2019版高考物理江苏专版二轮复习检测:专题一·第五讲 力学的经典模型(一)——课前自测诊断卷 Word版含解析
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专题六物理实验第一讲力学基础实验考点一基本仪器的使用和读数1.[如图1是用游标卡尺测量时的刻度图,为20分度游标尺,读数为:__________cm。
图2中螺旋测微器的读数为:________mm。
解析:20分度的游标卡尺,精确度是0.05 mm,游标卡尺的主尺读数为13 mm,游标尺上第15个刻度和主尺上某一刻度对齐,所以游标尺读数为15×0.05 mm=0.75 mm,所以最终读数为:13 mm+0.75 mm=13.75 mm=1.375 cm。
螺旋测微器的固定刻度为0.5 mm,可动刻度为20.0×0.01 mm=0.200 mm,所以最终读数为0.5 mm+0.200 mm=0.700 mm。
答案:1.3750.7002.[考查游标卡尺和螺旋测微器的使用和读数](1)某实验中需要测量一根金属丝的直径(约0.5 mm),为了得到尽可能精确的测量数据,应从实验室提供的米尺、螺旋测微器和游标卡尺(游标尺上有10个等分刻度)中,选择______________进行测量。
(2)用游标卡尺(游标尺上有50个等分刻度)测定某工件的宽度时,示数如图所示,此工件的宽度为________mm。
解析:(1)金属丝的直径约0.5 mm,而游标卡尺精确度才0.1 mm,螺旋测微器精确度可达0.01 mm,故应选择螺旋测微器进行测量。
(2)由于50分度的游标卡尺精确度为0.02 mm ,主尺上读数为23 mm ,游标尺上第11格与主尺刻度对齐,故游标尺的读数为0.22 mm ,所以工件宽度为23.22 mm 。
答案:(1)螺旋测微器 (2)23.22考点二“力和运动”类实验3.[某同学利用如图所示装置研究小车的匀变速直线运动。
(1)实验中,必需的措施是________。
A .细线必须与长木板平行B .先接通电源再释放小车C .小车的质量远大于钩码的质量D .平衡小车与长木板间的摩擦力(2)他实验时将打点计时器接到频率为50 Hz 的交流电源上,得到一条纸带,打出的部分计数点如图所示(每相邻两个计数点间还有4个点,图中未画出)。
重难专题强化练——“力学的经典模型(一)”课后冲关1.[多选](2018·宁波联考)一长轻质薄硬纸片置于光滑水平地面上,纸片上放质量均为1 kg的A、B两物块,A、B与薄硬纸片之间的动摩擦因数分别为μ1=0.3,μ2=0.2,水平恒力F作用在A物块上,如图所示,已知最大静摩擦力等于滑动摩擦力,g取10 m/s2。
则( ) A.若F=1 N,则A、B、薄硬纸片都做匀加速运动B.若F=1.5 N,则A所受摩擦力大小为1.5 NC.若F=8 N,则B的加速度为4.0 m/s2D.无论力F多大,A与薄硬纸片都不会发生相对滑动解析:选AD A与薄硬纸片间的最大静摩擦力为:f A=μm A g=0.3×1×10 N=3 N,B与薄硬纸片间的最大静摩擦力为:f B=μm B g=0.2×1×10 N=2 N;F=1 N<f A,所以A、B及薄硬纸片保持相对静止,整体在F作用下向左匀加速运动,故A正确。
若F=1.5 N<f A,A、B及薄硬纸片保持相对静止,整体在F作用下向左匀加速运动,根据牛顿第二定律得:F-f=m A a,所以A所受摩擦力f<F=1.5 N,故B错误。
当B刚要相对于薄硬纸片滑动时B所受静摩擦力达到最大值,由牛顿第二定律得:f B=m B a0,又f B=μm B g,得:a0=2 m/s2;对整体,有:F0=(m A+m B)·a0=2×2 N=4 N,即F达到4 N后,B将相对薄硬纸片运动,此时摩擦力f=2 N;对薄硬纸片分析可知,薄硬纸片受到A的摩擦力大于B的摩擦力,故A和薄硬纸片间不会发生相对运动,故D正确。
由上述分析可知,当拉力大于4 N时,B与薄硬纸片间的摩擦力即为滑动摩擦力,大小为2 N,此后增大拉力,不会改变B的受力情况,故C错误。
