高中物理热点难点

1、第1专题 主编AH物理物理物理物理决胜高考专案突破名师诊断对点集训【考情报告】名师诊断名师诊断专案突破对点集训决胜高考是整个经典力学的理论基础,在物理学中占有非常重要的地位,是历年高考的必考内容.从近三年高考物理试题来看,通常情况下,本专题知识所占比重在20%左右,而2011年安徽卷所占比例达30%左右.从知识、能力、方法的考查来看,本专题的考查有以下特点:1.受力分析、物体的平衡及其条件,是每年必考知识点之一,通常倾向于应用型,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.如2012年第17题、2011年第14题,均以日常生活中常见的斜面上物体的受力分析命题.【考

2、向预测】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”,也名师诊断名师诊断专案突破对点集训决胜高考“天宫一号”和“神舟八号”对接为背景考查万有引力定律的应用,2011年计算题推导开普勒第三定律并计算天体质量等.3.进一步加强了对牛顿运动定律尤其是牛顿第二定律的理解和运用的考查.如物体在水平面、斜面、竖直平面上的直线、曲线运动,超重和失重的应用,传送带模型的应用等,命题的方式是从基本概念、定义入手,考查考生引领问题,构造情景,建立物理模型,然后运用牛顿运动定律解决问题的能力.2.万有引力定律、开普勒定律与牛顿运动定律结合,解决有关卫星发射、航天器对接、信号传输等问题,如2012年第14

3、题以名师诊断名师诊断专案突破对点集训决胜高考运动、科技与生活及牛顿运动定律与电磁学结合等热点问题要特别关注.预计在2013年高考中,本专题内容仍然是高考命题的重点和热点.从近三年的试题难度看,本专题单独命题难度可能不大,重在对基础知识与基本应用的考查,其中卫星导航、航天工程、宇宙探测、体育名师诊断名师诊断专案突破对点集训决胜高考1.伽利略根据小球在斜面上运动的实验和理想实验,提出了惯性的概念,从而奠定了牛顿力学的基础.早期物理学家关于惯性有下列说法,其中正确的是( )A.只有处于静止或匀速直线运动状态的物体才具有惯性B.没有力作用,物体只能处于静止状态C.行星在圆周轨道上保持匀速率运动的性质是

4、惯性D.运动物体如果没有受到力的作用,将继续以同一速度沿同一直线运动【知能诊断】名师诊断名师诊断专案突破对点集训决胜高考道上做匀速圆周运动,是在向心力的作用下,不是由于惯性,选项C错误;运动的物体若没有受到力的作用,由于惯性将继续以同一速度沿同一直线运动,选项D正确.【答案】D【解析】惯性是物体保持原有运动状态的性质,即抵抗运动状态变化的性质,惯性与物体所处状态无关,选项A错误;没有力的作用,物体可处于静止或匀速直线运动状态,选项B错误;行星在圆周轨名师诊断名师诊断专案突破对点集训决胜高考2.下列说法正确的是( )A.一质点受两个力作用且处于平衡状态,这两个力在某段时间内各自产生的分加速度一定

5、相同B.一质点受两个力作用且处于平衡状态,这两个力在同一段时间内做的功或者都为零,或者数值相等符号相反C.在同样时间内,作用力和反作用力做的功数值不一定相等,但正负号一定相反D.在同样时间内,作用力和反作用力做的功数值一定相等,正负号一定相反名师诊断名师诊断专案突破对点集训决胜高考个平衡力做功大小相同,符号相反,其总功为零,所以A错、B对;作用力和反作用力尽管大小相等,但对地位移不一定相同,因而作用力和反作用力做的功数值不一定相等,正负号也不一定相反.【答案】B【解析】根据力的独立性,平衡力产生的加速度方向不同,质点处于平衡状态,其动能不变,要么这两个平衡力做功均为零,要么这两名师诊断名师诊断

6、专案突破对点集训决胜高考A.物块可能匀速下滑B.物块仍以加速度a匀加速下滑C.物块将以大于a的加速度匀加速下滑D.物块将以小于a的加速度匀加速下滑【解析】对物块进行受力分析,有mgsin -mgcos =ma,加上一个力以后,(mg+F)sin -(mg+F)cos =ma,所以a增大.3.如图所示,放在固定斜面上的物块以加速度a沿斜面匀加速下滑,若在物块上再施加一个竖直向下的恒力F,则( )【答案】C名师诊断名师诊断专案突破对点集训决胜高考A.0 B.30 C.45 D.60【解析】设绳的拉力为F1,对整体由平衡方程得F=k(m0g+F1sin )+(mg-F1sin )=km0g+mg+F

7、1(k-)sin ,因为F1(k-)0,故sin =0时,牵引力最小.【答案】A4.在工厂里经常能看到利用汽车通过钢绳移动物体的情景,如图所示.假设钢绳的质量可忽略不计,物体的质量为m,物体与水平地面的动摩擦因数为,汽车的质量为m0,汽车运动中受到的阻力跟它对地面的压力成正比,比例常数为k,且k.要使汽车匀速运动时的牵引力最小,角应为( )名师诊断名师诊断专案突破对点集训决胜高考5.“空间站”是科学家进行天文探测和科学试验的特殊而又重要的场所.假设“空间站”正在地球赤道平面内的圆周轨道上运行,其离地球表面的高度为同步卫星离地球表面高度的十分之一,且运行方向与地球自转方向一致.下列说法正确的有(

8、 )A.“空间站”运行的加速度等于其在地球表面的重力加速度B.“空间站”运行的速度等于同步卫星运行速度的倍C.站在地球赤道上的人观察到它向东运动D.在“空间站”工作的宇航员因受到平衡力而在舱中悬浮或静止【解析】在地球赤道平面内物体之间的万有引力即是物体的重力,即有G=mg,且天体运行的加速度满足G=ma,故“空间站”运行的加速度等于其所在高度处的重力加速度,选项A错误;天102MmR2MmR名师诊断名师诊断专案突破对点集训决胜高考体运动过程中遵循G=m,即v=,其中R是天体的运动半径,该“空间站”离地球表面的高度为同步卫星离地球表面高度的十分之一,显然“空间站”的运动半径与同步卫星的运动半径没

