高一物理典型例题.docx
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高一物理典型例题
高一物理必修1知识集锦及典型例题
一.各部分知识网络
(一)运动的描述:
测匀变速直线运动的加速度:
△x=aT2,
a与v同向,加速运动;a与v反向,减速运动。
(二)力:
实验:
探究力的平行四边形定则。
研究弹簧弹力与形变量的关系:
F=KX.
(三)牛顿运动定律:
伽利略的“理想斜面实验”和“科学推理”
牛顿第一定律
内容:
一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态,直到有外力迫使
它改变这种状态为止.
定义:
物体具有保持匀速直线运动状态或静止状态的性质
惯性量度:
质量是物体惯性大小的唯一量度
表现形式:
惯性大,物体运动状态难以改变,惯性小,运动状态容易
改变
牛顿第二定律
内容:
物体的加速度与所受合外力成正比,与物体的质量成反比,加速度的方
向与合外力的方向相同
牛顿运动定律及其应用
公式:
F合=ma,此式成立的条件是各物理量的单位均用国际单位
内容:
两物体之间的作用力与反作用力总是大小相等,方向相反,而且作用在
同一
牛顿第三定律
条直线上
同性:
力的性质相同
作用力与
反作用力
异体:
分别作用在两个不同的物体上
两类基本问题
同时产生、同时变化、同时消失
由受力情况确定运动情况
由运动情况确定受力情况
牛顿定律
的应用
超重和失重
力和加速度的瞬时分析
临界问题和极值问题的分析
整体法与隔离法
实验:
用控制变量法探究加速度与力、质量的关
(四)共点力作用下物体的平衡:
静止
平衡状态
物体的平衡
匀速运动
Fx合=0
力的平衡条件:
F合=0
Fy合=0
合成法
正交分解法
常用方法矢量三角形动态分析法
相似三角形法
正、余弦定理法
二、典型例题
例题1..某同学利用打点计时器探究小车速度随时间变化的关系,所用交流电的频率为50Hz,下图为某次实验中得到的一条纸带的一部分,0、1、2、3、4、5、6、7为计数点,相邻两计数点间还有3个打点未画出.从纸带上测出x1=3.20cm,x2=4.74cm,x3=6.40cm,x4=8.02cm,x5=9.64cm,x6=11.28cm,x7=12.84cm.
(1)请通过计算,在下表空格内填入合适的数据(计算结果保留三位有效数字);
计数点
1
2
3
4
5
6
各计数点的速度/(m·s-1)
(2)根据表中数据,在所给的坐标系中作出v-t图象(以0计数点作为计时起点);由图象可得,小车运动的加速度大小为________m/
例2.关于加速度,下列说法中正确的是
A.速度变化越大,加速度一定越大
B.速度变化所用时间越短,加速度一定越大
C.速度变化越快,加速度一定越大
D.速度为零,加速度一定为零
例3.一滑块由静止开始,从斜面顶端匀加速下滑,第5s末的速度是6m/s。
求:
(1)第4s末的速度;
(2)头7s内的位移;(3)第3s内的位移。
例4.公共汽车由停车站从静止出发以0.5m/s2的加速度作匀加速直线运动,同时一辆汽车以36km/h的不变速度从后面越过公共汽车。
求:
(1)经过多长时间公共汽车能追上汽车?
(2)后车追上前车之前,经多长时间两车相距最远,最远是多少?
例5.静止在光滑水平面上的物体,受到一个水平拉力,在力刚开始作用的瞬间,下列说法中正确的是
A.物体立即获得加速度和速度
B.物体立即获得加速度,但速度仍为零
C.物体立即获得速度,但加速度仍为零
D.物体的速度和加速度均为零
例6.质量m=4kg的物块,在一个平行于斜面向上的拉力F=40N作用下,从静止开始沿斜面向上运动,如图所示,已知斜面足够长,倾角θ=37°,物块与斜面间的动摩擦因数μ=,力F作用了5s,求物块在5s内的位移及它在5s末的速度。
(g=10m/s2,sin37°=,cos37°=)
例7.在天花板上用竖直悬绳吊一重为G的小球,小球受几个力?
