(物理)高考必刷題物理相互作用題

1、（物理）高考必刷題物理相互作用題一、高中物理精講專題測試相互作用1 . （18分）如圖所示，金屬導軌 MNC和PQD, MN與PQ平行且間距為L,所在平面與 水平面夾角為 a, N、Q連線與MN垂直，M、P間接有阻值為 R的電阻；光滑直導軌 NC 和QD在同一水平面內(nèi)，與 NQ的夾角都為銳角 。均勻金屬棒ab和ef質(zhì)量均為m,長均為L, ab棒初始位置在水平導軌上與NQ重合；ef棒垂直放在傾斜導軌上，與導軌間的動摩擦因數(shù)為 科（科較?。?，由導軌上的小立柱1和2阻擋而靜止?？臻g有方向豎直的勻強磁場（圖中未畫出）。兩金屬棒與導軌保持良好接觸。不計所有導軌和ab棒的電阻，ef棒的阻值為R,最大靜摩擦

2、力與滑動摩擦力大小相等，忽略感應電流產(chǎn)生的磁場，重力加速度為govi,在水平導軌上（1）若磁感應強度大小為 B, 乂a ab棒一個垂直于 NQ、水平向右的速度沿運動方向滑行一段距離后停止，ef棒始終靜止，求此過程 ef棒上產(chǎn)生的熱量;（2）在（1）問過程中，ab棒滑行距離為d,求通過ab棒某橫截面的電荷量;（3）若ab棒以垂直于NQ的速度V2在水平導軌上向右勻速運動，并在 NQ位置時取走小立柱1和2,且運動過程中ef棒始終靜止。求此狀態(tài)下最強磁場的磁感應強度及此磁場下ab棒運動的最大距離。1 ） Qef=下曲；（2）q=?；Bm=可晨雪面嘰，萬向豎直向上或豎直向下均可，Xm=【解析】解：（1）

3、設ab棒的初動能為 國，ef棒和電阻R在此過程產(chǎn)生熱量分別為 Q和Q1，有 Q+Q1=EkW且Q=Q1由題意Ek=ginv；12得Q=mv （2）設在題設的過程中，ab棒滑行的時間為 at,掃過的導軌間的面積為 通過$的磁通量為，ab棒產(chǎn)生的電動勢為 E, ab棒中的電流為I,通過ab棒某截面的電荷量為 q,則E-且4二。S又有I由圖所示，4Sud （L-dcot聯(lián)立，解得：q=2Bd - de. ） （10）R（3） ab棒滑行距離為x時，ab棒在導軌間的棒長 Lx為：Lx=L- 2xcot 0 （11）此時，ab棒產(chǎn)生的電動勢 Ex為：E=B2Lx（12）流過ef棒的電流Ix為k=A （1

4、3）了ef棒所受安培力 Q為Fx=BIxL （14）聯(lián)立（11）（14）,解得：Fx=B、J（L ° '（15）豆有（15）式可得，F(xiàn)x在x=0和B為最大值Bm時有最大值F1.由題意知，ab棒所受安培力方向必水平向左，ef棒所受安培力方向必水平向右，使 R為最大值的受力分析如圖所示， 圖中fm為最大靜摩擦力，有:F1cos a =mgsin a +mgcos a +Sin /(16)聯(lián)立（15） （16）,得:(17)j_ Ine (sin a + 口 cos Q ) RBm=k.T -. -門：I -Bm就是題目所求最強磁場的磁感應強度大小，該磁場方向可豎直向上，也可豎直向

5、下.有（15）式可知，B為Bm時，F(xiàn)x隨x增大而減小，x為最大xm時，F(xiàn)x為最小值，如圖可知F2cos a + (tmgcos a +2sin / =mgsin a (18)聯(lián)立(15) (17) ( 18),得lALtanGxm= (1+從2) sinUcusQ+N答：(1) ef棒上產(chǎn)生的熱量為:mu；（2）通過ab棒某橫截面的電量為2Bd (L- dco-tQ 5(3)此狀態(tài)下最強磁場的磁感應強度是1 mg (sinCL + cosQ. ) R磁場下ab棒運動2(1+口2) $in口的最大距離是【點評】本題是對法拉第電磁感應定律的考查，解決本題的關鍵是分析清楚棒的受力的情 況，找出磁感應

