高考物理相互作用真題匯編(含答案)一、高中物理精講專題測試相互作用1．如圖所示,質量的木塊A套在水平桿上,并用輕繩將木塊與質量的小球B相連.今用跟水平方向成角的力,拉著球帶動木塊一起向右勻速運動,運動中M、m相對位置保持不變,取.求:(1)運動過程中輕繩與水平方向夾角;(2)木塊與水平桿間的動摩擦因數為.(3)當為多大時,使球和木塊一起向右勻速運動的拉力最小?【答案】（1）30°（2）μ=（3）α=arctan．【解析】【詳解】（1）對小球B進行受力分析，設細繩對N的拉力為T由平衡條件可得：Fcos30°=TcosθFsin30°+Tsinθ=mg代入數據解得：T=10，tanθ=，即：θ=30°（2）對M進行受力分析，由平衡條件有FN=Tsinθ+Mgf=Tcosθf=μFN解得：μ＝（3）對M、N整體進行受力分析，由平衡條件有：FN+Fsinα=（M+m）gf=Fcosα=μFN聯立得：Fcosα=μ（M+m）g-μFsinα解得：F＝令：sinβ＝，cosβ=，即：tanβ=則：所以：當α+β=90°時F有最小值．所以：tanα=μ=時F的值最小．即：α=arctan【點睛】本題為平衡條件的應用問題，選擇好合適的研究對象受力分析后應用平衡條件求解即可，難點在于研究對象的選擇和應用數學方法討論拉力F的最小值，難度不小，需要細細品味．2．如圖所示，斜面傾角為θ=37°，一質量為m=7kg的木塊恰能沿斜面勻速下滑，（sin37°=0.6,cos37°=0.8，g=10m/s2）（1）物體受到的摩擦力大小（2）物體和斜面間的動摩擦因數？（3）若用一水平恒力F作用于木塊上，使之沿斜面向上做勻速運動，此恒力F的大小．【答案】（1）42N（2）0.75（3）240N【解析】【分析】【詳解】(1)不受推力時勻速下滑，物體受重力，支持力，摩擦力，沿運動方向有：mgsinθ-f=0所以：f=mgsinθ=7×10×sin37°=42N(2)又：f=μmgcosθ解得：μ=tanθ=0.75(3)受推力后仍勻速運動則：沿斜面方向有：Fcosθ-mgsinθ-μFN=0垂直斜面方向有：FN-mgcosθ-Fsinθ=0解得：F=240N【點睛】本題主要是解決摩擦因數，依據題目的提示，其在不受推力時能勻速運動，由此就可以得到摩擦因數μ=tanθ．3．如圖所示，質量為M=5kg的物體放在傾角為θ=30o的斜面上，與斜面間的動摩擦因數為/5，最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，M用平行于斜面的輕繩繞過光滑的定滑輪與不計質量的吊盤連接，兩個勁度系數均為k=1000N/m的輕彈簧和兩個質量都是m的物體均固連，M剛好不上滑，取g=10m/s2。問：（1）m的質量是多大?（2）現將上面的m物體向上提，使M剛要開始下滑，上面的m物體向上提起的高度是多少?（吊盤架足夠高）【答案】（1）m=2kg；（2）h=0.06m【解析】【詳解】（1）對M和m的系統，由平衡知識可知：解得m=2kg；（2）使M剛要開始下滑時，則繩的拉力為T：解得T=10N；此時吊盤中下面彈簧的彈力應為10N，因開始時下面彈簧的彈力為2mg=40N，可知下面彈簧伸長了；對中間的物體m受力分析可知，上面的彈簧對之間物體應該是向上的拉力，大小為10N，即上面的彈簧應該處于拉長狀態，則上面彈簧的伸長量應該是；可知上面的m物體向上提起的高度是.【點睛】此題的難點在第2問；關鍵是通過分析兩部分彈簧彈力的變化（包括伸長還是壓縮）求解彈簧的長度變化，從而分析上面物體提升的高度.4．將質量的圓環套在固定的水平直桿上，環的直徑略大于桿的截面直徑，環與桿的動摩擦因數．對環施加一位于豎直平面內斜向上與桿夾角的恒定拉力F，使圓環從靜止開始運動，第內前進了（取，，）．求：（1）圓環加速度a的大小；（2）拉力F的大小．【答案】（1）（2）或【解析】（1）小環做勻加速直線運動，由運動學公式可知：

解得：

(2)令，解得當時，環與桿的上部接觸，受力如圖：由牛頓第二定律，，聯立解得：代入數據得：當時，環與桿的下部接觸，受力如圖：由牛頓第二定律，，聯立解得：代入數據得：