这些力的反作用力是哪些力?
这些力的平衡力是哪些力?
例8.如图所示,质量为m的物块放在倾角为
的斜面上,斜面体的质量为M,斜面与物块无摩擦,地面光滑,现对斜面施一个水平推力F,要使物块相对斜面静止,力F应多大?
例9.如图所示,一质量为m的小球在水平细线和与竖直方向成
角的弹簧作用下处于静止状态,试分析剪断细线的瞬间,小球加速度的大小和方向。
例10.一个人站在体重计的测盘上,在人下蹲的过程中,指针示数变化应是
A.先减小,后还原
B.先增加,后还原
C.始终不变
D.先减小,后增加,再还原
例11、水平传送带以4m/s的速度匀速运动,传送带两端AB间距为20m,将一质量为2Kg的木块无初速地放在A端,木块与传送带的动摩擦因数为,求木块由A端运动到B端所用的时间。
(g=10m/s2)
例12、木块A、木板B的质量分别为10Kg和20Kg,A、B间的动摩擦因数为,地面光滑。
设A、B间的滑动摩擦力与最大静摩擦力大小相等。
木板B长2m,木块A静止在木板B的最右端,现用80N的水平拉力将木板B从木块A下抽出来需要多长时间?
(木块A可视为质点,g=10m/s2)
例13.如图4所示,在水平地面上有一倾角为θ的斜面体B处于静止状态,其斜面上放有与之保持相对静止的物体A.现对斜面体B施加向左的水平推力,使物体A和斜面体B一起向左做加速运动,加速度从零开始逐渐增加,直到A和B开始发生相对运动,关于这个运动过程中A所受斜面的支持力FN以及摩擦力f的大小变化情况,下列说法中正确的是( )
A.FN增大,f持续增大
B.FN不变,f不变
C.FN减小,f先增大后减小
D.FN增大,f先减小后增大图4
例14.如图8所示,物体B靠在水平天花板上,在竖直向上的力F作用下,A、B保持静止,A与B间的动摩擦因数为μ1,B与天花板间的动摩擦因数为μ2,则关于μ1、μ2的值下列判断可能正确的是( )
A.μ1=0,μ2≠0 B.μ1≠0,μ2=0
C.μ1=0,μ2=0D.μ1≠0,μ2≠0
例15.如图2-2-23是用来粉刷墙壁的涂料滚的示意图.使用时,用撑竿推着涂料滚沿墙壁上下滚动,把涂料均匀地粉刷到墙壁上.撑竿的重量和墙壁的摩擦均不计,而且撑竿足
够长.粉刷工人站在离墙壁某一距离处缓缓上推涂料滚,使撑竿与墙壁间的夹角越来越小.该过程中撑竿对涂料滚的推力为F1,涂料滚对墙壁的压力为F2,下列说法中正确的是( )
图2-2-23
A.F1增大B.F1减小
C.F2增大D.F2减小
16.下图是某些同学根据实验数据画出的图象,下列说法中正确的是()
A.形成图(甲)的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过大
B.形成图(乙)的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过小
C.形成图(丙)的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过大
D.形成图(丁)的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过小
17.如图所示是某同学做“探究加速度与力、质量的关系”实验时已接通电源正要释放纸带时的情况,请你指出该同学的四个错误.
