高三物理寒假辅导专题2

高三寒假专题二 力与物体的直线运动一 考纲要求(略)二例题精析题型1.（匀变速直线运动规律的应用）甲、乙两个同学在直跑道上进行4100m接力(如图所示)，他们在奔跑时有相同的最大速度，乙从静止开始全力奔跑需跑出25m才能达到最大速度，这一过程可看作匀加速直线运动现在甲持棒以最大速度向乙奔来，乙在接力区伺机全力奔出若要求乙接棒时奔跑的速度达到最大速度的80%，则：(1)乙在接力区须奔出多少距离？(2)乙应在距离甲多远时起跑？题型2.（v-t图像的应用）某学习小组对一辆自制小遥控汽车的性能进行研究。他们让这辆汽车在水平地面上由静止开始运动，并将小车运动的全过程记录下来，通过数据处理得到如图所示的v-t图，已知小车在0ts内做匀加速直线运动，ts10s内小车牵引力的功率保持不变，且7s10s为匀速直线运动；在10s末停止遥控，让小车自由滑行，小车质量m=1kg，整个过程小车受到的阻力Ff大小不变。求：小车受到阻力Ff的大小。在ts10s内小车牵引力功率P。小车在加速运动过程中的总位移x题型3.（运动学中的临界和极值问题）在水平长直的轨道上，有一长度为L的平板车在外力控制下始终保持速度v0做匀速直线运动某时刻将一质量为m的小滑块轻放到车面的中点，滑块与车面间的动摩擦因数为（1）已知滑块与车面间动摩擦因数=0.2，滑块质量m=1kg，车长L=2m，车速v0=4m/s，取g=10m/s2，当滑块放到车面中点的同时对该滑块施加一个与车运动方向相同的恒力F，要保证滑块不能从车的左端掉下，恒力F大小应该满足什么条件？v0（2）在（1）的情况下，力F取最小值，要保证滑块不从车上掉下，力F的作用时间应该在什么范围内?题型4.（动力学两类基本问题）如图所示，质量为M的汽车通过质量不计的绳索拖着质量为m的车厢（可作为质点）在水平地面上由静止开始做直线运动已知汽车和车厢与水平地面间的动摩擦因数均为m ，汽车和车厢之间的绳索与水平地面间的夹角为q ，汽车的额定功率为P，重力加速度为g，不计空气阻力为使汽车能尽快地加速到最大速度又能使汽车和车厢始终保持相对静止，问：q（1）汽车所能达到的最大速度为多少？（2）汽车能达到的最大加速度为多少？（3）汽车以最大加速度行驶的时间为多少？ 题型5.（电场内的直线运动问题）如图所示，倾角为的斜面AB是粗糙且绝缘的，AB长为L，C为AB的中点，在A、C之间加一方向垂直斜面向上的匀强电场，与斜面垂直的虚线CD为电场的边界。现有一质量为m、电荷量为q的带正电的小物块(可视为质点)，从B点开始在B、C间以速度0沿斜面向下做匀速运动，经过C后沿斜面匀加速下滑，到达斜面底端A时的速度大小为。试求：(1)小物块与斜面间的动摩擦因数；(2)匀强电场场强E的大小。例题6（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因数； (2)水平推力的大小；（3）内物体运动位移的大小。高三寒假专题二 力与物体的直线运动过关训练1(2010江门模拟)如图所示，两个质量分别为m12 kg、m23 kg的物体置于光滑的水平面上，中间用轻质弹簧测力计连接两个大小分别为F130 N、F220 N的水平拉力分别作用在m1、m2上，则 A弹簧测力计的示数是10 N B弹簧测力计的示数是50 NC在突然撤去F2的瞬间，弹簧测力计的示数不变D在突然撤去F1的瞬间，m1的加速度不变2(2010上海十二校联考)如图(a)所示，用一水平外力F推着一个静止在倾角为的光滑斜面上的物体，逐渐增大F，物体做变加速运动，其加速度a随外力F变化的图象如图(b)所示，若重力加速度g取10 m/s2.根据图(b)中所提供的信息不能计算出 ()A物体的质量 B斜面的倾角C物体能静止在斜面上所施加的最小外力D加速度为6 m/s2时物体的速度3.质量为1500kg的汽车在平直公路上运动，v-t图像如图，由此可求A.前25s内汽车的平均速度 B.前10s内汽车的加速度C.前10s内汽车的阻力 D.1015s内合外力对汽车所做的功4. （2008宁夏高考）一有固定斜面的小车在水平面上做直线运动，小球通过细绳与车顶相连。小球某时刻正处于图示状态。设斜面对小球的支持力为N，细绳对小球的拉力为T，关于此时刻小球的受力情况，下列说法正确的是（ ）A.若小车向左运动，N可能为零 B.若小车向左运动，T可能为零C.若小车向右运动，N不可能为零 D.若小车向右运动，T不可能为零518.如图为质量相等的两个质点在同一直线上运动的图像，由图可知A在时刻两个质点在同一位置 B在时刻两个质点速度相等C在内质点比位移大 D在时间内合外力对两个质点做功相等6. 