2018屆高考物理二輪復(fù)習(xí) 板塊一 專題突破復(fù)習(xí) 專題一 力與運(yùn)動(dòng) 第二講 力與物體的直線運(yùn)動(dòng)學(xué)案
《2018屆高考物理二輪復(fù)習(xí) 板塊一 專題突破復(fù)習(xí) 專題一 力與運(yùn)動(dòng) 第二講 力與物體的直線運(yùn)動(dòng)學(xué)案》由會(huì)員分享,可在線閱讀,更多相關(guān)《2018屆高考物理二輪復(fù)習(xí) 板塊一 專題突破復(fù)習(xí) 專題一 力與運(yùn)動(dòng) 第二講 力與物體的直線運(yùn)動(dòng)學(xué)案(23頁(yè)珍藏版)》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
1、 第二講 力與物體的直線運(yùn)動(dòng) [知識(shí)建構(gòu)] [高考調(diào)研] 1.主要以選擇題形式考查,且往往要結(jié)合圖象進(jìn)行分析.今年運(yùn)動(dòng)學(xué)圖象和勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律的應(yīng)用在三套試卷的選擇題中均未出現(xiàn),而是在2017年全國(guó)卷Ⅱ中第24題結(jié)合實(shí)際問(wèn)題進(jìn)行了考查,難度不大. 2.牛頓運(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用仍然沿襲了往年的考查特點(diǎn),主要滲透在力學(xué)(如全國(guó)卷Ⅲ第25題板塊模型)或電學(xué)計(jì)算題(如全國(guó)卷Ⅰ第25題復(fù)合場(chǎng))中進(jìn)行考查.雖說(shuō)復(fù)雜的追及相遇問(wèn)題、彈簧問(wèn)題、傳送帶問(wèn)題在2017年全國(guó)卷中沒(méi)有涉及,但根據(jù)往年的考查情況,它們?nèi)允菑?fù)習(xí)的重難點(diǎn). 3.常用的思想方法:①逆向思維法;②圖象法;③相對(duì)運(yùn)動(dòng)法;④平均
2、速度法;⑤比值法;⑥分解加速度法;⑦極限法. [答案] (1)合外力為零 (2) (3) (4) 現(xiàn)象 超重 失重 完全失重 定義 物體對(duì)支持物的壓力(或?qū)覓煳锏睦?大于物體所受重力的現(xiàn)象 物體對(duì)支持物的壓力(或?qū)覓煳锏睦?小于物體所受重力的現(xiàn)象 物體對(duì)支持物的壓力(或?qū)覓煳锏睦?等于0的狀態(tài) 產(chǎn)生 條件 物體具有豎直向上的加速度或加速度分量 物體具有豎直向下的加速度或加速度分量 物體具有豎直向下的加速度,a=g 考向一 勻變速直線運(yùn)動(dòng)的應(yīng)用 [歸納提煉] 1.勻變速直線運(yùn)動(dòng)問(wèn)題求解思路 2.解答勻變速直線運(yùn)動(dòng)的常用技巧
3、 (1)基本公式法:v=v0+at,x=v0t+at2,v2-v=2ax. (2)重要推論法:v=(利用平均速度求瞬時(shí)速度);v= ;Δx=aT2(用逐差法求加速度). (3)逆向思維法:“勻減速至速度為零的過(guò)程”可逆向處理為“由靜止開(kāi)始做勻加速運(yùn)動(dòng)的過(guò)程”. (4)圖象法:利用v-t圖象或x-t圖象求解. (5)比例法:初速度為零的勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律 1T末、2T末、3T末……nT末瞬時(shí)速度之比為1∶2∶3∶…∶n; 1T內(nèi)、2T內(nèi)、3T內(nèi)……nT內(nèi)位移之比為12∶22∶32∶…∶n2; 第1T內(nèi)、第2T內(nèi)、第3T內(nèi)……第nT內(nèi)位移之比為1∶3∶5∶…∶(2n-1); 從靜
4、止開(kāi)始通過(guò)連續(xù)相等位移所用時(shí)間之比為1∶(-1)∶(-)∶…∶(-);
從靜止開(kāi)始連續(xù)相等位移末速度之比為1∶∶∶…∶.
(2017·全國(guó)卷Ⅱ)為提高冰球運(yùn)動(dòng)員的加速能力,教練員在冰面上與起跑線相距s0和s1(s1 5、擦因數(shù);
(2)滿足訓(xùn)練要求的運(yùn)動(dòng)員的最小加速度.
[思路路線]
[解析] (1)假設(shè)冰球與冰面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ,冰球運(yùn)動(dòng)的加速度大小為a,冰球運(yùn)動(dòng)到擋板處時(shí)間為t,由于已知冰球運(yùn)動(dòng)的初速度和末速度及運(yùn)動(dòng)的位移.
