临门一脚高考物理热点专题精确射靶专题复习+专题一++力的作用.docx
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临门一脚高考物理热点专题精确射靶专题复习+专题一++力的作用
专题一力的作用
[考点精要]
考点一、弹力
1.产生条件:
直接接触、发生弹性形变。
2.弹力的方向:
支持力或压力的方向总是与接触面垂直;轻绳的拉力,沿绳指向绳收缩的方向;杆的弹力方向不一定沿杆所在直线。
3.弹力的大小:
①弹簧的弹力:
在弹性限度内,F=kx。
②非弹簧的弹力:
弹力的大小由物体的运动状态和其他受力决定,常依据平衡条件或牛顿运动定律求解。
考点二、摩擦力
1.产生条件:
接触面粗糙、接触处有弹力、两物体间有相对运动或相对运动趋势。
2.摩擦力的方向:
沿着接触面,与物体相对运动的方向或相对运动趋势的方向相反。
3.摩擦力的大小:
①静摩擦力:
大小为0 ②滑动摩擦力: 大小为F=μFN,只与正压力的大小及动摩擦因数有关,而与接触面的大小及物体的运动状态无关。 考点三、共点力作用下物体的平衡 1.平衡状态: 静止或匀速直线运动,即状态不变的运动状态 2.平衡条件: 合外力F合=0,或者Fx合=0,Fy合=0。 3.一个重要的推论: 物体在多个共点力作用下处于平衡状态时,其中任意一个力与其余力的合力等大反向。 考点四、牛顿运动定律 1.牛顿第一定律 该定律的意义在于它指出了物体在不受力时所具有的运动状态——保持静止或匀速运动;揭示了力是改变物体运动状态的原因。 2.牛顿第二定律 (1)意义: 揭示了决定加速度(大小和方向)的因素是合外力和物体的质量,三者之间的定量关系为 F合=ma。 (2)应用: 加速度a是联系物体的受力情况与运动情况之间的纽带,可以由力求运动,也可以根据运动求受力。 (3)注意: 应用F合=ma时,须注意矢量性、瞬时性和相对性。 3.牛顿第三定律 (1)意义: 揭示了物体间作用的相互性。 (2)应用: 求某一个力时,可先求出其反作用力。 【巧点妙拨】 1.通过有关摩擦力的几种说法,加深对摩擦力的理解 (1)摩擦力的方向与物体的运动方向可能相同,也可能相反,还可能不在同一直线上。 (2)运动的物体可以受静摩擦力作用,静止的物体也可以受滑动摩擦力作用。 (3)静摩擦力和滑动摩擦力,可以对物体做功,可以不做功,可以做正功,也可以做负功。 静摩擦力对系统一定不做功;滑动摩擦力对系统做负功。 2.正确分析物体的受力方法 (1)按顺序分析: 先分析重力,再分析接触力(弹力、摩擦力,各自数目不超过接触面的数目),最后分析其它场力(电磁力)。 (2)须结合物体的运动状态: 常依据平衡条件或加速度方向判断某一弹力(或摩擦力)的有无。 (3)注意检查: 即依据力的物质性和相互性以及物体所处的运动状态,检查受力分析是否出现漏力或多力等。 3.平衡问题中处理力的方法 (1)三力平衡问题中处理力的方法有: 图解法、合成法、正交分解法、相似三角形法。 (2)三力以上平衡问题中一般用正交分解法。 4.动力学问题的处理方法 加速度是联系力和运动的桥梁,解决动力学问题的关键在于做好受力分析和运动分析,根据受力情况和运动情况求出加速度。 【授之以渔】关于最大静摩擦力 [题型示例]A、B两个完全相同的小物体之间用一劲度系数很大的轻质弹簧相连接,放于倾角为θ的斜面上,如图所示,两物体与斜面间的动摩擦因数均为μ,且μ>tanθ,已知欲使A、B均保持静止,弹簧的长度必须满足l1≤l≤l2.若最大静摩擦力等于滑动摩擦力,由此可以求出的物理量为() A.弹簧的自然长度 B.弹簧的劲度系数 C.最大静摩擦力 D.