压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小，有位同学利用压敏电阻设计了判断小车运动状态的装置，其工作原理如图（a）所示，将压敏电阻和一块挡板固定在绝缘小车上，中间放置一个绝缘重球。小车向右做直线运动过程中，电流表示数如图（b）所示，下列判断正确的是 ( )A从0到t1时间内，小车可能做匀速直线运动B从t1到t2时间内，小车做匀加速直线运动C从t2到t3时间内，小车做匀速直线运动D从t2到t3时间内，小车做匀加速直线运动7. 如图所示，一质量为m、带电量为q的物体处于场强按E=E0kt(E0、k均为大于零的常数，取水平向左为正方向)变化的电场中，物体与竖直墙壁间动摩擦因数为，当t=0时刻物体刚好处于静止状态若物体所受的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，且电场空间和墙面均足够大，下列正确的是 A物体开始运动后加速度先增加、后保持不变 B物体开始运动后加速度不断增加C经过时间t=E0/k，物体在竖直墙壁上的位移达最大值 D经过时间t=(E0q-mg)/kq，物体运动速度达最大值8.（2009山东高考）某物体做直线运动的v-t图象如图甲所示，据此判断图乙（F表示物体所受合力，x表示物体的位移）四个选项中正确的是（ ）9.如图，一质量为m的物块带正电Q，开始时让它静止在倾角=60的固定光滑斜面顶端，整个装置放在大小为、方向水平向左的匀强电场中，斜面高为H，释放物块后，物块落地时的速度大小为（ ）A B C D 10.甲、乙两物体同时从同一地点沿同一方向做直线运动的速度-时间图象如图所示，则下列说法正确的是（ ）A两物体两次相遇的时刻是2s和6sB4s后甲在乙前面C两物体相距最远的时刻是4s末D乙物体先向前运动2s，随后向后运动11质量为2kg的物体静止在足够大的水平面上，物体与地面间的动摩擦因数为02，最大静摩擦力和滑动摩擦力大小视为相等。从t=0时刻开始，物体受到方向不变、大小呈周期性变化的水平拉力F的作用，F随时间t的变化规律如图所示。重力加速度g取10m/s2，则物体在t=0到t=12s这段时间内的位移大小为A18m B54m C72m D198m12、甲、乙两辆汽车沿平直公路从同一地点同时驶向同一目标，甲车在前一半时间内以速度v1做匀速运动，后一半时间内以速度v2做匀速运动；乙车在前一半路程内以速度v1做匀速运动，后一半路程内，以速度v2做匀速运动，则（ ）A.甲先到达 B.乙先到达 C.甲、乙同时到达 D.不能确定13、2009年12月19日下午，联合国气候变化大会达成哥本哈根协议，为减少二氧化碳排放，我国城市公交推出新型节能环保电动车，在检测某款电动车性能的实验中，质量为8102kg的电动车由静止开始沿平直公路行驶，达到的最大速度为15m/s，利用传感器测得此过程中不同时刻电动车的牵引力F与对应的速度，并描绘出F-图象（图中AB、BO均为直线），假设电动车行驶中所受的阻力恒定，则根据图象可确定（ ）A电动车运动过程中所受的阻力 B电动车的额定功率C电动车维持匀加速运动的时间 DBC过程电动车运动的时间14. 如图（a），质量m1kg的物体沿倾角q37的固定粗糙斜面由静止开始向下运动，风对物体的作用力沿水平方向向右，其大小与风速v成正比，比例系数用k表示，物体加速度a与风速v的关系如图（b）所示。求：（1）物体与斜面间的动摩擦因数m；（2）比例系数k。（sin370=0.6,cos370=0.8,g=10m/s2）专题二参考答案例题一答案(1)16m(2)24m解析对于此类问题，关键在于正确分析两物体的运动性质以及物体的运动时间、位移和速度的关系(1)乙在接力区做初速度为零的匀加速运动设乙的加速度为a，速度为0.8v时位移为s，v22as，(0.8v)22as，由s25m，解得s16m.(2)设乙应在距离甲s0处起跑，由几何关系得ss0vt.st0.4vt，由得s024m.例题二、解析：在10s末撤去牵引力后，小车只在阻力的作用下做匀减速运动，由图像可得减速时的加速度的值为（2分） （1分）小车在7s10s内做匀速直线运动，设牵引力为F，则（1分）由图像可知vm=6m/s（1分） （1分）在ts10s内小车的功率保持不变，为12w。小车的加速运动过程可分为0ts和ts7s两段，由于ts是功率为12W，所以此次牵引力为 ，（2分） 所以0ts内加速度大小为，（2分）（1分） 在07s内由动能定理得：，得x=28.5m（1分）规律总结：1.v-t图像的斜率为物体运动的加速度，包围的面积是物体通过的位移。因此，本题第问中的x1也可以通过面积求解。 2.机车匀加速启动过程还未达到额定功率。