例题1答案:
(1)
=
(2)
例题2解析:
由加速度的定义式
可知,加速度与速度的变化量和速度变化所用的时间两个因素有关。
速度变化越大,加速度不一定越大;速度变化所用时间越短,若速度变化量没有确定,也不能确定加速度一定越大。
加速度是描述速度变化快慢的物理量,速度变化越快,加速度一定越大;速度为零,并不是速度的变化量为零,故加速度不一定为零。
答案:
C
例题3解析:
根据初速度为零的匀变速直线运动的比例关系求解。
(1)因为
……=
……
所以
第4s末的速度为
(2)由
得前5s内的位移为:
因为
……
……
所以
前7s内的位移为:
(3)由
(2)可得
因为
……=1:
5:
……
所以
=1:
5
第3s内的位移
例题4解析:
(1)追上即同一时刻二者处于同一位置,由于它们出发点相同,所以相遇时位移相同,即
x汽=x公at2/2=v汽tt=2v公/a=2
10/=40s
(2)在汽车速度大于公共汽车速度过程中,二者距离逐渐增大,速度相等时距离最大,之后公共汽车速度将大于汽车速度,二者距离就会减小,所以速度相等时相距最远。
则v汽=v公at=v汽t=v汽/a=10/=20s
最远距离x=v汽t-at2/2=10
20-
2=100m
例题5解析由牛顿第二定律的瞬时性可知,力作用的瞬时即可获得加速度,但无速度。
答案B
说明力是加速度产生的原因,加速度是力作用的结果,加速度和力之间,具有因果性、瞬时性、矢量性。
例题6解析:
如图,建立直角坐标系,把重力mg沿x轴和y轴的方向分解
Gx=mgsinθGy=mgcosθ
y轴FN=mgcosθ
Fμ=μFn=μmgcosθ
x轴由牛顿第二定律得
F-Fμ-GX=ma
即F-μmgcosθ-mgsinθ=ma
a=
=
=2.4m/s2
5s内的位移x=
at2=
××52=30m
5s末的速度v=at=×5=12m
例题7解析:
找一个力的反作用力,就看这个力的施力物体是哪个物体,反作用力一定作用在这个物体上。
对小球的受力分析如图所示,小球受两个力:
重力G、悬挂拉力F,根据牛顿第三定律可知,重力的施力物体是地球,那么G的反作用力就是物体对地球的吸引力;F的施力物体是悬绳,F的反作用力是小球对悬绳的拉力。
小球受到的重力G和悬绳的拉力F正好是一对平衡力。
答案:
见解析
说明:
平衡力是作用在一个物体上的力,作用力和反作用力是分别作用在两个物体上的力。
平衡力可以是不同性质的力,而作用力和反作用力一定是同一性质的力。
例题8解析:
两物体无相对滑动,说明两物体加速度相同,方向水平。
对于物块m,受两个力作用,其合力水平向左。
先选取物块m为研究对象,求出它的加速度,它的加速度就是整体加速度,再根据F=(M+m)a求出推力F,步骤如下:
先选择物块为研究对象,受两个力,重力mg、支持力FN,且两力合力方向水平,如图所示,由图可得:
,
再选整体为研究对象,根据牛顿第二定律
。
答案:
说明:
(1)本题的解题过程是先部分后整体,但分析思路却是先整体后部分。
要求F,先选整体受力情况最简单但加速度不知,而题意却告诉m与M相对静止,实际上是告知了m的运动状态,这正是解决问题的突破口。
(2)解题的关键是抓住加速度的方向与合外力的方向一致,从而界定了m的合外力方向。
(3)试分析F>
或F<
时物块相对斜面体将怎样运动?