9、有十分之一的关系,即选项B错误;由于“空间站”运行的速度大于同步卫星运行的速度,而同步卫星相对地球静止,则站在地球赤道上的人将观察到“空间站”向东运动,选项C正确;在“空间站”工作的宇航员因仅受到万有引力作用而在舱中悬浮或静止,并不存在平衡力,即选项D错误.【答案】C2MmR2vRMGR名师诊断名师诊断专案突破对点集训决胜高考如图所示,水平转台高为1.25 m,半径为0.2 m,可绕通过圆心处的竖直转轴转动.转台的同一半径上放有质量均为0.4 kg的小物块A、B(可看成质点),A与转轴间距离为0.1 m,B位于转台边缘处,A、B间用长0.1 m的细线相连,A、B与水平转台间最大静摩擦力均为0.

10、54 N,g取10 m/s2.6.名师诊断名师诊断专案突破对点集训决胜高考(1)当转台的角速度达到多大时细线上出现张力?(2)当转台的角速度达到多大时A物块开始滑动?(3)若A物块恰好将要滑动时细线断开,此后转台保持匀速转动,求B物块落地瞬间A、B两物块间的水平距离.(不计空气阻力,计算时取=3)【解析】(1)由F=m2r可知,B先达到临界状态,故当满足Ffm=mr时线上出现张力解得:1= rad/s.(2)当继续增大,A受力也达到最大静摩擦力时,A开始滑动Ffm-FT=m2,Ffm+FT=m2r21fmFmr3232r名师诊断名师诊断专案突破对点集训决胜高考得:=3 rad/s.(3)细线断

11、开后,B沿水平切线方向飞出做平抛运动由h=gt2得t=0.5 svB=r=0.6 m/s可得B的水平射程xB=vBt=0.3 m细线断开后,A相对于转台静止,t时间转过角度=t=1.5 rad即90故AB间水平距离lx=0.28 m.【答案】(1) rad/s (2)3 rad/s (3)0.28 mfm4F3mr1222()2Brxr323名师诊断名师诊断专案突破对点集训决胜高考7.摩天大楼中一部直通高层的客运电梯,行程超过百米.电梯的简化模型如图甲所示.考虑安全、舒适、省时等因素,电梯的加速度a是随时间t变化的,已知电梯在t=0时由静止开始上升,at图象如图乙所示.电梯总质量m=2.010

12、3 kg.忽略一切阻力,重力加速度g取10 m/s2.(1)求电梯在上升过程中受到的最大拉力F1和最小拉力F2.(2)类比是一种常用的研究方法.对于直线运动,教科书中讲解了由vt图象求位移的方法.请你借鉴此方法,对比加速度和速度的定义,根据图乙所示at图象,求电梯在第1 s内的速度改变量v1和第2 s末的速率v2.(3)求电梯以最大速率上升时,拉力做功的功率P;再求在011 s时间内,拉力和重力对电梯所做的总功W.名师诊断名师诊断专案突破对点集训决胜高考【解析】(1)由牛顿第二定律,有F-mg=ma由a-t图象可知,F1和F2对应的加速度分别是名师诊断名师诊断专案突破对点集训决胜高考a1=1.

13、0 m/s2,a2=-1.0 m/s2 F1=m(g+a1)=2.0103(10+1.0) N=2.2104 NF2=m(g+a2)=2.0103(10-1.0) N=1.8104 N.(2)类比可得,所求速度变化量等于第1 s内a-t图线下的面积v1=0.50 m/s同理可得v2=v2-v0=1.5 m/sv0=0,第2 s末的速率v2=1.5 m/s(3)由a-t图象可知,11 s30 s内速率最大,其值等于011 s内a-t图线下的面积,有vm=10 m/s此时电梯做匀速运动,拉力F等于重力mg,所求功率名师诊断名师诊断专案突破对点集训决胜高考P=Fvm=mgvm=2.01031010

14、W=2.0105 W由动能定理,总功W=Ek2-Ek1=m-0=2.0103102 J=1.0105 J.【答案】(1)2.2104 N 1.8104 N (2)0.50 m/s 1.5 m/s (3)1.0105 J122mv12名师诊断名师诊断专案突破对点集训决胜高考【思维导图】名师诊断名师诊断专案突破对点集训决胜高考一、牛顿运动定律概述1.牛顿第一定律的理解要点(1)明确了惯性的概念牛顿第一定律揭示了物体的固有属性惯性,即物体具有保持运动状态不变的性质,即保持匀速直线运动状态或静止状态.名师诊断名师诊断专案突破对点集训决胜高考(2)揭示了力的本质力是改变物体运动状态的原因,不是维持运动状

15、态的原因. (3)指出了不受力作用时物体的运动规律牛顿第一定律揭示了物体不受外力时的运动状态,不受外力的物体是不存在的,所以该定律描述的是一种理想情况.物体不受外力和物体所受合外力为零是有区别的,所以不能把它当成牛顿第二定律在F=0时的特例.名师诊断名师诊断专案突破对点集训决胜高考特别说明:牛顿第一定律是以伽利略理想实验为基础,合理外推,归纳总结而来,它不是实验定律.(4)对惯性的理解惯性的表现形式:物体在不受外力或所受的合外力为零时,惯性表现为使物体保持原来的运动状态不变(静止或匀速直线运动);物体受到外力时,惯性表现为运动状态改变的难易程度.惯性大,物体运动状态难以改变;惯性小,物体运动状

