板之间的夹角α＝12β＝12⎝⎛⎭⎫π2＋θ＝π4＋θ2，C 正确．11．一根轻质弹性绳的两端分别固定在水平天花板上相距80 cm 的两点上，弹性绳的原长也为80 cm.将一钩码挂在弹性绳的中点，平衡时弹性绳的总长度为100 cm ；再将弹性绳的两端缓慢移至天花板上的同一点，则弹性绳的总长度变为(弹性绳的伸长始终处于弹性限度内)( )A ．86 cmB ．92 cmC ．98 cmD ．104 cm解析：选B ．将钩码挂在弹性绳的中点时，由数学知识可知钩码两侧的弹性绳(劲度系数设为k )与竖直方向夹角θ均满足sin θ＝45，对钩码(设其重力为G )静止时受力分析，得G ＝2k ⎝⎛⎭⎫1 m 2－0.8 m 2cos θ；弹性绳的两端移至天花板上的同一点时，对钩码受力分析，得G ＝2k ⎝⎛⎭⎫L 2－0.8 m 2，联立解得L ＝92 cm ，可知A 、C 、D 项错误，B 项正确．12．(多选)如图所示，将两相同的木块a 、b 置于粗糙的水平地面上，中间用一轻弹簧连接，两侧用细绳系于墙壁．开始时a 、b 均静止，弹簧处于伸长状态，两细绳均有拉力，a 所受摩擦力F f a ≠0，b 所受摩擦力F f b ＝0.现将右侧细绳剪断，则剪断瞬间( )A ．F f a 大小不变B ．F f a 方向改变C ．F f b 仍然为零D ．F f b 方向向右解析：选AD ．剪断右侧绳的瞬间，右侧绳上拉力突变为零，而弹簧对两木块的拉力没有发生突变，与原来一样，所以b 相对地面有向左的运动趋势，受到静摩擦力F f b 方向向右，C 错误、D 正确；剪断右侧绳的瞬间，木块a 受到的各力都没有发生变化，A 正确，B 错误．13．(多选)在探究静摩擦力变化规律及滑动摩擦力变化规律的实验中，设计了如图甲所示的演示装置，力传感器A 与计算机连接，可获得力随时间变化的规律，将力传感器固定在光滑水平桌面上，测力端通过细绳与一滑块相连(调节力传感器高度可使细绳水平)，滑块放在较长的小车上，小车一端连接一根轻绳并跨过光滑的轻质定滑轮系一只空沙桶(调节滑轮可使桌面上部轻绳水平)，整个装置处于静止状态．实验开始时打开力传感器同时缓慢向沙桶里倒入沙子，小车一旦运动起来，立即停止倒沙子，若力传感器采集的图象如图乙，则结合该图象，下列说法正确的是( )A．可求出空沙桶的重力B．可求出滑块与小车之间的滑动摩擦力的大小C．可求出滑块与小车之间的最大静摩擦力的大小D．可判断第50 s后小车做匀速直线运动(滑块仍在车上)解析：选ABC．t＝0时刻，力传感器显示拉力为2 N，则滑块受到的摩擦力为静摩擦力，大小为2 N，由小车与空沙桶受力平衡可知空沙桶的重力也等于2 N，A选项正确；t ＝50 s时刻摩擦力达到最大值，即最大静摩擦力为3.5 N，同时小车启动，说明带有沙子的沙桶重力等于3.5 N，此时摩擦力立即变为滑动摩擦力，故摩擦力突变为3 N的滑动摩擦力，B、C选项正确；此后由于沙子和沙桶重力3.5 N大于滑动摩擦力3 N，故50 s后小车将做匀加速运动，D选项错误．14．(多选)如图所示，水平地面粗糙，A、B两同学站在地上水平推墙．甲图中A向前推B，B向前推墙；乙图中A、B同时向前推墙．每人用力的大小都为F，方向水平．则下列说法中正确的是()A．甲图方式中墙受到的推力为2FB．乙图方式中墙受到的推力为2FC．甲图方式中两位同学受到地面的摩擦力大小都为FD．乙图方式中两位同学受到地面的摩擦力大小都为F解析：选BD．对于乙图，墙壁在水平方向所受到人的作用力如图(a)所示(俯视图)，此时墙壁所受到的推力为F合＝2F.根据力的平衡可知A、B两人受到的静摩擦力均为F f＝F.故B、D正确．对于甲图，先以墙壁为研究对象，此时墙壁所受到的推力只有B对它的推力F，如图(b)所示．然后再以B为研究对象，B同学的受力情况如图(c)所示，B受到A的推力F和墙壁的反作用力F1′，由于F＝F1′，所以此时B在水平方向不受摩擦力的作用．再以A为研究对象，A同学的受力情况如图(d)所示，根据牛顿第三定律可知由于A对B的作用力为F，所以B对A的反作用力F2′＝F，根据力的平衡可知A所受地面的摩擦力F f＝F，故A、C错误．二、【力的合成与分解】1．物体受共点力F1、F2、F3作用而做匀速直线运动，若F1、F2、F3三个力不共线，则这三个力可能选取的数值为()A．15 N、5 N、6 N B．3 N、6 N、4 NC．1 N、2 N、10 N D．