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2009年高考物理试题分类汇编——相互作用
1、（2009年北京卷）18．如图所示，将质量为m的滑块放在倾角为θ的固定斜面上。滑块与斜面之间的动摩擦因数为μ。若滑块与斜面之间的最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等，重力加速度为g，则 A．将滑块由静止释放，如果μ＞tanθ，滑块将下滑
B．给滑块沿斜面向下的初速度，如果μ＜tanθ，滑块将减速下滑 m C．用平行于斜面向上的力拉滑块向上匀速滑动，如果μ=tanθ，拉力大小应是2mgsinθ
D．用平行于斜面向下的力拉滑块向下匀速滑动，如果μ=tanθ，拉力大小应θ 是mgsinθ 【答案】C
【解析】对处于斜面上的物块受力分析，要使物块沿斜面下滑则mgsinθ>μmgcosθ，故μ 2、（2009年上海综合）44．自行车的设计蕴含了许多物理知识，利用所学知识完成下表 自行车的设计 车架用铝合金、钛合金代替钢架 车胎变宽 自行车后轮外胎上的花纹 目的（从物理知识角度） 减轻车重 答案：减小压强（提高稳定性）；增大摩擦（防止打滑；排水） 【解析】车胎变宽能够增大轮胎与地面的接触面积，提高稳定性，减小压强，有利于行车安全；自行车后轮外胎上的花纹，增大摩擦，防止打滑。 3、（2009年天津卷）1．物块静止在固定的斜面上，分别按图示的方向对物块施加大小相等的力F，A中F垂直于斜面向上。B中F垂直于斜面向下，C中F竖直向上，D中F竖直向下，施力后物块仍然静止，则物块所受的静摩擦力增大的是 F F A B C F F D 答案：D 【解析】四个图中都是静摩擦。A图中FfA=Gsinθ；B图中FfB=Gsinθ；C图中FfC=(G-F)sinθ；D图中FfC=(G+F)sinθ。 FN F Ff FN Ff F A G B G C G FN F Ff FN Ff F D G 4、（2009年广东物理）7．某缓冲装置可抽象成图4所示的简单模型。图中K1、K2为原长相等、劲度系数不同的轻质弹簧。下列表述正确的是 A．缓冲效果与弹簧的劲度系数无关 B．垫片向右移动时，两弹簧产生的弹力大小相等 C．垫片向右移动时，两弹簧的长度保持相等 D．垫片向右移动时，两弹簧的弹性势能发生改变 答案：BD 【解析】不同弹簧的缓冲效果与弹簧的劲度系数有关，A错误；在垫片向右运动的过程中，由于两个弹簧相连，则它们之间的作用力等大，B正确；由于两弹簧的劲度系数不同，由胡克定律F?k?x可知，两弹簧的型变量不同，则两弹簧的长度不相等，C错误；在垫片向右运动的过程中，由于弹簧的弹力做功，则弹性势能将发生变化，D正确。 5、（2009年广东物理）11．如图8所示，表面粗糙的斜面固定于地面上，并处于方向垂直纸面向外、强度为B的匀强磁场中。质量为m、带电量为＋Q的小滑块从斜面顶端由静止下滑。在滑块下滑的过程中，下列判断正确的是 A．滑块受到的摩擦力不变 B．滑块到达地面时的动能与B的大小无关 C．滑块受到的洛伦兹力方向垂直斜面向下 D．B很大时，滑块可能静止于斜面上 答案：CD 【解析】取物块为研究对象，小滑块沿斜面下滑由于受到洛伦兹力作用，如 N 图所示，C正确；N=mgcosθ+qvB,由于v不断增大，则N不断增大，滑动摩 v 擦力f=μN，摩擦力增大，A错误；滑块的摩擦力与B有关，摩擦力做功与f B有关，依据动能定理，在滑块下滑到地面的过程中，满足 12mv?0?mgh?，所以滑块到地面时的动能与fsB有关，B错误；当B2qvB mg 很大，则摩擦力有可能很大，所以滑块可能静止在斜面上，D正确。 6、（2009年宁夏卷）21．水平地面上有一木箱，木箱与地面之间的动摩擦因数为μ（0<μ<1）。现对木箱施加一拉力F，使木箱做匀速直线运动。设F的方向与水平面夹角为θ，如图，在θ从0逐渐增大到90°的过程中，木箱的速度保持不变，则 F A．F先减小后增大 B．F一直增大 θ C．F的功率减小 D．F的功率不变 答案AC。 【解析】由于木箱的速度保持不变，因此木箱始终处于平衡状态，受力分析如图所示，则由平衡条件得： mg?N?Fsin?，f??N?Fcos?两式联立解得F??mg?mg，可见F有最小?2cos???sin?1??sin(???)