物体的质量 [解析]当弹簧收缩时,A物体先被推动,对A物体,据平衡条件得: k(l0-l1)+mgsinθ=μmgcosθ① 当弹簧拉伸时,B物体先被拉动,有: k(l2-l0)+mgsinθ=μmgcosθ② 解得: l0= (l1+l2) [答案]A [名师坐堂] (1)当物体刚好不能相对于接触面滑动时,物体所受的静摩擦力达到最大值,即最大静摩擦力。 (2)就本题而言,由于重力沿斜面向下的分力作用,物体被向下推或被向下拉时,更容易使物体移动。 [典例对应] 【例1】(2014·新课标)如图,用橡皮筋将一小球悬挂在小车的架子上,系统处于平衡状态。 现使小车从静止开始向左加速,加速度从零开始逐渐增大到某一值,然后保持此值,小球稳定在偏离竖直方向某一角度上(橡皮筋在弹性限度内)。 与稳定在竖直位置时相比,小球高度() A.一定升高 B.一定降低 C.保持不变 D.升高或降低由橡皮筋的劲度系数决定 [命题意图]从知识层面看,本题涉及共点力平衡和牛顿第二定律,都是Ⅱ级知识点,从能力层面分析,本题主要考查学生运用物理知识进行推理和解决实际问题的能力,本题不再比较弹性绳拉力大小,而是比较小球在两种状态下位置的高低,从而在能力上有了更高的要求。 [解析]设橡皮筋原长为l0,小球稳定在竖直位置时,橡皮筋长度为l1,当小球随小车向左加速时,橡皮筋长度为l2。 据平衡条件得: k(l1-l0)=mg① 据牛顿第二定律得: k(l2-l0)cosθ=mg② 静止时,小球离悬点的竖直距离为: h1=l1③ 小球随车向左加速运动时,离悬点的竖直距离为: h2=l2cosθ④ 解得: h1=l0+ h2=l0cosθ+ 可见,h1>h2,即小球的高度变高了。 [答案]A [题后反思] (1)要定量表示小球所处位置的高度,就必须找出一个固定位置(某一较高位置或某一较低位置)作为参考。 (2)本题较易错选C,其原因有两个,一是凭猜测,二是忽视了橡皮筋的原长,将伸长量当成橡皮筋的总长。 由kx1=mg和kx2cosθ=mg得出x1=x2cosθ,从而误选C。 【例2】(2014·江苏高考)如图所示,A、B两物块的质量分别为2m和m。 静止叠放在水平地上,A、B两物体间的动摩擦因数为μ,B与地面间的动摩擦因数为 μ,最大摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度为g。 现对A施加一个水平拉力F,则() A.当F<2μmg时,A、B都相对地面静止 B.当F= μmg时,A的加速度为 μg C.当F>3μmg时,A相对B滑动 D.无论F为何值,B的加速度不会超过 μmg [命题意图]本题需要分析判断A、B两物体之间是否相对滑动,依此考查考生的分析推理能力,涉及的知识点有物体的受力分析、牛顿第二定律和最大静摩擦力等。 [解析]首先判断物体B能否在地面上运动。 A对B的摩擦力为动力,其最大值为: f1=2μmg 地面对B的摩擦力为阻力,其最大值为: f2= μ(m+2m)g= μmg 可见,f1>f2,故当力F足够大时,物体B能运动起来。 当A、B都相对地面静止时有: F=fAB≤2μmg(对A物体), 且F=f地≤ μmg(对A、B构成整体) 解得: F≤ μmg,故A选项错。 当A、B一起运动而恰不发生相对滑动时,据牛顿第二定律得: F1— μ(mg+2mg)=3ma1 2μmg- μmg=ma1 解得: F1=3μmg 可见,当 μmg 当F= μmg时,对A、B构成整体有: F- μmg=3ma2 解得: a2= μg 故B选项正确。 