专题05力学综合问题高考物理三轮复习精品资料解析版.docx
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专题05力学综合问题高考物理三轮复习精品资料解析版
高中物理学习材料
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【两年高考真题】
1.(2013·福建卷)如图所示,一不可伸长的轻绳上端悬挂于O点,下端系一质量m=1.0kg的小球。
现将小球拉到A点(保持绳绷直)由静止释放,当它经过B点时绳恰好被拉断,小球平抛后落在水平地面上的C点。
地面上的D点与OB在同一竖直线上,已知绳长L=1.0m,B点离地高度H=1.0m,A、B两点的高度差h=0.5m,重力加速度g取10m/s2,不计空气阻力影响,求:
(1)地面上DC两点间的距离s;
(2)轻绳所受的最大拉力大小。
2.(2013·天津卷)质量为m=4kg的小物块静止于水平地面上的A点,现用F=10N的水平恒力拉动物块一段时间后撤去,物块继续滑动一段位移停在B点,A、B两点相距x=20m,物块与地面间的动摩擦因数μ=0.2,g取10m/s²,求:
(1)物块在力F作用过程发生位移x1的大小;
(2)撤去力F后物块继续滑动的时间t。
3.(2013·新课标Ⅱ卷)一长木板在水平地面上运动,在t=0时刻将一相对于地面静止的物块轻放到木板上,以后木板运动的速度-时间图像如图所示。
己知物块与木板的质量相等,物块与木板间及木板与地面间均有摩擦,物块与木板间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力,且物块始终在木板上。
取重力加速度的大小g=10m/s2.求:
(1)物块与木板间、木板与地面间的动摩擦因数;
(2)从t=0时刻到物块与木板均停止运动时,物块相对于木板的位移的大小。
⑦
⑧
假设f<μ1mg,则
。
由⑤⑥⑦⑧式得f=μ2mg>μ1mg,与假设矛盾,故f=μ1mg⑨
由⑦⑨式知,物块加速度的大小
;物块的
图象如图中点划线所示。
由运动学公式可推知,物块和木板相对于地面的运动距离分别为
s1=2×
⑩
s2=
t1+
⑾
物块相对于木板位移的大小为s=s2-s1⑿
联立①⑤⑥⑧⑨⑩⑾⑿解得:
s=1.125m。
【命题意图猜想】
从近两年的高考试题来看,高考对本专题内容的考查主要有①平抛运动;②圆周运动;③单物体多过程中运动④多物体多过程的运动。
常用的知识为平抛运动中分解思想,圆周运动向的心力,动能定理和机械能守恒定律等,考查难度较大,每年高考中都会出现一道力学综合问题,因此预测2014年高考仍会出现一道力学综合计算题!
【最新考纲解读】
1.运用牛顿运动定律解决动力学问题,
2.理解平抛运动,学会用运动的合力与分解
3.了解匀速圆周运动、向心力和向心加速度
4.掌握动能定理及其应用
5.学会用机械能守恒定律解决问题
6.熟悉掌握功能关系是能量之间转化的桥梁
【回归课本整合】
1.动能定理的应用
(1)动能定理的适用情况:
解决单个物体(或可看成单个物体的物体系统)受力与位移、速率关系的问题.动能定理既适用于直线运动,也适用于曲线运动;既适用于恒力做功,也适用于变力做功,力可以是各种性质的力,既可以同时作用,也可以分段作用.
(2)应用动能定理解题的基本思路
①选取研究对象,明确它的运动过程.
②分析研究对象的受力情况和各力做功情况,然后求各个外力做功的代数和.
③明确物体在运动过程始、末状态的动能Ek1和Ek2.
④列出动能定理的方程W合=Ek2-Ek1,及其他必要的解题方程,进行求解.
3.机械能守恒定律的应用
(1)机械能是否守恒的判断
①用做功来判断,看重力(或弹簧弹力)以外的其他力做功的代数和是否为零.
②用能量转化来判断,看是否有机械能转化为其他形式的能.
③对一些“绳子突然绷紧”、“物体间碰撞”等问题,机械能一般不守恒,除非题目中有特别说明及暗示.