1 N、6 N、7 N解析：选B．物体在F1、F2、F3作用下而做匀速直线运动，则三个力的合力必定为零，只有B选项中的三个力的合力可以为零且三个力不共线，B正确．2. (多选)一个大人拉着载有两个小孩的小车(其拉杆可自由转动)沿水平地面匀速前进，则对小孩和车下列说法正确的是()A．拉力的水平分力等于小孩和车所受的合力B．拉力与摩擦力的合力大小等于车和小孩重力大小C．拉力与摩擦力的合力方向竖直向上D．小孩和车所受的合力为零解析：选CD．小孩和车整体受重力、支持力、拉力和摩擦力，根据共点力平衡条件，拉力的水平分力等于小孩和车所受的摩擦力，故选项A错误；拉力、摩擦力的合力与重力、支持力的合力平衡，重力、支持力的合力竖直向下，故拉力与摩擦力的合力方向竖直向上，故选项B错误，C正确；小孩和车做匀速直线运动，故所受的合力为零，故选项D正确．3．如图所示是轿车常用的千斤顶，当摇动把手时，螺纹轴就能迫使千斤顶的两臂靠拢，从而将汽车顶起．当车轮刚被顶起时，汽车对千斤顶的压力为1.0×105 N，此时千斤顶两臂间的夹角为120°.下列判断正确的是()A．此时千斤顶每臂受到的压力大小均为5.0×104 NB．此时千斤顶对汽车的支持力为1.0×104 NC．若继续摇动把手，将汽车顶起，千斤顶每臂受到的压力将增大D．若继续摇动把手，将汽车顶起，千斤顶每臂受到的压力将减小解析：选D．汽车对千斤顶的压力大小为1.0×105 N，根据牛顿第三定律，千斤顶对汽车的支持力也为1.0×105 N，B项错误；两臂夹角为120°，由力的合成可知千斤顶每臂受到的压力为1.0×105 N，A项错误；继续摇动把手，将汽车顶起，千斤顶两臂夹角减小，每臂受到的压力减小，C项错误，D项正确．4．(多选)如图所示是某同学为颈椎病人设计的一个牵引装置的示意图．一根绳绕过两个定滑轮后两端各挂着一个相同质量的重物，与动滑轮相连的帆布带拉着病人的颈椎(图中是用手指代替颈椎做实验)，整个装置在同一竖直平面内．如果要增大颈椎所受的拉力，可采取的办法是()A．只增加绳的长度B．只增加重物的重量C．只将手指向下移动D．只将手指向上移动解析：选BC．对力进行合成，可知颈椎所受的拉力F＝2mg cos θ，增加mg或减小θ，都可以增大F，选项B、C正确．5.如图所示，一个“U”形弹弓顶部跨度为L，在左、右顶部分别连接两根相同的橡皮条，橡皮条均匀且弹性良好，其自由长度均为L，在两橡皮条的末端用一块软羊皮(长度不计)做成裹片可将弹丸发射出去．若橡皮条伸长时的弹力满足胡克定律，且劲度系数为k，发射弹丸时每根橡皮条的最大长度为2L(弹性限度内)，则弹丸被发射过程中所受的最大合力为()A ．152kLB ．32kL C ．2kL D ．kL解析：选A ．当橡皮条伸长L 时，弹力最大，为kL ，弹丸受合力最大，由几何关系可得4L 2－14L 22L ＝12F kL ，得F ＝152kL ，故A 正确． 6．(多选)已知力F 的一个分力F 1跟F 成30°角，大小未知，另一个分力F 2的大小为33F ，方向未知，则F 1的大小可能是( )A ．3F 3B ．3F 2C ．23F 3D ．3F 解析：选AC ．如图所示，因F 2＝33F ＞F sin 30°，故F 1的大小有两种可能情况，由ΔF ＝F 22－(F sin 30°)2＝36F ，即F 1的大小分别为F cos 30°－ΔF 和F cos 30°＋ΔF ，即F 1的大小分别为33F 和233F ，A 、C 正确．7．(多选)如图所示是李强同学设计的一个小实验，他将细绳的一端系在手指上，细绳的另一端系在直杆的A 端，杆的左端顶在掌心上，组成一个“三角支架”．在杆的A 端悬挂不同的重物，并保持静止．通过实验会感受到( )A ．细绳是被拉伸的，杆是被压缩的B ．杆对手掌施加的作用力的方向沿杆由C 指向AC ．细绳对手指施加的作用力的方向沿细绳由B 指向AD ．所挂重物质量越大，细绳和杆对手的作用力也越大 解析：选ACD ．重物所受重力的作用效果有两个，一是拉紧细绳，二是使杆压紧手掌，所以重力可分解为沿细绳方向的力F 1和垂直于掌心方向的力F 2，如图所示，由三角函数得F 1＝G cos θ，F 2＝G tan θ，故选项A 、C 、D 正确．8．蹦床可简化为如图所示的完全相同的网绳构成的正方形，点O 、a 、b 、c 等为网绳的结点．