选择题
典例1 (湖北省荆门市2012届高三元月调研考试理综卷、湖北省黄冈市团风中学2012年高三下学期理科综合试题)小明同学为感受相互作用力的大小,他用手托着书使它做下述各种情况的运动,那么,书对手的作用力最大的情况是( )
A.向下的匀加速运动 B.向上的匀减速运动
;根据牛顿第三定律,手对书的作用力与书对手的作用力大小相等,显然,选项D正确。本题答案为D。
注意:当书向右匀减速运动时,手对书的作用力是手对书竖直向上的支持力和水平向左的摩擦力的合力,书共受到3个力的作用,不是2个力。
典例2 (吉林省长春市2012届高三第一调研测试)如图所示,50个大小相同、质量均为m的小物块,在平行于斜面向上的恒力F作用下一起沿斜面向上运动。已知斜面足够长,倾角为30°,各物块与斜面的动摩擦因数相同,重力加速度为g,则第3个小物块对第2个小物块的作用力大小为 ( )
点评:解决连接体问题的常用方法或步骤是“先用整体法后用隔离法”,注意区分内力和外力。
备考必知:牛顿第二定律主要用于处理两类基本问题,即已知受力情况求解物体的运动状况,已知运动状况判断物体的受力情况,无论是哪类问题,加速度始终是联系运动和力的桥梁和纽带;根据运动情况求解加速度时,要特别注意加速度的方向,因为它决定了合外力的方向。
预测题1 (浙江省宁波市2012届高三第一学期期末考试)如图所示,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这种情况,木块从左端运动到右端的时间为t=,选项A正确;如果木块到达右端时,速度大小刚好增加到v,那么所求时间t=或者,所以选木块组成的系统为研究对象,对其受力分析并根据牛顿第二定律可得,木块4对木块3的作用力大小为F-3ma=(1-)F;若不光滑,设动摩擦因数为μ,同理可先运用整体法求出,系统的加速度大小为a=,再选取前3个木块组成的系统为研究对象,对其受力分析并根据牛顿第二定律可得,木块4对木块3的作用力大小为F-3ma-3μmg=(1-)F;显然,不论是否光滑,均为(1-)F,选项D正确。本题答案为D。
预测题3 (河北衡水市2012届高三上学期期末教学质量监测物理试题)如图所示,小车沿水平面做直线运动,小车内光滑底面上有一物块被压缩的弹簧压向左壁,小车向右加速运动。若小车的向右加速度增大,则车左壁受物块的压力F1和车右壁受弹簧的压力F2的大小变化是( )
A.F1不变,F2变大 B.F1变大,F2不变 C.F1、F2都变大 D.F1变大,F2减小
3.B 解析:若小车向右运动的加速度增大,那么物块向右匀速的加速度也要增大,对物块受力分析,物块在水平方向上受到车左壁对其水平向右的作用力(大小为F1)和弹簧做负功,小球的机械能逐渐减小,当小球返回抛出点时速度小于抛出时的初速度,所以选项D可排除;因为上升过程和下降过程中的路程相等,所以表示上升过程的图线与坐标轴围成图形的面积与表示下降过程的图线与坐标轴围成图形的面积相等,显然,选项B可排除。只有选项C正确。本题答案为C。
注意:若设空气阻力的大小恒为f,则物体竖直向上做匀减速直线运动的加速度大小a1=(mg+f)/m,竖直向下做匀加速直线运动的加速度大小a2=(mg-f)/m,显然a1>a2,所以表示上升过程的图线斜率的绝对值较大,据此也可排除选项BD。
典例2 (陕西省西安八校2012届高三上学期期中联考)从同一地点同时开始沿同一直线运动的两个物体I、II的速度图象如图所示.在0~t2时间内,下列说法中正确的是( )
A.I物体所受的合外力不断增大,II物体所受的合外力不断减小
B.在第一次相遇之前,t1时刻两物体相距最远
C.t2时刻两物体相遇
