高一物理典型例题

35 高一物理必修高一物理必修 1 知识集锦及典型例题知识集锦及典型例题 一 一 各部分知识网络各部分知识网络 一 运动的描述 一 运动的描述 测匀变速直线运动的加速度 x aT2 654321 2 3 a aaaaaa T 36 a 与 v 同向 加速运动 a 与 v 反向 减速运动 37 二 力 二 力 实验 探究力的平行四边形定则 研究弹簧弹力与形变量的关系 F KX 38 作用力与 反作用力 牛顿第一定律 牛顿第二定律 牛顿第三定律 牛顿定律 的应用 两类基本问题 三 牛顿运动定律 三 牛顿运动定律 伽利略的 理想斜面实验 和 科学推理 内容 一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态 直到有外力迫 使 它改变这种状态为止 定义 物体具有保持匀速直线运动状态或静止状态的性质 惯性 量度 质量是物体惯性大小的唯一量度 表现形式 惯性大 物体运动状态难以改变 惯性小 运动状态容易 改变 内容 物体的加速度与所受合外力成正比 与物体的质量成反比 加速度的 方 向与合外力的方向相同 公式 F合 ma 此式成立的条件是各物理量的单位均用国际单位 内容 两物体之间的作用力与反作用力总是大小相等 方向相反 而且作用在 同一条直线上 同性 力的性质相同 异体 分别作用在两个不同的物体上 同时产生 同时变化 同时消失 由受力情况确定运动情况 由运动情况确定受力情况 超重和失重 力和加速度的瞬时分析 临界问题和极值问题的分析 整体法与隔离法 实验 用控制变量法探究加速度与力 质量的关 牛顿运动定律及其应用 39 四四 共点力作用下物体的平衡 共点力作用下物体的平衡 静止 平衡状态 匀速运动 Fx 合 0 力的平衡条件 F合 0 Fy 合 0 合成法 正交分解法 常用方法 矢量三角形动态分析法 相似三角形法 正 余弦定理法 物体的平衡物体的平衡 40 二 典型例题二 典型例题 例题 1 某同学利用打点计时器探究小车速度随时间变化的关系 所用交流电的频率为 50 Hz 下图为某次实验中得到的一条纸带的一部分 0 1 2 3 4 5 6 7 为计数点 相邻 两计数点间还有 3 个打点未画出 从纸带上测出 x1 3 20 cm x2 4 74 cm x3 6 40 cm x4 8 02 cm x5 9 64 cm x6 11 28 cm x7 12 84 cm 1 请通过计算 在下表空格内填入合适的数据 计算结果保留三位有效数字 计数点123456 各计数点的速度 m s 1 0 500 700 901 10 1 51 2 根据表中数据 在所给的坐标系中作出 v t 图象 以 0 计数点作为计时起点 由图象可得 小车运 动的加速度大小为 m s 2 例 2 关于加速度 下列说法中正确的是 A 速度变化越大 加速度一定越大 B 速度变化所用时间越短 加速度一定越大 C 速度变化越快 加速度一定越大 D 速度为零 加速度一定为零 例 3 一滑块由静止开始 从斜面顶端匀加速下滑 第 5s 末的速度是 6m s 求 1 第 4s 末的速度 2 头 7s 内的位移 3 第 3s 内的位移 例 4 公共汽车由停车站从静止出发以 0 5m s2的加速度作匀加速直线运动 同时一辆汽车 以 36km h 的不变速度从后面越过公共汽车 求 1 经过多长时间公共汽车能追上汽车 2 后车追上前车之前 经多长时间两车相距最远 最远是多少 例 5 静止在光滑水平面上的物体 受到一个水平拉力 在力刚开始作用的瞬间 下列说 法中正确的是 A 物体立即获得加速度和速度 41 B 物体立即获得加速度 但速度仍为零 C 物体立即获得速度 但加速度仍为零 D 物体的速度和加速度均为零 例 6 质量 m 4kg 的物块 在一个平行于斜面向上的拉 力 F 40N 作用下 从静止开始沿斜面向上运动 如图所示 已知斜面足够长 倾角 37 物块与斜面间的动摩擦因数 0 2 力 F 作用了 5s 求物块在 5s 