高中物理 专题3 力和运动（学生版）.doc

2012高中物理 专题3 力和运动（学生版）牛顿运动定律是高中物理的核心内容之一，是动力学的基石，也是整个经典力学的理论基础，是历年高考的必考内容其考查的重点有：准确理解牛顿第一定律；熟练掌握牛顿第二定律及其应用，尤其是物体的受力分析方法；理解牛顿第三定律；理解和掌握运动和力的关系；理解超重和失重本章内容的命题形式倾向于应用型、综合型和能力型，易与生产生活、军事科技、工农业生产等紧密联系，还可以力、电综合题形式出现从方法上，重点考查运用隔离法和整体法来求解加速度相等的连接体问题；运用正交分解法处理受力较复杂的问题，运用图象法处理力与运动的关系问题.从能力角度来看，重点考查思维(抽象、形象、直觉思维)能力、分析和解决问题的能力。牛顿定律是必考点，也是分值重的考点，预测2013年高考各卷还会以选项题和计算题的形式出现，尤其的理综考题的计算题，主要以力学的基本知识和方法为考查内容，多数以牛顿运动定律与匀变速直线运动的综合除了考查整体法与隔离法、图象法外，力与运动的关系问题仍然会出现在计算题中，特别是由力与运动的关系运用已知的力学规律,对物体的运动参量作出明确的预见的问题要引起重视这是物理学和技术上进行正确分析和设计的基础,如发射人造地球卫星进入预定轨道,带电粒子在电场中加速后获得速度等。考点1牛顿第一定律考点2作用力和反作用力例2、下列说法正确的是（ ）a.凡是大小相等、方向相反、分别作用在两个物体上的两个力,必定是一对作用力和反作用力b.凡是大小相等、方向相反、作用在同一个物体上的两个力,必定是一对作用力和反作用力c.凡是大小相等、方向相反、作用在同一直线上且分别作用在两个物体上的两个力,才是一对作用力和反作用力d.相互作用的一对力中,究竟哪一个力是作用力、哪一个力是反作用力是任意的解析：由牛顿第三定律知,相互作用的一对力总是大小相等、方向相反、在一条直线上,且分别作用在相互作用的两个物体上.但大小相等、方向相反、分别作用在两个物体上的两个力,不一定是一对作用力和反作用力,a、b、c都是错误的,只有d对.答案：d考点3牛顿第二定律考点4力、加速度和速度的关系例4、 如图3-12-1所示，自由下落的小球下落一段时间后，与弹簧接触，从它接触弹簧开始，到弹簧压缩到最短的过程中，小球的速度、加速度的变化情况如何？考点5瞬时问题例5、如图5所示，质量为m的小球被水平绳ao和与竖直方向成角的轻弹簧系着处于静止状态，现用火将绳ao烧断，在绳ao烧断的瞬间，下列说法正确的是（ ）a.弹簧的拉力b.弹簧的拉力c.小球的加速度为零mgtfd.小球的加速度解析：烧断oa之前，小球受3个力，如图所示，烧断细绳的瞬间，绳子的张力没有了，但由于轻弹簧的形变的恢复需要时间，故弹簧的弹力不变，a正确。答案：a考点6整体法和隔离法的应用考点7整体利用牛顿第二定律当几个物体所组成的系统加速度不同时，我们也可以牛顿第二定律来求解，此时牛顿第二定律应表述为： ，即整个系统所受的合外力（物体之间的作用力为内力，不考虑）等于各个物体所产生的加速度与质量的乘积的矢量和.其正交表示为：例7、 一根质量为m的木棒，上端用细绳系在天花板上，棒上有一只质量为m的猴子，如图6所示，如果将细绳剪断，猴子沿木棒向上爬，但仍保持与地面间的高度不变。求这时木棒下落的加速度？