(2)应用机械能守恒定律解题的基本思路
①选取研究对象——物体系统.
②根据研究对象所经历的物理过程,进行受力、做功分析,判断机械能是否守恒.
③恰当地选取参考平面,确定研究对象在运动过程的始、末状态时的机械能.
④根据机械能守恒定律列方程,进行求解.
(本专题用到的牛顿第运动定律,平抛运动和圆周运动的知识点在前面已回顾,在此不再赘述)
【方法技巧提炼】
解决综合问题一定要学会审题
1.题眼突破:
抓住题目中的光滑,轻质,恰好,刚刚。
。
。
这此词语往往就是解题的突破口
2.运用好解题工具:
平抛运动的规律,机械能守恒,圆周运动向心力,和动能定理
3.解题的关键:
(1)判断多个物体组成的系统机械能是否守恒,最简单有效的方法是看能量是否向机械能之外的其他能量转化.比如,各个接触面都是光滑的,会不会产生内能,有没有其他能量参与转移或转化.
(2)应用动能定理时,应特别注意研究过程的选取.并且要弄清楚每个过程各力做功的情况。
(3)对于多过程问题要注意连接点情况以及临界状态分析。
【考场经验分享】
1.目标要求:
新课标力学综合问题主要以计算题的形式出现,对于学生驾驭多个过程,多物体分析综合能力,要求较高,有一定的区分度,有利于高校选拔人材,因此本热点是中等以上学生努力学习的方向,一定仔细把握。
2.注意问题:
在应用动能定理时,一定明确在某一个过程,在应用机械能守恒时,一定看清是整个系统还是某个物体机械能守恒.
3.经验分享:
对于板块模型一定加以注意,注意摩擦力大小和方向的分析,用牛顿第运动定律细致分析每一个细节,注意临界状态的分析。
【新题演练】
1.【2014·江西重点中学盟校高三十校第一次联考】(14分)如图所示,光滑斜面倾角为30o,AB物体与水平面间摩擦系数均为μ=0.4,现将A、B两物体(可视为质点)同时由静止释放,两物体初始位置距斜面底端O的距离为LA=2.5m,LB=10m。
不考虑两物体在转折O处的能量损失,。
(1)求两物体滑到O点的时间差。
(2)B从开始释放,需经过多长时间追上A?
【答案】
(1)
(2)2.34s
2.【2014·陕西长安一中等五校高三二模】(14分)某煤矿运输部有一新采购的水平浅色足够长传送带以4.0m/s的恒定速度运动,若使该传送带改做加速度大小为3.0m/s2的匀减速运动,并且在传送带开始做匀减速运动的同时,将一煤块(可视为质点)无初速度放在传送带上。
已知煤块与传送带间的动摩擦因数为0.10,重力加速度取10m/s2,求煤块在浅色传送带上能留下的痕迹长度和相对于传送带运动的位移大小。
(计算结果保留两位有效数字)
【答案】
【解析】
试题分析:
由运动情况作出传送带和煤块的v-t图像,如图所示。
因煤块与传送带间的动摩擦因数为μ,则煤块在传送带上运动的加速度
,(2分)
3.【山东省青岛市2014届高三3月统一质量检测理科综合试题】如图所示,质量m的小物块从高为h的坡面顶端由静止释放,滑到粗糙的水平台上,滑行距离l后,以v=1m/s的速度从边缘O点水平抛出,击中平台右下侧挡板上的P点.以O为原点在竖直面内建立如图所示的平面直角坐标系,挡板形状满足方程
(单位:
m),小物块质量m=0.4kg,坡面高度h=0.4m,小物块从坡面上滑下时克服摩擦力做功1J,小物块与平台表面间的动摩擦因数μ=0.1,g=10m/s2.求
(1)小物块在水平台上滑行的距离l;
(2)P点的坐标.
