学案23力学选择题

学案力学选择题 新课程高考的物理部分 涉及力学的选择题一般为三至五道 甚至可以说绝大多数的选择题都会对力学有所涉及 其中至少有一题是对相互作用的考查 另外还有一道选择题是考查万有引力定律的应用 力学综合 力电综合再各占一道 考查热点多以力的合成与分解 物体的平衡 牛顿运动定律 平抛和圆周运动 电磁感应及功能关系等内容为主 通过似是而非的说法或给定的新概念考查考生的理解能力和分析判断能力 以运动的特殊规律灵活考查运用知识的基本能力 或以复杂情境的设置来考查处理问题的综合能力 类型一定性分析选择题例1 2009 深圳模拟 2008年9月25日至28日 中国成功实施了 神舟 七号载人航天飞行 9月27日在刘伯明 景海鹏的协助和配合下 翟志刚顺利完成了中国人的第一次太空行走 已知飞船由于受大气阻力的影响而使轨道半径逐渐减小 因此在后来的某一轨道半径上 与在原来轨道上相比 飞船的速率和机械能的变化情况是 A 速率变大 机械能变小B 速率变小 机械能变小C 速率不变 机械能变大D 速率变大 机械能不变 解析地球与飞船间的万有引力提供飞船绕地球做圆周运动的向心力 故 可得v 由此可知随着半径减小 飞船的速率增大 由于飞船克服大气阻力做功 故飞船的机械能减小 答案为A项 答案A 拓展探究在上题中 在后来的某一轨道半径上 与在原来轨道上相比 飞船的重力势能如何变化 周期如何变化 答案势能变小周期变小解题归纳求解定性分析选择题时 要在认真审题的基础上 对选项逐一进行仔细地分析 选出符合题干要求的正确答案 这类选择题不涉及计算 注重对概念 规律理解的准确性 深刻性 解题时 根据选项结构的不同 可用直接判断法 反例法 排除法等思维方法进行求解 在平时的学习中要注意理解物理概念 物理规律的确切含义 理解物理规律的适用条件 以及它们在简单情况下的应用 能够清楚地认识概念和规律的表达形式 包括文字表述和数学表达 不要仅满足于将概念 规律记住了 更重要的是能将这些概念 规律应用于实际的解题中 类型二定量计算选择题例2有一竖直放置的 T 形架 表面光滑 质量相等的滑块A B分别套在水平杆与竖直杆上 A B用一不可伸长的细绳相连 A B可看作质点 如图1所示 细绳开始水平伸直 A B静止 由静止释放B后 当细绳与竖直方向的夹角为60 时 见图中虚线 物体B沿着竖直杆下滑的速度为v 则连接A B的绳长为 A B C D 图1 解析当绳子与竖直方向的夹角为60 时 设A的速度为v 将这时A B的速度均沿绳和垂直绳方向分解 由沿绳方向的分速度相等得v cos30 vcos60 解出v v 由A B整体由机械能守恒定律得mv2 2 mv 2 2 mglcos60 解出绳长l 故选项D对 其余选项错 答案D 解题归纳解定量计算选择题不能 小题大做 否则会耽误太多的时间 要充分利用题设提示 快速作出判断 因此这类题目比计算题更能考查学生的思维敏捷性 它不但要求考生有坚实的基础 更要靠平时积累的速解方法 加上灵活运用知识的能力来迅速解题 只有在考场外夯实基础 善于总结和掌握解题方法 归纳物理推论 才能在考场内得心应手 有些计算题看似计算量很大 牵涉到的数学知识也比较繁琐 而实际上此类题往往有一些简单方法 或者可以用一些二级 结论快速求解 解选择题中常用的思维方法有估算法 特殊值检验法 单位检验法 选项代入法 比例法 假设法 等效法 极限思维法 临界法 图示法 图象法等 如果在解题过程中能巧妙地应用这些方法 不仅能节省时间 而且由于避免了过多的中间推导过程 还可以有效地减少失误 探索解题思路时 要认真审题 灵活机动 正推和逆推并行 类型三图象选择题例3 2009 江苏卷 4 在无风的情况下 跳伞运动员从水平飞行的飞机上跳伞 下落过程中受到空气阻力 下列描绘下落速度的水平分量大小vx 竖直分量大小vy与时间t的图象 可能正确的是 解析由于物体下落过程中所受的空气阻力越来越大 且阻力随v的增大而增大 故水平方向做加速度逐渐减小的减速运动 A错 B可能正确 竖直方向其合力mg F阻 F阻为竖直阻力 且F阻增大 做加速度逐渐减小的加速运动 C D错 答案B 解题归纳此题型的题干内容为物理图象和对该图象的语言描述 要求考生利用相关知识对图象中的图线进行分析 判断和推理 其中 弄清横 纵坐标的物理意义 