16、态容易改变.惯性的量度:质量是惯性的唯一量度,惯性与物体的受力情况、运动状态等其他因素无关.2.牛顿第二定律的特性名师诊断名师诊断专案突破对点集训决胜高考名师诊断名师诊断专案突破对点集训决胜高考3.牛顿第三定律的理解要点(1)牛顿第三定律的意义力是物体之间的相互作用,力不能离开物体而独立存在,也不能产生于孤立的一个物体.无论相互作用的物体是运动的还是静止的,是处于平衡状态还是非平衡状态,作用是持续的还是瞬时的,是恒定的还是变化的,也无论选择什么物体作为参考系,牛顿第三定律都成立.(2)作用力、反作用力的比较名师诊断名师诊断专案突破对点集训决胜高考(3)作用力与反作用力和一对平衡力的比较名师诊断

17、名师诊断专案突破对点集训决胜高考二、牛顿运动定律的应用1.共点力作用下物体的平衡平衡状态是指物体处于匀速直线运动状态或静止状态,物体处于平衡状态的条件是F合=0或Fx合=0, Fy合=0.注意:静止状态是指速度和加速度都为零的状态.名师诊断名师诊断专案突破对点集训决胜高考2.平抛运动平抛运动是重力作用下的匀变速曲线运动.其实质是水平方向上的匀速直线运动和竖直方向上的自由落体运动的合运动.3.圆周运动(1)匀速圆周运动的向心力来源:向心力是由效果命名的力,可以由重力、弹力、摩擦力等来充当,也可以是这些力的合力或它们的分力来提供,即任何力都可能提供向心力,向心力的作用效果是只改变线速度的方向,不改

18、变线速度的大小.大小:F向=ma=m=m2r=mr=m42f2r.2vr224T名师诊断名师诊断专案突破对点集训决胜高考(2)圆周运动的临界问题分析圆周运动的临界问题时,一般应从与研究对象相联系的物体(如绳、杆、轨道支持面等)的力学特征着手.名师诊断名师诊断专案突破对点集训决胜高考如图所示,没有物体支撑的小球在竖直平面内做圆周运动.小球能过最高点的条件为: v.当v时,绳对球产生向下的拉力,轨道对球产生向下的压力.grgr名师诊断名师诊断专案突破对点集训决胜高考如图所示,小球过最高点时,轻质杆或管状轨道对小球产生的弹力情况:当v=0时, F=-mg(为支持力).当0v时, F随v的增大而减小,

19、且0F时, F为拉力, F随v的增大而增大.4.万有引力及其应用(1)解决天体运动的一般思路中学阶段,天体运动的模型通常都简化为匀速圆周运动模型,因此解决此类问题的方法与研究一般的匀速圆周运动是一样的,就是找到向心力的来源(万有引力),写出动力学方程,从而分析其他各种相关的物理量如线速度、角速度、周期、天体质量等.(2)“双星”和“黑洞”“双星”是两颗相距较近,它们之间的万有引力对两者运动都有显grgr名师诊断名师诊断专案突破对点集训决胜高考著影响,而其他天体的作用力影响可以忽略的特殊天体系统.它们之所以没有被强大的引力吸引到一起而保持距离L不变,是因为它们绕着共同“中心”以相同的角速度做匀速

20、圆周运动,它们之间的万有引力提供它们做圆周运动的向心力.“黑洞”是近代引力理论预言的一种特殊天体,其质量十分巨大,以至于其脱离速度有可能超过真空中的光速,因此,任何物体都不能脱离它的束缚,即光子也不能射出.已知物体从地球上的脱离速度(即第二宇宙速度)是v=,一个质量为M的天体,若它是一个黑洞,其半径为R,则R.【解题精要】一、运用牛顿运动定律解题的基本思路和方法2GMR地22GMc名师诊断名师诊断专案突破对点集训决胜高考1.运用牛顿第二定律解题的基本思路(1)通过审题,灵活地选取研究对象.(2)分析研究对象的受力情况和运动情况.通常可以把研究对象提取出来(即隔离法),从它跟周围物体的联系上去寻

21、找作用于研究对象的所有外力,并画出受力示意图;再进一步明确物体做何种运动,在运动过程中能知晓哪些量以及判断加速度的方向等.(3)根据牛顿第二定律列出方程.(4)统一单位后,将数值代入方程求解.(5)检查答案是否完整、合理.名师诊断名师诊断专案突破对点集训决胜高考注意:如果所求的未知量是矢量,必须将所求量的大小和方向都在答案中明确写出.如果题目中所求的力与求解得到的力是一对作用力与反作用力,还需借助牛顿第三定律得到题目中所求的力.2.运用牛顿运动定律解题的思维方法(1)合成法合成法就是先直接求出物体所受的合外力,然后应用牛顿运动定律F合=ma求解的方法.当物体只受两三个力作用,且较容易求出其合力

22、时,使用此法比较方便.名师诊断名师诊断专案突破对点集训决胜高考如图甲所示,一轻绳上端系在车的左上角的A点,另一轻绳一端系在车左端B点,B点在A点正下方,A、B距离为b,两绳另一端在C点相结并系一质量为m的小球,绳AC长度为b,绳BC长度为b.两绳能够承受的最大拉力均为2mg.求:(1)绳BC刚好被拉直时,车的加速度是多大? (要求画出受力图)(2)在不拉断轻绳的前提下,求车向左运动的最大加速度是多大?(要2例1 求画出受力图)名师诊断名师诊断专案突破对点集训决胜高考【解析】(1)绳BC刚好被拉直时,小球受重力mg、绳AC的拉力TA,其合力F=mgtan ,受力图如图乙所示名师诊断名师诊断专案突

23、破对点集训决胜高考(2)小车向左的加速度增大,小球受3个力作用:重力mg、AC绳拉力TA、BC绳拉力TB.由于AB、BC绳方向不变,所以AC绳拉力TA不变,BC绳拉力变大,BC绳拉力最大时,小车向左的加速度最大,小球受力如图丙所示由牛顿第二定律,得:Tm+mgtan =mam 因这时Tm=2mg所以最大加速度为am=3g.【答案】(1)g (2)3g名师诊断名师诊断专案突破对点集训决胜高考单应用.求解本题的第(2)小问,必须明确两点:一是AC绳拉力TA与第(1)问相同;二是当向左运动的加速度最大时,绳的拉力达到最大. 点评 本题考查受力分析、合力的计算及牛顿第二定律的简名师诊断名师诊断专案突破