2.一长木板静止在倾角为θ的斜面上,长木板上一人用力推长木板上物块,使物块与长木板间的摩擦力刚好为零,已知人、物块、长木板的质量均为m,人、物块与长木板间的动摩擦因数为μ1,长木板与斜面间的动摩擦因数为μ2,则下列说法正确的是( ) A.斜面对长木板的摩擦力为mgsin θB.斜面对长木板的摩擦力为3μ2mgcos θC.长木板对人的摩擦力为2μ1mgcos θD.长木板对人的摩擦力为2mgsin θ解析:选D 对人、物块、长木板三者整体研究,斜面对它们的摩擦力为静摩擦力,大小为3mgsin θ,A、B项错误;对人、物块整体研究,由于物块与长木板间的摩擦力刚好为零,因此长木板对人的静摩擦力大小为2mgsin θ,C项错误,D项正确。
专题二·第三讲 力学的经典模型(二)——课前自测诊断卷1.[如图所示,长木板A 放在光滑的水平地面上以v 0做匀速直线运动,某时刻将滑块B 轻放在A 的左端,由于摩擦力作用,最后停止在木板A上,则从B 放到木板A 上到相对木板A 静止的过程中,下述说法中正确是( )A .木板损失的机械能等于滑块B 获得的动能与系统损失的机械能之和B .木板A 克服摩擦力做的功等于系统内能的增加量C .滑块B 动能的增加量等于系统损失的机械能D .摩擦力对滑块B 做的功和对木板A 做的功的总和等于0解析:选A 由能量守恒定律可知,木板A 损失的机械能等于滑块B 获得的动能与系统损失的机械能之和,故A 正确;滑块B 轻放在木板A 的左端,由于摩擦力作用,滑块B 加速运动,木板A 减速运动,摩擦力对滑块B 做的功等于滑块B 动能的增加量,摩擦力对木板A 做的功等于木板A 动能的减少量,根据能量守恒定律,摩擦力对木板A 做的功等于系统内能的增加量和滑块B 动能的增加量的总和,摩擦力对滑块B 做的功和对木板A 做的功的总和等于系统内能的增加量,故B 、C 、D 错误。
2.[考查木板受到外力作用的情形][多选]如图所示,将砝码A 放在水平桌面上的纸板B 上,各接触面间动摩擦因数均相同,砝码到纸板左端和桌面右端的距离均为d ,在水平向右的恒力F 的作用下,可将纸板从砝码下方抽出,且砝码刚好到达桌面右端。
则下列说法正确的是( )A .砝码与纸板分离前后的加速度大小一定相等B .砝码与纸板分离时,砝码一定位于距离桌面右端d 2处 C .其他条件不变,换用更大的恒力F ,砝码将不能到达桌面右端D .其他条件不变,换用更大的恒力F ,砝码与纸板间摩擦产生的热量将减小解析:选ABC 设砝码A 的质量为m ,各接触面间动摩擦因数为μ。
根据牛顿第二定律得:砝码与纸板分离前的加速度大小 a 1=μmg m =μg ;砝码与纸板分离后的加速度大小a 2=μmg m =μg ,可知砝码与纸板分离前后的加速度大小一定相等,故A 正确。
专题一力与运动第一讲力与物体平衡1.[如图所示,三个形状不规则的石块a、b、c在水平桌面上成功地叠放在一起。
下列说法正确的是()A.石块b对a的支持力一定竖直向上B.石块b对a的支持力一定等于a受到的重力C.石块c受到水平桌面向左的摩擦力D.石块c对b的作用力一定竖直向上解析:选D由题图可知,a与b的接触面不是水平面,可知石块b对a的支持力与其对a的静摩擦力的合力,跟a受到的重力是一对平衡力,故A、B错误;以三个石块作为整体研究,整体受到的重力与支持力是一对平衡力,则石块c不会受到水平桌面的摩擦力,故C错误;选取a、b作为整体研究,根据平衡条件,石块c对b的作用力与其重力平衡,则石块c对b的作用力一定竖直向上,故D正确。
2.[考查摩擦力的有无及方向判断]如图所示,超市为方便顾客,安装了智能化的倾斜向上的自动扶梯(无台阶)。
在没有乘客乘行时,自动扶梯以较小的速度匀速运行,当乘客站立乘行(手不扶扶手)时,自动扶梯经过先加速再匀速两个阶段运行。
则该扶梯在运送乘客的过程中()A.扶梯匀速运行时,乘客不受摩擦力作用B.扶梯匀速运行时,乘客对扶梯的作用力方向竖直向下C.扶梯加速运行时,扶梯对乘客的摩擦力方向与运动方向相反D.扶梯加速运行时,扶梯对乘客的作用力方向与运动方向相反解析:选B扶梯匀速运行时,乘客所受的摩擦力等于重力沿扶梯向下的分力,选项A 错误;匀速运动阶段,乘客处于平衡状态,扶梯对乘客的作用力竖直向上,乘客对扶梯的作用力方向竖直向下,选项B正确;扶梯加速运行时,由于智能化的自动扶梯无台阶,乘客站在斜面上,乘客的加速度的方向沿斜面向上,乘客要受到沿斜面向上的摩擦力的作用,与运动方向相同,选项C错误;加速度有水平方向的分量,扶梯对乘客的摩擦力有水平方向的分力,所以扶梯对乘客的作用力指向斜上方,选项D错误。
