高中物理相互作用试题(有答案和解析)及解析

（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），
【答案】（1）
（2）
（3）
【解析】
【分析】
（1）对 A 进行受力分析，根据平衡条件和胡克定律即可求出；
（2）将弹簧 C 的右端点用力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，说明 A 受到弹簧 B 的拉力，对 A 进行受力分析，结合胡克定律和几何
关系即可求出；
(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) 3 mg 3
(2) 3m 3(M m)
(3) 2
3mg 3
N AB
2mg
【解析】
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：fm=kN2
为了使整个系统始终保持静止，应该满足：fm≥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）先求出弹簧 c 的力，由胡克定律求出弹簧 c 的伸长量，最后求出 ab 之间的距离．
【详解】 （1）当弹簧 C 未发生形变时弹簧 B 处于压缩状态，设弹簧 B 对于物体 A 而言的压缩量为
；根据平衡条件和胡克定律有：
，解得：
；
（2）当弹簧 C 的右端点沿水平缓慢拉到 b 位置时，因弹簧 B 对物体 A 的拉力大小恰好等
(1)物块 A 与水平地面间的动摩擦因数 μ； (2)当连接物块 A 的细绳与竖直方向的夹角 β=37°时，水平外力 F2 的大小。(已知 sin37°=0.6，cos37°=0.8) 【答案】（1）0.3（2）9.6N 【解析】 【分析】 (1)活结绳竖直时张力相等，由平衡知识求解.(2)抓住两物体的联系点：倾斜的活结绳上的 张力依然相等，由受力分析求外力. 【详解】
应用；闭合电路的欧姆定律．
6．如图所示，一质量为 m＝2kg 的滑块从半径为 R＝0.2m 的光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 与水平传送带平滑相 接．已知传送带匀速运行的速度为 v0＝4m/s，B 点到传送带右端 C 点的距离为 L＝2m．当 滑块滑到传送带的右端 C 时，其速度恰好与传送带的速度相同．(g＝10m/s2)，求：
………………①
………………②
联解①②代入数据得：
F="1.5" N
………………③
（2）由 v-t 图象可知，线框进入磁场区域后以速度 v1 做匀速直线运动，由法拉第电磁感应 定律和欧姆定律有：E=BLv1…④
由欧姆定律得： …⑤
对于线框匀速运动的过程，由力的平衡条件有：
…⑥
联解④⑤⑥代入数据得：
…⑦
（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）．
5．如图甲所示，表面绝缘、倾角 θ=30°的斜面固定在水平地面上，斜面所在空间有一宽度 D=0.40m 的匀强磁场区域，其边界与斜面底边平行，磁场方向垂直斜面向上．一个质量 m=0.10kg、总电阻 R=0.25W 的单匝矩形金属框 abcd，放在斜面的底端，其中 ab 边与斜面
的轻质弹簧 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．现 将弹簧 C 的右端点用力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．求：
⑴当弹簧 C 处在水平位置且未发生形变时，弹簧 B 的形变量大小； ⑵在将弹簧的右端由 a 缓慢拉到 b 的过程中，物体 A 移动的距离； ⑶ab 间的距离．
4．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：
在Baidu Nhomakorabea
B
点：
FN－mg＝m
vB2 R
代入解得，FN＝60 N
由牛顿第三定律可知，滑块对轨道的压力大小为 FN′＝FN＝60 N，方向竖直向下。
（2）滑块从 B 运动到 C 的过程中，根据牛顿第二定律得 μmg＝ma
又 v02－vB2＝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，加速度 a＝μg＝3 m/s2。
（3）由 v-t 图象可知，线框进入磁场区域后做匀速直线运动，并以速度 v1 匀速穿出磁场，
说明线框的宽度等于磁场的宽度，即为：
⑧
线框在减速为零时，有：
所以线框不会下滑，设线框穿过磁场的时间为 t，则：
…⑨
…⑩
联解④⑤⑥代人数据得：
…（11）
考点：导体切割磁感线时的感应电动势；力的合成与分解的运用；共点力平衡的条件及其
于 A 的重力，说明弹簧 B 处于伸长状态，且伸长量
，所以物体 A 上升的高度为
； （3）由（2）问可得：绳中张力
，则弹簧 C 的伸长量
，故 ab 间的距离为：
；
3．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≤fm 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
【点睛】 绳连接体的关键是掌握活结绳上的五同规律：沿绳张力相同，沿绳加速度相同，沿绳瞬时 速度相等，沿绳的拉力功率相等；沿绳的拉力做功相等.