解法一:應(yīng)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律求解.
根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律可得
v-v=2as0
a==μg
解得μ=
解法二:應(yīng)用動(dòng)能定理求解.
對(duì)于冰球依動(dòng)能定理,恒定不變的摩擦力所做負(fù)功引起冰球動(dòng)能減少量為
μmgs0=mv-mv
解得 μ=
可看出解法二的解題步驟較為簡(jiǎn)煉.
(2)求冰球運(yùn)動(dòng)到擋板的時(shí)間有多種思路,簡(jiǎn)析如下:
解法一:最直接的想法就是利用 6、勻變速直線運(yùn)動(dòng)的速度規(guī)律求解.
v1=v0-at,a=μg
且μ=,可以求得t=
解法二:如果利用平均速度與位移的關(guān)系會(huì)比較簡(jiǎn)便.
s0=t,t=
解法三:用圖象方法列方程式,會(huì)更直觀清晰,如下圖.方程同解法二.
解法四:可以使用動(dòng)量定理求解.
μmgt=mv0-mv1
且μ=,可以求得t=.
然后依題設(shè)條件,要求在冰球到達(dá)擋板的同時(shí),運(yùn)動(dòng)員運(yùn)動(dòng)的最小距離應(yīng)等于起跑線到小旗的距離s1,則冰球運(yùn)動(dòng)的最小位移s1=amt2
可以解得加速度的最小值為am=.
[答案] (1) (2)
多物體的多過(guò)程問(wèn)題的解題思路:
(1)明確各個(gè)物體在各個(gè)過(guò)程中的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn).
(2 7、)確定各個(gè)過(guò)程中物體間已知量的關(guān)系.
(3)選用合適的公式分別列出各個(gè)物體遵循的關(guān)系式并求解.
[熟練強(qiáng)化]
遷移一 以生產(chǎn)、生活實(shí)際為背景考查
1.2017年5月9日,位于浦東陸家嘴的上海中心突然有玻璃掉落下來(lái),玻璃砸落到東泰路后炸開(kāi).高空墜物危害極大,在這之前,也常有媒體報(bào)道高空墜物傷人的事件.某建筑工地有一根長(zhǎng)為l的直鋼筋突然從高空墜下,垂直落地時(shí),恰好被檢查安全生產(chǎn)的隨行記者用相機(jī)拍到鋼筋墜地瞬間的照片.為了查詢鋼筋是從幾樓墜下的,檢查人員將照片還原后測(cè)得鋼筋的影像長(zhǎng)為L(zhǎng),且L>l,查得當(dāng)時(shí)相機(jī)的曝光時(shí)間為t,樓房每層高為h,重力加速度為g.則由此可以求得( )
A.鋼筋墜 8、地瞬間的速度約為
B.鋼筋墜下的樓層為+1
C.鋼筋墜下的樓層為+1
D.鋼筋在整個(gè)下落時(shí)間內(nèi)的平均速度約為
[解析] 鋼筋墜下垂直落地時(shí)的影像長(zhǎng)度包括鋼筋長(zhǎng)度和鋼筋墜地前在曝光時(shí)間t內(nèi)下落的距離,因此在時(shí)間t內(nèi)的平均速度為=,可認(rèn)為此速度就等于鋼筋墜地時(shí)的速度v,因此A選項(xiàng)錯(cuò)誤;由v2=2gH、v=,鋼筋墜下的樓層n=+1,解得n=+1,B選項(xiàng)正確,C選項(xiàng)錯(cuò)誤;鋼筋在整個(gè)下落時(shí)間內(nèi)的平均速度約為==,D選項(xiàng)錯(cuò)誤.
[答案] B
遷移二 以追及、相遇模型考查
2.2017年8月1日,寧波市32家駕校105輛教練車正式推行“計(jì)時(shí)培訓(xùn)、計(jì)時(shí)收費(fèi)”的新型學(xué)駕模式.不同的車型有不同的剎車 9、性能,因此在駕校學(xué)習(xí)的過(guò)程中,除了常規(guī)的駕駛技術(shù)外,還要學(xué)習(xí)和積累一些適應(yīng)不同車型的駕駛經(jīng)驗(yàn).現(xiàn)有甲、乙兩輛汽車正沿同一平直公路同向勻速行駛,甲車在前,乙車在后,它們行駛的速度大小均為v=10 m/s.當(dāng)兩車快要到十字路口時(shí),甲車司機(jī)看到綠燈已轉(zhuǎn)換成了黃燈,于是緊急剎車(反應(yīng)時(shí)間忽略不計(jì)),乙車司機(jī)為了避免與甲車相撞也緊急剎車,但乙車司機(jī)反應(yīng)較慢(反應(yīng)時(shí)間t0=0.5 s).甲車司機(jī)之前為了熟悉車況,駕駛車輛進(jìn)行了一段空擋滑行,根據(jù)經(jīng)驗(yàn)計(jì)算出滑行加速度大小為a0=0.5 m/s2,已知乙車緊急剎車時(shí)加速度大小為a2=5 m/s2.