内的位移及它在 5s 末的 速度 g 10m s2 sin37 0 6 cos37 0 8 例 7 在天花板上用竖直悬绳吊一重为 G 的小球 小球受几个力 这些力的反作用力是哪些 力 这些力的平衡力是哪些力 例 8 如图所示 质量为 m 的物块放在倾角为 的斜面上 斜面体的 质量为 M 斜面与物块无摩擦 地面光滑 现对斜面施一个水平推力 F 要使物块相对斜面静止 力 F 应多大 例 9 如图所示 一质量为 m 的小球在水平细线和与竖直方向成 角的弹簧作用下处于静止 状态 试分析剪断细线的瞬间 小球加速度的大小和方向 例 10 一个人站在体重计的测盘上 在人下蹲的过程中 指针示数变化应是 A 先减小 后还原 B 先增加 后还原 C 始终不变 D 先减小 后增加 再还原 例 11 水平传送带以 4m s 的速度匀速运动 传送带两端 AB 间距为 20m 将一质量为 2Kg 的木块无初速地放在 A 端 木块与传送带的动摩擦因数为 0 2 求木块由 A 端运动到 B 端所 用的时间 g 10m s2 F 42 例 12 木块 A 木板 B 的质量分别为 10Kg 和 20Kg A B 间的动摩擦因数为 0 20 地 面光滑 设 A B 间的滑动摩擦力与最大静摩擦力大小相等 木板 B 长 2m 木块 A 静止在 木板 B 的最右端 现用 80N 的水平拉力将木板 B 从木块 A 下抽出来需要多长时间 木块 A 可视为质点 g 10m s2 例 13 如图 4 所示 在水平地面上有一倾角为 的斜面体 B 处于静止状态 其斜面上放 有与之保持相对静止的物体 A 现对斜面体 B 施加向左的水平推力 使物体 A 和斜面体 B 一起 向左做加速运动 加速度从零开始逐渐增加 直到 A 和 B 开始发生相对运动 关于这个运动 过程中 A 所受斜面的支持力 FN以及摩擦力 f 的大小变化情况 下列说法中正确的是 A FN增大 f 持续增大 B FN不变 f 不变 C FN减小 f 先增大后减小 D FN增大 f 先减小后增大 图 4 例 14 如图 8 所示 物体 B 靠在水平天花板上 在竖直向上的力 F 作 用下 A B 保持静止 A 与 B 间的动摩擦因数为 1 B 与天花板间的动摩 擦因数为 2 则关于 1 2的值下列判断可能正确的是 A 1 0 2 0 B 1 0 2 0 C 1 0 2 0 D 1 0 2 0 例 15 如图 2 2 23 是用来粉刷墙壁的涂料滚的示意图 使用时 用撑 竿推着涂料滚沿墙壁上下滚动 把涂料均匀地粉刷到墙壁上 撑竿的重量和 墙壁的摩擦均不计 而且撑竿足够长 粉刷工人站在离墙壁某一距离处缓缓 上推涂料滚 使撑竿与墙壁间的夹角越来越小 该过程中撑竿对涂料滚的推 力为 F1 涂料滚对墙壁的压力为 F2 下列说法中正确的是 A F1增大 B F1减小 C F2增大 D F2减小 16 下图是某些同学根据实验数据画出的图象 下列说法中正确的是 图 2 2 23 43 A 形成图 甲 的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过大 B 形成图 乙 的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过小 C 形成图 丙 的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过大 D 形成图 丁 的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过小 17 如图所示是某同学做 探究加速度与力 质量的关系 实验时 已接通电源正要释放纸带时的情况 请你指出该同学的四个错误 例题 1 答案 1 1 31 2 2 5 v5 例题 2 解析 由加速度的定义式 v a t 可知 加速度与速度的变化量和速度变化所用的 时间两个因素有关 速度变化越大 加速度不一定越大 速度变化所用时间越短 若速度变 化量没有确定 也不能确定加速度一定越大 