?mgvcos??mgv?，可见在?从 cos???sin?1??tan?点处N点电荷 值，所以F先减小后增大，A正确；B错误；F的功率P?Fvcos??0逐渐增大到90°的过程中tan?逐渐增大，则功率P逐渐减小，C正确，D错误。 7、（2009年四川卷）20．如图所示，粗糙程度均匀的绝缘斜面下方O有一正点电荷，带负电的小物体以初速度V1从M点沿斜面上滑，到达时速度为零，然后下滑回到M点，此时速度为V2（V2＜V1）。若小物体量保持不变，OM＝ON，则（ ） V12?V22A．小物体上升的最大高度为 4gB．从N到M的过程中，小物体的电势能逐渐减小 C．从M到N的过程中，电场力对小物体先做负功后做正功 D．从N到M的过程中，小物体受到的摩擦力和电场力均是先增大后减小 答案：AD 解析：设斜面倾角为θ、上升过程沿斜面运动的最大距离为L。因为OM＝ON，则MN两点电势相等，小物体从M到N、从N到M电场力做功均为0。上滑和下滑经过同一个位置时，垂直斜面方向上电场力的分力相等，则经过相等的一小段位移在上滑和下滑过程中电场力分力对应的摩擦力所作的功均为相等的负功，所以上滑和下滑过程克服电场力产生的摩擦力所作的功相等、并设为W1。在上滑和下滑过程，对小物体，应用动能定理分别有：－ 22mv12mv2v12?v2mgLsinθ－μmgLcosθ－W1＝－和mgLsinθ－μmgLcosθ－W1＝，上两式相减可得Lsinθ＝，A对； 224g由OM＝ON，可知电场力对小物体先作正功后作负功，电势能先减小后增大，BC错；从N到M的过程中，小物 体受到的电场力垂直斜面的分力先增大后减小，而重力分力不变，则摩擦力先增大后减小，在此过程中小物体到 O的距离先减小后增大，根据库仑定律可知小物体受到的电场力先增大后减小，D对。 8、（2009年海南物理）1．两个大小分别为F1）的力作用在同一质点上，它们的合力的大小F满1和F2（F2?F足 A．F2?F?F1 C．F1?F2?F?F1?F2 答案：C 解析：共点的两个力合成，同向时最大为F1＋F2，反向时最小为F1－F2 db 9、（2009年海南物理）3．两刚性球a和b的质量分别为ma和mb、直径分别为da个(da>db)。将a、b球依次放入一竖直放置、内径为的平底圆筒内，如图所示。设a、b两球静 b 止时对圆筒侧面的压力大小分别为f1和f2，筒底所受的压力大小为F。已知重力加速度大小为g。若所以接触都是光滑的，则 A．F=(ma+mb)g f1=f2 B．F=(ma+mb)g f1≠f2 a C．mag 解析：对两刚性球a和b整体分析，竖直方向平衡可知F=(ma+mb)g、水平方向平衡有f1=f2。 10、（2009年江苏物理）2．用一根长1m的轻质细绳将一副质量为1kg的画框对称悬挂在墙壁上，已知绳能承受的最大张力为10N，为使绳不断裂，画框上两个挂钉的间距最大为（g取10m/s2） A． B． F1?F2F?F2?F?1 2222222D． F1?F2?F?F1?F2 32m B．m 2213m D．m 24 C． 答案：A 【解析】熟练应用力的合成和分解以及合成与分解中的一些规律，是解决本题的根本；一个大小方向确定的力分解为两个等大的力时，合力在分力的角平分线上，且两分力的夹角越大，分力越大。题中当绳子拉力达到F=10N的时候，绳子间的张角最大，即两个挂钉间的距离最大；画框受到重力和绳子的拉力，三个力为共点力，受力如图。绳子与竖直方向的夹角为θ，绳子长为L0=1m,则有mg?2Fcos?，两个挂钉的间距离L?2?L0sin?，解2得L?3m，A项正确。 211、（2009年广东理科基础）4．建筑工人用图2所示的定滑轮装置运送建筑材料。质量为70.0kg的工人站在地面上，通过定滑轮将20.0kg的建筑材料以0.500m/s2的加速度拉升，忽略绳子和定滑轮的质量及定滑轮的摩擦，则工人对地面的压力大小为(g取10m/s2。) A．510 N B．490 N C．890 N D．910 N 答案.B 【解析】对建筑材料进行受力分析根据牛顿第二定律有F－mg=ma，得绳子的拉力大小等于F=210N，然后再对人受力分析由平衡的知识得Mg=F+FN，得FN=490N，根据牛顿第三定律可知人对地面间的压力为490N，B对。 