当网水平张紧时，若质量为m 的运动员从高处竖直落下，并恰好落在O 点，当该处下凹至最低点时，网绳aOe 、cOg 均成120°向上的张角，此时O 点受到的向下的冲击力为F ，则这时O 点周围每根网绳的拉力的大小为( )A ．F 4B ．F 2C ．F ＋mg 4D ．F ＋mg 2解析：选B ．设每根网绳的拉力大小为F ′，对结点O 有：4F ′cos 60°－F ＝0，解得F ′＝F 2，选项B 正确． 9．如图所示，小球A 、B 通过一条细绳跨过定滑轮连接，它们都套在一根竖直杆上．当两球平衡时，连接A 、B 两球的细绳与水平方向的夹角分别为θ 和2θ.假设装置中的各处摩擦均不计，则A 、B 球的质量之比为( )A ．2cos θ∶1B ．1∶2cos θC ．tan θ∶1D ．1∶2sin θ解析：选B ．对A 、B 两球受力分析如图所示，由力的平衡条件可知，T ′sin θ＝m A g ，T sin 2θ＝m B g ，T ′＝T ，解得m A ∶m B ＝sin θ∶sin 2θ＝1∶2cos θ，B 正确．10．(多选)如图所示，重物A被绕过小滑轮P的细线所悬挂，重物B放在粗糙的水平桌面上；小滑轮P被一根斜拉短线系于天花板上的O点；O′是三根线的结点，bO′水平拉着B物体，cO′沿竖直方向拉着弹簧；弹簧、细线、小滑轮的重力和细线与滑轮间的摩擦力均可忽略，整个装置处于静止状态，g＝10 m/s2.若悬挂小滑轮的斜线OP的张力是20 3 N，则下列说法中正确的是()A．弹簧的弹力为10 NB．重物A的质量为2 kgC．桌面对B物体的摩擦力为10 3 ND．OP与竖直方向的夹角为60°解析：选ABC．O′点是三根线的结点，属于“死结”，而小滑轮重力不计且与细线间的摩擦力可忽略，故P处为“活结”．由m A g＝F O′a，F OP＝2F O′a cos 30°可解得：F O′a＝20 N，m A＝2 kg，选项B正确；OP的方向沿绳子张角的角平分线方向，故OP与竖直方向间的夹角为30°，选项D错误；对O′受力分析，由平衡条件可得：F弹＝F O′a sin 30°，F O′b＝F O′a cos 30°，对物体B有：f B＝F O′b，联立解得：F弹＝10 N，f B＝103N，选项A、C均正确．11.如图所示，一固定的细直杆与水平面的夹角为α＝15°，一个质量忽略不计的小轻环C套在直杆上，一根轻质细线的两端分别固定于直杆上的A、B两点，细线依次穿过小环甲、小轻环C和小环乙，且小环甲和小环乙分居在小轻环C的两侧．调节A、B间细线的长度，当系统处于静止状态时β＝45°.不计一切摩擦．设小环甲的质量为m1，小环乙的质量为m2，则m1∶m2等于()A．tan 15°B．tan 30°C．tan 60°D．tan 75°解析：选C．小环C为轻环，重力不计，受两边细线的拉力的合力与杆垂直，C环与乙环的连线与竖直方向的夹角为60°，C环与甲环的连线与竖直方向的夹角为30°，A点与甲环的连线与竖直方向的夹角为30°，乙环与B点的连线与竖直方向的夹角为60°，设细线拉力为T，根据平衡条件，对甲环有2T cos 30°＝m1g，对乙环有2T cos 60°＝m2g，得m1∶m2＝tan 60°，故选C．12．(2019·全国卷Ⅲ)用卡车运输质量为m的匀质圆筒状工件，为使工件保持固定，将其置于两光滑斜面之间，如图所示．两斜面Ⅰ、Ⅱ固定在车上，倾角分别为30°和60°.重力加速度为g.当卡车沿平直公路匀速行驶时，圆筒对斜面Ⅰ、Ⅱ压力的大小分别为F1、F2，则()A．F1＝33mg，F2＝32mg B．F1＝32mg，F2＝33mgC．F1＝12mg，F2＝32mg D．F1＝32mg，F2＝12mg解析：选D．如图所示，卡车匀速行驶，圆筒受力平衡，由题意知，力F1′与F2′相互垂直．由牛顿第三定律知F1＝F1′，F2＝F2′，则F1＝mg sin 60°＝32mg，F2＝mg sin 30°＝12mg，选项D正确．13．如图所示，由两种材料做成的半球面固定在水平地面上，半球右侧面是光滑的，左侧面粗糙，O点为球心，A、B是两个相同的小物块(可视为质点)，物块A静止在左侧面上，物块B在图示水平力F作用下静止在右侧面上，A、B处在同一高度，AO、BO与竖直方向的夹角均为θ，则A、B分别对半球面的压力大小之比为()A．sin θ∶1 B．sin2θ∶1C．cos θ∶1 D．cos2θ∶1解析：选D ．