(1)若甲車司機(jī)看到黃燈時(shí)車頭距停車線x=16 m,他在剎車 10、過(guò)程中發(fā)現(xiàn)預(yù)計(jì)的停車位置離停車線還有一段距離,于是在車頭離停車線x′=4 m時(shí)停止剎車讓車做空擋滑行,車頭恰好停在停車線前,則甲車緊急剎車時(shí)的加速度為多大?
(2)在(1)的情況下,為保證兩車在緊急剎車過(guò)程中不相撞,甲、乙兩車在行駛過(guò)程中至少應(yīng)保持多大距離?
[解析] (1)設(shè)甲車空擋滑行前的速度大小為v1,則v=2a0x′①
設(shè)甲車緊急剎車時(shí)的加速度為a1,則
v2-v=2a1(x-x′)②
聯(lián)立①②解得a1=4 m/s2.
(2)甲車緊急剎車的時(shí)間t1==2 s③
設(shè)甲、乙兩車在行駛過(guò)程中至少應(yīng)保持的距離為x0,在乙車開(kāi)始剎車后經(jīng)過(guò)t2時(shí)間兩車速度相等,所以
v-a1(t2 11、+t0)=v-a2t2④
解得t2=2 s(不符合題意)
所以速度相等的時(shí)刻在甲車空擋滑行的時(shí)間內(nèi),上式應(yīng)為
v1-a0(t2-t1+t0)=v-a2t2⑤
解得t2=1.61 s
甲車的位移x甲=(x-x′)+v1(t2+t0-t1)-a0(t2+t0-t1)2=12.2 m⑥
乙車的位移x乙=vt2-a2t=9.6 m⑦
x0=x甲-x乙=2.6 m.
[答案] (1)4 m/s2 (2)2.6 m
考向二 運(yùn)動(dòng)圖象的應(yīng)用
[歸納提煉]
1.圖象問(wèn)題常見(jiàn)的是x-t和v-t圖象,在處理特殊圖象的相關(guān)問(wèn)題時(shí),可以把處理常見(jiàn)圖象的思想以及方法加以遷移,通過(guò)物理情境遵循的規(guī)律 12、,從圖象中提取有用的信息,根據(jù)相應(yīng)的物理規(guī)律或物理公式解答相關(guān)問(wèn)題.處理圖象問(wèn)題可參考如下操作流程:
2.處理特殊圖象的問(wèn)題時(shí),在必要時(shí)可將該圖象所反映的物理過(guò)程轉(zhuǎn)換為常見(jiàn)的x-t或v-t圖象進(jìn)行處理.
(2017·寧夏銀川一中二模)甲、乙兩車在平直公路上行駛,其速度—時(shí)間
圖象如右圖所示,則下列說(shuō)法正確的是( )
A.8 s末,甲、乙兩車相遇
B.甲車在0~4 s內(nèi)的位移小于乙車在4~8 s內(nèi)的位移
C.4 s末,甲車的加速度小于乙車的加速度
D.在0~8 s內(nèi),甲車的平均速度小于乙車的平均速度
[解析] 由于兩車的初始位置關(guān)系未知,無(wú)法判斷8 s末甲、乙
13、兩車是否相遇,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;連接圖中(0,0)和(8,40)兩點(diǎn),根據(jù)“速度—時(shí)間圖象中圖線與時(shí)間軸所圍成的面積表示位移”及對(duì)稱性可知,甲車在0~4 s內(nèi)的位移(小于40 m)小于乙車在4~8 s內(nèi)的位移(等于40 m),選項(xiàng)B正確;根據(jù)“速度—時(shí)間圖象的切線斜率表示加速度”可知,4 s末,甲車的加速度大于乙車的加速度,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;由右圖結(jié)合對(duì)稱性可以得出,在0~8 s內(nèi),兩車的位移x大小相等,由=知,兩車的平均速度大小相等,選項(xiàng)D錯(cuò)誤.
[答案] B
“面積法”是圖象分析中重要的方法之一,而添加輔助線判斷、比較更具新意.追及相遇問(wèn)題常涉及圖象的應(yīng)用,而近四年全國(guó)卷中都出現(xiàn)了圖象問(wèn)題,其 14、中速度圖象四年四考,足見(jiàn)其重要性.關(guān)于速度圖象的命題主要圍繞三個(gè)方面進(jìn)行.
(1)利用速度圖象結(jié)合相關(guān)情境直接設(shè)問(wèn):解決此類問(wèn)題的關(guān)鍵要清楚圖線對(duì)應(yīng)的點(diǎn)、線、截距(初速度或開(kāi)始計(jì)時(shí)的時(shí)間)、面積(位移)、拐點(diǎn)(加速度方向變化)等表示的意義.