3.[考查力的合成与分解]在如下所示的甲、乙、丙、丁四图中,滑轮本身的重力忽略不计,滑轮的轴O安装在一根轻木杆P上,一根轻绳ab绕过滑轮,a端固定在墙上,b端下面挂一个质量都是m的重物,当滑轮和重物都静止不动时,甲、丙、丁图中杆P与竖直方向夹角均为θ,图乙中杆P在竖直方向上,假设甲、乙、丙、丁四图中滑轮受到木杆弹力的大小依次为F甲、F乙、F 丙、F丁,则以下判断中正确的是()A.F甲=F乙=F丙=F丁B.F丁>F甲=F乙>F丙C.F甲=F丙=F丁>F乙D.F丙>F甲=F乙>F丁解析:选B由于两个绳子的拉力大小等于重物的重力大小,即四个选项中绳子的拉力是大小相等的,根据平行四边形定则知两个力的夹角越小,则合力越大,即滑轮两边绳子的夹角越小,绳子拉力的合力越大,故丁图中绳子夹角最小,绳子拉力的合力最大,则滑轮受到木杆的弹力最大,丙图中绳子夹角最大,绳子拉力的合力最小,则滑轮受到木杆的弹力最小,甲、乙两图中绳子的夹角相等,绳子拉力的合力相等,故滑轮受到木杆的弹力大小F甲=F乙,所以F丁>F甲=F乙>F丙,故选B。
力学的经典模型(一)1.某小孩在广场游玩时,将一氢气球系在了水平地面上的砖块上,在水平风力的作用下,处于如图所示的静止状态。
若水平风速缓慢增大,不考虑气球体积及空气密度的变化,则下列说法中正确的是( )A.细绳受到拉力逐渐减小B.砖块受到的摩擦力可能为零C.砖块一定不可能被绳子拉离地面D.砖块受到的摩擦力一直不变解析:选C 对气球受力分析,受到重力、风的推力、拉力、浮力,如图。
根据共点力平衡条件,有T sin θ=F,T cos θ+mg=F浮,解得T =F2+F浮-mg2,当风力增大时,绳子的拉力T也增大,A错误;再对气球和砖块整体受力分析,平衡时,受总重力、地面支持力、浮力、风的推力和摩擦力,根据共点力平衡条件,有N=(M+m)g-F浮,f=F,当风力增大时,地面支持力不变,与风力无关,砖块不可能被绳子拉离地面,C正确;砖块滑动前受到地面施加的摩擦力与风力平衡,故砖块受到的静摩擦力随风力的增大而逐渐增大,滑动后砖块受滑动摩擦力,由于所受支持力不变,故滑动摩擦力不变,故砖块受到的摩擦力先增加后不变,B、D错误。
2.我国的高铁技术在世界处于领先地位,高铁(如图甲所示)在行驶过程中非常平稳,放在桌上的水杯几乎感觉不到晃动。
图乙为高铁车厢示意图,A、B两物块相互接触放在车厢里的水平桌面上,物块与桌面间的动摩擦因数相同。
A的质量比B的质量大,车在平直的铁轨上向右做匀速直线运动,A、B相对于桌面始终保持静止,下列说法正确的是( )A.A受到2个力的作用B.B受到3个力的作用C.A、B均受到桌面向右的摩擦力D.B受到A对它向右的弹力解析:选A 车在平直的铁轨上向右做匀速直线运动,此时物块A、B均向右做匀速运动,故A、B均只受重力和支持力作用,水平方向没有外力,故水平方向均不受摩擦力,同时A、B间也没有弹力作用,故A正确,B、C、D错误。
3.如图所示,A、B两物体静止在粗糙水平面上,其间用一根轻弹簧相连,弹簧的长度大于原长。
力与运动第一讲力与物体平衡1.[如图所示,三个形状不规则的石块a、b、c在水平桌面上成功地叠放在一起。
下列说法正确的是( )A.石块b对a的支持力一定竖直向上B.石块b对a的支持力一定等于a受到的重力C.石块c受到水平桌面向左的摩擦力D.石块c对b的作用力一定竖直向上解析:选D 由题图可知,a与b的接触面不是水平面,可知石块b对a的支持力与其对a的静摩擦力的合力,跟a受到的重力是一对平衡力,故A、B错误;以三个石块作为整体研究,整体受到的重力与支持力是一对平衡力,则石块c不会受到水平桌面的摩擦力,故C错误;选取a、b作为整体研究,根据平衡条件,石块c对b的作用力与其重力平衡,则石块c对b的作用力一定竖直向上,故D正确。
2.[考查摩擦力的有无及方向判断]如图所示,超市为方便顾客,安装了智能化的倾斜向上的自动扶梯(无台阶)。