12、（2009年广东文科基础)58．如图8所示，用一轻绳系一小球悬于O点。现将小球拉至水平位置，然后释放，不计阻力。小球下落到最低点的过程中，下列表述正确的是 O A．小球的机械能守恒 B．小球所受的合力不变 C．小球的动能不断减小 D．小球的重力势能增加 答案：A 图8 【解析】小球释放后作圆周运动，受到细绳指向圆心的拉力F和竖直向下的大小不变的重力G，因为F始终指向O点，则合力始终变化，B错；F始终和速度垂直、不做功，则小球只有重力做功、机械能守恒，A对；小球的 重力作正功，应用动能定理可知小球动能增加，C错；小球向下运动，位置降低（或重力作正功）、重力势能减小，D错。 13、（2009年山东卷）16．如图所示，光滑半球形容器固定在水平面上，O为球心，一质量为m的小滑块，在水平力F的作用下静止P点。设滑块所受支持力为FN。OF与水平方向的夹角为0。下列关系正确的是（ ） mg tan?mgC．FN? tan?A．F? B．F＝mgtan0 D．FN=mgtan0 FN 答案：A 考点：受力分析，正交分解或三角形定则 解析：对小滑块受力分析如图所示，根据三角形定则可得F?mg，tan?mg F θ FN?mg，所以A正确。 sin?提示：支持力的方向垂直于接触面，即指向圆心。正交分解列式求解也可。 14、（2009年山东卷）22．图示为某探究活动小组设计的节能运动系统。斜面轨道倾角为30°，质量为M的木箱与轨道的动摩擦因数为 3。木箱在轨道端时，自动装货装置将质量为m的货物装入木箱，然后木箱载着货物沿6轨道无初速滑下，与轻弹簧被压缩至最短时，自动卸货装置立刻将货物卸下，然后木箱恰好被弹回到轨道顶端，再重复上述过程。下列选项正确的是（ ） A．m＝M B．m＝2M C．木箱不与弹簧接触时，上滑的加速度大于下滑的加速度 D．在木箱与货物从顶端滑到最低点的过程中，减少的重力势能全部转化为弹簧的弹性势能 答案：BC 解析：受力分析可知，下滑时加速度为g(1－μcosθ)，上滑时加速度为g(1+μcosθ)，所以C正确。设下滑的距离为l，根据能量守恒有μ(m+M)glcosθ+μMglcosθ=mglsinθ，得m＝2M。也可以根据除了重力、弹性力做功以外，还有其他力(非重力、弹性力)做的功之和等于系统机械能的变化量，B正确。在木箱与货物从顶端滑到最低点的过程中，减少的重力势能转化为弹簧的弹性势能和内能，所以D不正确。 提示：能量守恒定律的理解及应用。 15、（2009年安徽卷）17．为了节省能量，某商场安装了智能化的电动扶梯。无人乘行时，扶梯运转得很慢；有人站上扶梯时，它会先慢慢加速，再匀速运转。一顾客乘扶梯上楼，恰好经历了这两个过程，如图所示。那么下列说法中正确的是 A．顾客始终受到三个力的作用 B．顾客始终处于超重状态 FN C．顾客对扶梯作用力的方向先指向左下方，再竖直向下 a D．顾客对扶梯作用力的方向先指向右下方，再竖直向下 f 答案：C 解析：在慢慢加速的过程中顾客受到的摩擦力水平向左，电梯对其的支持力和摩擦力的合力方向指向右上，由牛顿第三定律，它的反作用力即人对电梯的作用方向指向向左下；在匀速运动的过程中，顾客与电梯间的摩擦力等于 mg 零，顾客对扶梯的作用仅剩下压力，方向沿竖直向下。 16、（2009年浙江卷）14．如图所示，质量为m的等边三棱柱静止在水平放置的斜面上。已知三棱柱与斜面之的动摩擦因数为?，斜面的倾角为30?，则斜面对三棱柱的支持力与摩擦力的大小分别为 A．1133mg和mg B．mg和mg 2222m 300 C． 1133?mg mg和?mg D．mg和2222Ff FN 答案A 【解析】受力如图所示，FN?mgcos30?o13mg，Ff?mgsin30o?mg 22300 mg 17、（2009年浙江卷）16．如图所示，在光滑绝缘水平面上放置3个电荷量均为q(q>0)的相同小球，小球之间用劲度系数均为k0的轻质弹簧绝缘连接。当3个小球处在静止状态时，每根弹簧长度为l0 已知静电力常量为k，若不考虑弹簧的静电感应，则每根弹簧的原长为 q k0 l q k0 l q 5kq2kq25kq25kq2A． l? B．l? C．l? D．l? 2k0l2k0l24k0l22k0l2答案C 【解析】第三个小球受三个力的作用，它们的关系是 q k0 l q k0 F l q F13 F23 q2q25kq25kq2k0x?k2?k，得x?