l
4.【2014·河北唐山高三一模】(14分)如图所示,水平传送带AB逆时针匀速转动,一个质量为M=1.0kg的小物块以某一初速度由传送带左端滑上,通过速度传感器记录下物块速度随时间的变化关系如图所示(图中取向左为正方向,以物块滑上传送带时为计时零点)。
已知传送带的速度保持不变,g取10m/s2。
求:
(1)物块与传送带间的动摩擦因数
;
(2)物块在传送带上的运动时间:
(3)整个过程中系统生成的热量。
(2分)
相对位移为:
(1分)
所以转化的热能
(1分)
5.【山东省济宁市2014届高三第一次模拟考试理科综合试题】(18分)如图所示,AB段为一半径R=0.2m的光滑
圆弧轨道,EF为一倾角是37°的足够长的光滑固定斜面,斜面上有一质量为0.1kg的薄木板CD,开始时木板被锁定.一质量也为0.1kg的物块从A点由静止开始下滑,通过B点后水平抛出,经过一段时间后恰好以平行于木板的方向滑上木板,在物块滑上木板的同时,木板解除锁定,下滑过程中某时刻物块和木板能达到共同速度.已知物块与木板间的动摩擦因数为
(g取
),
求:
(1)物块到达B点时对圆弧轨道压力的大小;
(2)物块做平抛运动的时间;
(3)若下滑过程中某时刻物块和木板达到共同速度,则这个速度为多大?
(木板足够长)
对物块:
mgsin37°-μmgcos37°=ma1,
对木板:
mgsin37°+μmgcos37°=ma2,
解得:
a1=3.6m/s2,a2=8.4m/s2,
物块的速度:
v1=v+a1t′
木板的速度:
v1=a2t′,
解得:
v1≈4.4m/s;
6.【2014·湖北八校高三第二次联考】(14分)如图,可看作质点的小物块放在长木板正中间,已知长木板质量为M=4kg,长度为L=2m,小物块质量为m=1kg,长木板置于光滑水平地面上,两物体皆静止。
现在用一大小为F的水平恒力作用于小物块上,发现只有当F超过2.5N时,才能让两物体间产生相对滑动。
设两物体间的最大静摩擦力大小等于滑动摩擦力大小,重力加速度g=10m/s2,试求:
(1)小物块和长木板间的动摩擦因数。
(2)若一开始力F就作用在长木板上,且F=12N,则小物块经过多长时间从长木板上掉下?
F
由匀变速直线运动规律,两物体在t时间内位移为
⑥(1分)
⑦(1分)
m刚滑下M时
⑧(1分)
由⑥⑦⑧得
t=2s(3分)
7【山东省临沂市2014届高三3月教学质量检测物理试题】(15分)某校兴趣小组制作了一个游戏装置,其简化模型如图所示,在A点用一弹射装置将小滑块以某一水平速度弹射出去,沿水平直线轨道运动到B点后,进入半径R=0.1m的光滑竖直圆形轨道,运行一周后自B点向C点运动,C点右侧有一陷阱,C、D两点的竖直高度差h=0.2m,水平距离s=0.6m,水平轨道AB长为L1=0.5m,BC长为L2=1.5m,小滑块与水平轨道间的动摩擦因数μ=0.4,重力加速度g=10m/s2。
(1)若小滑块恰能通过圆形轨道的最高点,求小滑块在A点弹射出的速度大小;
(2)若游戏规则为小滑块沿着圆形轨道运行一周离开圆形轨道后只要不掉进陷阱即为胜出。
求小滑块在A点弹射出的速度大小范围。
解得A点的速度为
(1分)
8【2014·湖北八市高三3月联考】(13分)图为某工厂生产流水线上水平传输装置的俯视图,它由传送带和转盘组成。
物品(质量m=1kg)从A处无初速放到传送带上,运动到B处后进入匀速转动的转盘,设物品进入转盘时速度大小不发生变化,并随转盘一起运动(无相对滑动),到C处被取走装箱。
已知A、B两处的距离L=9m,传送带的传输速度
=2.0m/s,物品在转盘上与轴O的距离R=5m,物品与传送带间的动摩擦因数
=0.2。
取g=10m/s2。
(1)物品从A处运动到B处的时间t;
(2)物品从A处运动到C处的过程中外力对物品总共做了多少功
(3)若物品在转盘上的最大静摩擦力可视为与滑动摩擦力大小相等,则物品与转盘间的动摩擦因数
至少为多大?