分别对A 、B 进行受力分析，如图所示，由物体的平衡条件知N A ＝mg cosθ，同理可知N B cos θ＝mg ，则N A N B＝cos 2θ，再根据牛顿第三定律知A 、B 分别对半球面的压力大小之比为cos 2θ∶1，故D 选项正确．14．(多选)如图所示，叠放在一起的A 、B 两物体放置在光滑水平地面上，A 、B 之间的水平接触面是粗糙的，细线一端固定在A 物体上，另一端固定于N 点，水平恒力F 始终不变，A 、B 两物体均处于静止状态，若将细线的固定点由N 点缓慢下移至M 点(线长可变)，A 、B 两物体仍处于静止状态，则( )A ．细线的拉力将减小B ．A 物体所受的支持力将增大C ．A 物体所受摩擦力将增大D ．水平地面所受压力将减小解析：选A B ．以A 、B 两物体组成的系统作为研究对象，受力分析如图甲所示．水平方向：F T cos α＝F ，竖直方向：F N ＋F T sin α＝(m A ＋m B )g ，因为细线与水平地面的夹角α减小，cos α增大，sin α减小，F T 将减小，F N 将增大，所以细线所受拉力减小，地面受到的压力增大，A 正确，D 错误；以物体A 为研究对象，受力分析如图乙所示，竖直方向：F N A ＋F T sin α＝m A g ，F T 减小，sin α减小，所以F N A 增大，B 正确；以B 为研究对象，在水平方向上由力的平衡可得F f ＝F ，B 物体所受摩擦力不变，故A 物体所受摩擦力不变，C 错误．三、【受力分析 共点力的平衡】1．设雨点下落过程中受到的空气阻力与雨点(可看成球形)的横截面积S 成正比，与下落速度v 的二次方成正比，即f ＝kS v 2，其中k 为比例常数，且雨点最终都做匀速运动．已知球的体积公式为V ＝43πr 3(r 为半径)．若两个雨点的半径之比为1∶2，则这两个雨点的落地速度之比为( )A ．1∶2B ．1∶2C ．1∶4D ．1∶8解析：选A ．当雨点做匀速直线运动时，重力与阻力相等，即f ＝mg ，故k ×πr 2×v 2＝mg ＝ρ×43πr 3×g ，即v 2＝4g ρr 3k，由于半径之比为1∶2，则落地速度之比为1∶2，选项A 正确．2. (多选)如图所示，水平地面上的L 形木板M 上放着小木块m ，M 与m 间有一个处于拉伸状态的弹簧，整个装置处于静止状态．下列说法正确的是( )A ．M 对m 无摩擦力作用B ．M 对m 的摩擦力方向向左C ．地面对M 的摩擦力方向向左D ．地面对M 无摩擦力作用解析：选BD ．对m 受力分析，m 受到重力、支持力、水平向右的弹簧的拉力和木板的摩擦力，根据平衡条件知，M 对m 的摩擦力方向向左，故A 错误，B 正确；对整体受力分析，在竖直方向上受到重力和支持力平衡，若地面对M 有摩擦力，则整体合力不为零，故地面对M 无摩擦力作用，故C 错误，D 正确．3．如图所示，水平面上A 、B 两物块的接触面水平，二者叠放在一起在作用于B 上的水平恒定拉力F 的作用下沿地面向右做匀速运动，某时刻撤去力F 后，二者仍不发生相对滑动，关于撤去F 前后下列说法正确的是( )A ．撤去F 之前A 受3个力作用B ．撤去F 之前B 受到4个力作用C ．撤去F 前后，A 的受力情况不变D ．A 、B 间的动摩擦因数μ1不小于B 与地面间的动摩擦因数μ2解析：选D ．撤去F 前，整体做匀速运动，故B 受地面的摩擦力与F 平衡，而A 水平方向不受外力，故A不受B的摩擦力，B受重力、支持力、压力、拉力和地面的摩擦力共5个力作用；A只受重力和B对A的支持力两个力的作用，A、B错误；撤去拉力F后，由于整体做减速运动，A受到重力和B对A的支持力及B对A的摩擦力3个力的作用，C 错误；撤去拉力F后，由于整体做减速运动，整体的加速度a＝μ2g，而A的加速度a A＝μ2g ≤μ1g，即μ2≤μ1，D正确．4．如图甲所示，在粗糙水平面上静止放置一个截面为三角形的斜劈，其质量为M.两个质量分别为m1和m2的小物块恰好能沿两侧面匀速下滑．若现在对两物块同时各施加一个平行于斜劈侧面的恒力F1和F2，且F1>F2，如图乙所示．则在两个小物块沿斜面下滑的过程中，下列说法正确的是()A．斜劈可能向左运动B．斜劈受到地面向右的摩擦力作用C．斜劈对地面的压力大小等于(M＋m1＋m2)gD．斜劈对地面的压力大小等于(M＋m1＋m2)g＋F1sin α＋F2sin β解析：选C．