高考物理相互作用常见题型及答题技巧及练习题(含答案)含解析
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高考物理相互作用常见题型及答题技巧及练习题(含答案)含解析 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）minsin2Fmg （2）1sin42mg
【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mgsinmgcos＝，即tan＝
(1)木块在力F的作用下沿斜面向上匀速运动，则：
Fcosmgsinf＝＋
NFsinFmgcos＋＝
NfF＝
联立解得：
2mgsinFcos
则当＝时，F有最小值，2minFmgsin＝ (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
fFcos
当＝时，12242fmgsincosmgsin
【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，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)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】 (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1N，
由平衡条件得,对B：Tmg
对A：1
MgNT
111FfN 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2
N 由平衡条件得：22
sinFNT
2cosNTMg 代入数据，得2
9.6?FN
【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.
3．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． 4．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：（7﹣5sinθ）2+（7﹣5cosθ）2＝52
解得：sinθ+cosθ＝ 解得：sinθ＝0.6；或sinθ＝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：Tsinθ＝Ncosθ 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．
5．将质量0.1mkg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0.8．对环施加一位于竖直平面内斜向上与杆夹角53o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/gms，sin530.8o，
cos530.6o）．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：21x2at
解得：2a4.4m/s (2)令Fsin53mg0，解得
F1.25N
当F1.25N时，环与杆的上部接触，受力如图：
由牛顿第二定律，FcosθμNFma，FsinθNFmg 联立解得：Fmagcossin
代入数据得：F1N 当F1.25N时，环与杆的下部接触，受力如图：
由牛顿第二定律，FcosθμNFma，FsinθNmgF 联立解得：Fmagcossin
代入数据得：F9N
6．如图所示，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过某一临界角θ0时，不论水平恒力F多大，都不能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）33（2）60° 【解析】 试题分析：（1）斜面倾角为30°时，物体恰能匀速下滑，满足sin30cos30mgmg
解得33
（2）设斜面倾角为α，由匀速直线运动的条件：cossinfFmgF cossinNFmgF，fNFF
解得：sincoscossinmgmgF
当cossin0，即cot时，F→∞， 即“不论水平恒力F多大”，都不能使物体沿斜面向上滑行此时，临界角0
60
考点：考查了共点力平衡条件的应用 【名师点睛】本题是力平衡问题，关键是分析物体的受力情况，根据平衡条件并结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进行受力分析；③建立直角坐标系，建立坐标系的原则是让尽可能多的力落在坐标轴上，将不在坐标轴上的力正交分解； ④x方向，y方向分别列平衡方程求解．
7．如图所示，两足够长的平行光滑的金属导轨MN、PQ相距为1Lm，导轨平面与水平面夹角30，导轨电阻不计，磁感应强度为12TB的匀强磁场垂直导轨平面向上，长为1Lm的金属棒ab垂直于MN、PQ放置在导轨上，且始终与导轨接触良好，金属棒的质量为12mkg、电阻为11RΩ，两金属导轨的上端连接右侧电路，电路中通过导线接一对水平放置的平行金属板，两板间的距离和板长均为0.5dm，定值电阻为23RΩ，现闭合开关S并将金属棒由静止释放，取10gm/s2，求： （1）金属棒下滑的最大速度为多大？ （2）当金属棒下滑达到稳定状态时，整个电路消耗的电功率为多少？ （3）当金属棒稳定下滑时，在水平放置的平行金属板间加一垂直于纸面向里的匀强磁场
，在下板的右端且非常靠近下板的位置处有一质量为4110qkg、所带电荷量为C的液滴以初速度水平向左射入两板间，该液滴可视为质点，要使带电粒子能从金属板间射出，初速度应满足什么条件？ 【答案】（1）10m/s（2）100W（3）v≤0.25m/s或v≥0.5m/s 【解析】试题分析：（1）当金属棒匀速下滑时速度最大，设最大速度vm，则有
1sinmgF安
F安=B1IL
112mBLvIRR
所以112221sinmmgRRvBL代入数据解得：vm=10m/s (2)金属棒匀速下滑时，动能不变，重力势能减小，此过程中重力势能转化为电能，重力做
功的功率等于整个电路消耗的电功率P=m1gsinαvm=100W (或) （3）金属棒下滑稳定时，两板间电压U=IR2=15V
因为液滴在两板间有2Umgqd所以该液滴在两平行金属板间做匀速圆周运动
当液滴恰从上板左端边缘射出时： 2112mvrdBq 所以v1=0.5m/s 当液滴恰从上板右侧边缘射出时： 22222mvdrBq 所以v2=0.25m/s 初速度v应满足的条件是：v≤0.25m/s或v≥0.5m/s 考点：法拉第电磁感应定律；物体的平衡；带电粒子在匀强磁场中的运动. 视频
8．如图所示，用内壁光滑的薄壁细管弯成的“S”形轨道固定于竖直平面内，弯曲部分是由两个半径均为R＝0.2 m的半圆平滑对接而成(圆的半径远大于细管内径)。轨道底端A与水平地面相切，顶端与一个长为l＝0.9 m的水平轨道相切B点。一倾角为θ＝37°的倾斜轨道固定于右侧地面上，其顶点D与水平轨道的高度差为h＝0.45 m，并与其他两个轨道处于
