中考物理专题复习力与运动测试.docx
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中考物理专题复习力与运动测试
专题二力与运动
思想方法提炼
一、对力的几点认识
1.关于力的概念.力是物体对物体的相互作用.这一定义体现了力的物质性和相互性.力是矢量.
2.力的效果
(1)力的静力学效应:
力能使物体发生形变.
(2)力的动力学效应:
a.瞬时效应:
使物体产生加速度F=ma
b.时间积累效应:
产生冲量I=Ft,使物体的动量发生变化Ft=△p
c.空间积累效应:
做功W=Fs,使物体的动能发生变化△Ek=W
3.物体受力分析的基本方法
(1)确定研究对象(隔离体、整体).
(2)按照次序画受力图,先主动力、后被动力,先场力、后接触力.
(3)只分析性质力,不分析效果力,合力与分力不能同时分析.
(4)结合物体的运动状态:
是静止还是运动,是直线运动还是曲线运动.如物体做曲线运动时,在某点所受合外力的方向一定指向轨迹弧线内侧的某个方向.
二、中学物理中常见的几种力
三、力和运动的关系
1.F=0时,加速度a=0.静止或匀速直线运动
F=恒量:
F与v在一条直线上——匀变速直线运动
F与v不在一条直线上——曲线运动(如平抛运动)
2.特殊力:
F大小恒定,方向与v始终垂直——匀速圆周运动
F=-kx——简谐振动
四、基本理论与应用
解题常用的理论主要有:
力的合成与分解、牛顿运动定律、匀变速直线运动规律、平抛运动的规律、圆周运动的规律等.力与运动的关系研究的是宏观低速下物体的运动,如各种交通运输工具、天体的运行、带电物体在电磁场中的运动等都属于其研究范畴,是中学物理的重要内容,是高考的重点和热点,在高考试题中所占的比重非常大.选择题、填空题、计算题等各种类型的试题都有,且常与电场、磁场、动量守恒、功能部分等知识相结合.
感悟·渗透·应用
一、力与运动的关系
力与运动关系的习题通常分为两大类:
一类是已知物体的受力情况,求解其运动情况;另一类是已知物体的运动情况,求解物体所受的未知力或与力有关的未知量.在这两类问题中,加速度a都起着桥梁的作用.而对物体进行正确的受力分析和运动状态及运动过程分析是解决这类问题的突破口和关键.
【例1】如图所示,质量M=10kg的木楔
静止于粗糙水平地面上,木楔与地面间的
动摩擦因数=0.2,在木楔的倾角为=30°
的斜面上,有一质量m=1.0kg的物块由静止
开始沿斜面下滑,当滑行路程s=1.4m时,
其速度v=1.4m/s.在这个过程中木楔处于静止状态.求地面对木楔的摩擦力的大小和方向(取g=10m/s2).
【解析】由于木楔没有动,不能用公式f=N计算木楔受到的摩擦力,题中所给出动摩擦因数的已知条件是多余的。
首先要判断物块沿斜面向下做匀加速直线运动,由运动学公式v2t-v20=2as可得其加速度a=v2/2s=0.7m/s2,由于a 物块和木楔的受力如图所示: 对物块,由牛顿第二定律得: mgsin-f1=maf1=4.3N mgcos-N1=0N1=N 对木楔,设地面对木楔的摩擦力如图 所示,由平衡条件: f=N′1sin-f′1cos=0.61N f的结果为正值,说明所设的方向与图设方向相同. 【解题回顾】物理习题的解答,重在对物理规律的理解和运用,忌生拉硬套公式.对两个或两个以上的物体,理解物体间相互作用的规律,正确选取并转移研究对象,是解题的基本能力要求.本题也可以用整体法求解: 对物块沿斜向下的加速度分解为水平方向acos和竖直方向asin,其水平方向上的加速度是木楔对木块作用力的水平分量产生的,根据力的相互作用规律,物块对木楔的水平方向的作用力也是macos,再根据木楔静止的现象,由平衡条件,得地面对木楔的摩擦力一定是macos=0.61N. 