24、对点集训决胜高考变式训练1 如图所示,小车上物体的质量m=8 kg,它被一根在水平方向上拉伸了的轻弹簧拉住而静止在小车上,这时弹簧的弹力是6 N.现对小车施加一水平向右的作用力,使小车由静止开始运动,在小车的加速度由零逐渐增大到1 m/s2的过程中,以下说法错误的是( )名师诊断名师诊断专案突破对点集训决胜高考A.物体与小车始终保持相对静止,弹簧对物体的作用力始终未发生变化B.物体受到的摩擦力先减小、后增大,先向左、后向右C.当小车的加速度为0.75 m/s2时物体不受摩擦力的作用D.小车以1 m/s2的加速度向右做匀加速直线运动时物体受到的摩擦力为8 N名师诊断名师诊断专案突破对点集训决胜高

25、考【解析】开始物体静止在小车上时,受水平向左的静摩擦力是6 N.在小车的加速度由零逐渐增大到1 m/s2的过程中,由牛顿第二定律,物体受到的合力由零逐渐增大到8 N,故物体受到的静摩擦力由水平向左的6 N逐渐减小到0,再逐渐增大到水平向右的2 N,故选项A、B对,D错.当小车的加速度为0.75 m/s2时,物体受的合力为F=ma=6 N,恰好等于弹簧的弹力6 N,故物体不受摩擦力作用,选项C对.【答案】D名师诊断名师诊断专案突破对点集训决胜高考分解法是指在不同方向上应用牛顿第二定律.正交分解法可以将受力较为复杂的动力学问题转化为单个方向上的较为简单的动力学问题进行求解,使复杂问题简单化.例2如

26、图甲所示,一物体以一定的初速度,沿倾角可在090之间任意调整的木板上向上滑动,设它沿木板向上能达到的最大位移为x.若木板倾角不同时对应的最大位移x与木板倾角的关系如图乙所示.g取10 m/s2.求:(2)分解法名师诊断名师诊断专案突破对点集训决胜高考(1)物体初速度的大小v0.(2)物体与木板间的动摩擦因数.(3)当=60时,它沿木板向上能达到的最大位移x.名师诊断名师诊断专案突破对点集训决胜高考【解析】(1)当=90时,x=1.25 m由=2gx,解得v0=5 m/s.(2)当=30时,x=1.25 m由=2ax,解得a=10 m/s2 物体沿木板上滑,由牛顿第二定律mgsin 30+mgc

27、os 30=ma解得物体与木板间的动摩擦因数=.(3)当=60时,物体沿木板上滑,由牛顿第二定律mgsin 60+mgcos 60=ma1 20v20v33名师诊断名师诊断专案突破对点集训决胜高考解得a1= m/s2 沿木板向上能达到的最大位移x= m=1.0825 m.【答案】(1)5 m/s (2) (3)1.0825 m 点评 当物体受到两个以上的力作用而产生加速度时,常用正交分解法.多数情况下是以加速度的方向为一个坐标轴的正方向,垂直于加速度的方向为另一个坐标轴方向,此时有Fx=ma,Fy =0;特殊情况下,即所有力都在两个相互垂直的方向上,而加速度不在这两个方向上,分解加速度而不分解

28、力,此时有Fx=max,Fy=may.本题考查考生根据图象提取信息的能力和理论与实际的转化能力.考生首先应从图象中获取有用信息,将题述情景转化为实际场20 332012va5 3833景,进而用分解法根据牛顿运动定律列出动力学方程即可正确求解.名师诊断名师诊断专案突破对点集训决胜高考变式训练2如图甲所示,“”型木块放在光滑水平地面上,木块水平表面AB粗糙,斜面BC光滑且与水平面夹角=37.木块右侧与竖直墙壁之间连接着一个力传感器,当力传感器受压时,其示数为正值;当力传感器被拉时,其示数为负值.一个可视为质点的滑块从C点由静止开始下滑,运动过程中,传感器记录到的力和时间的关系如图乙所示.已知si

29、n 37=0.6,cos 37=0.8,g取10 m/s2.求:(1) 斜面BC的长度.(2) 滑块的质量.(3) 运动过程中滑块克服摩擦力做的功.名师诊断名师诊断专案突破对点集训决胜高考【解析】(1) 分析斜面上滑块受力,由牛顿第二定律得,mgsin =ma1 解得a1=6 m/s2 由传感器记录到的力和时间的关系图象可知,滑块在斜面上运动名师诊断名师诊断专案突破对点集训决胜高考时间t1=1 s斜面BC的长度s=a1=3 m.(2) 滑块对斜面压力N1=mgcos 斜面对传感器压力F1= N1sin 由传感器记录到的力和时间的关系图象可知,F1=12 N联立解得滑块的质量m=2.5 kg.(

30、3) 滑块滑到B点时速度v1=a1t1=6 m/s由传感器记录到的力和时间的关系图象可知,滑块在水平木板上滑动的摩擦力F2=5 N,时间t2=2 s1221t名师诊断名师诊断专案突破对点集训决胜高考滑块在水平木板上滑动的加速度大小a2=2 m/s2 滑块在水平木板上滑动的位移x=v1t2-a2=8 m运动过程中滑块克服摩擦力做的功W=F2x=40 J.【答案】(1)3 m (2)2.5 kg (3)40 J2Fm1222t名师诊断名师诊断专案突破对点集训决胜高考整体法是指当连接体内(即系统内)各物体具有相同的加速度时,可以把连接体内所有物体组成的系统作为整体考虑,分析其受力情况,利用牛顿第二定