D.I、II两个物体的平均速度大小都是(v1+v2)/2
体做匀减速直线运动,其平均速度等于初末瞬时速度的平均值,即等于(v1+v2)/2,而I物体在该时间段内的位移大于II物体,所以其平均速度肯定大于(v1+v2)/2,选项D错误。本题答案为B。
点评:v-t图象的斜率表示加速度,而加速度始终是联系力与运动关系的纽带和桥梁。
备考必知:物体的运动图象能够反映物体的运动规律,根据题干给出的运动图象,结合实际情况,我们就可以构建清晰的物理模型;由图象求出物体的加速度,已知加速度再根据牛顿第二定律就可以求解物体的受力情况,这也正是运动图象与牛顿运动定律容易综合命题的原因。
预测题1 (四川省广元中学2012届高三第六次月考理综卷)如图所示绘出了轮胎与地面间的动摩擦因数分别为μ1和μ2时,紧急刹车时的刹车痕迹(即刹车距离s)与刹车前
A.μ1<μ2 B.μ1=μ2
C.μ1>μ2 D .条件不足,不能比较
1.C 解析:根据牛顿第二定律可知,汽车刹车时的加速度大小与轮胎与地面间的动摩擦因数μ之间的关系为a=μg,刹车距离s与刹车前车速v的关系为s=v2/2a=v2/2μg,可见,原点的倾斜线段,对应的a – t图象是平行于时间轴的水平线段;在t1-t2时间内,合外力F=0,加速度a=0,物体以速度v0做匀速直线运动,所以这段时间对应的v – t图象是平行于时间轴的水平线段,对应的a – t图象与时间轴重合;同理,可分析出,在t2-t3时间内的v – t图象和a – t图象,分别如选AC所示。本题答案为AC。
预测题3 (陕西省西安八校2012届高三上学期期中联考)放在水平地面上的一物块,受到方向不变的水平推力F的作用,F的大小与时间t的关系和物块速度v与时间t的关系如图所示.取重力加速度g=10m/s2.由此两图线可以求得物块的质量m和物块与地面之间 C.m=0.5kg,μ=0.2 D.m=1kg,μ=0.2
三第四次月考试题)在探究超重和失重规律时,某体重为G的同学站在一压力传感器上完成一次下蹲动作。传感器和计算机相连,经计算机处理后得到压力F随时间t变化的图点评:经计算机处理后得到的压力F就是该同学的视重,当该同学处于失重状态时,压力F小于其重力(也叫做实重),当该同学处于超重状态时,压力F大于其重力。
典例2 (湖北省百所重点中学2012届高三联考)下列有关超重和失重的说法,正确的是( )
A.无论物体处于超重还是失重状态,物体所受的重力总是不变的
B.做竖直上抛运动的物体处于完全失重状态
C.在沿竖直方向上运动的升降机中出现失重现象时,升降机一定处于上升过程
D.在沿竖直方向上运动的升降机中出现失重现象时,升降机一定处于下降过程
解析:无论物体处于超重还是失重状态,物体所受的重力总是不变的,只是物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力发生了变化,看起来物重好像增大或减小,选项A正确;做竖直上抛运动的物体的加速度就是重力加速度g,所以物体处于完全失重状态,选项B正确;若在沿竖直方向上运动的升降机中出现失重现象,说明升降机的加速度方向向下,升降机可能向上做减速运动,也可能向下做加速运动,选项CD错误。本题答案为AB。
点评:本题考查考生对物理概念的理解,难道较低。
备考必知:(1)超重或失重现象并不是物体的重力发生了变化,它与物体的速度方向无关,只与加速度的方向有关;(2)根据加速度的方向判断超重和失重状态:当加速度方向竖直向上或者具有竖直向上的分量时,物体处于超重状态;当加速度方向竖直向下或者具有竖直向下的分量时,物体处于失重状态。(3)发生超重或失重现象的物体不一定仅在竖直方向上运动,当物体的加速度在竖直方向上有分量时,物体也处于超重或失重状态。