6、強度的關系式是本題的重點.m=50kg的物體.一重物放置在傾2.明理同學平時注意鍛煉身體，力量較大，最多能提起3U = ().58試求該同學向上拉動的角0 =15的粗糙斜坡上，重物與斜坡間的摩擦因數(shù)為 重物質(zhì)量M的最大值？【答案】:【解析】【詳解】由題意可知，該同學的最大拉力：F=mg設該同學與斜面方向的夾角是3的時候拉動的物體的最大質(zhì)量是M,對物體受力分析知:垂直于斜面的方向：FN+Fsin 3 =Mgcos 0沿斜面的方向：Fcos 3 =f+Mgsin 0若恰好拉動物體，則有：f= wNF g邛+悶叩) M 聯(lián)立解得：g(削。前十目口內(nèi)Fcos(/f - a) M =令 尸tan %代入

7、上式可得：+a)要使該同學向上拉動的物體的質(zhì)量最大，上式分子取最大值，即：cos ( B A =1固由(1 =tan a -可得：& =30。F 人:=聯(lián)立以上各式得：Mmax='【點睛】該題中按照常規(guī)的步驟對物體進行受力分析即可，題目的難點是如何利用三角函數(shù)的關 系，化簡并得出正確的結(jié)論.3 . (10分)如圖所示，傾角 。=30°、寬L=1m的足夠長的U形光滑金屬導軌固定在磁感應強度大小 B=IT、范圍足夠大的勻強磁場中，磁場方向垂直導軌平面向上。一根質(zhì)量m=0.2kg,電阻R=l的金屬棒ab垂直于導軌放置?，F(xiàn)用一平行于導軌向上的牽引力F作用在棒上，使棒由靜止開始

8、沿導軌向上運動，運動中ab棒始終與導軌接觸良好，導軌電阻不計，重力加速度 g取l0m/s 2。求：(1)若牽引力的功率 P恒為56W則ab棒運動的最終速度為多大 ？(2)當ab棒沿導軌向上運動到某一速度時撤去牽引力，從撤去牽引力到ab棒的速度為零，通過ab棒的電量q=0.5C,則撤去牽引力后 ab棒向上滑動的距離多大 ？【答案】(1) 7 m/s ; (2) 0.5m【解析】試題分析：(1)當以恒定功率牽引 ab棒達到最大速度時：P=Fv, E=BLv, I=E/R, F安=BILF mg sinF安0 解得：v=7 m/s(2)設撤去F后ab棒沿導軌向上運動到速度為零時滑動的距離為x,通過a

9、b的電荷量,聯(lián)立解得：x qR 0.5m BL考點：本題考查電磁感應4 .如圖所示，mA=0.5kg, mB=0.1kg,兩物體與地面間的動摩擦因數(shù)均為0.2,當大小為F=5N水平拉力作用在物體 A上時，求物體 A的加速度。（忽略滑輪的質(zhì)量以及滑輪和繩 的，取 g=10m/s2）【答案】4m/s2【解析】試題分析：對 A由牛頓第二定律得 產(chǎn)一二一二咒口對B由牛頓第二定律得即3g二根據(jù)題意有二二二二-.解以上各式得._ -考點：牛頓第二定律【名師點睛】此題是牛頓第二定律的應用問題；解題的關鍵是正確選擇研究對象并且受力 分析，根據(jù)牛頓第二定律列得方程，注意兩個物體的加速度及拉力的關聯(lián)關系.5 .某

10、同學設計了一個測量物體質(zhì)量的電子裝置，其結(jié)構(gòu)如圖甲、乙所示。E形磁鐵的兩側(cè)為S極，中心為N極，可認為只有磁極間存在著磁感應強度大小均為B的勻強磁場。一邊長為L橫截面為正方形的線圈套于中心磁極，線圈、骨架與托盤連為一體，總質(zhì)量為m。,托盤下方連接一個輕彈簧，彈簧下端固定在磁極上，支撐起上面的整個裝置，線圈、骨架 與磁極不接觸。線圈的兩個頭與外電路連接（圖上未標出）。當被測量的重物放在托盤上時，彈簧繼續(xù)被壓縮，托盤和線圈一起向下運動，之后接通外電路對線圈供電，托盤和線 圈恢復到未放重物時的位置并靜止，此時由對應的供電電流可確定重物的質(zhì)量。已知彈簧 a.以不放重物時托盤的位置為位移起點，豎直向下為位

