高中物理相互作用真题汇编(含答案)及解析一、高中物理精讲专题测试相互作用1．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 =2．如图所示，两足够长的平行光滑的金属导轨MN 、PQ 相距为1L =m ，导轨平面与水平面夹角30α=︒，导轨电阻不计，磁感应强度为12T B =的匀强磁场垂直导轨平面向上，长为1L =m 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12m =kg 、电阻为11R =Ω，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0.5d =m ，定值电阻为23R =Ω，现闭合开关S 并将金属棒由静止释放，取10g =m/s 2，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υ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4110q -=-⨯kg 、所带电荷量为C 的液滴以初速度υ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υ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v m ，则有1sin m g F α=安F 安=B 1IL112mB Lv I R R =+所以()112221sin m m g R R v B Lα+=代入数据解得：v m =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=m 1gsinαv m =100W (或)（3）金属棒下滑稳定时，两板间电压U=IR 2=15V 因为液滴在两板间有2Um g qd=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： 2112m v r d B q==所以v 1=0.5m/s 当液滴恰从上板右侧边缘射出时： 22222m v d r B q== 所以v 2=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3．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，重力加速度g 取10 m/s 2．求：（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v 1=2.0m/s ，所以：………………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v 1做匀速直线运动，由法拉第电磁感应定律和欧姆定律有：E=BLv 1…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（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应用；闭合电路的欧姆定律．4．一吊桥由六对．．钢杆对称悬吊着，六对钢杆在桥面上分列两排，其上端挂在两根钢缆上，图为其一截面图。
已知图中相邻两杆距离相等，AA′=DD′，BB′=EE′，CC′=PP′，又已知两端钢缆与水平面成45°角，若吊桥总重为G，钢杆自重忽略不计，为使每根钢杆承受负荷相同，求：（1）作用在C．P两端与水平成45．钢缆的拉力大小？（2）CB钢缆的拉力大小和方向？【答案】（1） (2) ；方向与水平方向的夹角为arctan斜向右下方【解析】【详解】（1）对整体受力分析，整体受重力和两个拉力，设为F，根据平衡条件，有：2Fsin45°=G解得：F=G（2）对C点受力分析，受CC′杆的拉力、拉力F、BC钢缆的拉力，根据平衡条件，有：水平方向：Fcos45°=F BC cosθ1（θ1为F BC与水平方向的夹角）竖直方向：Fsin45°=+F BC sinθ1解得：F BC= mg，tanθ1=则θ1=arctan则CB钢缆的拉力大小为mg，方向与水平方向的夹角为arctan斜向右下方。
【点睛】本题的关键要灵活选择研究对象，巧妙地选取受力分析的点和物体可简化解题过程，要注意整体法和隔离法的应用。
解答时特别要注意每根钢杆承受负荷相同。
5．如图所示，一块足够大的光滑平板能绕水平固定轴MN调节其与水平面所成的倾角．板上一根长为L=0.50m的轻细绳，它的一端系住一质量为的小球，另一端固定在板上的O 点．当平板的倾角固定为时，先将轻绳平行于水平轴MN拉直，然后给小球一沿着平板并与轻绳垂直的初速度v 0＝3.0m/s。
若小球能保持在板面内作圆周运动，求倾角的最大值？（取重力加速度g=10m/s2，）【答案】370【解析】试题分析：小球通过最高点时，若绳子拉力T=0，倾角α有最大值研究小球从释放到最高点的过程，据动能定理解得故考点：动能定理；牛顿第二定律6．如图所示，轻绳绕过定滑轮，一端连接物块A，另一端连接在滑环C上，物块A的下端用弹簧与放在地面上的物块B连接，A、B两物块的质量均为m，滑环C的质量为M，开始时绳连接滑环C部分处于水平，绳刚好拉直且无弹力，滑轮到杆的距离为L，控制滑块C，使其沿杆缓慢下滑，当C下滑L时，释放滑环C，结果滑环C刚好处于静止，此时B刚好要离开地面，不计一切摩擦，重力加速度为g．（1）求弹簧的劲度系数；（2）若由静止释放滑环C ，求当物块B 刚好要离开地面时，滑环C 的速度大小． 【答案】（1）3mg k L =（2）5542gL 【解析】试题分析：（1）设开始时弹簧的压缩量为x ，则kx=mg 设B 物块刚好要离开地面，弹簧的伸长量为x′，则 kx′=mg 因此mg x x k'==由几何关系得22162293x L L L L =+-= 求得3Lx = 得3mgk L=（2）弹簧的劲度系数为k ，开始时弹簧的压缩量为13mg Lx k == 当B 刚好要离开地面时，弹簧的伸长量23mg Lx k == 因此A 上升的距离为1223L h x x =+= C 下滑的距离224()3H L h L L =+-=根据机械能守恒222211()22MgH mgh m v Mv H L -=++ 又2mgcos370=Mg 联立求得(2)55 10487542M m gL v gL m M -==+考点：胡克定律；机械能守恒定律【名师点睛】对于含有弹簧的问题，是高考的热点，要学会分析弹簧的状态，弹簧有三种状态：原长、伸长和压缩，含有弹簧的问题中求解距离时，都要根据几何知识研究所求距离与弹簧形变量的关系．7．如图所示，物体，物体，A 与B ．B 与地面的动摩擦因数相同，物体B 用细绳系住，现在用水平力F 拉物体A ，求这个水平力F 至少要多大才能将A 匀速拉出？【答案】【解析】试题分析：物体B对A压力，AB间的滑动摩擦力，地面对A的支持力，因此A受地面的摩擦力：，以A物体为研究对象，其受力情况如图所示：由平衡条件得：。
考点：共点力作用下物体平衡【名师点睛】本题考查应用平衡条件处理问题的能力，要注意A对地面的压力并不等于A 的重力，而等于A.B的总重力。
8．将一轻质橡皮筋（劲度系数k=100N/m）上端固定在天花板上，如下图（甲）所示．（1）在其下端A处用细线悬挂重为10N的木块，静止后如图（乙）所示，则橡皮筋的伸长量x1=？（2）再用一细线拴在图（乙）中的A处，然后用一水平的力F向右拉动，使橡皮筋与竖直方向成37°角，并保持静止，如图（丙）所示．求所加外力F的值和此时橡皮筋的伸长量x2．（已知sin37°=0.6 cos37°=0.8）【答案】（1）橡皮筋的伸长量为0.1m；（2）所加外力F的值为12.5N；此时橡皮筋的伸长量x2为0.125m【解析】试题分析：（1）由胡克定律可求得伸长量；（2）对A点受力分析，由共点力平衡条件可求得力F及橡皮筋受到的力，再由胡克定律可求得伸长量．解：（1）由胡克定律可得：x 1= ① 将数据代入①式解得：x 1=0.1m ②（2）对丙图中橡皮筋末端A 点进行受力分析，可得： F=Gtan37° ③ F′=④将数据代入③④式解得：F=7.5N ⑤ F′=12.5N ⑥ 由胡克定律可得：x 2=⑦将数据代入⑦式解得：x 2=0.125m 答：（1）橡皮筋的伸长量为0.1m ；（2）所加外力F 的值为12.5N ；此时橡皮筋的伸长量x 2为0.125m【点评】本题考查共点力的平衡条件及胡克定律，要注意明确研究对象为结点A ．9．如图甲所示，一固定的粗糙斜面的倾角为37°，一物块m =10kg 在斜面上，若用F =84N 的力沿斜面向上推物块，物块能沿斜面匀速上升，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。