； l0?l?x?l? 222l4k0l4k0l?2l?18、（2009年全国卷Ⅰ）25． 19、（2009年上海物理）23．如图，质量均为m的两个小球A、B固定在弯成120?角的绝缘轻杆两端，OA和OB的长度均为l，可绕过O点且与纸面垂直的水平轴无摩擦转动，空气阻力 O 不计。设A球带正电，B球带负电，电量均为q，处在竖直向下的匀强电 l l 场中。开始时，杆OB与竖直方向的夹角?0＝60?，由静止释放，摆动到?θ +q －q ＝90?的位置时，系统处于平衡状态，求： B （1）匀强电场的场强大小E； A E （2）系统由初位置运动到平衡位置，重力做的功Wg和静电力做的功We； （3）B球在摆动到平衡位置时速度的大小v。 【解析】（1）力矩平衡时：（mg－qE）lsin90?＝（mg＋qE）lsin（120?－90?）， 1mg 即mg－qE＝ （mg＋qE），得：E＝ ； 23q （2）重力做功：Wg＝mgl（cos30?－cos60?）－mglcos60?＝（静电力做功：We＝qEl（cos30?－cos60?）＋qElcos60?＝（3）小球动能改变量?Ek=得小球的速度：v＝ 3 －1）mgl， 2 3 mgl， 6 1223mv＝Wg＋We＝（－1）mgl， 3223 （－1）gl。 3 ?Ekm ＝20、（2009年宁夏卷）33．[物理——选修2-2]（2）（10分）液压千斤顶是利用密闭容器内的液体能够把液体所受到的压强行各个方向传递的原理制成的。图为一小型千斤顶的结构示意图。大活塞的直径D1=20cm，小活塞B的直径D2=5cm，手柄的长度OC=50cm，小活塞与手柄的连接点到转轴O的距离OD=10cm。现用此千斤顶使质量m=4×103kg的重物升高了h=10cm。g取10m/s2，求 （i）若此千斤顶的效率为80%，在这一过程中人做的功为多少？ （ii）若此千斤顶的效率为100%，当重物上升时，人对手柄的作用力F至少要多大？ 【解析】（i）将重物托起h需要做的功 W1?mgh ① 设人对手柄做的功为W2，则千斤顶的效率为??W1 ② W2代入数据可得W2?5.0?103J ③ (ii)设大活塞的面积为S1, 小活塞的面积为S2，作用在小活塞上的压力为F1,当于斤顶的效率为100%时，有 mgS1? ④ F1S2S1D12?2 ⑤ S2D2当F1?OD?F?OC ⑥ 1和F都与杠杆垂直时，手对杠杆的压力最小。利用杠杆原理，有F由④⑤⑥式得F=500N ⑦ 21、（09年全国卷Ⅰ）25．如图所示，倾角为θ的斜面上静止放置三个质量均为m的木箱，相邻两木箱的距离均为l。工人用沿斜面的力推最下面的木箱使之上滑，逐一与其它木箱碰撞。每次碰撞后木箱都粘在一起运动。整个过程中工人的推力不变，最后恰好能推着三个木箱匀速上滑。已知木 l 箱与斜面间的动摩擦因数为μ，重力加速度为g。设碰撞时间极短，求： l （1） 工人的推力； （2） 三个木箱匀速运动的速度； θ （3） 在第一次碰撞后损失的机械能。 答案（1）3mgsin??3?mgcos? （2）22gL(sin???cos?) 3（3）mgL(sin???cos?) 【解析】(1)当匀速时,把三个物体看作一个整体受重力、推力F、摩擦力f和支持力.根据平衡的知识有 F?3mgsin??3?mgcos? (2)第一个木箱与第二个木箱碰撞之前的速度为V1,加速度a1?F?mgsin???mgcos??2g(sin???cos?)m根据运动学公式或动能定理有V1?2gL(sin???cos?),碰撞后的速度为V2根据动量守恒有mV1?2mV2,即碰撞后的速度为V2?gL(sin???cos?),然后一起去碰撞第三个木箱,设碰撞前的速度为V3 F?2mgsin??2?mgcos?g(sin???cos?)?,根据运动学公式有 2m2从V2到V3的加速度为a2?V32?V22?2a2L,得V3?V4?2gL(sin???cos?),跟第三个木箱碰撞根据动量守恒有2mV3?3mV4,得 22gL(sin???cos?)就是匀速的速度. 311mV12??E?2mV22,带入数据得22(3)设第一次碰撞中的能量损失为?E,根据能量守恒有 ?E?mgL(sin???cos?).