31、律对整体列方程求解的方法.隔离法是指当研究对象涉及由多个物体组成的系统时,若要求连接体内物体间的相互作用力,则应把某个物体或某几个物体从系统中隔离出来,分析其受力情况及运动情况,再利用牛顿第二定律对隔离出来的物体列式求解的方法.当连接体中各物体运动的加速度相同或要求合外力时,优先考虑整体法;当连接体中各物体运动的加速度不相同或要求物体间的相互作用力时,优先考虑“隔离法”.有时一个问题要将两种方法结合起来使用才能解决.(3)整体法与隔离法名师诊断名师诊断专案突破对点集训决胜高考当研究对象是由多个相互作用、相互联系的质点组成的系统,各质点的加速度又不相同且研究不涉及系统内各质点间的相互作用时,直接

32、以这些质点组成的系统为研究对象,运用牛顿第二定律进行求解,可以取得十分简捷、事半功倍的解题效果.此方法常用于半定量的计算以及对运算结果的验证中.质点组的牛顿第二定律的内容为:质点组所受到的合外力等于各个质点的质量与其对应的加速度乘积的矢量和,即F合=m1a1+m2a2+mnan.应用该定律时应注意的几个问题.a.分清内力、外力.质点组中质点间相互作用的力为内力,质点组以外的物体对质点组内任一质点的作用力为外力.质点组的内力满足名师诊断名师诊断专案突破对点集训决胜高考牛顿第三定律,所以质点组中诸内力的总和必等于零.b.定律中的等号两边都是矢量和,而不是代数和.c.定律所涉及的力都是外力,所以不能

33、用它来求质点间的相互作用力.名师诊断名师诊断专案突破对点集训决胜高考如图所示,质量M=8 kg的小车放在光滑的水平面上,在小车左端加一水平推力F=8 N,当小车向右运动的速度达到v0=1.5 m/s时,在小车前端轻轻放上一个大小不计、质量为m=2 kg的小物块,物块与小车间的动摩擦因数=0.2.已知运动过程中,小物块没有从小车上掉下来,取g=10 m/s2.求:(1)经过多长时间两者达到相同的速度.(2)小车至少多长,才能保证小物块不从小车上掉下来.例3 (3)从小物块放上小车开始,经过t=1.5 s小物块通过的位移大小为多少?名师诊断名师诊断专案突破对点集训决胜高考【解析】(1)设小物块和小

34、车的加速度分别am、aM,由牛顿第二定律有:mg=mam F-mg=MaM 代入数据解得:am=2 m/s2 aM=0.5 m/s2 设经过时间t1两者达到相同的速度有amt1=v0+aM t1 解得:t1=1 s.(2)当两者达到相同的速度后,假设两者保持相对静止,以共同的加名师诊断名师诊断专案突破对点集训决胜高考速度a做匀加速运动,对小物块和小车整体,由牛顿第二定律有:F=(M+m)a解得:a=0.8 m/s2 此时小物块和小车之间的摩擦力f=ma=1.6 N而小物块和小车之间的最大静摩擦力fm=mg=4 NfF向,则神舟九号轨道半径变小,同样不能对接,故D错.【答案】A2Mmr2vr名师

35、诊断名师诊断专案突破对点集训决胜高考六、传送带问题解答传送带问题,要注意:物体与传送带之间是否存在摩擦力,是滑动摩擦力还是静摩擦力,摩擦力的方向如何,因为在传送带问题中,摩擦力的大小和方向是可以突变的;要正确判断物体相对地面、相对传送带分别做什么运动,以便准确选用解题规律;解决物体在传送带上运动的能量转化问题时,运动过程中的能量转化情况要全面考虑,切不可出现能量转化不守恒的错误结果;皮带传送物体所受摩擦力可能发生突变,但不论是其大小的突变,还是其方向的突变,都发生在物体的速度与传送带速度相等的时刻.名师诊断名师诊断专案突破对点集训决胜高考间物品被拉到离地高H=1.8 m的平台上,如图所示.已知

36、物品与传送带之间的动摩擦因数=0.5,设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,g取10 m/s2,已知sin 37=0.6,cos 37=0.8.求:例10传送带以恒定速率v=4 m/s顺时针运行,传送带与水平面的夹角=37.现将质量m=2 kg的小物品轻放在其底端(小物品可看成质点),平台上的人通过一根轻绳用恒力F=20 N拉小物品,经过一段时(1)物品从传送带底端运动到平台上所用的时间是多少?(2)若在物品与传送带达到同速瞬间撤去恒力F,则物品还需多少时间离开皮带?名师诊断名师诊断专案突破对点集训决胜高考【解析】(1)物品在达到与传送带速度相等前,有F+mgcos 37-mgsin 37=ma1 即

37、:a1=8 m/s2 由v=a1t1得t1=0.5 s位移x1=a1=1 m随后,摩擦力方向反向,有:F-mgcos 37-mgsin 37=ma2 解得:a2=0,即物品随传送带匀速上升位移x2=-x1=2 m1221tHsin37名师诊断名师诊断专案突破对点集训决胜高考t2=0.5 s总时间为t=t1+t2=1 s.(2)撤去恒力F,有:mgcos 37-mgsin 37=ma3 所以a3=-2 m/s2 假设物品向上匀减速到速度为零时,通过的位移为x因而,x=-=4 mx2 由x2=vt3+a3 得:t3=(2-)s(t3=(2+)s舍去).【答案】(1)1 s (2)(2-)s2xv2

38、32va1223t222名师诊断名师诊断专案突破对点集训决胜高考 点评 (1)解答传送带问题的关键是要分析清楚物体的受力情况和运动情况,弄清所给问题的物理情景.加速度是动力学公式和运动学公式之间联系的桥梁.(2)审题时应注意由题给条件作必要的定性分析或半定量分析.若倾斜传送带在已知动摩擦因数和倾角值时可作出判断:当tan 时,物体在加速至与传送带速度相同后,将与传送带相对静止一起匀速运动;当tan 时,物体在获得与传送带相同的速度后仍继续加速.名师诊断名师诊断专案突破对点集训决胜高考如图所示为车站使用的水平传送带装置的示意图,绷紧的传送带始终保持3.0 m/s的恒定速率运行,传送带的水平部分A

39、B距离水平地面的高度h = 0.45 m.现有一行李包(可视为质点)由A端传送到B端但没有及时取下,行李包从B端水平抛出,不计空气阻力,取g=10 m/s2.(1)若行李包从B端水平抛出的初速度v=3.0 m/s,求它在空中运动的时间和飞行的水平距离.(2)若行李包以v0=1.0 m/s的初速度从A端向右滑行,行李包与传送带间的动摩擦因数=0.20.要使它从B端飞出的水平距离等于(1)中所求的水平距离,求传送带的长度L应满足的条件.变式训练10 名师诊断名师诊断专案突破对点集训决胜高考【解析】(1)设行李包在空中运动的时间为t,飞出的水平距离为s,则h=gt2,解得t=0.3 ss=vt=0.