当B物块运动起来时,有: fab- μmg=maB 其中fab≤2μmg 解得: aB≤ μmg,故D选项正确。 [答案]BCD [题后反思] (1)只有当A、B间的动摩擦因数μAB跟B与地面间动摩擦因数μ地间满足μABmAg>μ地(mA+mB)g时,B才能加速运动起来,否则,无论拉A的力F多大,B物块总静止不动。 (2)A、B一起做加速运动的受力标志是: A、B间存在静摩擦力fAB,且满足fB地 μmg (3)物块与板间的相对滑动问题一直是高考的热点,同时,又是难点,同学们须予以高度重视。 [命题趋向] 力、牛顿运动定律是整个力学的基础,也是历年来高考考查的重点,主要考查学生对基础知识、基本规律的理解和应用能力。 平衡问题一般以选择题为主,难度适中;动力学问题既有选择题又有计算题,并且计算题常常结合功能关系、电磁场等知识,有一定难度。 [直击高考] 1、选择题(共10小题,在每一小题给出的四个选项中,至少有一个是正确的) 1.用火箭发射人造卫星,假设火箭由静止竖直升空的过程中,火箭里燃料燃烧喷出气体产生的推力大小不变,空气的阻力也认为不变,则下列图象中能反映火箭的速度v或加速度a随时间t变化的图象为() 2.如图所示,在倾角为30°的光滑斜面上,A、B两个质量均为m的滑块用轻质弹簧相连,此时弹簧长度为l,弹簧的劲度系数为k,水平力F作用在滑块B上,则下列说法正确的是() A.弹簧原长为l+ B.弹簧原长为l+ C.力F的大小为 mg D.力F的大小为 mg 3. 如图所示,轻弹簧上端连接一较短的,轻绳上端轻绳固定,下端拴一小球,小球与光滑的三角形斜面接触,弹簧处于竖直状态。 现用力F竖直向上推斜面,使斜面缓慢向上运动直至弹簧与斜面平行,则在此过程中, 以下说法正确的是() A.小球对斜面的压力一直增大 B.弹簧对小球拉力一直减小 C.斜面对小球做正功 D.推力F做的功等于斜面与小球机械能的增加 4.如图甲所示,轻质弹簧的下端固定在水平面上,上端放置一小物体(物体与弹簧不连接),初始时物体处于静止状态。 现用竖直向上的拉力F作用在物体上,使物体开始向上做匀加速直线运动,拉力F与物体位移x的关系如图乙所示(g=10m/s2),则下列结论正确的是( ) A.物体在运动过程中处于超重状态 B.物体的质量为5kg C.物体的加速度大小为5m/s2 D.弹簧的劲度系数为750N/m 5.某马戏团演员做滑杆表演.竖直滑杆上端固定,下端悬空,滑杆的重力为200N.在杆的顶部装有一个拉力传感器,可以显示杆顶端所受拉力的大小.已知演员在滑杆的顶端做完动作之后,先在杆上静止了0.5s,然后沿杆下滑,3.5s末刚好滑到杆底端,并且速度恰好为零.整个过程中演员的v—t图象和传感器显示的拉力随时间的变化情况如图所示,g取10m/s2.则下述说法正确的是() A.演员的体重为800N B.演员在最后2s内一直处于超重状态 C.传感器显示的最小拉力为620N D.滑杆长7.5m 6.如图所示,一质量为M=2kg(包括定滑轮)倾角为30°的斜面体放于水平面上,一质量为m=1kg的小物体置于斜面体上,一细绳跨过不计摩擦的轻质定滑轮,一端与小物体相连,另一端与轻质弹簧相接,细绳与斜面平行,固定轻质弹簧的细绳与水平面也成30°角。 整个系统处于静止状态,弹簧秤的示数为4.9N,重力加速度为g=9.8m/s2,以下说法正确的是() A.斜面对小物体的摩擦力大小为零 B.水平面对斜面体的静摩擦力大小为2.45N C.小物体对斜面体的压力大小为5 N D.斜面体对水平面的压力大小为31.85N 7.如图所示,细线的一端系一质量为m的小球,另一端固定在倾角为θ的光滑斜面体顶端,细线与斜面平行.