(2)圖象轉(zhuǎn)化:已知速度圖象設(shè)問(wèn)加速度圖象,或者反其道而行之,解決處理問(wèn)題的關(guān)鍵是利用時(shí)間段分段作出對(duì)應(yīng)的圖象.
(3)巧用圖象:對(duì)一些變速類問(wèn)題,如雨滴在空氣中墜落、彈簧變化過(guò)程等,巧用速度圖象輔助分析問(wèn)題往往會(huì)更快捷.
處理運(yùn)動(dòng)圖象時(shí)同學(xué)們?nèi)菀壮霈F(xiàn)的錯(cuò)誤有以下幾點(diǎn):
(1)對(duì)于x-t圖象,圖線在縱軸上的截距表示t=0時(shí)物體的位置;對(duì)于v- 15、t和a-t圖象,圖線在縱軸上的截距并不表示t=0時(shí)物體的位置.
(2)在v-t圖象中,兩條圖線的交點(diǎn)不表示兩物體相遇,而是表示兩者速度相同.
(3)v-t圖象中兩條圖線在v軸上的截距不同,不少同學(xué)誤認(rèn)為兩物體的初始位置不同,位置是否相同應(yīng)根據(jù)題中條件確定.
[熟練強(qiáng)化]
1.(多選)(2017·廣西三市聯(lián)考)甲、乙兩質(zhì)點(diǎn)在同一時(shí)刻、從同一地點(diǎn)沿同一方向做直線運(yùn)動(dòng).質(zhì)點(diǎn)甲做初速度為零,加速度大小為a1的勻加速直線運(yùn)動(dòng).質(zhì)點(diǎn)乙做初速度為v0,加速度大小為a2的勻減速直線運(yùn)動(dòng)至速度減為零保持靜止.甲、乙兩質(zhì)點(diǎn)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的位置(x)—速度(v)圖象如圖所示,虛線與對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)軸垂直.則下列判斷 16、正確的是( )
A.在x-v圖象中,圖線a表示質(zhì)點(diǎn)甲的運(yùn)動(dòng)
B.質(zhì)點(diǎn)乙的初速度v0=6 m/s
C.質(zhì)點(diǎn)甲的加速度大小a1=1 m/s2
D.質(zhì)點(diǎn)乙的加速度大小a2=1 m/s2
[解析] 由速度與位移公式v2-v=2ax分析題中x-v圖象可知,圖線a表示質(zhì)點(diǎn)甲以加速度a1做勻加速直線運(yùn)動(dòng),圖線b表示質(zhì)點(diǎn)乙以加速度a2做勻減速直線運(yùn)動(dòng),選項(xiàng)A正確;由于甲、乙兩質(zhì)點(diǎn)是同一時(shí)刻、從同一地點(diǎn)沿同一方向做直線運(yùn)動(dòng),所以從圖線b可知當(dāng)位移為零時(shí),質(zhì)點(diǎn)乙的初速度v0=6 m/s,選項(xiàng)B正確;設(shè)圖線a上橫坐標(biāo)為8的點(diǎn)對(duì)應(yīng)的縱坐標(biāo)為x0,圖線a、b交點(diǎn)的橫坐標(biāo)為v1,由運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律并結(jié)合x(chóng)-v圖 17、象有(6 m/s)2-(2 m/s)2=2a2x0,(8 m/s)2=2a1x0,可得甲、乙兩質(zhì)點(diǎn)加速度大小關(guān)系是a1=2a2,又從x-v圖象知v=2a1·6 m,v-v=2a2·6 m,解得a2=1 m/s2,a1=2 m/s2,選項(xiàng)C錯(cuò)誤,D正確.
[答案] ABD
2.(2017·江西南昌3月模擬)一輛汽車做直線運(yùn)動(dòng),其v2—x圖象如圖所示.關(guān)于汽車的運(yùn)動(dòng),下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是( )
A.汽車的初速度為4 m/s
B.汽車的加速度大小為0.5 m/s2
C.汽車第4 s末的速度為2 m/s
D.汽車前10 s內(nèi)的位移為15 m
[解析] 由圖可知初始時(shí)速度的平方為16 m 18、2/s2,則汽車的初速度v0=4 m/s,A項(xiàng)正確.由題圖可知v2與x的關(guān)系式為v2-42=-x,再與公式v2-v=2ax對(duì)比可知汽車做勻減速直線運(yùn)動(dòng),加速度a=-0.5 m/s2,B項(xiàng)正確.由v=v0+at,可得汽車第4 s末的速度為v4=4 m/s-0.5×4 m/s=2 m/s,C項(xiàng)正確.因=8 s,則知第8 s末車停止,汽車前10 s內(nèi)位移x==16 m,D項(xiàng)錯(cuò)誤,故選D.