11、移的正方向。試在圖丙中畫出，托勁度系數(shù)為k,線圈匝數(shù)為n,重力加速度為go（1）當線圈與外電路斷開時盤輕輕放上質(zhì)量為 m的重物后，托盤向下運動過程中彈簧彈力F的大小與托盤位移 x的關系圖象；b.根據(jù)上面得到的 F-x圖象，求從托盤放上質(zhì)量為 m的重物開始到托盤達到最大速度的過 程中，彈簧彈力所做的功 W;(2)當線圈與外電路接通時a.通過外電路給線圈供電，托盤和線圈恢復到未放重物時的位置并靜止。若線圈能夠承受的最大電流為I,求該裝置能夠測量的最大質(zhì)量 M;b.在線圈能承受的最大電流一定的情況下，要增大質(zhì)量的測量范圍，可以采取哪些措施？ (至少答出2種)+ m)mg2W=【答案】(1) a.彈力

12、大小為mog；圖像如圖所示；b.抹 (2)a.且；b.可以增加線圈的匝數(shù)、增大線圈的邊長、增大磁感應強度?！窘馕觥?1)未放重物時，彈簧已經(jīng)被壓縮，彈力大小為mogo彈簧彈力F的大小與盤位移x的關系圖象如圖所示。未放重物時kxo = mo g當托盤速度達到最大時 k ( xo + x ) = ( mo+ m )g解得圖中陰影部分面積即為從托盤放上質(zhì)量為m的重物開始到托盤達到最大速度的過程中，彈(mq + m + mg (2mu +W = X -j = 力所做的功的大小，彈力做負功有上出2k(2)給線圈供電后，托盤回到原來的位置，線圈、骨架、托盤與重物處于平衡狀態(tài)有 2nBIL + kxo =

13、(mo + M ) g2nBILM-解得(3)可以增加線圈的匝數(shù)、增大線圈的邊長、增大磁感應強度。點睛：本題考查電子秤的原理，關鍵是明確骨架、脫皮、彈簧、線圈和重物整體的受力情況，根據(jù)平衡條件列式分析，注意結(jié)合圖象法求解變力做功。6.如圖所示，在傾角為 0=3。的固定斜面上固定一塊與斜面垂直的光滑擋板，質(zhì)量為 m的半圓柱體A緊靠擋板放在斜面上，質(zhì)量為 2m的圓柱體B放在A上并靠在擋板上靜止。 A與B半徑均為R,曲面均光滑，半圓柱體 A底面與斜面間的動摩擦因數(shù)為出現(xiàn)用平行斜面向上的力拉 A,使A沿斜面向上緩慢移動，直至 B恰好要降到斜面.設最大靜摩擦力等 于滑動摩擦力，重力加速度為go求：(1)

14、(2)未拉A時，B受到A的作用力F大??；在A移動的整個過程中，拉力做的功 W;Umin .(3)【答案】(1) F = 73 mg (2) W12(9T3)mgR min5<39要保持A緩慢移動中拉力方向不變，動摩擦因數(shù)的最小值【解析】【詳解】(1)研究B,據(jù)平衡條件，有F =2mg cos 0解得(2)研究整體，據(jù)平衡條件，斜面對F =、. 3 mgA的支持力為N =3mg cos 0 = 3-3 mg2f =N=-33 ii mg由幾何關系得A的位移為x =2Rcos30 = J3 R克服摩擦力做功Wf =僅=4.5mgR由幾何關系得A上升高度與B下降高度恰均為.3h =R據(jù)功能關系

15、W + 2mgh - mgh - Wf = 0解得W 1(9、3)mgR2(3) B剛好接觸斜面時，擋板對 B彈力最大研究B得Nm2 mgsin 304mg研究整體得解得可得最小的動摩擦因數(shù):fmin + 3mgsin30 = Nmfmin = 2.5mgfminmin7.如圖所示，三根細輕繩系于。點，其中OA繩另一端固定于 A點，OB繩的另一端與放在水平地面上質(zhì)量 m2為20kg的物體乙相連，OC繩的另一端懸掛質(zhì)量 mi為4kg的鉤碼 甲。平衡時輕繩 OA與豎直方向的夾角37 , OB繩水平。已知重力加速度 g=10m/s2,sin370.6,cos370.8,tan370.75。(1)求輕

16、繩OA受到的拉力Toa、OB受到的拉力Tob大??；(2)求乙受到的摩擦力 f大??；(3)已知物體乙與水平桌面間的最大靜摩擦力fmax為90N,若在鉤碼下方繼續(xù)加掛鉤碼,為使物體在原位置保持靜止，求最多能再加掛的鉤碼質(zhì)量?！敬鸢浮?1) TOA 50N, TOB 30N； (2) f=30N； (3) 8kg?！窘馕觥俊驹斀狻?1)以結(jié)點為研究對象，受到三個拉力作用，如圖所示OA受到的拉力為:mg40cos0.850N輕繩OB受到的拉力為:Tob migtan40 0.75 30 N(2)對乙物體研究，水平方向受摩擦力f和拉力Tob,根據(jù)平條件衡得：f Tob 30 N(3)考慮物體乙恰好不滑動

