高中物理相互作用模拟试题及解析.docx

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1、高中物理相互作用模拟试题及解析一、高中物理精讲专题测试相互作用1．如图所示,质量的木块A套在水平杆上,并用轻绳将木块与质量的小球B相连.今用跟水平方向成角的力,拉着球带动木块一起向右匀速运动,运动中M、m相对位置保持不变,取.求:(1)运动过程中轻绳与水平方向夹角;(2)木块与水平杆间的动摩擦因数为.(3)当为多大时,使球和木块一起向右匀速运动的拉力最小?【答案】（1）30°（2）μ=（3）α=arctan．【解析】【详解】（1）对小球B进行受力分析，设细绳对N的拉力为T由平衡条件可得：Fcos30°=T

2、cosθFsin30°+Tsinθ=mg代入数据解得：T=10，tanθ=，即：θ=30°（2）对M进行受力分析，由平衡条件有FN=Tsinθ+Mgf=Tcosθf=μFN解得：μ＝（3）对M、N整体进行受力分析，由平衡条件有：FN+Fsinα=（M+m）gf=Fcosα=NμF联立得：Fcosα=μ（M+m）g-μFsinα解得：F＝令：sinβ＝，cosβ=，即：tanβ=则：所以：当α+β=90°时F有最小值．所以：tanα=μ=时F的值最小．即：α=arctan【点睛】本题为平衡条件的应用问题，选择好合适的研究对象受力分析

3、后应用平衡条件求解即可，难点在于研究对象的选择和应用数学方法讨论拉力F的最小值，难度不小，需要细细品味．2．（18分）如图所示，金属导轨水平面夹角为α，N、Q连线与MNMNC和垂直，PQD，MN与PQ平行且间距为L，所在平面与M、P间接有阻值为R的电阻；光滑直导轨NC和QD在同一水平面内，与NQ的夹角都为锐角θ。均匀金属棒ab和ef质量均为m，长均为L，ab棒初始位置在水平导轨上与NQ重合；ef棒垂直放在倾斜导轨上，与导轨间的动摩擦因数为μ（μ较小），由导轨上的小立柱1和2阻挡而静止。空间有方向竖直的匀强

4、磁场（图中未画出）。两金属棒与导轨保持良好接触。不计所有导轨和ab棒的电阻，ef棒的阻值为R，最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等，忽略感应电流产生的磁场，重力加速度为g。（1）若磁感应强度大小为B，给沿运动方向滑行一段距离后停止，ab棒一个垂直于NQ、水平向右的速度v1，在水平导轨上ef棒始终静止，求此过程ef棒上产生的热量；（2）在（1）问过程中，ab棒滑行距离为d，求通过ab棒某横截面的电荷量；（3）若ab棒以垂直于NQ的速度v2在水平导轨上向右匀速运动，并在NQ位置时取走小立柱1和2，且运动过程中ef棒始终静

5、止。求此状态下最强磁场的磁感应强度及此磁场下ab棒运动的最大距离。【答案】（1）Qef＝；（2）q＝；（3）Bm＝，方向竖直向上或竖直向下均可，xm＝【解析】解：（1）设ab棒的初动能为Ek，ef棒和电阻R在此过程产生热量分别为Q和Q1，有Q+Q1=Ek①且Q=Q1②由题意Ek=③得Q=④（2）设在题设的过程中，ab棒滑行的时间为△t，扫过的导轨间的面积为△S，通过△S的磁通量为△Φ，ab棒产生的电动势为E，ab棒中的电流为I，通过ab棒某截面的电荷量为q，则E=⑤且△Φ=B△S⑥电流I=⑦又有I=⑧由图所示，△S=d（

6、L﹣dcotθ）⑨联立⑤～⑨，解得：q=（10）（3）ab棒滑行距离为x时，ab棒在导轨间的棒长Lx为：Lx=L﹣2xcotθ（11）此时，ab棒产生的电动势Ex为：E=Bv2Lx（12）流过ef棒的电流Ixx（13）为I=ef棒所受安培力F为F=BIL（14）xxx联立（11）～（14），解得：Fx=（15）有（15）式可得，Fx在x=0和B为最大值m时有最大值1．BF由题意知，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F1为最大值的受力分析如图所示，图中fm为最大静摩擦力，有：Fcosα=mgsinα（

7、+mgcosμα+Fsinα）（16）11联立（15）（16），得：Bm=（17）Bm就是题目所求最强磁场的磁感应强度大小，该磁场方向可竖直向上，也可竖直向下．有（15）式可知，B为Bm时，Fx随x增大而减小，x为最大xm时，Fx为最小值，如图可知F2cosα++（μmgcosα+F2sinα）=mgsinα（18）联立（15）（17）（18），得xm=答：（1）ef棒上产生的热量为；（2）通过ab棒某横截面的电量为．（3）此状态下最强磁场的磁感应强度是，磁场下ab棒运动的最大距离是．【点评】本题是对法拉第电磁感应定律的考查，解决

8、本题的关键是分析清楚棒的受力的情况，找出磁感应强度的关系式是本题的重点．3．如图所示,质量均为M的A、B两滑块放在粗糙水平面上,滑块与粗糙水平面间的动摩擦因数为，,杆与水平面间的两轻杆等长,且杆长为L,杆与滑块、杆与杆间均用光滑铰链连接夹角为，在两