在斜面体以加速度a水平向左做匀加速直线运动的过程中,小球始终静止在斜面上,小球受到细线的拉力T和斜面的支持力为FN分别为(重力加速度为g)( ) A.T=m(gsinθ+acosθ),FN=m(gcosθ-asinθ) B.T=m(gsinθ-acosθ),FN=m(gcosθ+asinθ) C.若增大加速度a后,细绳仍能拉直,则T增大,FN减小 D.若增大加速度a后,细绳仍能拉直,则T减小,FN增大 8.(原创题)如图甲·所示,A、B两个物体叠放在水平面上,B的上下表面均水平,A物体与一拉力传感器相连接,连接力传感器和物体A的细绳保持水平。 从t=0时刻起,用一水平向右的力F=kt(k为常数)作用在B的物体上,力传感器的示数随时间变化的图线如图乙所示,已知k、t1、t2,且最大静摩擦力等于滑动摩擦力。 据此可求( ) A.A、B之间的最大静摩擦力 B.水平面与B之间的滑动摩擦力 C.A、B之间的动摩擦因数μAB D.B与水平面间的动摩擦因数μ 9.如图所示,A、B两个小球用一轻质弹簧相连接,放于光滑的半球形容器中,最终它们静止于如图所示的位置。 用FNA、FNB分别表示A、B两球所受支持力大小,用mA、mB分别表示A、B两球的质量,则以下关系式中正确的是() A. = = B. = , = C. = , = D. = , = 10.如图所示,吊篮A、物体B、物体C的质量分别为m、3m、2m。 B和C分别固定在弹簧两端,弹簧的质量不计。 B和C在吊篮的水平底板上处于静止状态。 将悬挂吊篮的轻绳剪断的瞬间() A.吊篮A的加速度大小为g B.物体B的加速度大小为g C.物体C的加速度大小为2g D.A、B、C的加速度大小都等于g 二、计算论述题 11.从离地面h=60m高处由静止释放一个质量为m的小球A,同时在它下方地面处以初速度v0=30m/s竖直上抛另一个质量为m的小球B,若空气对两个小球的阻力f大小不变,均为f=0.5mg,取g=10m/s2。 求经过多长时间相遇。 12.利用弹簧弹射和皮带传动装置可以将工件运送至高处.如图所示,已知传送轨道平面与水平方向成37°角,倾角也是37°的光滑斜面轨道固定于地面且与传送轨道良好对接,弹簧下端固定在斜面底端,工件与皮带间的动摩擦因数μ=0.25.皮带传动装置顺时针匀速转动的速度v=4m/s,两轮轴心相距L=5m,B、C分别是传送带与两轮的切点,轮缘与传送带之间不打滑.现将质量m=lkg的工件放在弹簧上,用力将弹簧压缩至A点后由静止释放,工件离开斜面顶端滑到皮带上的B点时速度v0=8m/s,AB间的距离s=lm,此时,工件脱离弹簧。 工件可视为质点,g取l0m/s2.(sin37°=0.6,cos37°=0.8)求: (1)弹簧的最大弹性势能; (2)工件沿传送带上滑的时间。 专题一答案 1.[解析]设推力为F,阻力为F1,根据牛顿第二定律得 ,由于火箭的质量减小,故其加速度越来越大,v-t图像中图线的斜率越来越大,A错误B正确.加速度虽然是增大,但是加速度不与时间成正比,C、D错误. [答案]B 2.[解析]对A物体,据平衡条件得mgsin30°=kx,其中x=l0-l,解得l0=l+ A选项对;对A、B构成整体,据平衡条件得: Fcos30°=2mgsin30°,解得 mg,D选项对。 [答案]AD 3. [解析]在斜面缓慢上升过程中,小球受力如图所示,可见,小球所受支持力FN逐渐增大,弹簧拉力逐渐减小,A、B均正确;弹簧的长度逐渐减小,小球逐渐升高,支持力FN对小球做正功,C对;推力F所做的功等于斜面体小球及弹簧构成系统的机械能增量,D错。 [答案]ABC 4.[解析]物体向上做匀加速直线运动,故物体在运动过程中处于超重状态,选项A正确. 