【例2】如图所示,一高度为h=0.2m的水平面在A点处与一倾角为θ=30°的斜面连接,一小球以v0=5m/s的速度在平面上向右运动。 求小球从A点运动到地面所需的时间(平面与斜面均光滑,取g=10m/s2)。 某同学对此题的解法为: 小球沿斜面运动,则 由此可求得落地的时间t。 问: 你同意上述解法吗? 若同意,求出所需的时间;若不同意,则说明理由并求出你认为正确的结果。 【解析】不同意。 小球应在A点离开平面做平抛运动,而不是沿斜面下滑。 正确做法为: 落地点与A点的水平距离 ① 斜面底宽 ② 小球离开A点后不会落到斜面,因此落地时间即为平抛运动时间。 ∴ ③ 二、临界状态的求解 临界状态的问题经常和最大值、最小值联系在一起,它需要在给定的物理情境中求解某些物理量的上限或下限,有时它与数学上的极值问题相类似.但有些问题只能从物理概念、规律的约束来求解,研究处理这类问题的关键是: (1)要能分析出临界状态的由来. (2)要能抓住处于临界状态时物体的受力、运动状态的特征. 【例3】如图所示,在相互垂直的匀强电场、磁场 中,有一个倾角为且足够长的光滑绝缘斜面.磁感应强 度为B,方向水平向外,电场强度的方向竖直向上.有 一质量为m,带电量为+q的小球静止在斜面顶端,这 时小球对斜面的压力恰好为0.若迅速把电场方向改为 竖直向下时,小球能在斜面上连续滑行多远? 所用 时间是多少? 【解析】开始电场方向向上时小球受重力和电场力两个 力作用,mg=qE,得电场强度E=mg/q. 当电场方向向下,小球在斜面上运动时小球受力 如图,在离开斜面之前小球垂直于斜面方向的加速度 为0. mgcos+qEcos=Bqv+N, 即2mgcos=Bqv+N 随v的变大小球对斜面的压力N在变小,当增大到某个值时压力为0,超过这个值后,小球将离开斜面做曲线运动. 沿斜面方向小球受到的合力 F=mgsin+qEsin=2mgsin为恒力,所以小球在离开斜面前做匀加速直线运动a=F/m=2gsin. 其临界条件是2mgcos=Bqv, 得即将离开斜面时的速度v=2mgcos/Bq. 由运动学公式v2=2as, 得到在斜面上滑行的距离为s=m2gcos2/(B2q2sin) 再根据v=at得运动时间: t=v/a=mctan/Bq. 【解题回顾】本题的关键有三点: (1)正确理解各种力的特点,如匀强电场中电场力是恒力,洛伦兹力随速度而变化,弹力是被动力等. (2)分析出小球离开斜面时临界状态,求出临界点的速度.(3)掌握运动和力的关系,判断出小球在离开斜面前做初速度为0的匀加速直线运动.下滑距离的求解也可以用动能定理求解,以加强对各种力的理解. 【例4】如图所示,一平直的传送带以v=2m/s的速度匀速运行,传送带把A处的工件运送到B处.A、B相距L=10m.从A处把工件无初速度地放到传送带上,经过时间t=6s传送到B处,欲用最短的 时间把工件从A处传送到B处, 求传送带的运行速度至少多大? 【解析】A物体无初速度放上传送带以后,物体将在摩擦力作用下做匀加速运动,因为L/t>v/2,这表明物体从A到B先做匀加速运动后做匀速运动. 设物体做匀加速运动的加速度为a,加速的时间为t1,相对地面通过的位移为s,则有v=at1,s=at21/2,s+v(t-t1)=L. 数值代入得a=1m/s2 要使工件从A到B的时间最短,须使物体始终做匀加速运动,至B点时速度为运送时间最短所对应的皮带运行的最小速度. 由v2=2aL,v= 【解题回顾】对力与运动关系的习题,正确判断物体的运动过程至关重要.工件在皮带上的运动可能是一直做匀加速运动、也可能是先匀加速运动后做匀速运动,关键是要判断这一临界点是否会出现.