解法二（整体法）：把猴子和木棒看成一个整体，受力情况如图8所示，在这个整体中猴子受力平衡，木棒具有加速度，根据牛顿第二定律有解得木棒的加速度为，方向竖直向下. 【2012高考试题解析】（2012上海）14如图，竖直轻质悬线上端固定，下端与均质硬棒ab中点连接，棒长为线长二倍。棒的a端用铰链固定在墙上，棒处于水平状态。改变悬线长度，使线与棒的连接点逐渐右移，并保持棒仍处于水平状态。则悬线拉力 （ ）（a）逐渐减小（b）逐渐增大（c）先减小后增大（d）先增大后减小（2012上海）18位于水平面上的物体在水平恒力f1作用下，做速度为v1的匀速运动；若作用力变为斜向上的恒力f2，物体做速度为v2的匀速运动，且f1与f2功率相同。则可能有 （ ）（a）f2=f1，v1 v2 （b）f2=f1，v1f1，v1 v2 （d）f2f1，v1lb这样代入后可知： c选项正确可得：因此d选项也正确【考点定位】力和运动、功和能（2012山东）14以下叙述正确的是（ ）a法拉第发现了电磁感应现象b惯性是物体的固有属性，速度大的物体惯性一定大c牛顿最早通过理想斜面实验得出力不是维持物体运动的必然结果d感应电流遵从楞次定律所描述的方向，这是能量守恒定律的必然结果（2012天津）8 如图甲所示，静止在水平地面的物块a，受到水平向右的拉力f作用，f与时间t的关系如图乙所示，设物块与地面的静摩擦力最大值fm与滑动摩擦力大小相等，则a0t1时间内f的功率逐渐增大bt2时刻物块a的加速度最大ct2时刻后物块a做反向运动dt3时刻物块a的动能最大【答案】：bd【解析】： 0t1时间内ffm，物体a仍做加速运动，运动方向没变。t3时刻后ffm，物块a将做减速运动，所以t3时刻物块a的动能最大，d正确。【考点定位】本题考查受力分析，f-t图像，牛顿第二定律，力和运动关系。（2012全国新课标卷）24.（14分）拖把是由拖杆和拖把头构成的擦地工具（如图）。设拖把头的质量为m，拖杆质量可以忽略；拖把头与地板之间的动摩擦因数为常数，重力加速度为g，某同学用该拖把在水平地板上拖地时，沿拖杆方向推拖把，拖杆与竖直方向的夹角为。（1）若拖把头在地板上匀速移动，求推拖把的力的大小。（2）设能使该拖把在地板上从静止刚好开始运动的水平推力与此时地板对拖把的正压力的比值为。已知存在一临界角0，若0，则不管沿拖杆方向的推力多大，都不可能使拖把从静止开始运动。求这一临界角的正切tan0。【答案】 （1）（2）（2012浙江）23、（16分）为了研究鱼所受水的阻力与其形状的关系，小明同学用石蜡做成两条质量均为m、形状不同的“a鱼”和“b鱼”，如图所示。在高出水面h 处分别静止释放“a鱼”和“b鱼”， “a鱼”竖直下滑ha后速度减为零，“b鱼” 竖直下滑hb后速度减为零。“鱼”在水中运动时，除受重力外还受浮力和水的阻力，已知“鱼”在水中所受浮力是其重力的10/9倍，重力加速度为g，“鱼”运动的位移远大于“鱼”的长度。假设“鱼”运动时所受水的阻力恒定，空气阻力不计。求：（1）“a鱼”入水瞬间的速度va1；（2）“a鱼”在水中运动时所受阻力fa；（3）“a鱼”与“b鱼” 在水中运动时所受阻力之比fa：fb（2012上海）30（10分）如图，将质量m=0.1kg的圆环套在固定的水平直杆上。环的直径略大于杆的截面直径。环与杆间动摩擦因数=0.8。对环施加一位于竖直平面内斜向上，与杆夹角=53的拉力f，使圆环以a=4.4m/s2的加速度沿杆运劝，求f的大小。