加速度是描述速度变化快慢的物理量 速度变 化越快 加速度一定越大 速度为零 并不是速度的变化量为零 故加速度不一定为零 答案 C 例题 3 解析 根据初速度为零的匀变速直线运动的比例关系求解 1 因为 123 vvv 1 2 3 所以 45 4 5vv 第 4s 末的速度为 45 44 6 4 8 55 vvm sm s 2 由tvx 得前 5s 内的位移为 mmt v x155 2 6 2 因为 123 xxx 223 1 2 3 所以 22 57 5 7xx 前 7s 内的位移为 2 75 2 77 15 29 4 55 xxmm 44 3 由 2 可得 22 15 1 5xx 15 22 115 0 6 55 xxmm 因为 13 xx 1 5 所以 13 xx 1 5 第 3s 内的位移 31 55 0 63xxmm 例题 4 解析 1 追上即同一时刻二者处于同一位置 由于它们出发点相同 所以相遇 时位移相同 即 x汽 x公 at2 2 v汽t t 2v公 a 2 10 0 5 40s 2 在汽车速度大于公共汽车速度过程中 二者距离逐渐增大 速度相等时距离最大 之后公共汽车速度将大于汽车速度 二者距离就会减小 所以速度相等时相距最远 则 v汽 v公 at v汽 t v汽 a 10 0 5 20s 最远距离 x v汽t at2 2 10 20 0 5 202 2 100m 例题 5 解析 由牛顿第二定律的瞬时性可知 力作用的瞬时即可获得加速度 但无速度 答案 B 说明 力是加速度产生的原因 加速度是力作用的结果 加速度和力之间 具有因果性 瞬时性 矢量性 例题 6 解析 如图 建立直角坐标系 把重力 mg 沿 x 轴和 y 轴的方向分解 Gx mgsin Gy mgcos y 轴 FN mgcos F Fn mgcos x 轴 由牛顿第二定律得 F F GX ma 即 F mgcos mgsin ma a m mgmgF sincos 4 6 01048 01042 040 2 4m s2 F G GY GX FN F 45 5s 内的位移 x 2 1 at2 2 1 2 4 52 30m 5s 末的速度 v at 2 4 5 12m 例题 7 解析 找一个力的反作用力 就看这个力的施力物体是哪个物体 反作用力一定作 用在这个物体上 对小球的受力分析如图所示 小球受两个力 重力 G 悬挂拉力 F 根据牛顿第三定律可 知 重力的施力物体是地球 那么 G 的反作用力就是物体对地球的吸引力 F 的施力物体是 悬绳 F 的反作用力是小球对悬绳的拉力 小球受到的重力 G 和悬绳的拉力 F 正好是一对平衡力 答案 见解析 说明 平衡力是作用在一个物体上的力 作用力和反作用力是分别作用在 两个物体上的力 平衡力可以是不同性质的力 而作用力和反作用力一定是同 一性质的力 例题 8 解析 两物体无相对滑动 说明两物体加速度相同 方向水平 对于物块 m 受 两个力作用 其合力水平向左 先选取物块 m 为研究对象 求出它的加速度 它的加速度就 是整体加速度 再根据 F M m a 求出推力 F 步骤如下 先选择物块为研究对象 受两个力 重力 mg 支持力 FN 且两力合力方向水平 如图 所示 由图可得 tanmgma tanag 再选整体为研究对象 根据牛顿第二定律 tanFMm aMm g 答案 tanMm g 说明 1 本题的解题过程是先部分后整体 但分析思路却是先 整体后部分 要求 F 先选整体受力情况最简单但加速度不知 而题意却告诉 m 与 M 相对静 止 实际上是告知了 m 的运动状态 这正是解决问题的突破口 2 解题的关键是抓住加速度的方向与合外力的方向一致 从而界定了 m 的合外力方 向 3 试分析 F tanMm g 或 F tanMm g 时物块相对斜面体将怎样运动 例题 9 解析 取小球研究 其平衡时的受力示意图所示 细线拉力大 小为 tan mgF 46 弹簧拉力大小 cosFmg 若剪断细线 则拉力 F 突变为零 