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1、浙江省建德市新安江高級中學高三物理專題復習
專題定位 本專題解決的是物體(或帶電體)受力和在力的作用下的勻變速直線運動問題.高考對本專題考查的內容主要有:①勻變速直線運動基本規(guī)律的應用;②勻變速直線運動的圖象問題;③動力學的兩類基本問題;④物體在傳送帶上的運動問題;⑤行車安全問題;⑥帶電粒子(或帶電體)在電場、磁場中的勻變速直線運動問題;⑦電磁感應中的動力學分析等.考查的主要方法和規(guī)律有動力學方法、圖象法、運動學的基本規(guī)律、臨界問題等.
應考策略 抓住“兩個分析”和“一個橋梁”.“兩個分析”是指“受力分析”和“運動情景或運動過程分析”.“一個橋梁”是指加速度是聯系運動和受力的橋梁.綜合應
2、用牛頓運動定律和運動學公式解決問題.
必備知識方法
知 識 回 扣
1.物體或帶電粒子做直線運動的條件是: .
2.物體或帶電粒子做勻變速直線運動的條件是: .
3.勻變速直線運動的基本規(guī)律為
速度公式:vt=
位移公式:x=
速度和位移公式的推論為:
中間時刻的瞬時速度為 = =
位移中點的瞬時速度為 =
任意
3、相鄰兩個連續(xù)相等的時間內的位移之差是一個恒量,即Δx=xn+1-xn=a· .
4.牛頓第二定律的內容是:物體加速度的大小與物體所受 的 成正比,與物體的質量成反比,加速度的方向與 的方向一致,且二者具有 關系,此定律可以采用 進行實驗驗證.
5.速度—時間關系圖線的斜率表示物體運動的 ,圖線與時間軸所包圍的面積表示物體運動的 .在分析物體的運動時,常利用v—t圖象幫助分析物體的運動情況.
6.超重或失重時,物體的重力并未發(fā)生變化,只是物體對支持物的 (或對懸掛物的
4、 )發(fā)生了變化.當a=g 時,物體 .物體發(fā)生超重或失重現象與物體的運 動方向 ,只決定于物體的 方向
規(guī) 律 方 法
1.動力學的兩類基本問題的處理思路
(1)已知力求運動,應用牛頓第二定律求加速度,再根據物體的初始條件,應用運動學公式求出物體的運動情況——任意時刻的位置和速度,以及運動軌跡.
(2)已知運動求力,根據物體的運動情況,求出物體的加速度,再應用牛頓第二定律,推斷或者求出物體的受力情況.
2.動力學問題通常是在對物體準確受力分析的基礎上,采用 或者是 求合力,然后結合牛頓第二定律列式求解.
5、
3.勻減速直線運動問題通??闯煞捶较虻膭蚣铀僦本€運動來處理,這是利用了運動的 性.在豎直上拋運動和類豎直上拋運動的處理中也常用此法.
4.用v-t圖象分析:v-t圖象表示物體的運動規(guī)律,形象 而且直觀.
動力學觀點在電學中的應用
1.帶電粒子在磁場中的運動問題:洛倫茲力的方向始終 粒子的速度方向.
2.帶電粒子在復合場中的運動情況一般較為復雜,但是它仍然是一個 問題,同樣遵循力和運動的各條基本規(guī)律.
3.若帶電粒子在靜電力、重力和洛倫茲力共同作用下做直線運動,如果是勻強電場和勻強磁場,那么重力和靜電力都是 力,洛倫茲力與速度方向垂直,而其大小與
6、 大小密切相關.因此,只有帶電粒子的 不變,才可能做直線運動,即做勻速直線運動.
4.典型的勻變速直線運動:
(1)只受重力作用的自由落體運動和豎直上拋運動.
(2)帶電粒子在勻強電場中由靜止開始被加速或帶電粒子沿
著平行于電場方向射入電場中的運動.
(3)物體、質點或帶電粒子所受的各種外力的合力 ,且
合力方向與初速度方向 的運動.
規(guī) 律 方 法
1.帶電粒子在電場中做直線運動的問題:在電場中處理力學問題,其分析方法與力學相同.首先進行 ,然后看物體所受的合力與 是否一致,其運動類型有電場加速運動
7、和在交變的電場內往復運動.
2.處理帶電粒子在交變電場作用下的直線運動問題時,首先 要分析清楚帶電粒子在 內的受力和運動特征.
3.在具體解決帶電粒子在復合場內運動問題時,要認真做好以下三點:
(1)正確分析 情況;
(2)充分理解和掌握不同場對電荷作用的特點和差異;
(3)認真分析運動的詳細過程,充分發(fā)掘題目中的 ,
建立清晰的物理情景,最終把物理模型轉化為數學表達式.