（2012重庆）某校举行托乒乓球跑步比赛，赛道为水平直道，比赛距离为s.比赛时某同学将球置于球拍中心，以大小为a的加速度从静止开始做匀加速直线运动，当速度达到v0时，再以v0做匀速直线运动跑至终点整个过程中球一直保持在球拍中心不动比赛中，该同学在匀速直线运动阶段保持球拍的倾角为0，如图所示，设球在运动中受到的空气阻力大小与其速度大小成正比，方向与运动方向相反，不计球与球拍之间的摩擦，球的质量为m，重力加速度为g.(1)求空气阻力大小与球速大小的比例系数k；(2)求在加速跑阶段球拍倾角随速度v变化的关系式；(3)整个匀速跑阶段，若该同学速度仍为v0，而球拍的倾角比0大了并保持不变，不计球在球拍上的移动引起的空气阻力变化，为保证到达终点前球不从球拍上距离中心为r的下边沿掉落，求应满足的条件得sin【考点定位】力和运动【2011高考试题解析】2（福建）如图，一不可伸长的轻质细绳跨过滑轮后，两端分别悬挂质量为和的物体和。若滑轮有一定大小，质量为且分布均匀，滑轮转动时与绳之间无相对滑动，不计滑轮与轴之间的磨擦。设细绳对和的拉力大小分别为和，已知下列四个关于的表达式中有一个是正确的，请你根据所学的物理知识，通过一定的分析判断正确的表达式是 a. b. c. d. 3.（海南）如图，墙上有两个钉子a和b，它们的连线与水平方向的夹角为45，两者的高度差为l。一条不可伸长的轻质细绳一端固定于a点，另一端跨过光滑钉子b悬挂一质量为m1的重物。在绳子距a端得c点有一固定绳圈。若绳圈上悬挂质量为m2的钩码，平衡后绳的ac段正好水平，则重物和钩码的质量比为a. b. 2c.d.4（江苏）如图所示，石拱桥的正中央有一质量为m的对称楔形石块，侧面与竖直方向的夹角为,重力加速度为g，若接触面间的摩擦力忽略不计，则石块侧面所受弹力的大小为abcd 6（上海）如图，质量的物体静止于水平地面的a处，a、b间距l=20m。用大小为30n，沿水平方向的外力拉此物体，经拉至b处。(已知，。取)(1)求物体与地面间的动摩擦因数；(2)用大小为30n，与水平方向成37的力斜向上拉此物体，使物体从a处由静止开始运动并能到达b处，求该力作用的最短时间t。 7（上海）如图，人沿平直的河岸以速度行走，且通过不可伸长的绳拖船，船沿绳的方向行进，此过程中绳始终与水面平行。当绳与河岸的夹角为，船的速率为 (a) (b) (c) (d)8（上海）受水平外力f作用的物体，在粗糙水平面上作直线运动，其 图线如图所示，则(a)在秒内，外力大小不断增大(b)在时刻，外力为零(c)在秒内，外力大小可能不断减小(d)在秒内，外力大小可能先减小后增大【答案】cd. 【解析】秒内，加速运动，从图像斜率看，这段时间内的加速度减小，所以，秒内，不断减小，a错误；从图像斜率看在时刻，加速度为零，b错误；在秒内减速运动，若开始时的方向与一致，则，从图像斜率看加速度逐渐增大，因此不断减小，c正确，当减小到零，反向之后，当增大时，加速度逐渐增大，d正确【2010高考试题解析】1.（全国卷，15）如右图，轻弹簧上端与一质量为m的木块1相连，下端与另一质量为m的木块2相连，整个系统置于水平放置的光滑木板上，并处于静止状态。现将木板沿水平方向突然抽出，设抽出后的瞬间，木块1、2的加速度大小分别为、。重力加速度大小为g。则有a， b， c， d，2.