预测题1 (陕西省西工大附中2012届高三适应性测试理综卷)建筑工地常用吊车通过钢索将建筑材料从地面吊到高处。如图所示为建筑材料被吊车竖直向上提升过程的简化运动图象,下列判断正确的是( )
A.前5s的平均速度是0.5m/s B.整个过程上升高度是28m
C.30~36s材料处于超重状态 D.前10s钢索最容易发生断裂
1.BD 解析:根据图象可知,第5s时的瞬时速度为0.5m/s,前5s的平均速度是0.25m/s,
预测题2 (辽宁省沈阳二中2012届高三月考物理试题)如图所示,是某同学站在压力传感器上,做下蹲-起立的动作时记录的力随时间变化的图线,纵坐标为力(单位为牛顿),横坐标为时间。由图线可知( )
A.该同学做了两次下蹲-起立的动作 B.该同学做了一次下蹲-起立的动作
C.下蹲过程中人处于失重状态
D.下蹲过程中先处于超重状态后处于失重状态
D. 航天员对坐椅的压力大小等于,航天员处于超重状态
3.BCD 解析:设加速度大小为a,根据匀变速直线运动规律有2ah=v02-v2,所以a=,选项A错误,B正确;对航天员受力分析,设座椅对航天员的支持力大小为F,根据牛顿第二定律有F-mg=ma,联立以上两式可得,F=或者,根据牛顿第三定律可知,航天员对坐椅的压力大小等于或者,因为航天员的加速度方向竖直向上,所以航天员处于超重状态,所以选项CD正确。本题答案为BCD。
高频考点12 做曲线运动物体的轨迹与合外力、运动方向间的关系
典例1 (上海市吴淞中学2012届高三第一学期期中考试)若已知物体运动的初速度v0的方向及它受到的恒定的合外力F的方向,图a、b、c、d表示物体运动的轨迹,其中正典例2 (上海市普陀区2012届高三第一学期期末质量抽测)一带负电荷的质点,在电场力作用下沿曲线abc从a运动到c,已知质点的速率是递减的。关于b点电场强度E的方向,动轨迹的凹侧,考虑到该质点带负电,所以电场强度E的方向指向外侧,所以选项C肯定错误;因为质点的速率是递减的,所以其合外力的方向与运动方向间的夹角大于90°,而电场强度E的方向与运动方向间的夹角小于90°,所以选项B错误,D正确。本题答案为D。
点评:本题其实是2011年全国高考理综卷(新课标版)上的一道真题,把曲线运动知识与静电场知识结合起来命题备受命题专家的青睐,这也是需要考生特别留意的,希望考生遇到类似的试题,能够将前后知识连贯起来。
备考必知:对于曲线运动,要理解并牢记以下两点:
(1)物体做曲线运动的条件:合外力的方向(或加速度的方向)与速度方向不在同一条直线上。
(2)运动轨迹的位置:在物体做曲线运动时,运动的轨迹始终处在合外力方向与速度方向的夹角之中,并且合外力F的方向指向轨迹的凹侧。
预测题1 (山西省大同一中、同媒一中两校2012届高三第三次联考)狗拉雪橇沿位预测题2 (广东省粤西北“九校”2012届高三联考理综试题)如图所示的实线表示电场线,虚线表示只受电场力作用的带电粒子从M点运动到N点的轨迹。可以判定( )
A.粒子带负电
B.M点的电势高于N点的电势
C.粒子在M点受到的电场力大于在N点受到的电场力
D.粒子在M点的动能小于在N点的动能
2.BD 解析:粒子做曲线运动,其所受合外力即电场力肯定指向轨迹的凹侧,显然,电场力沿着电场线的方向,所以粒子一定带正电,选项A错误;因为沿着电场线的方向电整个运动过程中,带电粒子的电势能和动能之和保持不变,而到达b点时粒子离Q最近,所以此时电势能最大,动能最小,选项B错误;带电粒子从a到b电场力做负功,选项C错误;从b运动到c电场力做正功,电势能减小,所以选项D正确。本题答案为AD。