例题9解析:
取小球研究,其平衡时的受力示意图所示,细线拉力大小为:
弹簧拉力大小:
若剪断细线,则拉力F’突变为零。
但弹簧的伸长量不突变,故弹簧的弹力不突变,此时小球只受两个力的作用。
在竖直方向上,弹簧拉力的竖直分量仍等于重力,故竖直方向上仍受力平衡;在水平方向上,弹簧弹力的水平分量:
力Fx提供加速度,故剪断细线瞬间,小球的加速度大小为:
加速度的方向为水平向右。
答案:
,方向水平向右。
说明若物体受多个力的作用而保持平衡,当去掉一个力的瞬间,在剩余的力不突变的前提下,剩余力的合力大小就等于去掉的那个力的大小,方向与去掉的那个力的方向相反,利用此结论可以很方便地解决类似问题。
例题10解析:
人蹲下的过程经历了加速向下、减速向下和静止这三个过程。
在加速向下时,人获得向下的加速度a,由牛顿第二定律得:
mg—FN=maFN=m(g—a) 由此可知弹力FN将小于重力mg,在向下减速时,人获得向上的加速度a,由牛顿第二定律得: FN—mg=maFN=m(g+a)>mg 弹力FN将大于mg,当人静止时,FN=mg答案: D 说明在许多现实生活中,只要留心观察,就会看到超重或失重现象。 例如竖直上抛的物体,无论是上升过程还是下降过程,都会出现失重现象。 我国用新型运载火箭发射的“神舟号”宇宙飞船,无论是发射过程还是回收过程,都会出现超、失重现象。 例题11解析: 物体无初速地放在A端则它的初速度为0,而传送带以4m/s的速度匀速运动,所以物体一定要相对传送带向后滑动,故物体受到向右的滑动摩擦力的作用而向右加速运动,但物体由A到B一直都在加速吗? 这就需要判断物体速度达到与传送带相同时物体是否到达B点。 对木块受力分析如图 竖直方向物体处于平衡状态,FN=G 所以F = FN= =4N 由F =ma得a=F /m=4/2=2m/s2 设经t速度达到4m/s则 v=att=v/a=4/2=2s 由X1= = 所以在没有到达B点以前物体速度达到与传送带相同,剩余距离物体与传送带以相同速度匀速运行。 X2=X-X1=vt1t1=(X-X1)/v=(20-4)/4=4s 木块由A端运动到B端所用的时间T=t+t1=2+4=6s 例题12解析: 本题涉及两个物体,要求解这类动力学问题,首先要找到AB两个物体运动学量的联系。 由图可知AB两物体在此过程中的位移差是B的长度L。 对A受力如图 竖直方向物体处于平衡状态,FN=G,所以F = FN= =20N F =ma1a1=F /m=20/10=2m/s2 对B受力如图 竖直方向物体处于平衡状态合力为0, F-F =Ma2a2=(F-F )/M=(80-20)/20=3m/s2 则 代入数据得t=2s 例题13【解析】 当物体A与斜面体B相对静止且以较小的加速度向左做加速运动时,斜面体B对物体A的摩擦力沿斜面向上,当加速度达到a=tanθ时,斜面体B对物体A的摩擦力为零,加速度再增大时,斜面体B对物体A的摩擦力沿斜面向下,故f先减小后增大,由平衡知识列方程求解可知FN增大,所以D正确. 【答案】 D 例题14【解析】 以A、B整体为研究对象,可知天花板与B间无摩擦,所以不能判断天花板和B物体之间是否光滑;以A为研究对象,A受力情况如图所示,由平衡条件可判断A一定受到B对它的摩擦力作用,所以A、B之间一定不光滑. 【答案】 BD 例题15【解析】 涂料滚受三个力的作用,重力、墙壁对涂料滚水平向左的弹力F2′、撑竿对涂料滚的推力F1,重力的大小方向确定,墙壁对涂料滚的弹力方向确定、粉刷工人站在离墙壁某一距离处缓缓上推涂料滚,涂料滚受力始终平衡,这三个力构成矢量三角形,使撑竿与墙壁间的夹角越来越小.则矢量图变化如图所示,由图可知,当使撑竿与墙壁间的夹角越来越小,F1、F2′均减小,F2和F2′等大反向,因此F1、F2均减小,故选B、D. 【答案】 BD 例题16答案AD 例题17答案: ①电源应用低压交流电源 ②滑轮的位置应使拉线水平 ③小车应靠近打点计时器 ④木板应垫高右端平衡摩擦力. 