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1、高考物理相互作用 ( 一 ) 解题方法和技巧及练习题含解析一、高中物理精讲专题测试相互作用1 如图所示， A、 B 都是重物， A 被绕过小滑轮P 的细线悬挂，B 放在粗糙的水平桌面上，滑轮 P 被一根斜短线系于天花板上的 O 点， O是三根细线的结点，细线 bO水平拉着物体 B，cO沿竖直方向拉着弹簧弹簧、细线、小滑轮的重力不计，细线与滑轮之间的摩擦力可忽略，整个装置处于静止状态若重物A 的质量为2kg，弹簧的伸长量为5cm ，cOa=120，重力加速度g 取 10m/s 2 ， 求：（ 1）桌面对物体 B 的摩擦力为多少？（ 2）弹簧的劲度系数为多少？（ 3）悬挂小滑轮的斜线中的拉力F 的
2、大小和方向？【答案】（ 1） 103N （2 ）200N/m （ 3） 203N ，方向在 Oa与竖直方向夹角的角平分线上 .【解析】【分析】（1）对结点O受力分析，根据共点力平衡求出弹簧的弹力和bO绳的拉力，通过B 平衡求出桌面对 B 的摩擦力大小（2）根据胡克定律求弹簧的劲度系数（3）悬挂小滑轮的斜线中的拉力F 与滑轮两侧绳子拉力的合力等大反向【详解】（1）重物 A 的质量为2kg，则 Oa绳上的拉力为FOa=GA=20N对结点 O受力分析，如图所示，根据平行四边形定则得：水平绳上的力为：Fob=FOasin60 =103 N物体 B 静止，由平衡条件可得，桌面对物体B 的摩擦力f=Fob
3、=103 N（ 2）弹簧的拉力大小为 F 弹 =FOacos60 =10N根据胡克定律得 F 弹 =kxF弹10得 k=200N/mx 0.05（3）悬挂小滑轮的斜线中的拉力F 与滑轮两侧绳子拉力的合力等大反向，则悬挂小滑轮的FF=2F a3N=20 3 N斜线中的拉力的大小为：O cos30 =2 202方向在 Oa与竖直方向夹角的角平分线上2（ 18 分） 如图所示，金属导轨水平面夹角为， 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。均匀金属棒ab
4、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（ 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 ab 棒一个垂直于 NQ、水平向右的速度v1，在水平导轨上沿运动方向滑行一段距离后停止，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
5、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=Ek且 Q=Q1 由题意 Ek=得 Q=（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 ， ab 棒产生的电动势为 E，
6、ab 棒中的电流为 I，通过 ab 棒某截面的电荷量为q，则E=且 =B S电流 I=又有 I= 由图所示， S=d（ L dcot ）联立 ，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：L =L 2xcot （ 11）x此时， ab 棒产生的电动势Ex2 x（ 12）为： E=Bv L流过 ef 棒的电流Ixx（ 13）为 I =ef 棒所受安培力xxx（ 14）F为 F =BI L联立（ 11）（ 14），解得： Fx=（15）有（ 15）式可得， Fx在 x=0 和 Bm1为最大值 B时有最大值 F 由题意知， ab 棒所受安培力方向必水平向
7、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：F1cos =mgsin （+mgcos +F1sin ） （16）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 F2cos +（mgcos +F2sin ） =mgsin （ 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
8、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，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/s 2.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） 4003 N 和 2003 N【解析】试题分析：（
9、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，用三根轻绳将质量均为m 的 A、B 两小球以及水平天花板上的固定点O 之间两两连接，然后用一水平方向的力F 作用于 A 球上，此时三根轻绳均处于直线状态，且OB 绳恰好处于竖直方向，两球均处于静止状态，轻绳OA 与 AB 垂直且长度之比为3:4试计算：（1） OA 绳拉力及 F 的大小？（2）保持力 F 大小方向不变，剪断绳 OA，稳定后重新平衡，求此时绳OB 及绳 AB 拉力的大小和方向（绳 OB、 AB 拉力的方向用它们与竖直方向夹角的正切值表达）（3）欲使绳 O
10、B 重新竖直，需在球B 上施加一个力，求这个力的最小值和方向【答案】 （1） 42 13122524mg （2） T13mg ， tan=3； Tmg， tan =333（3）4 mg ，水平向左3【解析】【分析】【详解】（1） OB 竖直，则 AB 拉力为 0，小球 A 三力平衡，设OB 拉力为 T，与竖直方向夹角为 ,则 T=mg/cos= 5 mg，F=mgtan= 4 mg33（2）剪断 OA 绳，保持F 不变，最后稳定后，设OB 的拉力为 T1，与竖直方向夹角为1，AB 拉力为T2，与竖直方向夹角为2，以球 A、球 B 为整体，可得4T1x=F=mg；T1y=2mg；3解得 ： T1= 2 13 mg；tan 1= 2 ；334单独研究球A，T2x=F=mg；T2y=mg；3解得： T2= 5 mg， tan 2= 433（3）对球 B 施加一个力FB 使 OB 重新竖直，当FB 水平向左且等于力F 时是最小值，即4FB=F=mg，水平向左3【点睛】本题采用整体和隔离法相结合进行分析，关键先对B 球受力分析，得到AB 绳子的拉力为零，然后对A 球受力分析，根据平衡条件并运用平行四边形法则求解未知力5如图所示，一质量m=4 0kg 的小球在轻质弹簧和细线的作用下处于静止状态，细线
