最新高考物理相互作用真题汇编(含答案)

最新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．质量为M 的木楔倾角为θ (θ < 45°)，在水平面上保持静止，当将一质量为m 的木块放在木楔斜面上时，它正好匀速下滑．当用与木楔斜面成α角的力F 拉木块，木块匀速上升，如图所示(已知木楔在整个过程中始终静止)．

(1)当α＝θ时，拉力F 有最小值，求此最小值； (2)求在(1)的情况下木楔对水平面的摩擦力是多少？ 【答案】（1）min sin 2F mg θ= （2）1

sin 42

mg θ 【解析】 【分析】

（1）对物块进行受力分析，根据共点力的平衡，利用正交分解，在沿斜面和垂直斜面两方向列方程，进行求解．

（2）采用整体法，对整体受力分析，根据共点力的平衡，利用正交分解，分解为水平和竖直两方向列方程，进行求解． 【详解】

木块在木楔斜面上匀速向下运动时，有mgsin mgcos θμθ＝，即tan μθ＝ (1)木块在力F 的作用下沿斜面向上匀速运动，则：

Fcos mgsin f αθ＝＋

N Fsin F mgcos αθ＋＝

N f F μ＝

联立解得：()

2mgsin F cos θ

θα=

-

则当＝αθ时，F 有最小值，2min F mgsin ＝θ

(2)因为木块及木楔均处于平衡状态，整体受到地面的摩擦力等于F 的水平分力，即

()f Fcos αθ='+

当＝αθ时，1

2242

f mgsin cos mgsin θθθ='= 【点睛】

木块放在斜面上时正好匀速下滑隐含动摩擦因数的值恰好等于斜面倾角的正切值，当有外力作用在物体上时，列平行于斜面方向的平衡方程，求出外力F 的表达式，讨论F 取最小值的条件．

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/s 2） （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 sin θ-f =0

所以：

f =m

g sin θ=7×10×sin37°=42N

(2)又：

f =μm

g cos θ

解得：

μ=tan θ=0.75

(3)受推力后仍匀速运动则： 沿斜面方向有：

F cos θ-mg sin θ-μF N =0

垂直斜面方向有：

F N -mg cos θ-F sin θ=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=tan θ．

3．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 Δt

Φ

=,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 t

Φ

=

③ 由闭合电路欧姆定律，有：E

I r

=④ 联立③④并代入数据，得：

ΔΔt

Φ

=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 t

Φ

=+⑥ 联立⑤⑥并代入数据，得：m 3v =m/s 【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．

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/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

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．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。