題型1 動力學的兩類基本問題
例1 雜技中的“頂竿”是由兩位演員共同表演完成.站在地面上的演員的肩部頂住一根質量為10 kg的長竹竿,另一位質量為40 k
8、g的演員爬至竹竿的頂端完成各種動作后,從竹竿的頂端由靜止開始下滑,滑到竹竿底時的速度正好為零.在竹竿上的演員從竿頂下滑到竿底的過程中,地面上頂竿人的肩部的受力情況如圖1所示(g=10 m/s2).則:
(1)竿上的人在下滑過程中的最大速度v1為多少?
(2)竹竿的長度h為多少?
預測演練1 滑雪運動常在兩個斜面和一個平面的組合場地中進行,我們把它簡化為理想的情景如圖2所示.假定運動員和滑板的總質量為m,從O點以初速度v1沖上一個傾斜角為θ的斜面,第一次滑回到底端O時的速率為v2,不計運動員在最高點所有技術動作,求:
(1)滑板與斜面間的動摩擦因數μ;
(2)運動員能滑上
9、斜面的最大高度h.
1.設物體運動的加速度為a、速度為v、位移為x.現有四個不同物體的運動圖象如圖所示,物體C和D的初速度均為零,則其中表示物體做單向直線運動的圖象是 ( )
2.質量為1 kg的物體靜止在水平面上,物體與水平面之間的動摩擦因數為0.2.對物體施加一個大小變化、方向不變的水平拉力F,使物體在水平面上運動了3t0的時間.為使物體在3t0時間內發(fā)生的位移最大,力F隨時間的變化情況應該為下面四個圖中的 ( )
圖2
4.如圖2所示,水平面上質量為10 kg的木箱與墻角距離為23 m,某人用F=125 N的力,從靜止開始推木箱,推力與水平方向成37°角斜向下,
10、木箱與水平面之間的動摩擦因數為0.4.若推力作用一段時間t后撤去,木箱恰好能到達墻角處,則這段時間t為(取sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,g=10 m/s2) ( )A.3 s B. s C. s D. s
5.某同學站在觀光電梯內隨電梯一起經歷了下列三種運動:加速上升、勻速上升、減速上
升 (加速度大小a
11、D.只有加速上升過程,機械能增加
6.為了讓乘客乘車更為舒適,某探究小組設計了一種新的交通工具,乘
客的座椅能隨著坡度的變化而自動調整,使座椅始終保持水平,如圖3所示,當此車減速上坡時,乘客A.處于失重狀態(tài) B.重力勢能增加
C.受到向前的摩擦力作用 D.所受力的合力沿斜面向上
9.如圖6所示,水平面絕緣且光滑,一絕緣的輕彈簧左端固定,右端
圖6
有一帶正電荷的小球,小球與彈簧不相連,空間存在著水平向左的勻強電場,帶電小球在電場力和彈簧彈力的作用下靜止,現保持電場強度的大小不變,突然將電場反向,若將此時作為計時起點,則下列描述速度與時間、加速度與位移之間變化關系的圖象正確的是(
12、 )
10.如圖7所示,水平放置的光滑金屬長導軌MM′和NN′之間接有電阻R,導軌平面在直線OO′左、右兩側的區(qū)域分別處在方向相反與軌道平面垂直的勻強磁場中,設左、右區(qū)域的磁場的磁感應強度的大小分別為B1和B2,一根金屬棒ab垂直放在導軌上并與導軌接觸良好,棒和導軌的電阻均不計.金屬棒ab始終在水平向右的恒定拉力F的作用下,在左邊區(qū)域中恰好以速度v0做勻速直線運動,則以下說法中正確的是 ( ) A.若B2=B1時,棒進入右邊區(qū)域后先做加速運動,最后以速度做勻速直線運動B.若B2=B1時,棒進入右邊區(qū)域后仍以速度v0做勻速直線運動
C.若B2=2B1時,棒進入右邊區(qū)域后先做減速運
13、動,最后以速度做勻速直線運動
D.若B2=2B1時,棒進入右邊區(qū)域后先做加速運動,最后以速度4v0做勻速直線運動
圖12
、解答題(14題14分,15題12分,16題16分,共42分)
15.(12分)如圖12所示,水平面上放有質量均為m=1 kg的物塊A和B,
A、B與地面的動摩擦因數分別為μ1=0.4和μ2=0.1,相距l(xiāng)=0.75 m.現給物塊A一初速度使之向B運動,與此同時給物塊B一個F=3 N水
平向右的力由靜止開始運動,經過一段時間A恰好追上B.g=10 m/s2.求:
(1)物塊B運動的加速度大??;(2)物塊A初速度大?。?
圖13
(3)從開始到物塊A追上物塊B
14、的過程中,力F對物塊B所做的功.