在未施加力之前，三个物体都处于平衡状态，故可以对三个物体的整体受力分析，受重力和支持力，故支持力为(M＋m1＋m2)g，没有摩擦力；施加力之后，m1、m2与M的摩擦力、弹力都不变，则M受力情况不变，斜劈仍保持静止，根据牛顿第三定律可知斜劈对地面的压力大小等于(M＋m1＋m2)g，与地面间没有摩擦力，C正确．5. (多选)如图所示，A球被固定在竖直支架上，A球正上方的点O悬有一轻绳拉住B 球，两球之间连有轻弹簧，平衡时绳长为L，张力为T1，弹簧弹力为F1.若将弹簧换成原长相同的劲度系数更小的轻弹簧，再次平衡时绳中的张力为T2，弹簧弹力为F2，则() A．T1>T2B．T1＝T2C．F1<F2D．F1>F2解析：选BD．以B球为研究对象，B球受到重力G、弹簧的弹力F和绳子的张力T，如图所示．B球受力平衡时，F与T的合力与重力G大小相等、方向相反，即G′＝G.根据三角形相似得G ′OA ＝T OB ＝F AB，换成劲度系数小的轻弹簧，形变量增大，AB 减小，则T 不变，F 减小，选项B 、D 正确．6．物块在轻绳的拉动下沿倾角为30°的固定斜面向上匀速运动，轻绳与斜面平行．已知物块与斜面之间的动摩擦因数为33，重力加速度取10 m/s 2.若轻绳能承受的最大张力为1 500 N ，则物块的质量最大为( )A ．150 kgB ．100 3 kgC ．200 kgD ．200 3 kg解析：选A ．物块沿斜面向上匀速运动，受力如图，根据平衡条件F ＝ F f ＋ mg sin θ①F f ＝ μF N ②F N ＝mg cos θ③由①②③式得F ＝mg sin θ＋μmg cos θ，所以m ＝F g sin θ＋μg cos θ，代入数据得m ＝150 kg ，选项A 正确． 7．如图所示，桌面上固定一个光滑竖直挡板，现将一个长方形物块A 与截面为三角形的垫块B 叠放在一起，用水平外力F 缓缓向左推动B ，使A 缓慢升高，设各接触面均光滑，则该过程中( )A ．A 和B 均受三个力作用而平衡B ．B 对桌面的压力越来越大C ．A 对B 的压力越来越小D．推力F的大小恒定不变解析：选D．设B的倾角为θ，对A物体受力分析，如图所示，则F3与竖直方向的夹角为θ，由平衡条件有F3cos θ＝G A，F3sin θ＝F2，所以A对B的压力不变，选项C错误；A受三个力的作用，B受四个力的作用，选项A错误；对A、B整体受力分析，可知B对桌面的压力F′＝G A＋G B，推力F＝F2，因G A、G B、F2均不变，故B对桌面的压力不变，推力F不变，选项B错误，D正确．8．(多选)如图所示，将一充有氢气的气球系在一个石块上，风沿水平方向吹，气球受到的风力大小为F风＝kS v2(k是阻力系数，S是迎风横截面积)，石块开始静止于水平地面上，则()A．若风速逐渐增大，气球会连同石块一起离开地面B．无论风速多大，气球连同石块都不会离开地面C．若风速逐渐增大，气球会连同石块一起沿地面向左滑动D．无论风速多大，气球连同石块都不会被吹动解析：选BC．解析法分析动态变化．如图，整体分析气球与石块．开始时受力平衡，水平风力增大，不改变竖直方向的各个力，则石块不会离开地面，故选项A错误，B正确；开始时系统平衡，有F风＝F f，又有F f≤F fmax＝μF N(μ为石块与地面的动摩擦因数)，解得F≤μF N，若F风增大，竖直方向F N＝(M＋m)g－F浮不变，当F风增大到μF N时，系统会沿风地面向左滑动，故选项C正确，D错误．9．如图所示，两个相同的小物体P、Q静止在斜面上，P与Q之间的弹簧A处于伸长。
高考必备物理相互作用技巧全解及练习题(含答案)及解析
高考必备物理相互作用技巧全解及练习题(含答案)及解析一、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．如图所示，用三根轻绳将质量均为m的A、B两小球以及水平天花板上的固定点O之间两两连接，然后用一水平方向的力F作用于A球上，此时三根轻绳均处于直线状态，且OB绳恰好处于竖直方向，两球均处于静止状态，轻绳OA与AB垂直且长度之比为3:4．试计算：（1）OA绳拉力及F的大小？（2）保持力F大小方向不变，剪断绳OA，稳定后重新平衡，求此时绳OB及绳AB拉力的大小和方向．（绳OB、AB拉力的方向用它们与竖直方向夹角的正切值表达）（3）欲使绳OB重新竖直，需在球B上施加一个力，求这个力的最小值和方向．