[答案] D
3.如圖甲所示,物體受到水平推力F的作用,在粗糙水平面上由靜止開(kāi)始做直線運(yùn)動(dòng).通過(guò)傳感器監(jiān)測(cè)到加速度a隨時(shí)間t變化的規(guī)律如圖乙所示.取開(kāi)始運(yùn)動(dòng)的方向?yàn)檎较?,則下列說(shuō)法正確的是( )
A. 19、在2~6 s內(nèi),推力F小于阻力,物體做減速運(yùn)動(dòng)
B.在0~7 s內(nèi),6 s末時(shí)物體的速度最大,大小為12 m/s
C.在2~7 s內(nèi),物體做勻變速直線運(yùn)動(dòng)
D.在0~7 s內(nèi),物體先沿正方向運(yùn)動(dòng),后沿負(fù)方向運(yùn)動(dòng)
[解析] 在0~6 s內(nèi),加速度為正,物體沿正方向運(yùn)動(dòng),故2~6 s內(nèi)推力F大于阻力,物體做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng);在6~7 s內(nèi),加速度為負(fù),物體沿正方向做減速直線運(yùn)動(dòng),故A、D錯(cuò)誤.在2~7 s內(nèi),物體的加速度一直在變化,故C錯(cuò)誤.a(chǎn)-t圖線與t軸圍成的面積表示速度變化量,0~6 s內(nèi)物體一直在加速,6 s末加速度反向,此時(shí)速度最大,v=×6×4 m/s=12 m/s,故B正 20、確.
[答案] B
考向三 動(dòng)力學(xué)的連接體問(wèn)題
[歸納提煉]
1.加速度相同的連接體問(wèn)題
(1)若求解整體的加速度,可用整體法.整個(gè)系統(tǒng)看作一個(gè)研究對(duì)象,分析整體受外力情況,再由牛頓第二定律求出加速度.
(2)若求解系統(tǒng)內(nèi)力,可先用整體法求出整體的加速度,再用隔離法將內(nèi)力轉(zhuǎn)化成外力,由牛頓第二定律求解.
2.加速度不同的連接體問(wèn)題
若系統(tǒng)內(nèi)各個(gè)物體的加速度不同,一般應(yīng)采用隔離法.以各個(gè)物體分別作為研究對(duì)象,對(duì)每個(gè)研究對(duì)象進(jìn)行受力和運(yùn)動(dòng)情況分析,分別應(yīng)用牛頓第二定律建立方程,并注意各個(gè)物體的相互作用關(guān)系,聯(lián)立求解.
水平地面上有質(zhì)量分別為m和4m的物塊A和B,兩者與地面的動(dòng)摩 21、擦因
數(shù)均為μ.細(xì)繩的一端固定,另一端跨過(guò)輕質(zhì)、光滑動(dòng)滑輪與A相連,動(dòng)滑輪與B相連,如圖所示.初始時(shí),細(xì)繩處于水平拉直狀態(tài).若物塊A在水平向右的恒力F作用下向右移動(dòng)了距離s,重力加速度大小為g.求:
(1)物塊B受到的摩擦力;
(2)物塊A、B的加速度大小.
[思路點(diǎn)撥] 運(yùn)動(dòng)關(guān)系:由于細(xì)繩的長(zhǎng)度不變,故A前進(jìn)距離s時(shí),A、B間的細(xì)繩上面部分長(zhǎng)了s,下面部分短了s,由于細(xì)繩的固定端位置不動(dòng),故B的位移為s,因此有aA=2aB.
受力關(guān)系:考慮到滑輪質(zhì)量不計(jì),設(shè)細(xì)繩中的張力為T,動(dòng)滑輪對(duì)B的作用力TB=2T.
[解析] (1)物塊A移動(dòng)了距離s,則物塊B移動(dòng)的距離為s1=s
物 22、塊B受到的摩擦力大小為f=4μmg
(2)設(shè)物塊A、B的加速度大小分別為aA、aB,細(xì)繩中的張力為T.由牛頓第二定律得
F-μmg-T=maA
2T-4μmg=4maB
由A和B的位移關(guān)系得aA=2aB
聯(lián)立解得aA=
aB=.
[答案] (1)4μmg (2)
從上面的例題可以看出,解決有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的連接體問(wèn)題,要找到連接體中物體間的位移關(guān)系、速度關(guān)系和加速度關(guān)系,要充分考慮兩物體的受力關(guān)系.滑輪質(zhì)量不計(jì),可得作用在滑輪上的繩子的受力關(guān)系,這是解題的關(guān)鍵,兩物體加速度的關(guān)系是突破的難點(diǎn).
