高考物理一輪復(fù)習(xí) 第三章 微專(zhuān)題19 動(dòng)力學(xué)圖像問(wèn)題
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動(dòng)力學(xué)圖像問(wèn)題 1.考點(diǎn)及要求:(1)圖像(Ⅱ);(2)牛頓運(yùn)動(dòng)定律(Ⅱ);(3)力的合成與分解(Ⅱ).2.方法與技巧:(1)要理解圖像斜率和截距的物理意義;(2)要把圖像和運(yùn)動(dòng)情景結(jié)合起來(lái)分析問(wèn)題. 1.(已知運(yùn)動(dòng)圖像分析受力)如圖1甲所示,質(zhì)量m=1 kg的物塊在平行斜面向上的拉力F作用下從靜止開(kāi)始沿斜面向上運(yùn)動(dòng),t=0.5 s時(shí)撤去拉力,利用速度傳感器得到其速度隨時(shí)間的變化關(guān)系圖像(v-t圖像)如圖乙所示,g取10 m/s2,求: 圖1 (1)2 s內(nèi)物塊的位移大小x和通過(guò)的路程L; (2)物塊沿斜面向上運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)階段加速度大小a1、a2和拉力大小F. 2.(已知F-t圖像分析物體運(yùn)動(dòng)情況)如圖2甲所示,一質(zhì)量為m=1.0 kg的滑塊(可視為質(zhì)點(diǎn))靜止在水平地面上的A點(diǎn),某時(shí)刻開(kāi)始,滑塊受到一個(gè)水平向右的拉力F的作用,拉力F隨時(shí)間t的變化規(guī)律如圖乙所示,若滑塊和地面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ=0.5,g取10 m/s2,試計(jì)算滑塊從開(kāi)始運(yùn)動(dòng)到最終停止在水平地面上滑行的距離. 3.(多選)質(zhì)量m=2 kg、初速度v0=8 m/s的物體沿著粗糙的水平面向右運(yùn)動(dòng),物體與水平面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.1,同時(shí)物體還要受一個(gè)如圖3所示的隨時(shí)間變化的水平拉力F的作用,水平向右為拉力的正方向.則以下結(jié)論正確的是(取g=10 m/s2)( ) 圖3 A.0~1 s內(nèi),物體的加速度大小為2 m/s2 B.1~2 s內(nèi),物體的加速度大小為2 m/s2 C.0~1 s內(nèi),物體的位移為7 m D.0~2 s內(nèi),物體的總位移為11 m 4.一質(zhì)量m=0.5 kg的滑塊以一定的初速度沖上一傾角θ=37足夠長(zhǎng)的斜面,某同學(xué)利用傳感器測(cè)出了滑塊沖上斜面過(guò)程中多個(gè)時(shí)刻的瞬時(shí)速度,并用計(jì)算機(jī)作出了小物塊上滑過(guò)程的v-t圖像,如圖4所示.(最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力,取sin 37=0.6,cos 37=0.8,g=10 m/s2)求: 圖4 (1)滑塊與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù); (2)判斷滑塊最后能否返回斜面底端?若能返回,求出返回斜面底端時(shí)的速度大??;若不能返回,求出滑塊停在什么位置. 答案解析 1.(1)0.5 m 1.5 m (2)4 m/s2 4 m/s2 8 N 解析 (1)在2 s內(nèi),由題圖乙知: 物塊上升的最大距離:x1=21 m=1 m① 物塊下滑的距離:x2=11 m=0.5 m② 所以位移大小x=x1-x2=0.5 m③ 路程L=x1+x2=1.5 m④ (2)由題圖乙知,所求兩個(gè)階段加速度的大小a1=4 m/s2⑤ a2=4 m/s2⑥ 設(shè)斜面傾角為θ,斜面對(duì)物塊的摩擦力為f,根據(jù)牛頓第二定律有 0~0.5 s內(nèi):F-f-mgsin θ=ma1⑦ 0.5~1 s內(nèi):f+mgsin θ=ma2⑧ 由⑤⑥⑦⑧式得F=8 N 2.10 m 解析 滑塊受到的滑動(dòng)摩擦力的大小為f=μmg,代入數(shù)據(jù)可得,f=5 N,結(jié)合題圖乙可知,該滑塊先做勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng),再做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng),最后做勻減速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng).設(shè)滑塊做勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t1,加速度為a1,獲得的速度大小為v,位移為x1;勻速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t2,位移為x2;勻減速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t3,加速度大小為a2,位移為x3. 在勻加速階段:F-f=ma1 v=a1t1 x1=a1t 代入數(shù)據(jù)可解得:x1=2.5 m 在勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)階段:x2=vt2 代入數(shù)據(jù)可解得:x2=5 m 在勻減速階段:f=ma2 v=a2t3 x3=t3 代入數(shù)據(jù)可得:x3=2.5 m 所以整個(gè)過(guò)程中的位移大小為x=x1+x2+x3=10 m 3.BD [由題圖可知,在0~1 s內(nèi)力F為6 N,方向向左,由牛頓第二定律可得F+μmg=ma,解得加速度大小a=4 m/s2.在1~2 s內(nèi)力F為6 N,方向向右,由牛頓第二定律可得F-μmg=ma1,解得加速度大小a1=2 m/s2,所以選項(xiàng)A錯(cuò)誤,B正確;由運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律可知0~1 s內(nèi)位移為6 m,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;同理可計(jì)算0~2 s內(nèi)的位移為11 m,選項(xiàng)D正確.] 4.(1)0.5 (2)能 2 m/s 解析 (1)由題圖可知,滑塊的加速度 a== m/s2=10 m/s2 滑塊沖上斜面過(guò)程中根據(jù)牛頓第二定律,有 mgsin θ+μmgcos θ=ma 代入數(shù)據(jù)解得μ=0.5 (2)滑塊速度減小到零時(shí),重力的下滑分力大于最大靜摩擦力,能再下滑. 由勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的規(guī)律,滑塊向上運(yùn)動(dòng)的位移x==5 m 滑塊下滑過(guò)程中根據(jù)牛頓第二定律,有 mgsin θ-μmgcos θ=ma2,a2=2 m/s2 由勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的規(guī)律,滑塊返回底端的速度 v==2 m/s- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來(lái)的問(wèn)題本站不予受理。
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