【答案】（1）43mg（2）1213T=，tanθ1=23；253T mg=，tanθ2=43（3）43mg，水平向左【解析】【分析】【详解】（1）OB竖直，则AB拉力为0，小球A三力平衡，设OB拉力为T，与竖直方向夹角为θ,则T=mg/cosθ=53mg，F=mgtanθ=43mg（2）剪断OA绳，保持F不变，最后稳定后，设OB的拉力为T1，与竖直方向夹角为θ1，AB拉力为T2，与竖直方向夹角为θ2，以球A、球B为整体，可得T1x=F=43mg；T1y=2mg；解得：T1=2133mg；tanθ1=23；单独研究球A，T2x=F=43mg；T2y=mg；解得：T2=53mg，tanθ2=43（3）对球B施加一个力F B使OB重新竖直，当F B水平向左且等于力F时是最小值，即F B=F=43mg，水平向左【点睛】本题采用整体和隔离法相结合进行分析，关键先对B球受力分析，得到AB绳子的拉力为零，然后对A球受力分析，根据平衡条件并运用平行四边形法则求解未知力．3．如图所示，质量M＝10 kg、上表面光滑、下表面粗糙的足够长木板在F="50" N的水平拉力作用下，以初速度v0＝5 m/s沿水平地面向右做匀速直线运动。
高考物理相互作用的技巧及练习题及练习题(含答案)及解析
高考物理相互作用的技巧及练习题及练习题(含答案)及解析一、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．如图所示，AB、BC、CD和DE为质量可忽略的等长细线，长度均为5m，A、E两端悬挂在水平天花板上，AE＝14m，B、D是质量均为m＝7kg的相同小球，质量为M的重物挂于C点，平衡时C点离天花板的垂直距离为7m，试求重物质量M．【答案】18kg【解析】【分析】分析几何关系根据给出的长度信息可求得两绳子的夹角；再分别对整体和B、C进行受力分析，根据共点力的平衡条件分别对竖直方向和水平方向分析，联立即可求得M．【详解】设AB 与竖直方向的夹角为θ，则由几何关系可知：（7﹣5sin θ）2+（7﹣5cos θ）2＝52 解得：sin θ+cos θ＝ 解得：sin θ＝0.6；或sin θ＝0.8由图可知，夹角应小于45°，故0.8舍去； 则由几何关系可知，BC 与水平方向的夹角也为θ；设AB 绳的拉力为T ，则对整体分析可知：2Tcos37°＝Mg+2mg 设BC 绳的拉力为N ；则有：对B 球分析可知：Tsin θ＝Ncos θ 联立解得：M ＝18Kg ； 【点睛】本题为较复杂的共点力的平衡条件问题，解题的关键在于把握好几何关系，正确选择研究对象，再利用共点力的平衡条件进行分析即可求解．3．如图所示，表面光滑的长方体平台固定于水平地面上，以平台外侧的一边为x 轴，在平台表面建有平面直角坐标系xoy ，其坐标原点O 与平台右侧距离为d=1.2m 。
高考物理相互作用及其解题技巧及练习题(含答案)及解析
高考物理相互作用及其解题技巧及练习题(含答案)及解析一、高中物理精讲专题测试相互作用1．如图所示，轻杆BC的C点用光滑铰链与墙壁固定，杆的B点通过水平细绳AB使杆与竖直墙壁保持30°的夹角．若在B点悬挂一个定滑轮(不计重力)，某人用它匀速地提起重物．已知重物的质量m＝30 kg，人的质量M＝50kg，g取10 m/s2.试求：(1)此时地面对人的支持力的大小；(2)轻杆BC所受力的大小．【答案】（1）200N（2）4003N和2003N【解析】试题分析：（1）对人而言：.（2）对结点B：滑轮对B点的拉力，由平衡条件知：考点：此题考查共点力的平衡问题及平行四边形法则．2．如图所示，两个正三棱柱A、B紧靠着静止于水平地面上，三棱柱的中间有一个半径为R的光滑圆柱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，重力加速度为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应该满足什么条件？(3)若C受到经过其轴线竖直向下的外力而缓慢下降到地面，求该过程中摩擦力对A做的功【答案】(1) F N＝2mg. (2)μ≥32. (3)3μ-.【解析】【分析】（1）对C进行受力分析，根据平衡求解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应该满足的条件；（3）C缓慢下落同时A、B也缓慢且对称地向左右分开，A受力平衡，根据平衡条件求解滑动摩擦力大小，根据几何关系得到A运动的位移，再根据功的计算公式求解摩擦力做的功．