該題常見(jiàn)的易錯(cuò)點(diǎn)是不從位移關(guān)系入手,直接認(rèn)為兩物體速度相等,或者把B的位移錯(cuò)認(rèn) 23、為A的位移的2倍,從而錯(cuò)誤地得到aB=2aA.
[熟練強(qiáng)化]
1.(2017·湖南衡陽(yáng)聯(lián)考)質(zhì)量不等的兩木塊A、B,用跨過(guò)一輕質(zhì)定滑輪的輕繩相連,在圖示情況下,木塊A、B一起做勻速運(yùn)動(dòng).若木塊A、B的位置互相交換,則木塊A運(yùn)動(dòng)的加速度為(木塊A、B與桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為μ,且μ<1,重力加速度為g,空氣阻力、滑輪摩擦均不計(jì))( )
A.(1-μ)g B.(1-μ2)g
C.g D.與木塊A、B的質(zhì)量有關(guān)
[解析] A、B勻速運(yùn)動(dòng)過(guò)程,有
mAg=μmBg
A、B互相交換后,對(duì)A、B整體受力分析后有
mBg-μmAg=(mA+mB)a
解得a=(1-μ)g.
24、故選A.
[答案] A
2.(多選)(2017·河北六校聯(lián)考)如圖所示,一輕彈簧的勁度系數(shù)為k,其一端固定在傾角為θ的光滑斜面底端,另一端與物塊A連接,物塊B緊挨著物塊A放置,兩物塊A、B的質(zhì)量均為m,初始時(shí)均靜止.現(xiàn)用平行于斜面向上的力F拉動(dòng)物塊B,使物塊B做加速度為a的勻加速運(yùn)動(dòng),重力加速度為g,則( )
A.拉力F一定是恒力
B.A、B分離時(shí)刻,彈簧形變量為
C.整個(gè)過(guò)程中物塊A與彈簧組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒
D.從開(kāi)始到A、B分離時(shí)刻,拉力F做的功比彈簧彈力做的功少
[解析] 對(duì)A、B整體受力分析可知,在A和B分離前該
整體在沿斜面方向的拉力F、總重力、斜面的支持力和 25、彈簧彈力作用下做勻加速運(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)過(guò)程中彈簧彈力發(fā)生變化,而重力沿斜面方向的分力不變,故F一定是變力,A錯(cuò)誤;A、B分離時(shí)刻,A、B間的作用力為0,A的加速度仍是a,設(shè)彈簧彈力大小為FT,根據(jù)牛頓第二定律有FT-mgsinθ=ma,由胡克定律有FT=kx,解得彈簧的形變量為,B正確;從開(kāi)始到A、B分離前,彈簧彈力對(duì)A、B整體做正功,故A與彈簧組成的系統(tǒng)機(jī)械能不守恒,C錯(cuò)誤;從開(kāi)始到A、B分離時(shí)刻,拉力F由2ma隨位移均勻增大到ma+mgsinθ,而彈簧彈力由2mgsinθ隨位移均勻減小到ma+mgsinθ,所以拉力F做的功比彈簧彈力做的功少,D正確.
[答案] BD
對(duì)連接體中的臨界極值 26、問(wèn)題可采用下列三種方法分析解決:
(1)極限法:把物理問(wèn)題(或過(guò)程)推向極端,從而使臨界現(xiàn)象(或狀態(tài))暴露出來(lái),以達(dá)到正確解決問(wèn)題的目的.
(2)假設(shè)法:臨界問(wèn)題存在多種可能,特別是非此即彼兩種可能時(shí),或變化過(guò)程中可能出現(xiàn)臨界條件,也可能不出現(xiàn)臨界條件時(shí),往往用假設(shè)法解決問(wèn)題.
(3)數(shù)學(xué)法:將物理過(guò)程轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)表達(dá)式,根據(jù)數(shù)學(xué)表達(dá)式解出臨界條件.