开始时物体静止则有mg=kx0. 当物体向上运动的位移为x(x≤4cm)时,由牛顿第二定律,F+k(x0-x)-mg=ma,由以上二式得F=ma+kx 由F-x图象可知,x=0时,F1=10N=ma x>4cm,物体与弹簧分离,则F2=30N,F2-mg=ma 解得m=2kg,a=5m/s2 再由图象的斜率可得弹簧的劲度系数为k=500N/m 故选项A、C正确,选项B、D错误。 [答案]AC 5.[解析]演员的体重为G=800N-200N=600N,A错;最后2s内演匀减下降,加速度竖直向上,一直处于超重状态,B对;在0.5~1.5s内,a=3m/s2,mg-f=ma,传感器所受拉力为: F=200+f,解得F=620N,C对;杆长为L= ×3×3m=4.5m,D错。 [答案]BC 6.[解析]据平衡条件得小物体所受静摩擦力大小为F1=mgsin30°-F=1×9.8× N-4.9N=0,A对;地台对斜面体的摩擦力为F2=Fcos30°=4.9× N=2.45 N,B错;小物体对斜面的压力大小为FN1=mgcos30°= N,C错;斜面体对水平面的压力大小为FN2=(M+m)g+Fsin30°=31.85N,D对。 [答案]AD 7.[解析]据牛顿第二定律得: mgsinθ-T=macosθ, FN-mgcosθ=masinθ,解得T=m(gsinθ-acosθ), FN=m(gcosθ+asinθ),可见A错B对;由T和FN表达式可知,a增大时,T减小,FN增大。 [答案]BD 8.[解析]当B被拉动后,力传感器才有示数,地面对B的最大静摩擦力为fm=kt1,A、B相对滑动后,力传感器的示数保持不变,则fAB=kt2-fm=k(t2-t1),A、B对;由于A、B的质量未知,则μAB和μ不能求出。 [答案]AB 9.[解析]A、B小球受力如图所示,据正弦定理得: 解得: , [答案]B 10.[解析]未剪断轻绳时,弹簧弹力为3mg,剪断轻绳瞬间弹簧弹力不变,故B的加速度为零,B错误.剪断轻绳后A和C将一起向下加速,把A和C视为一个整体,根据牛顿第二定律,可知A和C的加速度 ,A、D错误,C正确. [答案]C 11.[解析]小球A下落的加速度 =5m/s2 小球B上升的加速度 =15m/s2 因为v0=30m/s,则B球上升的最大高度hB= =30m,上升的时间 =2s 此时A球下落的高度hA= a1t21=10m 因为hB+hA 当B球到达最高点时A球的速度vA=a1t1=10m/s A、B两球相距Δh=h-(hA+hB)=20m 再经过时间t2= =2s,A与B球相遇. 小球B与A球相遇所需的时间t=t1+t2=4s [答案]4s 12.[解析] (1)据机械能守恒定律得 EPm=mgxsin37°+ ① 解得弹簧的最大弹性势能为: EPm=38J (2)工件刚滑上传送带时,加速度为a1, 据牛顿第二定律得: mgsin37°+μmgcos37°=ma1② 设工件匀减速到带速过程的时间和位移分别为t1和x1 v=v0-a1t1③ v2-v20=2(-a1)x1④ 解得: 之后,工件所受摩擦力变为向上,据牛顿第二定律得: mgsin37°-μmgcos37°=ma2⑤ 解得: a2=4m/s2 工件沿传送带向上的最大位移x2为: -v2=2(-a2)x2⑥ 解得x2=2m x1+x2=5m=L 故工件恰好滑到顶端C. 工件沿传送带上滑的总时间为: t=t1+t2⑦ v=a2t2⑧ 解得: t=1.5s
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