在没有乘客乘行时,自动扶梯以较小的速度匀速运行,当乘客站立乘行(手不扶扶手)时,自动扶梯经过先加速再匀速两个阶段运行。
则该扶梯在运送乘客的过程中( )A.扶梯匀速运行时,乘客不受摩擦力作用B.扶梯匀速运行时,乘客对扶梯的作用力方向竖直向下C.扶梯加速运行时,扶梯对乘客的摩擦力方向与运动方向相反D.扶梯加速运行时,扶梯对乘客的作用力方向与运动方向相反解析:选B 扶梯匀速运行时,乘客所受的摩擦力等于重力沿扶梯向下的分力,选项A 错误;匀速运动阶段,乘客处于平衡状态,扶梯对乘客的作用力竖直向上,乘客对扶梯的作用力方向竖直向下,选项B正确;扶梯加速运行时,由于智能化的自动扶梯无台阶,乘客站在斜面上,乘客的加速度的方向沿斜面向上,乘客要受到沿斜面向上的摩擦力的作用,与运动方向相同,选项C错误;加速度有水平方向的分量,扶梯对乘客的摩擦力有水平方向的分力,所以扶梯对乘客的作用力指向斜上方,选项D错误。
3.[考查力的合成与分解]在如下所示的甲、乙、丙、丁四图中,滑轮本身的重力忽略不计,滑轮的轴O安装在一根轻木杆P上,一根轻绳ab绕过滑轮,a端固定在墙上,b端下面挂一个质量都是m的重物,当滑轮和重物都静止不动时,甲、丙、丁图中杆P与竖直方向夹角均为θ,图乙中杆P在竖直方向上,假设甲、乙、丙、丁四图中滑轮受到木杆弹力的大小依次为F甲、F乙、F丙、F 丁,则以下判断中正确的是( )A.F甲=F乙=F丙=F丁B.F丁>F甲=F乙>F丙C.F甲=F丙=F丁>F乙D.F丙>F甲=F乙>F丁解析:选B 由于两个绳子的拉力大小等于重物的重力大小,即四个选项中绳子的拉力是大小相等的,根据平行四边形定则知两个力的夹角越小,则合力越大,即滑轮两边绳子的夹角越小,绳子拉力的合力越大,故丁图中绳子夹角最小,绳子拉力的合力最大,则滑轮受到木杆的弹力最大,丙图中绳子夹角最大,绳子拉力的合力最小,则滑轮受到木杆的弹力最小,甲、乙两图中绳子的夹角相等,绳子拉力的合力相等,故滑轮受到木杆的弹力大小F甲=F乙,所以F丁>F甲=F乙>F丙,故选B。
专题五 动量与原子物理学 第一讲动量守恒定律1.[蹦床运动是一项运动员利用从蹦床反弹中表现杂技技巧的竞技运动,一质量为50 kg 的运动员从1.8 m 高处自由下落到蹦床上,若从运动员接触蹦床到运动员陷至最低点经历了0.2 s ,则这段时间内蹦床对运动员的冲量大小为(取g =10 m/s 2,不计空气阻力)( )A .400 N·sB .300 N·sC .200 N·sD .100 N·s 解析:选A 设运动员自由下落到蹦床的速度为v ,由机械能守恒得:mgh =12m v 2,解得v =6 m/s ;运动员接触蹦床到陷至最低点过程中,由动量定理得:mgt +I N =0-m v ,解得I N =-m v -mgt =-50×6 N·s -50×10×0.2 N·s =-400 N·s ,此过程中蹦床对运动员的冲量大小为400 N·s ,方向竖直向上,故A 正确,B 、C 、D 错误。
2.[考查应用动量定理求平均力]高空作业须系安全带,如果质量为m 的高空作业人员不慎跌落,从开始跌落到安全带对人刚产生作用力前人下落的距离为h (可视为自由落体运动),此后经历时间t 安全带达到最大伸长量,若在此过程中该作用力始终竖直向上,则该段时间安全带对人的平均作用力大小为( )A.m 2gh t +mgB .m 2gh t -mg C.m gh t +mg D .m gh t-mg 解析:选A 由动量定理得(mg -F )t =0-m v ,又有v =2gh ,解得F =m 2gh t +mg ,选项A 正确。
3.[考查碰撞与动量定理]如图所示,质量为m 的小球A 静止于光滑水平面上,在A 球与墙之间用轻弹簧连接。