在求皮带运行速度的最小值时,也可以用数学方法求解: 设皮带的速度为v,物体加速的时间为t1,匀速的时间为t2,则L=(v/2)t1+vt2,而t1=v/a.t2=t-t1,得t=L/v+v/2a.由于L/v与v/2a的积为常数,当两者相等时其积为最大值,得v=时t有最小值.由此看出,求物理极值,可以用数学方法也可以采用物理方法.但一般而言,用物理方法比较简明. 三、在生产、生活中的运用. 高考制度的改革,不仅是考试形式的变化,更是高考内容的全面革新,其根本的核心是不仅要让学生掌握知识本身,更要让学生知道这些知识能解决哪些实际问题,因而新的高考试题十分强调对知识的实际应用的考查. 【例5】两个人要将质量M=1000kg的小车沿 一小型铁轨推上长L=5m,高h=1m的斜坡 顶端,如图所示.已知车在任何情况下所受 的摩擦阻力恒为车重的0.12倍,两人能发挥的 最大推力各为800N.在不允许使用别的工具的 情况下,两人能否将车刚好推到坡顶? 如果能,应如何办? (g取10m/s2) 【解析】由于推车沿斜坡向上运动时,车所受“阻力”大于两个人的推力之和. 即f1=Mgh/L+Mg=3.2×103N>F=1600N 所以不能从静止开始直接沿斜面将小车推到坡顶. 但因小车在水平面所受阻力小于两人的推力之和,即f2=Mg=1200N<1600N 故可先在水平面上加速推一段距离后再上斜坡.小车在水平面的加速度为 a1=(F-f2)/M=0.4m/s2 在斜坡上做匀减速运动,加速度为 a2=(F-f1)/M=-1.6m/s2 设小车在水平面上运行的位移为s到达斜面底端的速度为v. 由运动学公式2a1s=v2=-2a2L 解得s=20m.即两人先在水平面上推20m后,再推上斜坡,则刚好能把小车推到坡顶. 【解题回顾】本题的设问,只有经过深入思考,通过对物理情境的变换才能得以解决.由此可知,对联系实际问题应根据生活经验进行具体分析.不能机械地套用某种类型.这样才能切实有效地提高解题能力.另外,本题属半开放型试题,即没有提供具体的方法,需要同学自己想出办法,如果题中没有沿铁轨这一条件限制,还可以提出其他一些办法,如在斜面上沿斜线推等. 【例6】蹦床是运动员在一张绷紧的弹性网上蹦跳、翻滚并做各种空中动作的运动项目。 一个质量为60kg的运动员,从离水平网面3.2m高处自由下落,着网后沿竖直方向蹦回到离水平网面5.0m高处。 已知运动员与网接触的时间为1.2s。 若把在这段时间内网对运动员的作用力当作恒力处理,求此力的大小。 (g=10m/s2) 【解析】将运动员看作质量为m的质点,从h1高处下落,刚接触网时速度的大小 (向下) 弹跳后到达的高度为h2,刚离网时速度的大小 (向上) 速度的改变量 (向上) 以a表示加速度,△t表示接触时间,则 接触过程中运动员受到向上的弹力F和向下的重力mg。 由牛顿第二定律, 由以上五式解得, 代入数值得 N 四、曲线运动. 当物体受到的合力的方向与速度的方向不在一条直线上时,物体就要做曲线运动.中学物理能解决的曲线运动的习题主要有两种情形: 一种是平抛运动,一种是圆周运动.平抛运动的问题重点是掌握力及运动的合成与分解.圆周运动的问题重点是向心力的来源和运动的规律. 【例7】在光滑水平面上有一质量m=1.0×10-3kg, 电量q=1.0×10-10C的带正电小球,静止在O点, 以O点为原点,在该水平面内建立直角坐标系Oxy, 如图所示.现突然加一沿x轴正方向、场强大小 为E=2.0×106V/m的匀强电场,使小球开始运动, 经过1.0s,所加电场突然变为沿y轴正方向,场强大小 仍为E=2.0×106V/m的匀强电场,再经过1.0s所加电场又突然变为另一个匀强电场.使小球在此电场作用下经1.0s速度变为0.求速度为0时小球的位置. 【解析】由牛顿定律可知小球在水平面上的加速度 a=qE/m=0.20m/s2. 