考向四 牛頓第二定律的綜合應(yīng)用
[歸納提煉]
應(yīng)用牛頓第二定律解題的思路
[熟練強(qiáng)化]
1.(多選)(2017·江西新余二模)如圖所示為運(yùn)送糧袋的傳送裝置,已知A、B間長(zhǎng)度為L(zhǎng),傳送帶與水平方向的夾角為θ,工作時(shí)運(yùn)行速度為v,糧 27、袋與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ,正常工作時(shí)工人在A點(diǎn)將糧袋放到運(yùn)行中的傳送帶上,關(guān)于糧袋從A到B的運(yùn)動(dòng),以下說(shuō)法正確的是(已知最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力,重力加速度為g)( )
A.糧袋到達(dá)B點(diǎn)的速度可能大于、等于或小于v
B.糧袋開(kāi)始運(yùn)動(dòng)的加速度為gsinθ-μgcosθ,若L足夠大,則糧袋最終將以速度v做勻速運(yùn)動(dòng)
C.若μ 28、;也可能先做加速度較大的勻加速運(yùn)動(dòng),當(dāng)速度與傳送帶相同后做加速度較小的勻加速運(yùn)動(dòng),到達(dá)B點(diǎn)時(shí)的速度大于v,故A正確;糧袋開(kāi)始時(shí)受到沿傳送帶向下的滑動(dòng)摩擦力,大小為μmgcosθ,根據(jù)牛頓第二定律得加速度a=gsinθ+μgcosθ,故B錯(cuò)誤;若μ 29、如圖甲所示,靜止在光滑水平面上的長(zhǎng)木板B(長(zhǎng)木板足夠長(zhǎng))的左端放著小物塊A,某時(shí)刻,B受到水平向左的外力F的作用.F隨時(shí)間t的變化規(guī)律如圖乙所示,即F=kt,其中k為已知常數(shù).若A、B之間的滑動(dòng)摩擦力Ff的大小等于最大靜摩擦力,且A、B的質(zhì)量相等,則下列圖中可以定性描述物塊A的運(yùn)動(dòng)情況的v-t圖象是( )
[解析] 剛開(kāi)始時(shí)外力F較小,A、B保持相對(duì)靜止,加速度大小為a==,可見(jiàn)加速度a的大小隨著時(shí)間t逐漸增大,這個(gè)過(guò)程對(duì)應(yīng)的v-t圖線的斜率逐漸增加,C、D錯(cuò)誤;隨著時(shí)間t的增加,外力F增大,當(dāng)物塊和木板之間的摩擦力大小達(dá)到最大靜摩擦力時(shí),物塊A與木板B之間剛好發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng),此時(shí)有Ff 30、=ma,F(xiàn)-Ff=ma,解得F=2Ff,即kt=2Ff,可見(jiàn)t>后物塊將在大小恒定的摩擦力的作用下做勻加速直線運(yùn)動(dòng),其對(duì)應(yīng)的v-t圖線是傾斜的直線,A錯(cuò)誤、B正確.
[答案] B
滑塊臨界問(wèn)題處理方法
高考題答題規(guī)范——“板—塊”模型
[考點(diǎn)歸納]
板塊模型中動(dòng)力學(xué)問(wèn)題的解題思路
[典題示例]
(20分)(2017·全國(guó)卷Ⅲ)如圖,兩個(gè)滑塊A和B的質(zhì)量分別為mA=1 kg和mB=5 kg,放在靜止于水平地面上的木板的兩端,兩者與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為μ1=0.5;木板的質(zhì)量為m=4 kg,與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ2=0.1.某時(shí)刻A、B兩滑塊開(kāi)始相向滑動(dòng),初速 31、度大小均為v0=3 m/s.A、B相遇時(shí),A與木板恰好相對(duì)靜止.設(shè)最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力,取重力加速度大小g=10 m/s2.求
(1)B與木板相對(duì)靜止時(shí),木板的速度;
(2)A、B開(kāi)始運(yùn)動(dòng)時(shí),兩者之間的距離.
[審題指導(dǎo)]
第一步 讀題干—提信息
題干
信息
1)mA=1 kg
mB=5 kg
兩者與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為μ1=0.5
判斷木板受AB的合力向右
2)A、B相遇時(shí)A與木板恰好相對(duì)靜止
A、B相遇時(shí)A與木板速度相同
第二步 審程序—順?biāo)悸?
1)??
―→求解
[滿分答案] (1)滑塊A和B在木板上滑動(dòng)時(shí),木板也在地面上滑動(dòng),設(shè)A、B和 32、木板所受的摩擦力大小分別為f1、f2和f3,A和B相對(duì)于地面的加速度大小分別為aA和aB,木板相對(duì)于地面的加速度大小為a1.在物塊B與木板達(dá)到共同速度前有
f1=μ1mAg①(1分)
f2=μ1mBg②(1分)
f3=μ2(m+mA+mB)g③(2分)
由牛頓第二定律得
f1=mAaA④
f2=mBaB⑤
f2-f1-f3=ma1⑥(2分)
設(shè)在t1時(shí)刻,B與木板達(dá)到共同速度,其大小為v1.由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式有
v1=v0-aBt1⑦
v1=a1t1⑧(2分)
聯(lián)立①②③④⑤⑥⑦⑧式,代入已知數(shù)據(jù)得
v1=1 m/s⑨(2分)
(2)在t1時(shí)間間隔內(nèi),B相對(duì)于地面移動(dòng)的距離 33、為
sB=v0t1-aBt⑩(2分)
設(shè)在B與木板達(dá)到共同速度v1后,木板的加速度大小為a2.對(duì)于B與木板組成的體系,由牛頓第二定律有
f1+f3=(mB+m)a2?