【详解】(1) C受力平衡，2F N cos60°＝2mg解得F N＝2mg(2) 如图所示，A受力平衡F地＝F N cos60°＋mg＝2mgf＝F N sin60°＝3mg因为f≤μF地，所以μ≥3 2(3) C缓慢下降的同时A、B也缓慢且对称地向左右分开．A的受力依然为4个，如图所图，但除了重力之外的其他力的大小发生改变，f也成了滑动摩擦力．A受力平衡知F′地＝F′N cos60°＋mgf′＝F′N sin60°＝μF′地解得f′＝33mg μμ-即要求3－μ>0，与本题第(2)问不矛盾．由几何关系知：当C下落地地面时，A向左移动的水平距离为x＝3 R所以摩擦力的功W＝－f′x＝－3μ-【点睛】本题主要是考查了共点力的平衡问题，解答此类问题的一般步骤是：确定研究对象、进行受力分析、利用平行四边形法则进行力的合成或者是正交分解法进行力的分解，然后在坐标轴上建立平衡方程进行解答．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。
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（2）以劈和小球整体为研究对象，受力情况如图所示．
由平衡条件可得 f=Tcos 60°= 3 mg 6
（3）为使整个系统静止，必须满足 fmax=uFN≥Tcos 60° 且有 FN+Tsin 60°=(M+m)g
联立解得 u≥ 3 21
【点睛】 当一个题目中有多个物体时，一定要灵活选取研究对象，分别作出受力分析，即可由共点 力的平衡条件得出正确的表达式．
Fob=FO′asin60°=10 3 N 物体 B 静止，由平衡条件可得，桌面对物体 B 的摩擦力 f=Fob=10 3 N
（2）弹簧的拉力大小为 F 弹=FO′acos60°=10N． 根据胡克定律得 F 弹=kx
得 k= F弹 = 10 =200N/m x 0.05
（3）悬挂小滑轮的斜线中的拉力 F 与滑轮两侧绳子拉力的合力等大反向，则悬挂小滑轮的
不会滑动，则满足 f fm ，根据数学知识讨论。
【详解】
（1）将 C 的重力按照作用效果分解，如图所示：
根据平行四边形定则，有：
F1＝F2＝
1 mg 2 sin
＝
mg 2sin
对物体 A 水平方向：
f
F1 cos
mg 2 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 )
且
f
fm
联立解得：
m tan (2M
m)
=
tan
(
1 2M
1)
，
m
当
m→∞时，
1 tan ( 2M
1)
1 tan
，可知无论物块 C 的质量多大，都不能使物块
A或
m
B 沿地面滑动,则 μ 至少等于 1 。 tan
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
f TOB 30 N
（3）考虑物体乙恰好不滑动的临界情况，根据平衡条件，OB 绳的拉力为：
对甲分析，根据平衡条件仍有：
TOB fmax 90 N
TOB m1 m g tan
解得： m 8kg
7．如图所示，AB 是倾角为 θ=37°的粗糙直轨道，BCD 是光滑的圆弧轨道，AB 恰好在 B 点 与圆弧相切，圆弧的半径为 R=1m，一个质量为 m=0.5kg 的物体（可以看做质点 ）从直轨 道上的 P 点由静止释放，结果它能在两轨道间做往返运动．已知 P 点与圆弧的圆心 O 等 高，物体与轨道 AB 间的动摩擦因数为 μ=0.2．求： （1）物体做往返运动的整个过程中在 AB 轨道上通过的总路程； （2）为使物体能顺利到达圆弧轨道的最高点 D，释放点 P' 距 B 点的距离至少多大？
9．如图所示,质量为m1的物体甲通过三段轻绳悬挂,三段轻绳的结点为O.轻绳OB水平且B端 与放置在水平面上的质量为m2的物体乙相连,轻绳OA与竖直方向的夹角θ=37°,物体甲、乙均 处于静止状态.(已知sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,tan 37°=0.75,g取10 m/s2.设最大静摩擦力等于滑动摩擦力)求:
物理相互作用专项习题及答案解析及解析
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?