2011-2012学年第一学期 高一物理期末试题 一、选择题(1--10题只有一个正确答案3分×10=30分,11-15题有一个或多个正确答案4分×5=20分,共50分) 1.一本书静止在水平桌面上。 桌面对书的支持力的反作用力是() A.书对桌面的压力B.书对地球的吸引力 C.地球对书的吸引力D.地面对桌子的支持力 2、变速直线运动的平均速度是指() A.运动物体的最大速度与最小速度的平均值 B.运动物体的初速度与末速度的平均值 C.运动物体的 位移与所用时间的比值 D.运动物体各时刻的瞬时速度的平均值 3.关于加速度的概念,下列说法中正确的是() A.加速度表示速度的“增加”B.加速度表示速度的“变化” C.加速度表示速度变化的快慢D.加速度表示速度变化的大小 4.汽车原来以大小为v的速度匀速度行驶,刹车时做加速度大小为a的匀减速直线运动,则t秒后其位移为(以汽车前进方向为正方向)() A. B. C. D.无法确定 5.下列叙述中正确的是() A.我们学过的物理量: 速度、加速度、位移、路程都是矢量 B.物体从静止开始下落的运动叫自由落体运动 C.通常所说的压力、支持力和绳的拉力都是弹力 D.任何有规则形状的物体,它的重心一定与它的几何中心重合,且也一定在物体内 6.关于惯性,下列说法中正确的是() A.同一汽车,速度越快,越难刹车,说明物体速度越大,惯性越大 B.物体只有静止或做匀速直线运动时才有惯性 C.乒乓球可以快速抽杀,是因为乒乓球的惯性小的缘故 D.同一物体在地球上比在月球上惯性大 7.如图1所示,弹簧秤和细绳重力不计,不计一切摩擦,物体重G=10N,弹簧秤A和B的读数分别为() A.10N,0NB.10N,20N C.10N,10ND.20N,10N 8.关于力与物体的运动状态之间的关系。 以下说法中正确的是() A.牛顿第一运动定律说明了,只要运动状态发生变化的物体,必然受到外力的作用。 B.在地面上滑行的物体只所以能停下来,是因为没有外力来维持它的运动状态。 C.不受外力作用的物体,其运动状态不会发生变化,这是因为物体具有惯性。 而惯性的大小与物体运动速度的大小有关。 D.作用在物体上的力消失以后,物体运动的速度会不断减小。 9.作用在同一物体上的三个共点力,大小分别为6N、3N和8N,其合力最小值为() 10.如图所示,在倾角为θ的斜面上,放一质量为m的光滑小球,小球被竖直挡板挡住,则球对挡板的压力为() A.mgcosθB.mgtanθ C.mg/cosθD.mg 11.力F1单独作用于一物体时,使物体产生的加速度大小为a1=2m/s2,力F2单独作用于同一物体时,使物体产生的加速度大小为a2=4m/s2。 当F1和F2共同作用于该物体时,物体具有的加速度大小可能是() A.2m/s2B.4m/s2C.6m/s2D.8m/s2 12.如图所示,质量为50kg的某同学站在升降机中的磅秤上,某一时刻该同学发现磅秤的示数为40kg,则在该时刻升降机可能是以下列哪种方式运动? () A.加速下降B.加速上升C.减速上升D.减速下降 13.如图是A、B两物体同时由同一地点向同一方向做直线运动的v-t图象,从图象上可知() A.A做匀速运动,B做匀加速运动B.20s末A、B相遇 C.20s末A、B相距最远D.40s末A、B相遇 14.如图所示,用轻绳AO、BO系住一物体处于平衡状态,绳AO与竖直方向成一角度,绳BO水平。 当绳子的悬点A缓慢向右移动时,BO始终保持水平,关于绳子AO和BO的拉力,下列说法中正确的是() A.绳AO的拉力一直在减小B.绳AO的拉力先减小后增大C.绳BO的拉力一直在减小D.绳BO的拉力先增大后减小 15.如图所示,在光滑的桌面上有M、m两个物块,现用力F推物块m,使M、m两物块在桌上一起向右加速,则M、m间的相互作用力为: () A. B. C.若桌面的摩擦因数为 ,M、m仍向右加速,则M、m间的相互作用力为 D.