（上海物理11）将一个物体以某一速度从地面竖直向上抛出，设物体在运动过程中所受空气阻力大小不变，则物体（a）刚抛出时的速度最大 （b）在最高点的加速度为零（c）上升时间大于下落时间 （d）上升时的加速度等于下落时的加速度3.（江苏卷15）（16分）制备纳米薄膜装置的工作电极可简化为真空中间距为的两平行极板，如图甲所示，加在极板a、b间的电压作周期性变化，其正向电压为，反向电压为，电压变化的周期为2r，如图乙所示.在t=0时，极板b附近的一个电子，质量为m、电荷量为e，受电场作用由静止开始运动.若整个运动过程中，电子未碰到极板a，且不考虑重力作用.（1）若，电子在02r时间内不能到达极板，求应满足的条件；（2）若电子在时间内未碰到极板b，求此运动过程中电子速度随时间t变化的关系；（3）若电子在第个周期内的位移为零，求k的值。匀减速运动阶段的位移 依据题意 解得 （2）在时间内速度增量 在时间内加速度的大小 速度增量 （a）当时依据题意 解得 4.（福建卷17）如图(甲)所示，质量不计的弹簧竖直固定在水平面上，=0时刻，将一金属小球从弹簧正上方某一高度处由静止释放，小球落到弹簧上压缩弹簧到最低点，然后又被弹起离开弹簧，上升到一定高度后再下落，如此反复。通过安装在弹簧下端的压力传感器，测出这一过程弹簧弹力随时间变化的图像如图(乙)如示，则 a时刻小球动能最大b时刻小球动能最大c这段时间内，小球的动能先增加后减少d这段时间内，小球增加的动能等于弹簧减少的弹性势能答案：c5.（福建卷22）（20分）如图所示，物体a放在足够长的木板b上，木板b静止于水平面。t=0时，电动机通过水平细绳以恒力f拉木板b，使它做初速度为零，加速度ab=1.0m/s2的匀加速直线运动。已知a的质量ma和b的质量mg均为2.0kg,a、b之间的动摩擦因数=0.05，b与水平面之间的动摩擦因数=0.1，最大静摩擦力与滑动摩擦力大小视为相等，重力加速度g取10m/s2。求（1）物体a刚运动时的加速度aa(2)t=1.0s时，电动机的输出功率p；（3）若t=1.0s时，将电动机的输出功率立即调整为p=5w，并在以后的运动过程中始终保持这一功率不变，t=3.8s时物体a的速度为1.2m/s。则在t=1.0s到t=3.8s这段时间内木板b的位移为多少？由并代入数据解得 =7w （3）电动机的输出功率调整为5w时，设细绳对木板b的拉力为，则 代入数据解得 6.（四川卷23）(16分) 质量为m的拖拉机拉着耙来耙地，由静止开始做匀加速直线运动，在时间t内前进的距离为s。耙地时，拖拉机受到的牵引力恒为f，受到地面的阻力为自重的k倍，把所受阻力恒定，连接杆质量不计且与水平面的夹角保持不变。求：(1)拖拉机的加速度大小。(2)拖拉机对连接杆的拉力大小。(3)时间t内拖拉机对耙做的功。【解析】本题主要考查了牛顿定律、力对物体做功和受力分析等知识点，很容易。对考生能用物理知识解 7.（安徽卷22）（14分）质量为的物体在水平推力的作用下沿水平面作直线运动，一段时间后撤去，其运动的图像如图所示。取，求：(1)物体与水平面间的运动摩擦系数； (2)水平推力的大小；（3）内物体运动位移的大小。2.一平行板电容器的两个极板水平放置,两极板间有一带电荷量不变的小油滴,小油滴在极板间运动时所受空气阻力的大小与其速率成正比.若两极板间电压为零,经一段时间后,油滴以速率v匀速下降;若两极板间的电压为u,经一段时间后,小油滴以速率v匀速上升.