40、9 m.(2)设行李包的质量为m,与传送带相对运动时的加速度为a,则滑动摩擦力F=mg=ma代入数值,得a=2.0 m/s2 要使行李包从B端飞出的水平距离等于(1)中所求水平距离,行李包从B端水平抛出的初速度应为v=3.0 m/s,设行李包速度达到v时通过传送带的距离为s0,则12名师诊断名师诊断专案突破对点集训决胜高考2as0=v2- 代入数值,得:s0=2.0 m故传送带的长度应满足的条件为L2.0 m.【答案】(1)0.3 s 0.9 m (2)L2.0 m20v名师诊断名师诊断专案突破对点集训决胜高考七、瞬时加速度问题 牛顿第二定律中的合外力与加速度存在瞬时对应关系,即加速度是力作用

41、在物体上产生的瞬时效果,每一瞬时的加速度均与该瞬时物体受到的合外力相对应,因此,分析物体的瞬时受力情况,即可由牛顿第二定律求解物体运动的加速度.在求解涉及弹簧、绳子等的瞬时问题时,掌握模型特点是解决问题的关键所在.“轻线”和“轻绳”是理想模型,具有以下几个特点.a.轻绳和线的质量、重力均为零,同一根绳或线的两端及其中间各点的弹力大小相等.b.软绳和线只能承受拉力,不能承受压力.c.不可伸长.无论绳或线所受的拉力有多大,绳子的长度不变,故绳或名师诊断名师诊断专案突破对点集训决胜高考线中的弹力可以突变.“轻弹簧”和“橡皮绳”是理想模型,具有以下几个特点.a.轻弹簧或橡皮绳的质量和重力均为零,则同一

42、根弹簧或橡皮绳的两端及其中间各点的弹力大小相等.b.弹簧沿轴线既能承受拉力,也能承受压力;橡皮绳只能承受拉力,不能承受压力.c.由于弹簧和橡皮绳在受到力时的形变较大,发生(恢复)形变需要一段时间,所以弹簧和橡皮绳中的弹力不能突变.但如果弹簧或橡皮绳被剪断,其弹力将立即消失.“轻杆”也是理想模型,它具有以下几个特点:名师诊断名师诊断专案突破对点集训决胜高考a.既能承受拉力,也能承受压力.b.杆受的力不一定沿杆的方向.c.杆受力时发生的形变很小,故杆中的弹力可以突变.桌面、斜面、墙壁以及坚硬的物体,它们在受到力时的形变一般很小,故它们产生的弹力可以突变.名师诊断名师诊断专案突破对点集训决胜高考A.

43、剪断P处瞬间,A的加速度为零,B的加速度为gB.剪断P处瞬间,A的加速度为g,B的加速度为零例11如图所示,将质量均为m的小球A、B用绳(不可伸长)和弹簧(轻质)连接后,悬挂在天花板上.若分别剪断绳上的P处或弹簧上的Q处,下列对A、B加速度的判断正确的是( )C.剪断Q处瞬间,A的加速度为零,B的加速度为零D.剪断Q处瞬间,A的加速度为2g,B的加速度为g名师诊断名师诊断专案突破对点集训决胜高考【解析】当剪断P的瞬间,由于弹簧还来不及缩短,弹簧弹力不变,球A受重力和弹簧弹力均向下,合力为2mg,A的加速度为2g,球B的受力不变,仍处于平衡状态,加速度为零.剪断Q之前,球A受重力、绳的拉力和弹簧

44、弹力,三力平衡;剪断瞬间,弹簧弹力消失,球A只受重力和绳的拉力,此时绳的拉力发生突变,与球的重力平衡,所以球A的加速度为零.当剪断Q的瞬间,由于弹簧还来不及缩短,弹簧弹力不变,球B的受力不变,仍处于平衡状态,其加速度仍为零.【答案】C名师诊断名师诊断专案突破对点集训决胜高考可以发生突变,而弹簧的形变较大,形变的改变需要时间,弹力不能发生突变);其二要灵活运用整体法和隔离法. 点评 本题涉及受力分析,物体的平衡、牛顿第二定律的瞬时性等知识点,考查学生灵活运用整体法和隔离法解决有关牛顿第二定律的瞬时性问题的能力,解题的关键:其一要熟悉弹簧、绳和线的特点(细线或细绳的形变较小,形变的改变不需要时间,

45、弹力名师诊断名师诊断专案突破对点集训决胜高考变式训练11如图所示,两个质量分别为m1=2 kg,m2=3 kg的物体置于光滑的水平面上,中间用轻质弹簧秤连接.两个大小分别为F1=30 N、F2=20 N的水平拉力分别作用在m1、m2上,则( )A.弹簧秤的示数是10 NB.弹簧秤的示数是50 NC.在突然撤去F2的瞬间,m1的加速度变大D.在突然撤去F2的瞬间,m2的加速度变大名师诊断名师诊断专案突破对点集训决胜高考【解析】在两端水平拉力作用下,加速度方向向右,由牛顿第二定律,F1-F2=(m1+m2)a,解得a=2 m/s2.隔离m1,分析受力,设弹簧秤的示数是F,由牛顿第二定律,F1-F=

