秋季学期高中物理人教必修一主题深化提升 专题三.docx
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秋季学期高中物理人教必修一主题深化提升专题三
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主题深化提升
考点一
物理图象在动力学问题中的应用
1.常见的图象有:
v-t图象,a-t图象,F-t图象,F-s图象,F-a图象等。
2.图象间的联系:
加速度是联系v-t图象与F-t图象的桥梁。
3.图象的应用:
(1)已知物体在一过程中所受的某个力随时间变化的图线,要求分析物体的运动情况。
(2)已知物体在一运动过程中速度、加速度随时间变化的图线,要求分析物体的受力情况。
(3)通过图象对物体的受力与运动情况进行分析。
4.解题策略:
(1)弄清图象斜率、截距、交点、拐点的物理意义。
(2)应用物理规律列出与图象对应的函数方程式,进而明确“图象与公式”、“图象与物体”间的关系,以便对有关物理问题做出准确判断。
5.分析图象问题时常见的误区:
(1)没有看清纵、横坐标所表示的物理量及单位。
(2)不注意坐标原点是否从零开始。
(3)不清楚图线的点、斜率、面积等的物理意义。
(4)忽视对物体的受力情况和运动情况的分析。
对点训练
1.(多选)质量为0.2kg的物块在水平推力F的作用下沿水平面做直线运动,6s末撤去水平推力F,如图实线表示其运动的v-t图象,其中经过点(4,0)的虚线是6s末v-t图象的切线。
g取10m/s2。
下列说法正确的是( )
世纪金榜导学号28974136
A.6s末物块速度方向改变
B.0~6s内物块平均速度比6~10s内物块平均速度小
C.物块与水平面间的动摩擦因数为0.1
D.水平推力F的最大值为0.9N
【解析】选B、D。
6s末物块速度仍为正值,故速度方向没改变,选项A错误;若0~6s内物块做匀加速运动,则平均速度为3m/s,而由图线可知,物块在0~6s内的平均速度小于3m/s,而物块在6~10s内的平均速度等于3m/s,故0~6s内物块平均速度比6~10s内物块平均速度小,选项B正确;撤去外力后的加速度大小a=
=
m/s2=1.5m/s2,根据a=μg=1.5m/s2可知物块与水平面间的动摩擦因数为0.15,选项C错误;物块的最大加速度为am=
=
m/s2=3m/s2,根据牛顿第二定律Fm-μmg=mam,解得Fm=0.9N,选项D正确。
2.质量为3kg的长木板A置于光滑的水平地面上,质量为2kg的木块B(可视为质点)置于木板A的左端,在水平向右的力F作用下由静止开始运动,如图甲所示。
A、B运动的加速度随时间变化的图象如图乙所示(g取10m/s2)。
求:
世纪金榜导学号28974137
(1)木板与木块之间的动摩擦因数(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力)。
(2)4s末A、B的速度大小。
(3)若6s末木板和木块刚好分离,则木板的长度为多少?