若两极板间电压为-u,小油滴做匀速运动时速度的大小、方向将是 a.2v、向下 b.2v、向上 c.3v、向下 d.3v、向上3.直升机悬停在空中向地面投放装有救灾物资的箱子,如图所示.设投放初速度为零,箱子所受的空气阻力与箱子下落速度的平方成正比,且运动过程中箱子始终保持图示姿态.在箱子下落过程中,下列说法正确的是 ( )a.箱内物体对箱子底部始终没有压力b.箱子刚从飞机上投下时,箱内物体受到的支持力最大c.箱子接近地面时,箱内物体受到的支持力比刚投下时大d.若下落距离足够长,箱内物体有可能不受底部支持力而“飘起来”5.如图所示,两光滑斜面的倾角分别为30和45、质量分别为2m和m的两个滑块用不可伸长的轻绳通过滑轮连接（不计滑轮的质量和摩擦）,分别置于两个斜面上并由静止释放；若交换两滑块位置,再由静止释放,则在上述两种情形中正确的有 6.伽利略在著名的斜面实验中,让小球分别沿倾角不同、阻力很小的斜面从静止开始滚下,他通过实验观察和逻辑推理,得到的正确结论有 a.倾角一定时,小球在斜面上的位移与时间成正比b.倾角一定时,小球在斜面上的速度与时间成正比c.斜面长度一定时,小球从顶端滚到底端时的速度与倾角无关d.斜面长度一定时,小球从顶端滚到底端时所需的时间与倾角无关1、如图所示，等臂天平左端挂一质量不计的光滑定滑轮，跨过滑轮的轻绳，两端各拴一物体a和b.已知物体b的质量mb=3kg，欲使天平平衡，物体c的质量可能为（ ）a. 3 kg ；b. 9 kg； c. 12 kg ； d. 15 kg3、下面说法正确的是（ ）a静止或做匀速直线运动的物体一定不受外力的作用b物体的速度为零时一定处于平衡状态c物体的运动状态发生变化时，一定受到外力的作用d物体的位移方向一定与所受合力方向一致4、物体静止于一斜面上如图所示则下述说法正确的是（ ） （a）物体对斜面的压力和斜面对物体的持力是一对平衡力（b）物体对斜面的摩擦力和斜面对物体的摩擦力是一对作用力和反作用力（c）物体所受重力和斜面对物体的作用力是一对作用力和反作用力（d）物体所受重力可以分解为沿斜面向下的力和对斜面的压力6、如图2-14所示，在光滑水平地面上有一小车，车底板光滑且绝缘，车上左右两边分别竖直固定有金属板m、n，两板间的距离为l。m板接电源的正极，n板接电源的负极，两极板间的电场可视为匀强电场。一可视为质点的带正电小球，处在小车底板上靠近m板的位置并被锁定（球与m板不接触），小球与小车以速度v0共同向右运动。已知小球带电量为q，质量为m，车、金属板和电源的总质量为3m。某时刻突然解除对小球的锁定，小球在电场力的作用下相对小车向右运动，当小球刚要与小车的n板接触时，小车的速度恰好为零。求：（1）两极板间匀强电场的场强e的大小。（2）从解除锁定到小球运动到车底板的中央位置时，小球和小车的对地速度各是多少？（结果可带根号） 9、质量m=1kg的物体放在倾角为的斜面上，斜面的质量m=2kg，斜面与物体的动摩擦因数=0.2，地面光滑，现对斜面体施加一水平推力，如图1所示。要使物体m相对斜面静止，力f应为多大？设物体与斜面的最大静摩擦力等于滑动摩擦力。（m/s2）。图1 1、（上海）46.与普通自行车相比，电动自行车骑行更省力。下表为某一品牌电动自行车的部分技术参数。在额定输出功率不变的情况下，质量为60kg的人骑着此自行车沿平直公路行驶，所受阻力恒为车和人总重的0.04倍。当此电动车达到最大速度时，牵引力为 n