46、m1a,解得F=26 N,选项A、B错误;在突然撤去F2的瞬间,弹簧秤中拉力不变,m1的加速度不变,m2的加速度变大,选项C错误、D正确.【答案】D名师诊断名师诊断专案突破对点集训决胜高考八、临界问题在物体的运动变化过程中,往往达到某个特定状态时,有关的物理量将发生突变,此状态叫临界状态,相应的待求物理量的值叫临界值.利用临界值来作为解题思路的起点是一种很有用的思考途径,将物体的变化过程推至极限临界状态,抓住满足临界值的条件,准确分析物理过程进行求解.寻找临界条件,解决临界问题的基本思路:(1)认真审题,详尽分析问题中变化的过程(包括分析整体过程中有几个阶段).(2)寻找过程中变化的物理量(自

47、变量与因变量).(3)探索因变量随自变量变化时的变化规律,要特别注意相关物理量名师诊断名师诊断专案突破对点集训决胜高考的变化情况.(4)确定临界状态,分析临界条件,找出临界关系.显然分析变化过程,确定因变量随自变量的变化规律,是解决问题的关键.解决临界问题通常有三种分析方法:1、极限法:当题目中出现“最大”、“最小”、“刚好”等词语时,往往会出现临界现象,此时要采用极限分析法,看物体在不同的加速度时,会有哪些现象发生,从而找出临界点,求出临界条件.2、假设法:有些物理过程中虽然没有明显表现出临界状态,但在变化过程中可能会出现临界状态,这类问题一般用假设法分析.名师诊断名师诊断专案突破对点集训决

48、胜高考3、数学方法:将物理过程转化为数学表达式,依据数学方法求出临界条件,但要注意结果是否具有物理意义.名师诊断名师诊断专案突破对点集训决胜高考A.当拉力F12 N时,A相对B滑动C.当拉力F=16 N时,B受A的摩擦力等于12 ND.无论拉力F多大,A相对B始终静止例12如图所示,在光滑水平面上叠放着A、B两物体,已知mA=6 kg、mB=2 kg,A、B间动摩擦因数=0.2,在物体A上系一细线,细线所能承受的最大拉力是20 N,现水平向右拉细线,g取10 m/s2,则( )名师诊断名师诊断专案突破对点集训决胜高考【解析】设A、B共同运动时的最大加速度为amax,最大拉力为Fmax 对B:m

49、Ag=mBamax amax=6 m/s2 对A、B Fmax=(mA+mB)amax=48 N当F,就符合题意.【答案】D2m2m2gR2gR名师诊断名师诊断专案突破对点集训决胜高考8.假设地球同步卫星的轨道半径是地球半径的n倍,则( )A.同步卫星运行速度是第一宇宙速度的倍B.同步卫星的运行速度是第一宇宙速的倍C.同步卫星的运行速度是地球赤道上随地球自转的物体速度的倍D.同步卫星的向心加速度是地球表面重力加速度的倍【解析】根据G=可得,第一宇宙速度为v=,根据G=可得,同步卫星运行速度是v=v;地球同步卫星与地球自转周期相同,它们的角速度也相等,根据v=rr可知,同步卫星的运行速度是地球赤

50、道上随地球自转的物体速度的n倍;地球表面的1n1n1n1n2MmR2mvRGMR2()MmnR2mvnRGMnR1n名师诊断名师诊断专案突破对点集训决胜高考重力加速度为g=G,而同步卫星的向心加速度为a1=G=g,所以同步卫星的向心加速度是地球表面重力加速度的倍.【答案】B2MR22Mn R21n21n名师诊断名师诊断专案突破对点集训决胜高考9.(2012年江苏质量检测)某同学在家中用三根相同的橡皮筋(遵循胡克定律)来探究求合力的方法,如下图所示,三根橡皮筋在O点相互连接,拉长后三个端点用图钉固定在A、B、C三点.在实验中,可以通过刻度尺测量橡皮筋的长度来得到橡皮筋的拉力大小,并通过OA、OB

51、、OC的方向确定三个拉力的方向,从而探究求其中任意两个拉力的合力的方法.在实验过程中,下列说法正确的是 .二、非选择题名师诊断名师诊断专案突破对点集训决胜高考A.实验需要测量橡皮筋的长度以及橡皮筋的原长B.为减小误差,应选择劲度系数尽量大的橡皮筋C.以OB、OC为两邻边作平行四边形,其对角线必与OA在一条直线上且长度相等D.多次实验中O点必须固定名师诊断名师诊断专案突破对点集训决胜高考【解析】由于橡皮筋的弹力与形变量成正比,故可以用形变量等效替代弹力,作平行四边形来探究求合力的方法,要求得形变量必须测量橡皮筋的长度以及橡皮筋的原长,A选项正确,C选项错误;劲度系数大的橡皮筋施加一定弹力的形变量

52、小,测量误差大,作图时误差也较大,B选项错误;本实验中采用的是三根橡皮条共点力的平衡验证,即使O点不固定OA弹力与OB、OC合力始终等值反向都可作平行四边形探究,D选项错误.【答案】A名师诊断名师诊断专案突破对点集训决胜高考10.(2012年福建省六校联考)如图甲所示为“探究加速度与力、质量的关系”实验装置图.图中A为小车,B为砝码及砝码盘,C为一端带有定滑轮的长木板,小车通过纸带与电火花打点计时器相连,计时器接50 Hz交流电.小车A的质量为m1,砝码及砝码盘B的质量为m2.名师诊断名师诊断专案突破对点集训决胜高考B.实验时应先释放小车后接通电源C.本实验m2应远大于m1 D.在用图象探究加

53、速度与质量关系时,应作a-图象11mA.每次改变小车质量时,应重新平衡摩擦力（1）下列说法正确的是名师诊断名师诊断专案突破对点集训决胜高考(2)实验时,某同学由于疏忽,遗漏了平衡摩擦力这一步骤,他测量得到的a-F图象,可能是图乙中的图线 .(选填“”、“ ”、“ ”)(3)如图丙所示为某次实验得到的纸带,纸带中相邻计数点间的距离已标出,相邻计数点间还有四个点没有画出.由此可求得小车的加速度大小 m/s2.(结果保留两位有效数字)名师诊断名师诊断专案突破对点集训决胜高考【解析】每次改变小车质量时,不需要重新平衡摩擦力;实验时应先接通电源后释放小车;本实验m2应远小于m1,选项A、B、C错误.由牛