当场强沿x轴正方向时,经1.0s小球的速度大小为vx=at=0.20×1.0=0.20m/s(方向沿x轴方向) 小球沿x轴方向移动的距离为△x1=at2/2=0.10m. 在第2s内,电场方向y轴正方向,x方向不再受力, 所以第2s内小球在x方向做匀速运动,在y方向做初速度为0的匀加速直线运动(类似平抛运动) 沿y方向的距离: △y=at2/2=0.10m. 沿x方向的距离: △x2=vxt=0.2×1.0=0.20m. 第2s未在y方向分速度为: vy=at=0.20×1.0=0.20m/s 由上可知,此时小球运动方向与x轴成45°角,要使小球速度变为0,则在第3s内所加电场方向必须与此方向相反,即指向第三象限,与x轴成225°角. 在第3s内,设在电场作用下小球加速度的x分量和y方向分量分别为ax、ay,则 ax=vx/t=0.2m/s2, ay=vy/t=0.20m/s2; 在第3s未,小球到达的位置坐标为 x3=△x1+△x2+vxt-axt2/2=0.40m, y3=△y+vyt-ayt2/2=0.20m. 【解题回顾】学好物理要有一定的空间想像力,要分析、想像物体的运动状态和运动轨迹.作图可以化抽象为具体,提高解题成功率.本题小球的运动情景如图. 【例8】如图所示,有一质量为m的小球P与 穿过光滑水平板上小孔O的轻绳相连,用手拉着 绳子另一端,使小球在水平板上绕O点做半径 为a、角速度为的匀速圆周运动. 求: (1)此时绳上的拉力有多大? (2)若将绳子从此状态迅速放松,后又拉直, 使小球绕O做半径为b的匀速圆周运动.从放松到拉直这段过程经历了多长时间? (3)小球做半径为b的匀速圆周运动时,绳子上的拉力又是多大? 【解析】 (1)绳子上的拉力提供小球做匀速圆周运动的向心力,故有: F=m2a (2)松手后绳子上的拉力消失,小球将从松手时的位置沿圆周的切线方向,在光滑的水平面上做匀速直线运动.当绳在水平板上长为b时,绳又被拉紧.在这段匀速直线运动的过程中小球运动的距离为 s=, 如图所示 故t=s/v= (3)将刚拉紧绳时的速度分解为沿绳子的分量 和垂直于绳子的分量.在绳被拉紧的短暂过程中, 球损失了沿绳的分速度,保留着垂直于绳的分速度做匀速圆周运动.被保留的速度的大小为: v1=va/b=a2/b. 所以绳子后来的拉力为: F′=mv21/b=m2a4/b3. 【解题回顾】此题难在第3问,注意物体运动过程中的突变点,理解公式F=mv2/R中的v是垂直于半径、沿切线方向的速度. 五、图像的运用 【例9】如图所示,一对 平行光滑轨道设置在水平面上, 两轨道间距L=0.20m,电阻 R=1.0;有一导体杆静止地放 在轨道上,与两轨道垂直, 杆及轨道的电阻皆可忽略不计, 整个装置处于磁感应强度B=0.5T的匀强磁场中,磁场方向垂直轨道向下,现用一外力F沿轨道方向拉杆,使之做匀加速运动,测得力F与时间t的关系如图所示.求杆的质量m和加速度a 【解析】物体做匀加速运动的条件是合外力不变.导体杆运动过程中受拉力和安培力两个力作用,因安培力随着速度增加电流变大而变大,所以拉力随着时间而变化. 设杆的质量为m,加速度为a,则由运动学公式v=at, 感应电动势E=BLv,感应电流I=E/R, 安培力f=BIL, 由牛顿第二定律F-f=ma, 整理得F=ma+B2L2at/R, 在图线上取两点代入后可得a=10m/s2m=0.1kg. 练习题 如图所示,离子源从某小孔发射出带电量q=1.6×10-10C的正离子(初速度不计),在加速电压U=1000V作用下沿O1O2方向进入匀强磁场中.磁场限制在以O2为圆心半径为R0=2.64cm的区域内,磁感强度大小B为0.10T,方向垂直纸面向外,正离子沿偏离O1O2为60°角的方向从磁场中射出,打在屏上的P点,计算: (1)正离子质量m. (2)正离子通过磁场所需要的时间t. 