物理量之间的定性和定量关系以及图象中的点 线 斜率 截距 面积和交点等的物理意义是解题的关键 例4 2009 重庆模拟 能源问题是当前的热门话题 传统的能源 煤和石油一方面储量有限 有朝一日将要被开采完毕 另一方面 使用过程中也带来污染 寻找新的 无污染的能源是人们努力的方向 利用潮汐发电即是一例 某海湾坝内区域共占面积1 0 1011m2 涨潮时平均水深20m 此时关上水坝闸门可使水位保持20m不变 退潮时 坝外水位降至16m 如图2所示 利用此坝建立一座水电站在退潮时发电 重力势能转变为电能的效率为40 每天有两次涨潮和退潮 则下列计算结果中正确的是 图2 A 水电站每月 按30天计算 能发出3 84 1017J电能B 水电站每月 按30天计算 能发出1 92 1017J电能C 若按每天发电10小时计算 则该水电站的装机总容量为3 56 108kWD 若该发电站日输送的电能为E 5 106kW h 可供给一个大城市居民用电 电功率以106kW计 约10h 解析潮汐发电其实就是将海水的重力势能转化为电能 每次退潮时流出海湾的海水重心下降的高度 h h 2 2m 电站每月输出的电能E0 60 Vg h 1 92 1017J A项错误 B项正确 该电站装机总容量P W t E0 t 1 78 108kW C项错误 日输送电能为E 5 106kW h 故该电站平均每天所输送电能可供给一个大城市居民用电 电功率以106kW计 约t 5h D项错误 答案B 解题归纳此题型的题干内容选自于现实生活或工农业生产中的有关材料 或者是与高科技 现代物理前沿理论相关的内容 要求考生分析 思考并正确回答信息中所包含的物理知识 或运用物理知识对信息进行分析 归纳和推理 解答该题型的关键是 先建立与材料中的中心词或关键语句对应的物理模型 然后再运用与之对应的物理规律来求解 A组1 2009 长沙模拟 物体静止在光滑水平面上 先对物体施一水平向右的恒力F1 经时间t后撤去F1 立即再对它施一水平向左的恒力F2 又经时间t后物体回到出发点 在这一过程中 F1 F2分别对物体做的功W1 W2间的关系是 A W1 W2B W2 2W1C W2 3W1D W2 5W1解析由题意知 F1作用时间内 物体的位移为s F2作用时间内 物体的位移为 s 由t 2t解得3v1 2v2 故C项正确 C 2 2009 长春模拟 如图3所示 A B两物体之间用轻质弹簧连接 用水平恒力F拉A 使A B一起沿光滑水平面做匀加速直线运动 这时弹簧长度为L1 若将A B置于粗糙水平面上 用相同的水平恒力F拉A 使A B一起做匀加速直线运动 此时弹簧长度为L2 若A B与粗糙水平面之间的动摩擦因数相同 则下列关系式正确的是 A L2L1C L2 L1D 由于A B质量关系未知 故无法确定L1 L2的关系 图3 解析利用整体法和隔离法 对AB整体和物体B分别用牛顿第二定律列式求解 即得C选项正确 本题容易错选A或D 草率地认为A B置于粗糙水平面上时要受到摩擦力的作用 力F的大小不变 因此L2应该短一些 或认为由于A B质量关系未知 故L1 L2的大小关系无法确定 答案C 3 2009 广州模拟 如图4所示是一种汽车安全带控制装置的示意图 当汽车处于静止或匀速直线运动时 摆锤竖直悬挂 锁棒水平 棘轮可以自由转动 安全带能被拉动 当汽车突然刹车时 摆锤由于惯性绕轴摆动 使得锁棒锁定棘轮的转动 安全带不能被拉动 若摆锤从图4中实线位置摆到虚线位置 汽车的可能运动方向和运动状态是 图4 A 向左行驶 突然刹车B 向右行驶 突然刹车C 向左行驶 匀速直线运动D 向右行驶 匀速直线运动解析简化模型如图所示 当小球在虚线位置时 小球 车具有向左的加速度 车的运动情况可能为 向左加速行驶或向右减速行驶 A错 B对 当车匀速运动时 无论向哪个方向 小球均处于竖直位置不摆动 C D错 答案B 4 如图5所示 传送带的水平部分长为L 传动速率为v 在其左端无初速释放一小木块 若木块与传送带间的动摩擦因数为 则木块从左端运动到右端的时间可能是 A B C D 解析考虑物块从左端至右端可能运动情况可求得A C D三个选项正确 ACD 图5 5 2009 常州调研 图6如所示 一根质量为m 长为l的匀质链条 一端位于光滑的水平桌面上 另一端少许下垂于桌子边缘 