但弹簧的伸长量不突变 故弹簧的弹力不突变 此时 小球只受两个力的作用 在竖直方向上 弹簧拉力的竖直分量仍等于重力 故竖直方向上仍 受力平衡 在水平方向上 弹簧弹力的水平分量 sinsincostan x FFmgmg 力 Fx提供加速度 故剪断细线瞬间 小球的加速度大小为 tan x F ag m 加速度的方向为水平向右 答案 tanag 方向水平向右 说明 若物体受多个力的作用而保持平衡 当去掉一个力的瞬间 在剩余的力不突变的 前提下 剩余力的合力大小就等于去掉的那个力的大小 方向与去掉的那个力的方向相反 利用此结论可以很方便地解决类似问题 例题 10 解析 人蹲下的过程经历了加速向下 减速向下和静止这三个过程 在加速向下时 人获得向下的加速度 a 由牛顿第二定律得 mg FN ma FN m g a mg 弹力 FN将大于 mg 当人静止时 FN mg 答案 D 说明 在许多现实生活中 只要留心观察 就会看到超重或失重现象 例如竖直上抛的 物体 无论是上升过程还是下降过程 都会出现失重现象 我国用新型运载火箭发射的 神 舟号 宇宙飞船 无论是发射过程还是回收过程 都会出现超 失重现象 例题 11 解析 物体无初速地放在 A 端则它的初速度为 0 而传送带以 4m s 的速度匀速 运动 所以物体一定要相对传送带向后滑动 故物体受到向右的滑动摩擦力的作用而向右加 速运动 但物体由 A 到 B 一直都在加速吗 这就需要判断物体速度达到 与传送带相同时物体是否到达 B 点 对木块受力分析如图 竖直方向物体处于平衡状态 FN G 所以 F FN 0 2 20 4N 由 F ma 得 a F m 4 2 2m s2 设经 t 速度达到 4m s 则 47 v at t v a 4 2 2s 由 X1 2 1 2 at 2 1 2 24 2 m 所以在没有到达 B 点以前物体速度达到与传送带相同 剩 余距离物体与传送带以相同速度匀速运行 X2 X X1 vt1 t1 X X1 v 20 4 4 4s 木块由 A 端运动到 B 端所用的时间 T t t1 2 4 6s 例题 12 解析 本题涉及两个物体 要求解这类动力学问题 首先要找到 AB 两个物体运 动学量的联系 由图可知 AB 两物体在此过程中的位移差是 B 的长度 L 对 A 受力如图 竖直方向物体处于平衡状态 FN G 所以 F FN 0 2 100 20N F ma1 a1 F m 20 10 2m s2 对 B 受力如图 竖直方向物体处于平衡状态合力为 0 F F Ma2 a2 F F M 80 20 20 3m s2 则 22 21 11 22 a tatL 代入数据得 t 2s 例题 13 解析 当物体 A 与斜面体 B 相对静止且以较小的加速度向左做加速运动时 斜面体 B 对物体 A 的摩擦力沿斜面向上 当加速度达到 a tan 时 斜面体 B 对物体 A 的摩 擦力为零 加速度再增大时 斜面体 B 对物体 A 的摩擦力沿斜面向下 故 f 先减小后增大 由平衡知识列方程求解可知 FN增大 所以 D 正确 答案 D 例题 14 解析 以 A B 整体为研究对象 可知天花板与 B 间无摩擦 所以不能判断天花板和 B 物体之间是否光滑 以 A 为研究对象 A 受力情况 如图所示 由平衡条件可判断 A 一定受到 B 对它的摩擦力作用 所以 A B 之间一定不光滑 答案 BD 48 例题 15 解析 涂料滚受三个力的作用 重力 墙壁对涂料滚水平向左的弹力 F2 撑竿 对涂料滚的推力 F1 重力的大小方向确定 墙壁对涂料滚的弹力方向确定 粉 刷工人站在离墙壁某一距离处缓缓上推涂料滚 涂料滚受力始终平衡 这三个 力构成矢量三角形 使撑竿与墙壁间的夹角越来越小 则矢量图变化如图所示 由图可知 当使撑竿与墙壁间的夹角越来越小 F1 F2 均减小 F2和 F2 等大反向 因此 F1 F2均减小 故选 B D 答案 BD 例题 16 答案 AD 例题 17 答案 电源应用低压交流电源 滑轮的位置应使拉线水平 