（1）桌面对物体 B 的摩擦力为多少？ （2）弹簧的劲度系数为多少？ （3）悬挂小滑轮的斜线中的拉力 F 的大小和方向？
【答案】（1）10 3N （2）200N/m（3） 20 3N ，方向在 O′a 与竖直方向夹角的角平分
线上. 【解析】 【分析】 （1）对结点 O′受力分析，根据共点力平衡求出弹簧的弹力和 bO′绳的拉力，通过 B 平衡求 出桌面对 B 的摩擦力大小．（2）根据胡克定律求弹簧的劲度系数．（3）悬挂小滑轮的斜 线中的拉力 F 与滑轮两侧绳子拉力的合力等大反向． 【详解】 （1）重物 A 的质量为 2kg，则 O′a 绳上的拉力为 FO′a=GA=20N 对结点 O′受力分析，如图所示，根据平行四边形定则得：水平绳上的力为：
【解析】 【详解】 （1）以结点为研究对象，受到三个拉力作用，如图所示
根据平衡条件得，轻绳 OA 受到的拉力为：
轻绳 OB 受到的拉力为：
TOA
m1g cos
40 0.8
50 N
TOB m1g tan 40 0.75 30 N
（2）对乙物体研究，水平方向受摩擦力 f 和拉力 TOB，根据平条件衡得：
【答案】（1） v0 Rg （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 μ． 解：（1）小滑块从 C 点飞出来做平抛运动，水平速度为 v0． 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+ mv02 v= 根据牛顿第二定律：FN﹣mg=m FN=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﹣μmgcosθL= mv2 μ= =0.18 答：（1）滑块运动到圆环最高点 C 时的速度的大小为 ； （2）滑块运动到圆环最低点时对圆环轨道压力的大小为 6mg； （3）滑块与斜轨之间的动摩擦因数为 0.18．
6．如图所示，三根细轻绳系于 O 点，其中 OA 绳另一端固定于 A 点，OB 绳的另一端与放 在水平地面上质量 m2 为 20kg 的物体乙相连，OC 绳的另一端悬挂质量 m1 为 4kg 的钩码
甲。平衡时轻绳 OA 与竖直方向的夹角 37 ，OB 绳水平。已知重力加速度 g=10m/s2，
sin 37 0.6，cos37 0.8, tan 37 0.75 。
【答案】(1)5m (2) m 【解析】试题分析：（1）因摩擦力始终对物体做负功，所以物体最终在圆心为 2θ 的圆弧 上往复运动 对整体应用动能定理得：mgRcosθ-μmgS cosθ="0"
所以总路程为
（2）设物体刚好到 D 点，则由向心力公式得：
对全过程由动能定理得：mgLsinθ-μmgL cosθ-mgR（1+cosθ）= mvD2
(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） mg （2） 1
2 tan
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
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．如图所示，倾角为 θ＝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 （2）滑块运动到圆环最低点时对圆环轨道压力的大小 （3）滑块与斜轨之间的动摩擦因数．
(1)轻绳OA,OB受到的拉力是多大? (2)物体乙受到的摩擦力是多大?方向如何? (3)若物体乙的质量m2=4 kg,物体乙与水平面之间的动摩擦因数μ=0.3,则欲使物体乙在水平面上不滑动,物体甲的质量 m1最大不能超过多少?
【答案】（1）
5 4
m1
g
,
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/s2）
（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
2．如图所示，A、B 都是重物，A 被绕过小滑轮 P 的细线悬挂，B 放在粗糙的水平桌面 上，滑轮 P 被一根斜短线系于天花板上的 O 点，O′是三根细线的结点，细线 bO′水平拉着 物体 B，cO′沿竖直方向拉着弹簧．弹簧、细线、小滑轮的重力不计，细线与滑轮之间的摩 擦力可忽略，整个装置处于静止状态．若重物 A 的质量为 2kg，弹簧的伸长量为 5cm， ∠cO′a=120°，重力加速度 g 取 10m/s2 ， 求：
（1）当劈静止时，求绳子的拉力大小． （2）当劈静止时，求地面对劈的摩擦力大小． （3）若地面对劈的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，为使整个系统静止，动摩擦因素 u 最小 值多大？
【答案】（1） 3 mg （2） 3 mg （3） u 3
3
6
21