并绕过光滑的定滑轮从静止开始下滑 设桌面足够高 则链条在下滑的过程中 对滑轮产生的最大压力是 A mgB mgC mgD mg 图6 解析要使链条对滑轮的压力FN最大 链条和滑轮相接触处 链条两部分内部相互间的拉力F应最大 假设链条已滑下桌面的长度为s 此时整个链条的加速度为a 由mg ma 得到a 再以桌面上的部分分析 F l s a l s s 当s 时 F最大值 mg 则FN F mg 答案B 6 2009 邢台质检 2009年2月11日 一颗美国商业卫星与一颗俄罗斯废弃的军用通信卫星在俄罗斯的西伯利亚北部上空790km处发生碰撞 两颗卫星的质量分别为450kg和560kg 若近似认为这两颗卫星的轨道为匀速圆周运动轨道 且相撞前两颗卫星都在各自预定的轨道上运行 则关于这两颗卫星的描述正确的是 A 这两颗卫星均为地球同步卫星B 这两颗卫星的运行速度均大于7 9km sC 这两颗卫星的运行周期是相同的D 这两颗卫星的向心加速度的大小是相同的 解析由于这两颗卫星位于西伯利亚北部上空 恰好处在北半球 而同步卫星位于赤道正上方 故不可能是同步卫星 选项A错误 由v 可知卫星运行速度小于第一宇宙速度 故选项B错误 因这两颗卫星能够相撞 说明处于同一运行轨道上 则周期相同 选项C正确 因两颗卫星处于同一轨道上 根据牛顿第二定律可得a 所以选项D正确 答案CD 7 图7如所示 将一根不可伸长 柔软的轻绳两端分别系于A B两点上 一物体用动滑轮悬挂在绳子上 达到平衡时 两段绳子间的夹角为 1 绳子张力为F1 将绳子B端移至C点 待整个系统达到平衡时 两段绳子间的夹角为 2 绳子张力为F2 将绳子B端移至D点 待整个系统达到平衡时 两段绳子间的夹角为 3 绳子张力为F3 不计摩擦 则 A 1 2 3B 1 2 3C F1 F2 F3D F1 F2 F3 图7 解析设绳的总长为L AC间距为d AD间距为d A到滑轮为L1 在B点时 L1sin L L1 sin d 所以Lsin d 同理当在C点时 Lsin d 在D点时有Lsin d 从图中可以看出d d 所以 1 2 3 又因是动滑轮 绳上张力处处相等 合力一定 两绳间夹角越大 张力也越大 所以F1 F2 F3 答案BD 8 2009 沈阳模拟 用一个机械将货箱全部吊上离地12m高的平台 现有30个货箱 总质量为150kg 这个机械在吊箱子时所能提供的功率 取决于所吊物体质量的多少 如图8所示 不计放下吊钩 搬起和放下箱子等时间 根据图线可得出下列结论 则其中正确的是 A 每次吊起3个货箱 吊完货箱所需时间最短B 吊完所有货箱至少需要12minC 每次吊起的货箱越多 上升速度越小D 一次吊起3个货箱时 上升速度最大 图8 解析需要做总功一定 一次吊起3个货箱功率最大 所以用时最短 A正确 至少用t 12min B正确 由P mgv P gv m 由P m图象可知每次吊起货箱越多 上升速度越小 C正确 答案ABC 9 一物体放在升降机底板上 随同升降机由静止开始竖直向下运动 运动过程中物体的机械能与物体位移关系的图象如图9所示 其中O s1过程的图线为曲线 s1 s2过程的图线为直线 根据该图象 下列判断正确的是 A O s1过程中物体所受合力一定是变力B s1 s2过程中物体可能在做匀速直线运动C s1 s2过程中物体可能在做变加速直线运动D O s2过程中物体的动能可能在不断增大解析由动能关系结合图象易判断A B D正确 ABD 图9 B组1 如图10所示 A B两物体相距s 7m 物体A以vA 4m s的速度向右匀速运动 而物体B此时的速度vB 10m s 向右做匀减速运动 加速度a 2m s2 那么物体A追上物体B所用的时候为 A 7sB 8sC 9sD 10s 图10 解析物体B从开始到停下来所用的时间t 5s 在此时间内B前进的距离sB 25m A前进的距离sA vAt 20m 故此时刻A B相距 5 7 m 12m 所以再经过3sA才能追上B 故物体A追上物体B所用的时间为8s 答案B 2 2009 开封一模 如图11所示 发射同步卫星时 先将卫星发射至近地圆轨道1 然后经点火使其沿椭圆轨道2运行 最后再次点火将其送入同步圆轨道3 轨道1 2相切于Q点 2 3相切于P点 当卫星分别在1 2 3上正常运行时 