若桌面的摩擦因数为 ,M、m仍向右加速,则M、m间的相互作用力仍为 橡皮条 固定点 二、实验题(每空3分,共18分) 16.(3分)如图所示,在“研究力的合成”实验中,需要将橡皮条的一端固定在水平木板上,另一端系上两根细绳,细绳的另一端都有绳套。 实验中需用两个弹簧秤分别勾住绳套,并互成角度地拉橡皮条。 某同学认为在此过程中必须注意以下几项: A.两根细绳必须等长。 B.橡皮条应与两绳夹角的平分线在同一直线上。 C.在使用弹簧秤时要注意使弹簧秤与木板平面平行。 D.保证两弹簧秤示数相等。 其中正确的是。 (填入相应的字母) 17.(6分)如图所示,是某同学在“研究物体做匀变速直线运动规律”的实验中,在小车的牵引下用打点计时器打出的一条纸带,图中A、B、C、D、E是按打点先后顺序依次选取的计数点,相邻计数点间的时间间隔T=。 则小车运动的加速度大小a= m/s2,打纸带上C点时小车的瞬时速度大小vC= m/s. A B C D E 单位: cm 18.(9分)某同学在探究牛顿第二定律的实验中,在物体所受合外力不变时,改变物体的质量,得到的数据如下表所示。 实验次数 物体质量m(kg) 物体的加速度a(m/s2) 物体质量的倒数1/m(1/kg) 1 2 3 4 5 a 0 (1)根据表中的数据,在图中所示的坐标中描出相应的实验数据点,并作出a-1/m图象。 (2)由a-1/m图象,你得出的结论为。 (3)物体受到的合力大约为。 (结果保留两位有效数字) 三、解答题(共32分) 19.一个滑雪者,质量m=75kg,以v0=2m/s的初速度沿山坡匀加速下滑,山坡的倾角 =30°,在t=5s的时间内滑下的路程x=60m,求滑雪者受到的阻力(包括摩擦力和空气阻力)。 20.质量为m=2kg的木块,放在水平面上,它们之间的动摩擦因数μ=,现对木块施F=20N的作用力,如图所示。 木块运动4s后撤去力F直到木块停止运动(g=10 )。 求: (1)有推力作用时木块的加速度为多大? (2)撤去推力F时木块的速度为多大? (3)撤去推力F到停止运动过程中木块的加速度为多大? (4)木块在水平面上运动的总位移为多少? 21.(分)如图所示,一小物体所受的重力为100N,用细线AC、BC和轻弹簧吊起,处于平衡状态。 已知弹簧原长为1.5cm,劲度系数k=8000N/m,细线AC长为4cm,∠BAC=300,∠CBA=600,求细线AC、BC对小物体的拉力各是多少? 22.如图所示,传送带与地面的倾角θ=37o,从A到B的长度为16m,传送带以V0=10m/s的速度逆时针转动。 在传送带上端无初速的放一个质量为㎏的物体,它与传送带之间的动摩擦因数μ=,求物体从A运动到B所需的时间是多少? (sin37o=,cos37o= 参考答案(仅供参考) 一、选择题(1--10题只有一个正确答案3分×10=30分,11--15题有一个或多个正确答案4分×5=20分,共50分) 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 答案 A C C D C C C A 题号 9 10 11 12 13 14 15 答案 D B ABC AC ACD AC BD 16.C(3分)17.(3分),(3分) 18(9分) (1)(3分)说明: a-1/m图象,合理选择标度1分,描点1分,连线1分, a 0 m a 0 (2)在物体受外力不变时,物体的加速度与质量的倒数成正比(或F一定,a与m成反比);(3分) (3)~ 均对。 (3分) 19、(6分)(课本86页例题) 20.(10分)解: 以木块的运动方向为正方向。 (1)力F作用时,木块受力分析如图所示。 由牛顿第二定律得 又有 , 联立式解得 (3)撤去力F时木块的速度 , (3)撤去力F后,木块受力分析如图所示。 由牛顿第二定律得 又有 解得 , (4)加速过程物体的位移 。 减速过程木块的位移 总位移
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