现用完全相同的小球B 以水平速度v 0与A 相碰后粘在一起压缩弹簧,不计空气阻力,若弹簧被压缩过程中的最大弹性势能为E ,从球A 被碰后开始到回到原静止位置的过程中墙对弹簧的冲量大小为I ,下列表达式中正确的是( )A .E =14m v 02,I =2m v 0 B .E =14m v 02,I =m v 0 C .E =12m v 02,I =2m v 0 D .E =12m v 02,I =m v 0 解析:选A A 、B 碰撞过程,取向左为正方向,由动量守恒定律得m v 0=2m v ,碰撞后,A 、B 一起压缩弹簧,当A 、B 两球的速度减至零时弹簧的弹性势能最大,由能量守恒定律得:最大弹性势能E =12·2m v 2,联立解得E =14m v 02,从球A 被碰后开始到回到原静止位置的过程中,取向右为正方向,对A 、B 及弹簧整体,由动量定理得I =2m v -(-2m v )=4m v =2m v 0,A 正确。
建立物理模型【典型易混的物理模型】1. 弹簧、弹性绳子、绳子、轻杆、内侧轨道、外侧轨道、光滑管子、小环套在光滑大环上2. 匀强磁场、随时间均匀减小的匀强磁场、沿x 轴方向均匀减小的磁场。
3. 理想的物理学对象模型:质点、点电荷、理想气体、理想弹簧、细绳、轻杆(不计质量)、光滑平面、光滑斜面、光滑导轨、...4. 物理学解题模型:绳与杆模型、弹簧模型、滑轮模型、斜面模型、等时圆模型、类单摆模型、类平抛模型、简谐运动模型(对称性)、等效电源模型、线框在磁场中的运动模型、……5. 理想的物理学过程模型:匀速直线运动、匀加速直线运动、自由落体运动、竖直上抛运动、平抛运动、匀速圆周运动、简谐运动、理想单摆、等温变化、等容变化、等压变化、……【高中物理中涉及到的科学思想方法】1、理想化的方法:理想化物理模型;理想化物理过程;理想实验:伽利略的斜面实验。
2、控制变量:牛顿第二定律的证明,理想气体的状态方程。
3、等效替代:力、运动的合成和分解,求等效电阻,平均速度等。
4、科学假说:爱因斯坦的光子说,卢瑟福的原子核式结构模型等。
5、类比法:电场强度与重力场强度,平抛与类平抛规律的形式类似,解决问题的方法类似6、对称思想:质量均匀分布的球壳对球内任一质点的引力为零。
7、外推法:查理定律外推得到绝对零度。
&守恒的思想:自然界普遍遵循的规律,如物质守恒、能量守恒等。
9、归纳法:从个别到一般的抽象概括。
10、演绎:从一般到个别的逻辑推理。
例1.在如图所示的四图中,AB、CD均为轻质杆,各图中杆的A、C端都通过铰链与墙连接,两杆都在B处由铰链相连接.图中的AB杆可以用与之等长的轻绳代替的有(ACD );图中的BC杆可以用与之等长的轻绳代替的有( C ).(A)但)(C)(0}于A 、B 两点上,一物体用动滑轮悬挂在轻绳上,达到平衡时,两段绳子间的夹角为宀,绳 子张力为F 1 ;将绳子右端移到 C 点,待系统达到平衡时,两段绳子间的夹角为 出,绳子张力为F 2 ;将绳子右端再由 C 点移到D 点,待系统达到平衡时,两段绳子间的夹角为 %,绳A. 円-二2 :::出B. 亍1 _ 二2 _ 二3C. F 1 F 2 F 3D.F 1 = F2 F 3例5•用手托着一个物体将其竖直向上抛出,在物体离开手的瞬间( BD )(A) 手向上做加速运动 (B) 手向上做减速运动 (C) 物体向上做加速运动 (D) 物体向上做减速运动例6•如图所示,物体 A 、B 用轻弹簧相连,B 的质量为A 的两倍,它们与地面的摩擦因数 都为卩,在推力F 的作用下,物体系统向右作匀速运动,在撤去力 F 的瞬间,A 的加速度大小为 ________ , B 的加速度大小为 __________例2.如图所示,固定在小车上的支架的斜杆与竖直杆的夹角为 二、在斜杆下端固定有质量 为m 的小球,下列关于杆对球的作用力 F 的判断中,正确的是(D ) A. 小车静止时,F =mgsinr ,方向沿杆向上 B. 小车静止时,F 二mg COST ,方向垂直杆向上 C. 小车向右以加速度 a 运动时,一定有 F =ma/si nr D. 小车向右以加速度 a 运动时,F = (ma)2 - (mg)2,方向斜向 右上方,与竖直方向的夹角为:• = arctan(a / g)例3•如图所示,杆BC 的B 端铰接于竖直墙上,另一端 C 为一滑轮。
力学的经典模型(一)1.[[多选]如图所示,物块A、B、C叠放在水平桌面上,水平力F作用于C物块,使A、B、C以相同的速度向右匀速运动,那么关于它们的受力下列说法正确的是( )A.由于B向右运动,所以B受到向左的摩擦力B.C受到的摩擦力方向水平向左C.A受到两个摩擦力作用D.由于不知A与水平桌面之间是否光滑,所以无法判断A与水平桌面间是否存在摩擦力解析:选BC 由于B向右匀速运动,所以B不受摩擦力作用,选项A错误;物块C受到向右的拉力和向左的摩擦力作用,选项B正确;A受到C对A的向右的摩擦力作用,同时受到地面向左的摩擦力作用,选项C正确,D错误。