以下说法正确的是 A 在轨道3上的速率大于轨道1上的速率B 在轨道3上的角速度小于轨道1上的角速度C 在轨道1上经过Q点时的加速度大于在轨道2上经过Q点时的加速度D 在轨道2上经过P点时的速度等于在轨道3上经过P点时的速度 图11 解析考查万有引力定律 轨道1和轨道3为稳定的匀速圆周运动 根据高轨道线速度小 角速度小可知 A错 B对 在轨道1和轨道2上的Q点处卫星受到地球的万有引力相同 根据牛顿第二定律可知加速度必定相同 C错 在轨道2的远地点P通过反冲加速进入同步圆轨道3 故经过轨道2上的P点时的速度小于经过轨道3上的P点时的速度 D错 答案B 3 2009 郑州模拟 如图12所示 光滑平台上有一个质量为m的物块 用绳子跨过定滑轮由地面上的人向右拉动 人以速度v从平台的边缘处向右匀速前进了s 不计绳和滑轮的质量及滑轮轴的摩擦 且平台离人手作用点竖直高度始终为h 则 A 在该过程中 物块的运动也是匀速的B 在该过程中 人对物块做的功为C 在该过程中 人对物块做的功为D 在该过程中 物块的运动速率为 图12 解析在该过程中人以速度v从平台的边缘处向右匀速运动 物块的速度是人的速度沿绳方向的分速度 其大小为v vcos 其中 是绳与水平方向的夹角 人向右运动 逐渐减小 则物块的速度逐渐增大 A错 人对物块做的功为物体动能的增加量 有W C正确 物块的运动速率是变化的 D中给出的速率是人向右匀速前进了位移s时的瞬时值 故D错误 答案C 4 2009 武昌调研 如图13所示 质量相等的两个小球A B 带有等量异种电荷 通过绝缘轻弹簧相连接 整个装置放在绝缘光滑的水平面上 当突然加一水平向右的匀强电场后 两小球A B将由静止开始运动 在以后的整个运动过程中 对两个小球和弹簧组成的系统 设在以后的整个运动过程中弹簧形变都不超过弹性限度 以下说法正确的是 A 系统动量不守恒 机械能一定不断减小B 系统动量守恒 机械能一定不断增加C 当弹簧长度达到最大值时 系统机械能一定最小 图13 D 系统动能最大时 A小球所受的合电场力与弹簧对A的弹力一定大小相等解析两小球所受合外力为零 动量守恒 且机械能先增大后减小 电场力先做正功后做负功 弹簧伸长最大时机械能最大 从开始运动到电场力等于弹簧弹力时 合力一直做正功 小球动能一直增大 D正确 答案D 5 2009 临沂质检 如图14所示 某同学用硬塑料管和一个质量为m的铁质螺丝帽研究匀速圆周运动 将螺丝帽套在塑料管上 手握塑料管使其保持竖直并在水平方向做半径为r的匀速圆周运动 则只要运动角速度合适 螺丝帽恰好不下滑 假设螺丝帽与塑料管间的动摩擦因数为 认为最大静摩擦力近似等于滑动摩擦力 则在该同学手转塑料管使螺丝帽恰好不下滑时 下述分析正确的是 A 螺丝帽受的重力与最大静摩擦力平衡B 螺丝帽受到杆的弹力方向水平向外 背离圆心 图14 C 此时手转动塑料管的角速度 D 若杆的转动加快 螺丝帽有可能相对杆发生运动解析由于螺线帽做圆周运动过程中恰好不下滑 则竖直方向上重力与摩擦力平衡 杆对螺丝帽的弹力提供其做匀速圆周运动的向心力 选项A正确 B C错误 无论杆的转动速度增大多少 但竖直方向受力平衡 故选项D错误 答案A 6 如图15所示 在空中某一位置P将一个小球以初速度v0水平向右抛出 它和竖直墙壁碰撞前瞬间速度方向与水平方向成45 角 若将小球仍从P点以2v0的初速度水平向右抛出 下列说法中正确的是 A 小球在两次运动过程中速度增量方向相同 大小之比2 1B 小球第二次碰到墙壁前瞬间速度方向与水平方向成30 角C 小球第二次碰到墙壁前瞬间的动能为第一次碰到墙壁前瞬间动能的2倍 图15 D 小球第二次碰到墙壁前瞬间的动能为第一次碰到墙壁前瞬间动能的倍解析小球在空中做平抛运动 据s vt第一次运动时间是第二次的2倍 碰前竖直方向速度vy1 2vy2 vy1 2 vy2 A正确 第二次碰前小球与水平方向夹角的正切值为tan B错 Ek1 m v0 2 mv02Ek2 m v0 2 mv02 C错误 D正确 答案AD 7 2009 广州模拟 如图16所示 一个质量为m带电量为 q的圆环套在一根固定的水平长直杆上 环与杆的动摩擦因数为 现给环一水平向右的初速度v0 同时对环施加一个竖直向上的匀强电场 电场强度E的大小随v的大小变化 两者关系为E kv