小车应靠近打点计时器 木板应垫高右端平衡摩擦力 20112011 20122012 学年第一学期学年第一学期 高一物理期末试题高一物理期末试题 一 选择题 选择题 1 101 10 题只有一个正确答案题只有一个正确答案 3 3 分分 10 30 10 30 分 分 11 1511 15 题有一个或多个正确答案题有一个或多个正确答案 4 4 分分 5 20 5 20 分 分 共共 5050 分 分 1 一本书静止在水平桌面上 桌面对书的支持力的反作用力是 A 书对桌面的压力B 书对地球的吸引力 C 地球对书的吸引力D 地面对桌子的支持力 2 变速直线运动的平均速度是指 49 A 运动物体的最大速度与最小速度的平均值 B 运动物体的初速度与末速度的平均值 C 运动物体的位移与所用时间的比值 D 运动物体各时刻的瞬时速度的平均值 3 关于加速度的概念 下列说法中正确的是 A 加速度表示速度的 增加 B 加速度表示速度的 变化 C 加速度表示速度变化的快慢 D 加速度表示速度变化的大小 4 汽车原来以大小为 v 的速度匀速度行驶 刹车时做加速度大小为 a 的匀减速直线运动 则 t 秒后其位移 为 以汽车前进方向为正方向 A B C D 无法确定 2 2 1 atvt a v 2 2 2 2 1 atvt 5 下列叙述中正确的是 A 我们学过的物理量 速度 加速度 位移 路程都是矢量 B 物体从静止开始下落的运动叫自由落体运动 C 通常所说的压力 支持力和绳的拉力都是弹力 D 任何有规则形状的物体 它的重心一定与它的几何中心重合 且也一定在物体内 6 关于惯性 下列说法中正确的是 A 同一汽车 速度越快 越难刹车 说明物体速度越大 惯性越大 B 物体只有静止或做匀速直线运动时才有惯性 C 乒乓球可以快速抽杀 是因为乒乓球的惯性小的缘故 D 同一物体在地球上比在月球上惯性大 7 如图 1 所示 弹簧秤和细绳重力不计 不计一切摩擦 物体重 G 10N 弹簧秤 A 和 B 的读数分别为 A 10N 0N B 10N 20N C 10N 10N D 20N 10N 8 关于力与物体的运动状态之间的关系 以下说法中正确的是 A 牛顿第一运动定律说明了 只要运动状态发生变化的物体 必然受到外力的作用 B 在地面上滑行的物体只所以能停下来 是因为没有外力来维持它的运动状态 C 不受外力作用的物体 其运动状态不会发生变化 这是因为物体具有惯性 而惯性的大小与物体运动速度的大小有关 D 作用在物体上的力消失以后 物体运动的速度会不断减小 9 作用在同一物体上的三个共点力 大小分别为 6N 3N 和 8N 其合力最小值 为 A 1N B 3N C 13N D 0 10 如图所示 在倾角为 的斜面上 放一质量为 m 的光滑小球 小球被竖直挡板挡住 则球对挡板的压 力为 A mgcos B mgtan C mg cos D mg 11 力 F1单独作用于一物体时 使物体产生的加速度大小为 a1 2m s2 力 F2单独作用于同一物体时 使 物体产生的加速度大小为 a2 4m s2 当 F1和 F2共同作用于该物体时 物体具有的加速度大小可能是 A 2m s2 B 4m s2 C 6m s2 D 8m s2 12 如图所示 质量为 50kg 的某同学站在升降机中的磅秤上 某一时刻该同学发现磅秤的 示数为 40kg 则在该时刻升降机可能是以下列哪种方式运动 50 A 加速下降 B 加速上升 C 减速上升 D 减速下降 13 如图是 A B 两物体同时由同一地点向同一方向做直线运动的 v t 图象 从图象 上可知 A A 做匀速运动 B 做匀加速运动 B 20s 末 A B 相遇 C 20s 末 A B 相距最远 D 40s 末 A B 相遇 14 如图所示 用轻绳 AO BO 系住一物体处于平衡状态 绳 AO 与竖直方向成一角 度 绳 BO 水平 当绳子的悬点 A 缓慢向右移动时 BO 始终保持水平 关于绳子 AO 和 BO 的拉力 下列说法中正确的是 A 绳 AO 