解 ① ② 由图可见 R=R0·cot30° ③ 由①、②、③式得 =1.67×10-27(kg) (2)由图所示,离子飞出磁场,偏转60°角,故在磁场中飞 中考物理专题复习力与运动测试 一、选择题(选择一个正确答案,共15题,每题2分,计30分) 1.关于力的概念,下列说法错误的是() A.力是物体对物体的作用,离开物体力就不存在 B.一个物体受力,同时一定有另一个物体对它施加力的作用 C.马拉车向前,同时车也用同样大小的力向后拉马 D.从空中下降的雨滴不受力的作用 2.关于重力,下面哪个说法是错误的? () A.没有支撑的物体都要下落,是由于受到地球的吸引,这个力叫重力 B.重力在物体上的作用点叫重心,物体的重心有的可能不在物体上 C.重力的方向是竖直向下的,地球表面的物体所受重力方向可能不互相平行 D.重力的方向是竖直向下的,因此地球表面物体所受重力方向都互相平行 3.如图1所示,弹簧秤的称钩和提环上分别用细绳绕过定滑轮后吊着A、B两个物体且处于静止状态.A和B的质量都是0.5千克,则弹簧秤的读数为() A.零B.0.5NC.4.9ND.无法确定 4.足球运动员把足球踢向空中,如图2所示。 若不计空气阻力,则下列表示足球在空中飞行时的受力图中(G表示重力,F表示脚对球的作用力),正确的是() ( 图1图2 5.下列说法,物体运动状态没有发生改变的是() A.火车启动时,从静止变为运动B.在地面上滚动的小球,速度逐渐变慢 C.重物被吊车沿直线向上匀速吊起D.汽车在盘山公路上匀速行驶 6.物体从光滑的斜面滑下的过程中(不计空气阻力),受到的力有() A、重力和支持力B、重力、支持力和下滑力 C、重力、下滑力和摩擦力D、重力和下滑力 7.下列说法中正确的是() A.手提水桶感觉很累,原因是水桶的重力作用在手上了 B.鸡蛋砸石头,鸡蛋碎了,原因是鸡蛋受到的力大 C.推出去的铅球,可以在空中飞行,原因是铅球始终受到推力的作用 D.在草地上滚动的足球,最终会停下来,原因是足球受到了摩擦力 8.A、B两物体叠放在水平桌面上,在如图3所示的三种情况下: ①甲图中两物体均处于静止状态;②乙图中水平恒力F作用在B物体上,使A、B一起以2m/s的速度做匀速直线运动;③丙图中水平恒力F作用在B物体上,使A、B一起以20m/s的速度做匀速直线运动。 比较上述三种情况下物体A在水平方向的受力情况,以下说法正确的是() 图3 A、三种情况下,A在水平方向都不受力 B、三种情况下,A在水平方向都受力且受力相同 C、①中A在水平方向不受力,②、③中A在水平方向都受力但受力不同 D、①中A在水平方向不受力,②、③中A在水平方向都受力但受力相同 9.铅笔盒放在水平桌面上,静止时,在下列各对力中属于平衡力的是() A.桌面对铅笔盒的支持力与铅笔盒对桌面的压力 B.桌子受到的重力与铅笔盒受到的重力 C.铅笔盒受到的重力与桌面对铅笔盒的支持力 D.铅笔盒对桌面的压力与地面对桌子的支持力 10.将一薄铜条的下端固定,分别用不同力去推它,使其发生如图4所示的形变.如果F1=F3=F4>F2那么,能说明力的作用效果与力大小有关的的图是() A.a和bB.a和cC.a和dD.c和d 图4 abcd 11.下列实例中,为了减小摩擦的是() A.要把拧得很紧的瓶盖扭开,在手和瓶盖间垫一块毛巾 B.手表上用于调节指针的旋钮该有凹凸不平的条纹 C.为把玻璃窗擦的更干净些,要用更大一点的力压抹布 D.移动较重的货箱时,在货箱下面垫上几根圆木 12.小明匀速爬杆,小刚匀速爬绳。 有关他们受到的摩擦力,下面说法正确的是() A、因为爬杆时手握杆的压力大,所以小明受到的摩擦力一定大 B、因为绳子粗糙,所以小刚受到的摩擦力一定大 C、小明和小刚受到的摩擦力一定相等 D、若小明的体重大,则他受到的摩擦力一定大 13.