17、的臨界情況，根據(jù)平衡條件，OB繩的拉力為:Tobfmax 90 N對甲分析，根據(jù)平衡條件仍有：Tobmim gtan解得：m 8 kg 8.為了研究過山車的原理，某物理小組提出了下列的設想：取一個與水平方向夾角為8二60二長為匚=的傾斜軌道AB,通過微小圓弧與長為 L二走m的水平軌道1 nBC相連，然后在C處設計一個豎直完整的光滑圓軌道，出口為水平軌道D,如圖所示.現(xiàn)將一個小球從距 a點高為為=0.9m的水平臺面上以一定的初速度 吃水平彈出，到 A點時 速度方向恰沿 AB方向，并沿傾斜軌道滑下.已知小球與AB和BC間的動摩擦因數(shù)均為0工2.取 g= 10m/J .求：(1)小球初速度豌的大小;

18、(2)小球滑過C點時的速率丫匚；(3)要使小球不離開軌道，則豎直圓弧軌道的半徑R應該滿足什么條件.【答案】(1) % = na/s ； ( 2)%=6tn/s ； (3)D < < l.OSui .【解析】試題分析：(1)小球離開彈簧后做平拋運動到達A點,豎直方向：由 三2g先可知h=J/gT=$、V.L在A點的速度Va恰好沿AB方向，由幾何關系可知：v.=-=21皈M.'a*由水平方向分速度即小球的初速度：%=n向工tan 6(2)從A經(jīng)B到C點的過程，由動能定理得：1 2 1mgL1al 曰一卬2gLi 匚口&8 -卬igL； = mvc' mvi小球滑

19、過C點時的速率:七=3'后"''s(3) 若小球能通過圓形軌道的最高點，做完整的圓周運動，則其不脫離軌道.小球剛能通過最高點時，小球在最高點與軌道沒有相互作用，重力提供向心力.根據(jù)牛頓第二定律：二 .一thvc = wV" -F mg1. 08m.及小球由C運動到圓形軌道的最高點，機械能守恒:1得：立工=，= LOS忸，即軌道半徑不能超過 若小球沒有到達圓形軌道的與圓心等高處速度就減小到零，此后又沿軌道滑下，則其也 不脫離軌道.12.此過程機械能守恒，小球由 C到達剛與圓心等高處，有：工肥干/二楓目出？得：Rr二士一二2一7梢,即軌道半徑不能小于 2

20、. 7m.若圓形軌道半徑太大，就會與傾斜軌道相交，故圓形軌道半徑最大時恰遇傾斜軌道相 切.當圓軌道與AB相切時，由幾何關系得:& =I2 tan8=13制，即圓軌道的半徑不能超過0< 1.0Sm綜上所述，要使小球不離開軌道，R應該滿足的條件是:考點：平拋運動，圓周運動，動能定理，機械能守恒定律.【名師點睛】從拋出點到 A點做平拋運動，根據(jù)平拋運動的規(guī)律可解得落到A點時豎直方向的速度Vy,根據(jù)豎直方向速度 Vy與水平方向速度Vx的夾角之間的關系，可以解得水平速 度v0;要求小物塊沿傾斜軌道 AB滑動經(jīng)C點的速率，可利用動能定律列式求解；小球不離開軌 道，一種情況是到與圓心等高前返回，另一種情況是完成完整的圓周運動，就要根據(jù)在圓 周最高點重力提供向心力求解.9.將一輕質(zhì)橡皮筋（勁度系數(shù)k=100N/m）上端固定在天花板上，如下圖（甲）所示.（1）在其下端A處用細線懸掛重為10N的木塊，靜止后如圖（乙）所示，則橡皮筋的伸長量 Xi=?（2）再用一細線拴在圖（乙）中的 A處，然后用一水平的力F向右拉動，使橡皮筋與豎直方向成37。角，并保持靜止，如圖（丙）所示.求所加外力F的值和此時橡皮筋的伸長量X2.（已知 sin37 ° =0.6 cos37 ° =0.8）【答案】（1）橡皮筋的伸長量為 0.1m;