2.[考查运动状态不同的叠加体模型]如图所示,质量为m的木块在质量为M的长木板上受到水平向右的拉力F的作用向右滑行,但长木板保持静止不动。
已知木块与长木板之间的动摩擦因数为μ1,长木板与地面之间的动摩擦因数为μ2,下列说法正确的是( ) A.长木板受到地面的摩擦力的大小一定为μ1MgB.长木板受到地面的摩擦力的大小一定为μ2(m+M)gC.只要拉力F增大到足够大,长木板一定会与地面发生相对滑动D.无论拉力F增加到多大,长木板都不会与地面发生相对滑动解析:选D 对M分析,在水平方向受到m对M的摩擦力和地面对M的摩擦力,两个力平衡,则地面对木板的摩擦力f=μ1mg,故A、B错误;无论F大小如何,m在M上滑动时对M的摩擦力大小不变,M在水平方向上仍然受到两个摩擦力处于平衡,不可能运动,故C 错误,D正确。
3.[考查变加速运动中的物块模型][多选]如图甲所示,足够长的木板B静置于光滑水平面上,其上放置小物块A。
木板B 受到随时间t变化的水平拉力F作用时,用传感器测出木板B的加速度a,得到如图乙所示的a F图像,已知g取10 m/s2,则( )A .物块A 的质量为4 kgB .木板B 的质量为1 kgC .当F =10 N 时木板B 的加速度为4 m/s 2D .物块A 与木板B 间的动摩擦因数为0.1解析:选BC 拉力F 较小时,A 和B 一起加速,当F 等于8 N 时,加速度为:a =2 m/s 2,对整体分析,由牛顿第二定律有:F =(M +m )a ,代入数据解得:M +m =4 kg ,而拉力F 较大时,A 和B 各自加速,根据题图乙所示图像,当F 大于8 N 时,对B ,由牛顿第二定律得:a ′=F -μmg M =1M F -μmg M ,图线的斜率:k =1M=1,解得木板B 的质量M =1 kg ,则物块A 的质量m =3 kg ,故A 错误,B 正确;根据图像知,F =6 N 时,a ′=0,由a ′=1M F -μmg M ,可得:μ=0.2,D 错误;当F =10 N 时,木板B 的加速度为:a ′=1M F -μmg M=4 m/s 2,故C 正确。
专题二 功和能第一讲功和功率__动能定理1.[考查功的大小计算]如图所示,质量m =1 kg 、长L =0.8 m 的均匀矩形薄板静止在水平桌面上,其右端与桌子边缘相平,板与桌面间的动摩擦因数为μ=0.4。
现用F =5 N 的水平力向右推薄板,使它翻下桌子,力F 做的功至少为(g 取10 m/s 2)( )A .1 JB .1.6 JC .2 JD .4 J 解析:选B 在薄板没有翻转之前,薄板与水平桌面之间的摩擦力f =μmg =4 N 。
力F 做的功用来克服摩擦力消耗的能量,而在这个过程中薄板只需移动的距离为L2,则做的功至少为W =f ×L2=1.6 J ,所以B 正确。
2.[考查平均功率与瞬时功率的分析与计算]如图所示,某质点运动的v -t 图像为正弦曲线。
从图像可以判断( )A .质点做曲线运动B .在t 1时刻,合外力的功率最大C .在t 2~t 3时间内,合外力做负功D .在0~t 1和t 2~t 3时间内,合外力的平均功率相等解析:选D 质点运动的v -t 图像描述的是质点的直线运动,选项A 错误;在t 1时刻,加速度为零,合外力为零,合外力功率的大小为零,选项B 错误;由题图可知,在t 2~t 3时间内,质点的速度增大,动能增大,由动能定理可知,合外力做正功,选项C 错误;在0~t 1和t 2~t 3时间内,动能的变化量相同,故合外力的功相等,则合外力的平均功率相等,选项D 正确。
3.[考查机车启动的图像问题]下列各图是反映汽车以额定功率P 额从静止启动,最后做匀速运动的过程,汽车的速度v 随时间t 以及加速度a 、牵引力F 和功率P 随速度v 变化的图像中正确的是( )解析:选A汽车以额定功率启动时,功率一定,由P=F v可知,速度增大,牵引力F减小,根据F-F f=ma,加速度逐渐减小,但速度继续增大,当牵引力等于阻力时,速度达到最大,故A正确,B、C、D错误。