16.(16分)如圖13所示,固定于水平面的U型金屬導軌abcd,電阻不
計,導軌間距L=1.0 m,左端接有電阻R=2 Ω.金屬桿PQ的質量m=0.2 kg,電阻r=1 Ω,與導軌間動摩擦因數μ=0.2,滑動時保持與導軌垂直.在水平面上建立xoy坐標系,x≥0的空間存在豎直向下的磁場,磁感應強度僅隨橫坐標x變化.金屬桿受水平恒力F=2.4 N的作用,從坐標原點開始以初速度v0=1.0 m/s向右做勻加速運動,經t1=0.4 s到達x1=0.8 m處,g取10 m/s2.求:
(1)磁感應強度B與坐標x應滿足的關系;
(2)金屬桿運動到x1處,PQ兩點
15、間的電勢差;
(3)金屬桿從開始運動到B= T處的過程中克服安培力所做的功.
1.某物體由靜止開始做直線運動,物體所受合力F隨時間t的變化圖象如圖1所示,則 ( )A.物體在2~4秒內做勻加速直線運動
圖1
B.物體在4秒末離出發(fā)點最遠 C.物體始終向同一方向運動
D.物體在0~4秒和在4~8秒內的位移相等
2.有關超重和失重的說法,正確的是 ( )
A.物體處于超重狀態(tài)時,所受重力增大;處于失重狀態(tài)時,所受重力減小
B.豎直上拋運動的物體處于完全失重狀態(tài)
C.在沿豎直方向運動的升降機中出現失重現象時,升降機一定處于上升過程
D.在沿豎直
16、方向運動的升降機中出現失重現象時,升降機一定處于下降過程
3質量為m的小物塊放在傾角為α的斜面上處于靜止,如圖2所示.整個
裝置可以沿水平方向或豎直方向平行移動,且小物塊與斜面體總保持相對靜止.下列的哪種運動方式可以使物塊對斜面的壓力和摩擦力都一定減小 ( )
A.沿豎直方向向上加速運動 B.沿豎直方向向上減速運動
C.沿水平方向向右加速運動 D.沿水平方向向右減速運動
4如圖3所示,點電荷+4Q與+Q分別固定在A、B
圖3
兩點,C、D兩點將AB連線三等分.現使一個帶負電的檢驗電荷,從C點開始以某一初速度向右運動,不計檢驗電荷的重力.則關于
該電荷在CD之
17、間的運動,下列說法中可能正確的是 ( )
A.一直做減速運動,且加速度逐漸變小 B.做先減速后加速的運動
C.一直做加速運動,且加速度逐漸變小 D.做先加速后減速的運動
5.如圖4所示,整個裝置處于勻強磁場中,豎直框架之間
接有一電容器C,金屬棒AD水平放置,框架及棒的電阻不計,框架足夠長,在金屬棒緊貼框架下滑過程中(金屬棒在下滑過程中始終與框架接觸良好),下列說法正確的是 ( )圖4
A.金屬棒AD最終做勻速運動 B.金屬棒AD一直做勻加速運動
C.金屬棒AD下滑的加速度為重力加速度g D.金屬棒AD下滑的加速度小于重力加速度g
6
18、. 為了減少戰(zhàn)斗機起飛時在甲板上加速的時間和距離,現代航母大多采用了蒸
汽彈射技術.一架總質量M=5.0×103 kg的戰(zhàn)機.如果采用滑行加速(只依靠自身動力系統(tǒng)加速),要達到v0=60 m/s的起飛速度,甲板水平跑道的長度至少為120 m.采用蒸汽彈射技術,戰(zhàn)機在自身動力和持續(xù)的蒸汽動力共同作用下只要水平加速60 m就能達到起飛速度.假設戰(zhàn)機起飛過程是勻加速直線運動,航母保持靜止,空氣阻力大小不變,取g=10 m/s2.
(1)采用蒸汽彈射技術,求戰(zhàn)機加速過程中加速度大小以及質量m=60 kg的飛行員受到座椅作用力的大小.
(2)采用蒸汽彈射技術,彈射系統(tǒng)的彈力為多大?彈力在加速60
19、m的過程中對戰(zhàn)機做的功是多少?
8如圖5甲所示,兩平行的長直金屬導軌置于水平面內,間距為L1.導軌左端
接有阻值為R的電阻,質量為m的導體棒跨接在導軌上,導軌和導體棒的電阻不計,且接觸良好.在長為L2的矩形區(qū)域內存在著豎直向下的勻強磁場,磁感應強度大小為B.開始時導體棒靜止于磁場區(qū)域的右端,當磁場以速度v0勻速向右移動時,導體棒隨之開始運動,經時間t0導體棒到達磁場的左端.已知棒與導軌間的動摩擦因數為μ.求 (1)通過電阻R的電量;
(2)導體棒到達磁場左端時的速度大??;
(3)假設磁場由靜止開始(t=0)向右做勻加速直線運動,導體棒運動的v-t圖象如圖乙所示.已知t1時刻導體棒的速度為v1,則磁場運動的加速度是多大?
答案 1.B 2.B 3.B 4.A 5.BD
6.(1)30 m/s2 1.9×103 N (2)7.5×104 N 4.5×106 J
7.(1)35 m (2)30 m
8.(1) (2)-μgt0 (3)
答案 1.C 2.D 3.C 4.A 5.BC 6.AB 7.BD 8.B
9.AC 10.B