3.t时刻是匀加速运动的结束还是额定功率的开始，因此功率表达式结合牛顿第二定律和运动学公式求t是解题的关键。例题三、解析：（1）根据牛顿第二定律，滑块相对车滑动时的加速度（1分）滑块相对车滑动的时间 （1分）滑块相对车滑动的距离 （1分）滑块与车摩擦产生的内能 （1分）由上述各式解得 （与动摩擦因数无关的定值）（1分）（2）设恒力F取最小值为F1，滑块加速度为a1，此时滑块恰好到达车的左端，则滑块运动到车左端的时间 由几何关系有 （1分）由牛顿定律有 （1分）由式代入数据解得 ，（2分）则恒力F大小应该满足条件是 （1分）（3）力F取最小值，当滑块运动到车左端后，为使滑块恰不从右端滑出，相对车先做匀加速运动（设运动加速度为a2，时间为t2），再做匀减速运动（设运动加速度大小为a3）到达车右端时，与车达共同速度则有（1分）（1分）（1分）由式代入数据解得（1分）则力F的作用时间t应满足 ，即（2分）审题指导：1.临界和极值问题的处理关键就是找到临界状态，进一步确定临界条件2.运动学中的临界问题还应注意找到时间和位移关系，以便列出方程。例题四、解析：（1）当汽车达到最大速度时汽车的功率为P且牵引力与汽车和车厢所受摩擦力大小相等，即 由于在整个运动过程中汽车和车厢保持相对静止，所以汽车和车厢所受的摩擦力为又 由上述三式可知汽车的最大速度为： 要保持汽车和车厢相对静止，就应使车厢在整个运动过程中不脱离地面考虑临界情况为车厢刚好未脱离地面，此时车厢受到的力为车厢重力和绳索对车厢的拉力T，设此时车厢的最大加速度为a，则有： 水平方向 竖直方向 由上两式得： （3）因为此时汽车作匀加速运动，所以 即 因为汽车达到匀加速最大速度时汽车的功率达到额定功率，根据 a（1分）由题意知，汽车一开始就做加速度最大的匀加速运动，匀加速的最大速度为 所以以最大加速度匀加速的时间为： 例题五、解析：(1)小物块在BC上匀速运动，由受力平衡得 (1分) (1分) 而 (1分)由解得 (1分)(2)小物块在CA上做匀加速直线运动，受力情况如图所示。则 (1分) (1分)根据牛顿第二定律得 (1分) (1分)由解得 (2分)规律总结：1.在电场中的带电体，不管其运动与否，均始终受到电场力的作用，其大小为F=Eq，与电荷运动的速度无关，方向与电场的方向相同或相反，它既可以改变速度的方向，也可以改变速度的大小，做功与运动路径无关。 2.电场内的变速运动问题实质上是力学问题，受力分析是关键。例题六解析：（1）设物体做匀减速直线运动的时间为t2、初速度为v20、末速度为v2t、加速度为a2，则 设物体所受的摩擦力为Ff，根据牛顿第二定律，有Ff=ma2 Ff=-mg 得 （2）设物体做匀加速直线运动的时间为t1、初速度为v10、末速度为v1t、加速度为a1，则 根据牛顿第二定律，有F+Ff=ma1 得 F=mg+ma1=6N （3）解法一：由匀变速直线运动位移公式，得 解法二：根据图象围成的面积，得练习答案：1、解析：设弹簧的弹力为F，加速度为a.对系统：F1F2(m1m2)a，对m1：F1Fm1a，联立两式解得：a2 m/s2，F26 N，故A、B两项都错误；在突然撤去F2的瞬间，由于弹簧测力计两端都有物体，而物体的位移不能发生突变，所以弹簧的长度在撤去F2的瞬间没变化，弹簧上的弹力不变，故C项正确；若突然撤去F1，物体m1的合外力方向向左，而没撤去F1时合外力方向向右，所以m1的加速度发生变化，故D项错误答案：C2、解析：分析物体受力，由牛顿第二定律得：Fcosmgsinma，由F0时，a6 m/s2，得37.由aFgsin和aF图线知：，得：m2 kg，物体静止时的最小外力Fmincosmgsin，Fminmgtan15 N，无法求出物体加速度为6 m/s2时的速度，因物体的加速度是变化的，对应时间也未知，故选D.4、【解析】本题考查牛顿运动定律。对小球受力分析，当N为零时，小球的合外力水平向右，加速度向右，故小车可能向右加速运动或向左减速运动，A对C错；当T为零时，小球的合外力水平向左，加速度向左，故小车可能向右减速运动或向左加速运动，B对D错。解题时抓住N、T为零时受力分析的临界条件，小球与车相对静止，说明小球和小车只能有水平的加速度，作为突破口。答案：AB5.解析：首先，B正确；根据位移由图像中面积表示，在时间内质点B比质点A位移大，C正确而A错误；根据动能定理，合外力对质点做功等于动能的变化，D正确；本题选BCD。本题考查图象的理解和动能定理。对D，如果根据W=Fs则难判断。6、【解析】根据题意和题图可知，在t1-t2时间内电流是增大的，说明压力是增大的，根据牛顿第二定律和牛顿第三定律及匀加速直线运动定义判断，选项A、B错误。在t2-t3时间内电流是不变的，比开