4.[考查机车的启动与牵引问题]某兴趣小组对一辆自制遥控小车的性能进行研究,他们让这辆小车在水平的直轨道上由静止开始运动,并将小车运动的全过程记录下来,通过处理转化为v-t图像,如图所示(除2~10 s时间段图像为曲线外,其余时间段图像均为直线)。
动量与原子物理学 第一讲动量守恒定律1.[蹦床运动是一项运动员利用从蹦床反弹中表现杂技技巧的竞技运动,一质量为50 kg 的运动员从1.8 m 高处自由下落到蹦床上,若从运动员接触蹦床到运动员陷至最低点经历了0.2 s ,则这段时间内蹦床对运动员的冲量大小为(取g =10 m/s 2,不计空气阻力)( )A .400 N·sB .300 N·sC .200 N·sD .100 N·s 解析:选A 设运动员自由下落到蹦床的速度为v ,由机械能守恒得:mgh =12mv 2,解得v =6 m/s ;运动员接触蹦床到陷至最低点过程中,由动量定理得:mgt +I N =0-mv ,解得I N =-mv -mgt =-50×6 N·s-50×10×0.2 N·s=-400 N·s,此过程中蹦床对运动员的冲量大小为400 N·s,方向竖直向上,故A 正确,B 、C 、D 错误。
2.[考查应用动量定理求平均力]高空作业须系安全带,如果质量为m 的高空作业人员不慎跌落,从开始跌落到安全带对人刚产生作用力前人下落的距离为h (可视为自由落体运动),此后经历时间t 安全带达到最大伸长量,若在此过程中该作用力始终竖直向上,则该段时间安全带对人的平均作用力大小为( )A.m 2gh t+mg B .m 2gh t -mg C.m gh t +mg D .m gh t -mg 解析:选A 由动量定理得(mg -F )t =0-mv ,又有v =2gh ,解得F =m 2gh t +mg ,选项A 正确。
3.[考查碰撞与动量定理]如图所示,质量为m 的小球A 静止于光滑水平面上,在A 球与墙之间用轻弹簧连接。
现用完全相同的小球B 以水平速度v 0与A 相碰后粘在一起压缩弹簧,不计空气阻力,若弹簧被压缩过程中的最大弹性势能为E ,从球A 被碰后开始到回到原静止位置的过程中墙对弹簧的冲量大小为I ,下列表达式中正确的是( )A .E =14mv 02,I =2mv 0 B .E =14mv 02,I =mv 0 C .E =12mv 02,I =2mv 0 D .E =12mv 02,I =mv 0 解析:选A A 、B 碰撞过程,取向左为正方向,由动量守恒定律得mv 0=2mv ,碰撞后,A 、B 一起压缩弹簧,当A 、B 两球的速度减至零时弹簧的弹性势能最大,由能量守恒定律得:最大弹性势能E =12·2mv 2,联立解得E =14mv 02,从球A 被碰后开始到回到原静止位置的过程中,取向右为正方向,对A 、B 及弹簧整体,由动量定理得I =2mv -(-2mv )=4mv =2mv 0,A 正确。
专题二 功和能 第一讲功和功率__动能定理1.[考查功的大小计算]如图所示,质量m =1 kg 、长L =0.8 m 的均匀矩形薄板静止在水平桌面上,其右端与桌子边缘相平,板与桌面间的动摩擦因数为μ=0.4。
现用F =5 N 的水平力向右推薄板,使它翻下桌子,力F 做的功至少为(g 取10 m/s 2)( )A .1 JB .1.6 JC .2 JD .4 J 解析:选B 在薄板没有翻转之前,薄板与水平桌面之间的摩擦力f =μmg =4 N 。
力F做的功用来克服摩擦力消耗的能量,而在这个过程中薄板只需移动的距离为L 2,则做的功至少为W =f ×L 2=1.6 J ,所以B 正确。
2.[考查平均功率与瞬时功率的分析与计算]如图所示,某质点运动的v -t 图像为正弦曲线。
从图像可以判断( )A .质点做曲线运动B .在t 1时刻,合外力的功率最大C .在t 2~t 3时间内,合外力做负功D .在0~t 1和t 2~t 3时间内,合外力的平均功率相等解析:选D 质点运动的v -t 图像描述的是质点的直线运动,选项A 错误;在t 1时刻,加速度为零,合外力为零,合外力功率的大小为零,选项B 错误;由题图可知,在t 2~t 3时间内,质点的速度增大,动能增大,由动能定理可知,合外力做正功,选项C 错误;在0~t 1和t 2~t 3时间内,动能的变化量相同,故合外力的功相等,则合外力的平均功率相等,选项D 正确。