由①②④⑤式知,aA=aB;再由⑦⑧式知,B與木板達(dá)到共同速度時(shí),A的速度大小也為v1,但運(yùn)動(dòng)方向與木板相
反.由題意知,A和B相遇時(shí),A與木板的速度相同,設(shè)其大小為v2.設(shè)A的速度大小從v1變到v2所用的時(shí)間為t2,則由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式,對(duì)木板有
v2=v1-a2t2?
對(duì)A有
v2=-v1+aAt2?(2分)
在t2時(shí)間間隔內(nèi),B(以及木板)相對(duì)地面移動(dòng)的距離為
s1=v1t2-a2t?
在(t1+t2)時(shí)間 34、間隔內(nèi),A相對(duì)地面移動(dòng)的距離為
sA=v0(t1+t2)-aA(t1+t2)2?(2分)
A和B相遇時(shí),A與木板的速度也恰好相同,
因此A和B開(kāi)始運(yùn)動(dòng)時(shí),兩者之間的距離為
s0=sA+s1+sB?(2分)
聯(lián)立以上各式,并代入數(shù)據(jù)得
s0=1.9 m?(2分)
(也可用如圖的速度-時(shí)間圖線求解)
[答案] (1)1 m/s (2)1.9 m
(1)慢審題,快答題,只有認(rèn)真審題,透徹理解命題的意圖、試題給定的物理情境、各物理量間的對(duì)應(yīng)關(guān)系、物理過(guò)程所遵循的物理規(guī)律,才能快速正確答題.所謂審題要慢,就是要仔細(xì),要審?fù)?,關(guān)鍵的詞句理解要到位,深入挖掘試題的條件,提取解題所需 35、要的相關(guān)信息,排除干擾因素.要做到這些,必須通讀試題,特別是括號(hào)內(nèi)的內(nèi)容,千萬(wàn)不要忽視.
(2)習(xí)慣畫(huà)圖,分段處理,對(duì)綜合性強(qiáng)、過(guò)程較為復(fù)雜的題,要習(xí)慣畫(huà)草圖,采用“分段”處理,所謂的“分段”處理,就是根據(jù)問(wèn)題的需要和研究對(duì)象的不同,將問(wèn)題涉及的物理過(guò)程,按照時(shí)間和空間的發(fā)展順序,合理地分解為幾個(gè)彼此相對(duì)獨(dú)立又相互聯(lián)系的階段,再根據(jù)各個(gè)階段遵從的物理規(guī)律逐個(gè)建立方程,最后通過(guò)各階段的聯(lián)系綜合起來(lái)解決,從而使問(wèn)題化整為零、各個(gè)擊破.
[滿分體驗(yàn)] (2017·河南五校聯(lián)考)如下圖所示,可視為質(zhì)點(diǎn)的物體A疊放在長(zhǎng)木板B上,A、B的質(zhì)量分別為m1=10 kg、m2=10 kg,B長(zhǎng)為L(zhǎng)=16 m 36、,開(kāi)始時(shí)A在B的最右端;A與B、B與地之間的動(dòng)摩擦因數(shù)分別為μ1=0.4、μ2=0.4;現(xiàn)將一水平恒力F=200 N作用在B上,使A、B由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng),當(dāng)A恰好運(yùn)動(dòng)到B的中點(diǎn)時(shí)撤去外力F,g取10 m/s2.求:
(1)力F作用的時(shí)間,及此時(shí)B前進(jìn)的距離;
(2)撤去外力F后B還能走多遠(yuǎn)?
[解析] (1)力F開(kāi)始作用時(shí),設(shè)A、B的加速度分別為a1、a2,
對(duì)A:μ1m1g=m1a1,a1=4 m/s2
對(duì)B:F-μ1m1g-μ2(m1+m2)g=m2a2,
a2=8 m/s2,
設(shè)力F作用的時(shí)間為t,對(duì)應(yīng)此時(shí)A、B的速度為vA、vB
則有a2t2-a1t2=L
代入數(shù)據(jù) 37、得,t=2 s,
vA=8 m/s,vB=16 m/s
此時(shí)B前進(jìn)的距離為xB=a2t2=16 m.
(2)撤去外力F后,對(duì)A有μ1m1g=m1a3,
a3=4 m/s2
對(duì)B有μ1m1g+μ2(m1+m2)g=m2a4,
a4=12 m/s2
設(shè)A、B經(jīng)過(guò)時(shí)間t1達(dá)到共同速度v1
則有vA+a3t1=vB-a4t1
解得:t1=0.5 s,v1=10 m/s
此過(guò)程中B前進(jìn)的距離為
x1==6.5 m
A、B共速后一起勻減速的加速度為a5
μ2(m1+m2)g=(m1+m2)a5,a5=4 m/s2
此時(shí)B前進(jìn)的距離為x2==12.5 m
撤去F后B前進(jìn)的總距離為x=x1+x2=19 m.
[答案] (1)2 s 16 m (2)19 m
23
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