2．如图所示，劲度系数为 的轻质弹簧 B 的两端分别与固定斜面上的挡板及物体 A 相 连，A 的质量为 m，光滑斜面倾角为 θ．用轻绳跨过定滑轮将物体 A 与另一根劲度系数为
【详解】
(1)对 B 受力分析：
由几何关系：
解得：
sin r 1 2r 2
由平衡条件得：
=30
NAB cos mg 0 N AB sin NB 0
解得 B 物体受到墙壁的弹力大小为：
(2)对整体分析：
NB mg tan
3 mg 3
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：
，重力加
（1）线框受到的拉力 F 的大小；
（2）匀强磁场的磁感应强度 B 的大小；
（3）线框在斜面上运动的过程中产生的焦耳热 Q．
【答案】（1）F="1.5" N（2）
（3）
【解析】
试题分析：（1）由 v-t 图象可知，在 0～0.4s 时间内线框做匀加速直线运动，进入磁场时
的速度为 v1=2.0m/s，所以：
（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
由 v0＝vB＋at，得 t＝v0 vB ＝ 2 s a3
在这段时间内传送带的位移为 s 传＝v0t＝ 8 m 3
传送带与滑块的相对位移为 Δs＝s 传－L＝ 2 m 3
故滑块与传送带之间的摩擦而产生的热量
Q＝μmgΔs＝4 J。
考点：牛顿第二定律的综合应用
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；
(1)滑块到达底端 B 时对轨道的压力； (2)滑块与传送带间的动摩擦因数 μ；
(3)此过程中，由于滑块与传送带之间的摩擦而产生的热量 Q.
【答案】（1）60 N（2）0．3（3）4 J
【解析】试题分析：（1）滑块从 A 运动到 B 的过程中，由机械能守恒定律得
mgR＝ 1 mvB2 2
解得 vB＝ 2gR＝2m / s
f 3 mg 3
NA (M m)g
解得：
NA (M m)g
3 mg 3
(3)对 B 受力分析如图：
3m 3(M m)
由图可知，开始时 AB 间的作用力最小，最小值为：
mg 2 3 N ABmin cos 30 3 mg
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： cos r 1
2r 2
解得：
=60
此时 AB 间的作用力为：
N AB max
mg cos 60
2mg
所以 A、B 间作用力大小变化的范围为：
2
3mg 3
N AB
2mg
。
8．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 v0=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：
高中物理相互作用试题(有答案和解析)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 M=2kg 的物块 A 放在水平地面上，滑轮固定在天花板上，细绳跨过滑 轮，一端与物块 A 连接，另一端悬挂质量 m=1kg 的物块 B，细绳竖直，A、B 处于静止状 态。现对物体 A 施加向左的水平外力 F，使 A 沿水平面向左缓慢移动。物块 A 刚开始移动 时水平外力 F1＝3N，不计绳与滑轮间的摩擦，重力加速度 g 取 10 m/s2，最大静摩擦力等 于滑动摩擦力，求：
(1)设物块 A 刚开始移动时，绳子的拉力为 T，地面对 A 的支持力为 N1 ，
由平衡条件得,对 B： T mg 对 A： Mg N1 T
F1 f1 N1 代入数据得 0.3
(2)设当细线与竖直方向夹角为 37°时，地面对 A 的支持力为 N2
由平衡条件得： F2 N2 T sin N2 T cos Mg 代入数据，得 F2 9.6?N
底边重合，ab 边长 L=0.50m．从 t=0 时刻开始，线框在垂直 cd 边沿斜面向上大小恒定的拉 力作用下，从静止开始运动，当线框的 ab 边离开磁场区域时撤去拉力，线框继续向上运 动，线框向上运动过程中速度与时间的关系如图乙所示．已知线框在整个运动过程中始终
未脱离斜面，且保持 ab 边与斜面底边平行，线框与斜面之间的动摩擦因数 速度 g 取 10 m/s2．求：