5．如圖所示，兩平行金屬導軌間的距離L=0.4m，金屬導軌所在的平面與水平面夾角θ=37°，在導軌所在空間內，分布著磁感應強度B=0.5T、方向垂直于導軌平面的勻強磁場。金屬導軌的一端接有電動勢E=6.0V、內阻r=0.5Ω的直流電源。現把一個質量m=0.05kg的導體棒ab垂直放在金屬導軌上，導體棒靜止。導體棒與金屬導軌接觸的兩點間的電阻R0=2.5Ω，金屬導軌電阻不計，g取10m/s2。已知sin37°=0.6，cos37°=0.8，求：（1）通過導體棒的電流大小；（2）導體棒受到的安培力大小；（3）導體棒受到的摩擦力大小。【答案】（1）1.5A（2）0.3N（3）0.06N【解析】試題分析：⑴導體棒、金屬導軌和直流電源構成閉合電路，根據閉合電路歐姆定律有：=1.5A⑵導體棒受到的安培力：F安=BIL=0.30N⑶導體棒所受重力沿斜面向下的分力F1="mg"sin37o=0.24N由于F1小于安培力，故導體棒受沿斜面向下的摩擦力f，根據共點力平衡條件：mgsin37o+f=F安解得：f=0.06N考點：本題考查電磁感應中的歐姆定律、物體的平衡等問題，意在考查學生的綜合分析能力。6．如圖所示，電動機通過其轉軸上的絕緣細繩牽引一根原來靜止的長為L=1m，質量m=0.1㎏的導體棒ab，導體棒緊貼在豎直放置、電阻不計的金屬框架上，導體棒的電阻R=1Ω，磁感強度B=1T的勻強磁場方向垂直于導體框架所在平面，當導體棒在電動機牽引下上升h=3.8m時，獲得穩定速度，此過程導體棒產生熱量Q=2J．電動機工作時，電壓表、電流表的讀數分別為7V和1A，電動機的內阻r=1Ω，不計一切摩擦，g=10m/s2，求：（1）導體棒所達到的穩定速度是多少？（2）導體棒從靜止到達穩定速度的時間是多少？【答案】（1）m/s（2）s【解析】：（1）導體棒勻速運動時，繩拉力T，有T-mg-F=0（2分），其中F=BIL，I=ε/R,ε=BLv，(3分)此時電動機輸出功率與拉力功率應相等，即Tv=UI/-I/2r（2分），（U、I/、r是電動機的電壓、電流和電阻），化簡并代入數據得v=2m/s（1分）．（2）從開始達勻速運動時間為t，此過程由能量守恒定律，UI/t-I/2rt=mgh+mv2+Q（4分），代入數據得t=1s（2分）．7．如圖所示，粗糙水平地面上放置一個截面為半圓的柱狀物體A，A與墻之間再放一光滑圓球B，整個裝置處于靜止狀態。已知A、B兩物體的質量分別為M和m，光滑圓球B同半圓的柱狀物體半徑均為r，已知A的圓心到墻角距離為2r，重力加速度為g。求：(1)B物體受到墻壁的彈力大小；(2)A與地面間的動摩擦因數滿足什么條件？（設A與地面間的最大靜摩擦力等于滑動摩擦力）(3)若A物體在水平外力作用下向右緩慢移動至B即將落地，則A、B間作用力大小變化的范圍。【答案】(1)(2)(3)【解析】【詳解】(1)對B受力分析：由幾何關系：解得：由平衡條件得：解得B物體受到墻壁的彈力大小為：(2)對整體分析：可知地面對A的摩擦力大小為：地面對A的支持力為：要使A不滑動，則：解得：(3)對B受力分析如圖：由圖可知，開始時AB間的作用力最小，最小值為：當B即將落地時，AB間的作用力最大，由幾何關系可得，AB間的作用力與豎直方向的夾角有：解得：此時AB間的作用力為：所以A、B間作用力大小變化的范圍為：。8．如圖所示，固定在水平地面上的斜面傾角為30°，物塊A與斜面間的動摩擦因數為，輕繩一端通過兩個滑輪與物塊A相連，另一端固定于天花板上，不計輕繩與滑輪的摩擦及滑輪的質量。已知物塊A的質量為m，連接物塊A的輕繩與斜面平行，掛上物塊B后，滑輪兩邊輕繩的夾角為90°，物塊A、B都保持靜止，重力加速度為g，假定最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，已知：sin30°=，cos30°=，sin45°=，cos45°=。(1)若掛上物塊B后，物塊A恰好不受摩擦力作用，求輕繩的拉力F拉的大小；(2)若物塊B的質量為m，求物塊A受到的摩擦力的大小和方向；(3)為保持物塊A處于靜止狀態，求物塊B的質量范圍。【答案】(1)；(2)，沿斜面向上；(3)。【解析】【詳解】(1)由滑輪相連輕繩的拉力處處相等，對物塊A受力分析，A恰好不受摩擦力作用有：沿斜面方向：，解得：；(2)對物塊B受力分析如圖：豎直方向：，已知，解得：，在對物塊A進行受力分析如圖：因為，A有向下運動的趨勢，故A受到的靜摩擦力f沿斜面向上。沿斜面方向：，解得A受到的靜摩擦力大小為；(3)設物塊A剛好要沿斜面向上滑動時，物塊B的質量最大為M1，此時對物塊A、B進行受力分析如圖：沿斜面向上：，垂直斜面方向：，且，聯立解得此時B豎直方向：，代入數據解得；設物塊A剛好要沿斜面向下滑動時，物塊B的質量最小為M2，此時對物塊A、B進行受力分析如圖：垂直斜面方向：，且，聯立解得，此時B豎直方向：，代入數據解得，所以為保持物塊A處于靜止狀態，求物塊B的質量范圍為：。9．質量m=20kg的物體，在大小恒定的水平外力F的作用下，在水平面上做直線運動。0—2s內F與運動方向相反，2—4s內F與運動方向相同，物體的速度—時間圖象如圖所示。求:（1）體在0-2秒內的加速度；（2）物體在2-4秒內的加速度；（3）物體與水平面間的動摩擦因數μ；（4）F的大小。（g取10m/s2）【答案】（1）（2）（3）（4）F=-60N【解析】試題分析：（1）由圖象可得：0—2s內物體的加速度（3分）（2）2—4s內物體的加速度（3分）（3）根據牛頓第二定律：0—2s內，①（1分）2—4s內，②（1分）聯立①②式代入數據，得：（1分）（4）F=-60N（1分）考點：運動圖像。10．如圖所示，在傾角θ＝37°的斜面上，用一水平力F推一質量為m＝10kg的物體，欲使物體沿斜面勻速運動，已知物體與斜面間的動摩擦因數μ