的拉力一直在减小 B 绳 AO 的拉力先减小后增大 C 绳 BO 的拉力一直在减小 D 绳 BO 的拉力先增大后减小 15 如图所示 在光滑的桌面上有 M m 两个物块 现用力 F 推物块 m 使 M m 两物块 在桌上一起向右加速 则 M m 间的相互作用力为 A mM mF B mM MF C 若桌面的摩擦因数为 M m 仍向右加速 则 M m 间的相互作用力为 Mg mM MF D 若桌面的摩擦因数为 M m 仍向右加速 则 M m 间的相互作用力仍为 mM MF 二 实验题 每空实验题 每空 3 3 分 共分 共 1818 分 分 16 3 分 如图所示 在 研究力的合成 实验中 需要将橡皮条的一端固定 在水平木板上 另一端系上两根细绳 细绳的另一端都有绳套 实验中需用两 个弹簧秤分别勾住绳套 并互成角度地拉橡皮条 某同学认为在此过程中必须 注意以下几项 A 两根细绳必须等长 B 橡皮条应与两绳夹角的平分线在同一直线上 C 在使用弹簧秤时要注意使弹簧秤与木板平面平行 D 保证两弹簧秤示数相等 其中正确的是 填入相应的字母 17 6 分 如图所示 是某同学在 研究物体做匀变速直线运动规律 的实验中 在小车的牵引下用打点 计时器打出的一条纸带 图中 A B C D E 是按打点先后顺序依次选取的计数点 相邻计数点间的时 间间隔 T 0 1s 则小车运动的加速度大小 a m s2 打纸带上 C 点时小车的瞬时速度大小 vC m s 18 9 分 某同学在探究牛顿第二定律的实验中 在物体所受合外力不变合外力不变时 改变物体的质量 得到的数 据如下表所示 实验次数物体质量m kg 物体的加速度a m s2 物体质量的倒数 1 m 1 kg 10 200 785 00 橡皮条 固定点 ABCDE 1 503 906 308 70单位 cm 51 20 400 382 50 30 600 251 67 40 800 201 25 51 000 161 00 1 根据表中的数据 在图中所示的坐标中描出相应的实验 数据点 并作出a 1 m图象 2 由 a 1 m 图象 你得出的结论为 3 物体受到的合力大约为 结果保留两 位有效数字 三 解答题 共解答题 共 3232 分 分 19 一个滑雪者 质量 m 75kg 以 v0 2m s 的初速度沿山坡匀 加速下滑 山坡的倾角 30 在 t 5s 的时间内滑下的路程 x 60m 求滑雪 者受到的阻力 包括摩擦力和空气阻力 20 质量为 m 2kg 的木块 放在水平面上 它们之间的动摩擦因数 0 5 现对木块施 F 20N 的作用力 如图所示 木块运动 4s 后撤去力 F 直到木块 停止运动 g 10 2 s m 求 1 有推力作用时木块的加速度为多大 2 撤去推力 F 时木块的速度为多大 3 撤去推力 F 到停止运动过程中木块的加速度为多大 4 木块在水平面上运动的总位移为多少 21 分 如图所示 一小物体所受的重力为 100N 用细线 AC BC 和轻弹簧吊起 处于平衡状态 已 知弹簧原长为 1 5cm 劲度系数 k 8000N m 细线 AC 长为 4cm BAC 300 CBA 600 求细线 AC BC 对小物体的拉力各是多少 a 0 m 1 52 22 如图所示 传送带与地面的倾角 37 从 A 到 B 的长度为 16 传 送带以 V0 10m s 的速度逆时针转动 在传送带上端无初速的放一个质量 为 0 5 的物体 它与传送带之间的动摩擦因数 0 5 求物体从 A 运 动到 B 所需的时间是多少 sin37 0 6 cos37 0 8 参考答案 仅供参考 一 选择题 选择题 1 101 10 题只有一个正确答案题只有一个正确答案 3 3 分分 10 30 10 30 分 分 11 1511 15 题有一个或多个正确答案题有一个或多个正确答案 4 4 分分 5 20 5 20 分 分 共共 5050 分 分 题号12345678 答案AC CDCCCA 题号9101112131415 答案DB