一块大石头和一块小石子都被举高后,下列说法正确的是() A.大石块有重力势能,小石子没有重力势能B.大石块没有重力势能,小石子有重力势能 C.大石块、小石子都有重力势能D.大石块、小石子都没有重力势能 14.下面关于力学现象的解释中,正确的是() A.大力士不能凭空把自己举起来,说明力是使物体运动的原因 B.物体在空中自由下落,速度越来越快,说明力是改变物体运动状态的原因 C.汽车上坡,没有向上的推力或拉力,车会向下运动,说明车此时没有惯性 D.球在草地上越滚越慢,说明力的作用效果只能改变物体运动速度的大小 15.如图5所示,在一辆放在水平地面上的表面光滑的小车上,静止放置质量为m1、m2的两个小球(m2>m1).当车从静止状态突然水平向右启动时,则两个小球() A.一起向左运动,且m2的速度大于m1的速度 B.一起向右运动,且m2的速度大于m1的速度 C.一起向左运动,且m2的速度等于m1的速度 D.对地面仍保持静止 图5 二、填空题 16.图6中的(a)、(b)、(c)三图分别表示打棒球的三种情况,观察图中的现象可以得出的初步结论是: _______________________________。 18.如图7,当电风扇工作时,空气会由静止流动起来,这说明力能_____________ ___;同时小车将向_____运动,原因是___________;类似的装置可应用在某些交通工具上,试举一例___________。 这类交通工具在月球上是无法工作的,这是因为: ______________________________。 19.如图8,水平传送带正将一袋大米从车间运送到粮仓。 重500N的一袋大米静止放到传送带上,米袋先在传送带上滑动,稍后与传送带一起匀速运动,米袋滑动时受到的摩擦力大小是重力的0.5倍。 米袋在滑动时受到的摩擦力方向向(左或右),随传送带一起匀速运动时受到的摩擦力大小为N。 17.如图9,使用一只的弹簧测力计测力时,首先观察弹簧测力计得到: 弹簧测力计的分度值是__________,最大测量值是_________。 图6 图9 图6 20.如图9所示,弹簧测力计测量范围是______,指针所示被测物重力是_____N. 21.用弹簧测力计沿水平方向拉着一木块在水平木板上做匀速直线运动时,弹簧测力计的示数为12N,此时木块所受的合力为_______N.若将拉力增大,当弹簧测力计的示数为20N时,木块受到的滑动摩擦力的大小为_______N. 图10 22.如图10-甲所示,完全相同的木块A和B叠放在水平桌面上,在12N的水平拉力F1作用下,A.B一起作匀速直线运动,此时木块B所受的摩擦力为______N;若将A.B紧靠着放在水平桌面上,用水平力F2推A使它们一起匀速运动(如图乙所示),则推力F2=_________N. 23.竖直向空中抛出一个小石子,石子离开手后仍继续向上运动的原因是___________;石子在上升过程中,速度越来越小,其原因是___________________. 三、简答题 24.由于车辆超载,每年给我国公路造成的损失高达300亿元。 汽车载质量超过标准载质量的一倍时,如果在沥青公路上行驶一次,对路面的损坏程度相当于标准载质量时行驶256次;国务院已颁布《中华人民共和国道路交通安全法实施条例》,此条例于2004年5月1日起施行,为治理超载营运提供了法律依据。 请你从两个方面解释: 车辆超载为什么会加快路面损坏? 四、作图题 25.有一个木球在水中上浮,在图11中画出木球竖直方向所受到的力的示意图。 26.在自动化生
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