【解析】
(1)由题图知4s末A、B间达到最大静摩擦力,此时a=2m/s2
对应A板:
μmBg=mAa
得A、B间动摩擦因数μ=
=0.3。
(2)由图象知4s末二者的速度等于图线与坐标轴包围的面积:
v=
at1=
×2×
4m/s=4m/s。
(3)4s末到6s末t2=2s
木板A运动的位移:
xA=vt2+
aA
木块B的位移:
xB=vt2+
aB
代入数据得木板的长度l=xB-xA=4m。
答案:
(1)0.3
(2)4m/s (3)4m
【补偿训练】
1.放在水平面上的物块,受水平推力F的作用,力F的大小与时间t的关系如图甲所示,物块速度v与时间t的关系如图乙所示,6s前后的路面不同,重力加速度g取10m/s2,则以下判断正确的是( )
A.物块的质量为2kg,动摩擦因数为0.2
B.物块的质量为2kg,动摩擦因数为0.4
C.物块的质量为1kg,动摩擦因数为0.5
D.物块的质量为1kg,动摩擦因数前后不一样,6s前为0.4,6s后为0.5
【解析】选D。
根据0~3s内的v-t、F-t图象可知,物块在该时间内做匀速直线运动,水平推力等于摩擦力,即滑动摩擦力μmg=4N;根据3~6s内的v-t图象可得加速度的大小为2m/s2,由牛顿第二定律得:
μmg-2=m×2,解得:
μ=0.4,
m=1kg;由6s后的v-t图象可得物块的加速度大小为1m/s2,由牛顿第二定律得:
6-μ′mg=m×1,解得:
μ′=0.5,选项D正确。
2.(多选)如图甲所示,一物块静置于粗糙斜面上,在平行斜面向上的外力F作用下,斜面和物块始终处于静止状态,当外力F按照图乙所示规律变化时,下列说法正确的是( )
A.地面对斜面的摩擦力逐渐减小
B.地面对斜面的摩擦力逐渐增大
C.物块对斜面的摩擦力可能一直增大
D.物块对斜面的摩擦力可能一直减小
【解析】选A、C。
设斜面的倾角为θ,物块和斜面均处于平衡状态,以物块和斜面作为整体研究,在水平方向上有Ff=Fcosθ,外力不断减小,故地面对斜面的摩擦力不断减小,故A项正确,B项错误,对于物块m,沿斜面方向:
(1)若F0>mgsinθ,随外力F不断减小,斜面对物块的摩擦力先沿斜面向下减小为零,再沿斜面向上逐渐增大。
(2)若F0≤mgsinθ,随外力不断减小,斜面对物块的摩擦力沿斜面向上不断增大,故C项正确,D项错误。
考点二
物块模型
1.模型特点:
物块与物块或物块与木板组成的相互作用的系统称为物块模型,该模型属于依靠摩擦力和弹力相互作用的连接体问题,是历年高考重点考查的内容之一。
2.命题特点:
题目中可涉及静摩擦力、滑动摩擦力的方向判断和大小计算,还可涉及整体法、隔离法的运用,物体的平衡、牛顿运动定律、运动学规律等知识,对学生的综合分析能力、运用数学工具解决物理问题的能力要求较高。
对点训练
1.(多选)如图所示,小车的质量为M,人的质量为m,人用恒力F拉绳,若人与车保持相对静止,且地面为光滑的,不计滑轮与绳的质量,则车对人的摩擦力可能是
( )
A.
F,方向向左 B.
F,方向向右
C.
F,方向向左D.
F,方向向右
【解析】选C、D。
把人和车看成整体,二者有向左的加速度,由2F=(m+M)a,解得a=
。
设车对人的摩擦力向右,大小为Ff,隔离人,由F-Ff=ma,联立解得f=
F,选项B错误,D正确;设车对人的摩擦力向左,大小为Ff,隔离人,由F+Ff=ma,联立解得Ff=
F,选项A错误,C正确。
2.(多选)如图甲所示,A、B两物体叠放在光滑水平面上,对B物体施加一水平变力F,F-t关系图象如图所示。
两物体在变力F作用下由静止开始运动,且始终相对静止,则世纪金榜导学号28974138( )
A.t时刻,两物体之间的摩擦力最大
B.t时刻,两物体的速度方向开始改变
C.t~2t时间内,两物体之间的摩擦力逐渐增大
D.0~2t时间内,物体A所受的摩擦力方向始终与变力F的方向相同
【解析】选C、D。
t时刻F=0,A、B的加速度为零,因此两物体速度方向不变,且A、B间的摩擦力为零,可知选项A、B错误。