54、顿第二定律可知,在用图象探究加速度与质量关系时,应作a-图象,选项D正确.如果遗漏了平衡摩擦力这一步骤,加了较小的力,小车仍静止,他测量得到的a-F图象为.由x=aT2可得小车的加速度大小为0.50 m/s2.11m【答案】(1)D (2) (3)0.49或0.50名师诊断名师诊断专案突破对点集训决胜高考11.一质量为m=1.0 kg的小物块随足够长的水平传送带一起运动,被一水平向左飞来的子弹击中并穿过,小物块与子弹相互作用的时间极短,且小物块的质量不变,如图甲所示.固定在传送带右端的速度传感器记录了小物块被击中后的速度随时间变化的关系,如图乙所示,取向左运动的方向为正方向.已知传送带的速度保

55、持不变,g取10 m/s2.(1)指出传送带速度v的方向及大小,说明理由.(2)求物块与传送带间的动摩擦因数.(3)计算04.5 s内小物块与传送带之间由于摩擦而产生的内能Q.名师诊断名师诊断专案突破对点集训决胜高考【解析】(1)从v-t图象看出,物块被击穿后,先向左减速到零,然后向右加速到v=2.0 m/s,以后随传送带一起做匀速运动,所以,传送带的名师诊断名师诊断专案突破对点集训决胜高考速度方向向右,其速度v0=2.0 m/s.(2)由速度图象可得,物块在滑动摩擦力的作用下做匀变速运动的加速度大小a=2 m/s2 由牛顿第二定律得,滑动摩擦力Ff=mg=ma物块与传送带间的动摩擦因数 =0

56、.2.(3)由速度图象可知,传送带与物块存在摩擦力的时间只有3 s02 s内:s物1=4 m(向左),s带1=v0t1=2.02 m=4 m(向右)23 s内:s物2=1 m(向右),s带2=v0t2=2.01 m=2 m(向右)所以,物块与传送带之间的相对位移s相=(4+4+2-1) m=9 m产生的内能 Q=Ff s相=mgs相=0.21.0109 J=18 J.ag名师诊断名师诊断专案突破对点集训决胜高考【答案】(1)方向向右 2.0 m/s理由见解析(2)0.2 (3)18 J 名师诊断名师诊断专案突破对点集训决胜高考12.如图所示,倾角为30的光滑斜面与粗糙的水平面平滑连接.现将一滑

57、块(可视为质点)从斜面上A点由静止释放,滑块最终停在水平面上的C点.已知A点距水平面的高度h=0.8 m,B点距C点的距离L=2.0 m,滑块经过B点时没有能量损失,g=10 m/s2.求:(1)滑块在运动过程中的最大速度.(2)滑块与水平面间的动摩擦因数.(3)滑块从A点释放后,经过时间t=1.0 s时速度的大小.名师诊断名师诊断专案突破对点集训决胜高考【解析】(1)滑块先在斜面上做匀加速运动,然后在水平面上做匀减速运动,故滑块运动到B点时速度最大,设滑块在斜面上运动的加速度大小为a1 mgsin 30=ma1 名师诊断名师诊断专案突破对点集训决胜高考=2a1. 所以vm=4 m/s.(2)

58、设滑块在水平面上运动的加速度大小为a2 mg=ma2 =2a2L得=0.4.(3)设滑块在斜面上运动的时间为t1 vm=a1t1得t1=0.8 s由于tt1,故滑块已经经过B点,做匀减速运动时间为t-t1=0.2 s 2mvhsin302mv名师诊断名师诊断专案突破对点集训决胜高考设t=1.0 s时速度大小为vv=vm-a2(t-t1)解得:v=3.2 m/s.【答案】(1)4 m/s (2)0.4 (3)3.2 m/s名师诊断名师诊断专案突破对点集训决胜高考如图所示,M是水平放置的半径足够大的圆盘,绕过其圆心的竖直轴OO匀速转动,规定经过圆心O水平向右为x轴的正方向.在圆心O正上方距盘面高为

59、h处有一个正在间断滴水的容器,从t=0时刻开始随传送带沿与x轴平行的方向做匀速直线运动,速度大小为v.已知容器13.在t=0时刻滴下第一滴水,以后每当前一滴水刚好落到盘面上时再滴一滴水.求:名师诊断名师诊断专案突破对点集训决胜高考(1)每一滴水经多长时间滴落到盘面上?(2)要使每一滴水在盘面上的落点都位于同一直线上,圆盘转动的角速度应为多大?(3)第二滴水与第三滴水在盘面上落点间的最大距离x.【解析】(1)水滴在竖直方向上做自由落体运动,有h=gt2,得t=.(2)由题意可知,在相邻两滴水的下落时间内,圆盘转过的角度应为n,所以角速度为122hg名师诊断名师诊断专案突破对点集训决胜高考=n.(

60、n=1,2,3)(3)第二滴水落在圆盘上的水平位移为 x2=v2t=2v 第三滴水落在圆盘上的水平位移为x3=v3t=3v 欲使两点间的距离最大,第二与第三滴水在盘面上的落点位于同一直径上圆心两侧,所以x=x2+x3=5v.【答案】(1) (2)n(n=1,2,3)(3)5v nt2gh2hg2hg2hg2hg2gh2hg 一、选择题(96分=54分)某驾培中心训练场有一段圆弧形坡道如图所示,将同一辆车分别停放在a点和b点.下述分析和比较正确的是( )A.车在a点受坡道的支持力大于在b点受的支持力1.名师诊断名师诊断专案突破对点集训决胜高考B.车在a点受坡道的摩擦力大于在b点受的摩擦力C.车在