【答案】5s2J0.08
【解析】
(1)设物品质量为m,物品先在传送带上做初速度为零的匀加速直线运动,其位移大小为s1.由μ1mg=ma(1分)v2=2as(1分)得s1=1m<L(1分)
之后,物品和传送带一起以速度v做匀速运动匀加速运动的时间t1=2s1/v=1s
匀速运动的时间t2=(L−s1)/v=4s(2分)
所以物品从A处运动到B处的时间t=t1+t2=5s(2分)
(2)由动能定理,物品从A处运动到C处的过程中外力对物品总共做功
W=mv2/2-0=2J(3分)
(3)物品在转盘上所受的静摩擦力提供向心力,当物品在转盘上恰好无相对滑动时,有μ2mg=mv2/R得μ2=v2/gR=0.08(3分)
【名师预测】
【预测1】如图所示,M是水平放置的半径足够大的圆盘,绕过其圆心的竖直轴OO′匀速转动,以经过O水平向右的方向作为x轴的正方向。
在圆心O正上方距盘面高为h处有一个正在间断滴水的容器挂在传送带下面,在t=0时刻开始随传送带沿与x轴平行的方向做匀速直线运动,速度大小为v。
已知容器在t=0时滴下第一滴水,以后每当前一滴水刚好落到盘面上时再滴一滴水。
求:
(1)每一滴水经多长时间滴落到盘面上?
(2)要使每一滴水在盘面上的落点都位于一条直线上,圆盘转动的最小角速度ω。
(3)第二滴水与第三滴水在盘面上的落点间的最大距离s。
v
第三滴水落在圆盘上的水平位移为:
当第二滴水与第三滴水在盘面上的落点位于同一直径上圆心的两侧时两点间的距离最大,为:
【预测2】如图所示,AB为半径为R=0.45m的光滑
圆弧,它固定在水平平台上,轨道的B端与平台相切。
有一小车停在光滑水平面上紧靠平台且与平台等高,小车的质量为M=1.0kg,长L=1.0m。
现有一质量为m=0.5kg的小物体从A点静止释放,滑到B点后顺利滑上小车,物体与小车间的动摩擦因数为μ=0.4,g=10m/s2。
(1)求小物体滑到轨道上的B点时对轨道的压力。
(2)求小物体刚滑到小车上时,小物体的加速度a1和小车的加速度a2各为多大?
(3)试通过计算说明小物体能否从小车上滑下?
求出小车最终的速度大小。
B
(3)设小物体没有从小车上滑下去,则最终两者速度相等
【预测3】光滑圆轨道和两倾斜直轨道组成如图所示装置,其中直轨道bc粗糙,直轨道cd光滑,两轨道相接处为一很小的圆弧。
质量为m=0.1kg的滑块(可视为质点)在圆轨道上做圆周运动,到达轨道最高点a时的速度大小为v=4m/s,当滑块运动到圆轨道与直轨道bc的相切处b时,脱离圆轨道开始沿倾斜直轨道bc滑行,到达轨道cd上的d点时速度为零。
若滑块变换轨道瞬间的能量损失可忽略不计,已知圆轨道的半径为R=0.25m,直轨道bc的倾角
=37o,其长度为L=26.25m,d点与水平地面间的高度差为h=0.2m,取重力加速度g=10m/s2,sin37°=0.6。
求:
(1)滑块在圆轨道最高点a时对轨道的压力大小;
(2)滑块与直轨道bc问的动摩擦因数;
(3)滑块在直轨道bc上能够运动的时间。
【答案】
(1)5.4N;
(2)0.8;(3)7.66s
【解析】
试题分析:
⑴在圆轨道最高点a处对滑块由牛顿第二定律得:
∴
=5.4N
由牛顿第三定律得滑块在圆轨道最高点a时对轨道的压力大小为5.4N
⑵从a点到d点全程由动能定理得:
=0.8
⑶设滑块在bc上向下滑动的加速度为a1,时间为t1,向上滑动的加速度为a2,时间为t2;在c点时的
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