t~2t时间内,A、B系统的加速度逐渐增大,以A为研究对象,A受到的摩擦力应逐渐增大;A的加速度由其受到的摩擦力提供,因此A受到的摩擦力与A、B加速度同向,即与F同向,可知选项C、D正确。
考点三
斜面模型
1.斜面模型的常见问题:
斜面问题千变万化,斜面既可能光滑,也可能粗糙;既可能固定,也可能运动,运动又分匀速和变速;斜面上的物体既可以左右相连,也可以上下叠加。
物体之间可以由细绳相连,也可以由弹簧相连。
2.解题关键:
分析斜面上物体的受力,尤其是斜面对物体的作用力(弹力和摩擦力)。
3.物体在斜面上自由运动的性质只取决于摩擦系数和斜面倾角的关系:
(1)当μ (2)当μ=tanθ时,物体沿斜面匀速下滑或恰好静止。 (3)当μ>tanθ时,物体若无初速度将静止于斜面上。 对点训练 1.(多选)如图所示,质量为m的物体A放在质量为M、倾角为θ的斜面B上,斜面B置于粗糙的水平地面上,用平行于斜面的力F拉物体A,使其沿斜面向下匀速运动,斜面B始终静止不动,则下列说法中正确的是( ) A.斜面B相对地面有向右运动的趋势 B.地面对斜面B的静摩擦力大小为Fcosθ C.地面对斜面B的支持力大小为(M+m)g+Fsinθ D.斜面B与物体A间的动摩擦因数为tanθ 【解析】选B、C。 将A和B看成一个整体,对其进行受力分析,由平衡条件可知,地面对B的静摩擦力Ff=Fcosθ,方向水平向右,故B相对地面有向左运动的趋势,选项A错误,选项B正确;由平衡条件可知,地面对B的支持力FN=(M+m)g+Fsinθ,选项C正确;对A进行受力分析可知,在平行于斜面的方向上有mgsinθ+F= μmgcosθ,解得μ=tanθ+ 选项D错误。 2.如图所示,倾角为θ的斜面体C置于水平地面上,一条细线一端与斜面上的物体B相连,另一端绕过质量不计的光滑滑轮与物体A相连,滑轮用另一条细线悬挂在天花板上的O点,细线与竖直方向成α角,A、B、C始终处于静止状态,下列说法正确的是( ) 世纪金榜导学号28974139 A.若仅增大A的质量,B对C的摩擦力一定减小 B.若仅增大A的质量,地面对C的摩擦力一定增大 C.若仅增大B的质量,定滑轮两侧的细线的拉力可能大于A的重力 D.若仅将C向左缓慢移动一点,α角将增大 【解析】选B。 隔离物体B进行受力分析,因不能确定mAg和mBgsinθ的大小关系,故斜面体C对B的静摩擦力大小方向无法确定,选项A错误。 对B、C整体受力分析,若仅增大A的质量,细线中拉力增大,根据平衡条件,地面对C的摩擦力一定增大,选项B正确。 若仅增大B的质量,不能改变定滑轮两侧的细线的拉力,所以选项C错误。 若仅将C向左缓慢移动一点,动滑轮两侧细线的夹角减小,α角将减小,选项D错误。 3.如图,斜面固定,CD段光滑,DE段粗糙,A、B两物体叠放在一起从C点由静止下滑,下滑过程中A、B始终保持相对静止,则( ) A.在CD段时,A受三个力作用 B.在DE段时,A的加速度一定平行于斜面向上 C.在DE段时,A受摩擦力方向一定沿斜面向上 D.整个下滑过程中,A、B均处于失重状态 【解析】选C。 在CD段,整体的加速度a= =gsinθ,对A,由牛顿第二定律得: mAgsinθ+FfA=mAa,解得FfA=0,则A受重力和支持力两个力作用,故A错误。 在DE段,A、B系统可能沿斜面向下做匀加速直线运动,也可能做匀速直线运动,还可能向下做匀减速直线运动,加速度既可能向下,也可能向上,故B错误;设DE段物体与斜面间的动摩擦因数为μ,在DE段,整体的加速度: a= =gsinθ-μgcosθ,对A,由牛顿第二定律得: mAgsinθ+FfA=mAa,解得FfA=-μmAgcosθ,方向沿斜面向上,若匀速运动,A受到静摩擦力也是沿斜面向上,如果系统沿斜面向下做匀减速直线运动,A、B系统加速度沿斜面向上,则A所受的摩擦力沿斜面向上,由以上分析可知,A受到的摩擦力方向一定沿斜面向上,故C正确;CD段A、B加速下滑,系统处于失重状态,在DE段系统可能向下做匀减速直线运动,加速度方向沿斜面向上,A、B处于超重状态,故D错误。 关闭Word文档返回原板块
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