3.[考查机车启动的图像问题]下列各图是反映汽车以额定功率P 额从静止启动,最后做匀速运动的过程,汽车的速度v 随时间t 以及加速度a 、牵引力F 和功率P 随速度v 变化的图像中正确的是( )解析:选A汽车以额定功率启动时,功率一定,由P=F v可知,速度增大,牵引力F减小,根据F-F f=ma,加速度逐渐减小,但速度继续增大,当牵引力等于阻力时,速度达到最大,故A正确,B、C、D错误。
专题一·第五讲力学的经典模型(一)——课前自测诊断卷1.[[多选]如图所示,物块A、B、C叠放在水平桌面上,水平力F作用于C物块,使A、B、C以相同的速度向右匀速运动,那么关于它们的受力下列说法正确的是()A.由于B向右运动,所以B受到向左的摩擦力B.C受到的摩擦力方向水平向左C.A受到两个摩擦力作用D.由于不知A与水平桌面之间是否光滑,所以无法判断A与水平桌面间是否存在摩擦力解析:选BC由于B向右匀速运动,所以B不受摩擦力作用,选项A错误;物块C 受到向右的拉力和向左的摩擦力作用,选项B正确;A受到C对A的向右的摩擦力作用,同时受到地面向左的摩擦力作用,选项C正确,D错误。
2.[考查运动状态不同的叠加体模型]如图所示,质量为m的木块在质量为M的长木板上受到水平向右的拉力F的作用向右滑行,但长木板保持静止不动。
已知木块与长木板之间的动摩擦因数为μ1,长木板与地面之间的动摩擦因数为μ2,下列说法正确的是() A.长木板受到地面的摩擦力的大小一定为μ1MgB.长木板受到地面的摩擦力的大小一定为μ2(m+M)gC.只要拉力F增大到足够大,长木板一定会与地面发生相对滑动D.无论拉力F增加到多大,长木板都不会与地面发生相对滑动解析:选D对M分析,在水平方向受到m对M的摩擦力和地面对M的摩擦力,两个力平衡,则地面对木板的摩擦力f=μ1mg,故A、B错误;无论F大小如何,m在M上滑动时对M的摩擦力大小不变,M在水平方向上仍然受到两个摩擦力处于平衡,不可能运动,故C错误,D正确。
3.[考查变加速运动中的物块模型][多选]如图甲所示,足够长的木板B静置于光滑水平面上,其上放置小物块A。
木板B 受到随时间t变化的水平拉力F作用时,用传感器测出木板B的加速度a,得到如图乙所示的a F图像,已知g取10 m/s2,则()A.物块A的质量为4 kgB.木板B的质量为1 kgC.当F=10 N时木板B的加速度为4 m/s2D.物块A与木板B间的动摩擦因数为0.1解析:选BC拉力F较小时,A和B一起加速,当F等于8 N时,加速度为:a=2 m/s2,对整体分析,由牛顿第二定律有:F=(M+m)a,代入数据解得:M+m=4 kg,而拉力F 较大时,A和B各自加速,根据题图乙所示图像,当F大于8 N时,对B,由牛顿第二定律得:a′=F-μmgM=1M F-μmgM,图线的斜率:k=1M=1,解得木板B的质量M=1 kg,则物块A的质量m=3 kg,故A错误,B正确;根据图像知,F=6 N时,a′=0,由a′=1M F-μmgM,可得:μ=0.2,D错误;当F=10 N时,木板B的加速度为:a′=1M F-μmgM=4 m/s2,故C正确。
4.[如图所示,斜面小车M静止在光滑水平面上,一边紧贴墙壁。
若再在斜面上加一物体m,且M、m相对静止,此时小车受力个数为()A.3B.4C.5 D.6解析:选B对M和m整体受力分析,它们必受到重力和地面支持力。
对小车,因小车静止,由平衡条件知墙面对小车必无作用力,以小车为研究对象,如图所示,它受四个力:重力Mg、地面的支持力F N1、m对它的压力F N2和静摩擦力F f,由于m静止,可知F f和F N2的合力必竖直向下,故B项正确。
5.[考查斜面模型上的图像问题][多选]如图甲所示,用一水平外力F使物体静止在倾角为θ的光滑斜面上,逐渐增大F,物体开始沿斜面向上做加速运动,其加速度a随外力F变化的图像如图乙所示,若重力加速度g取10 m/s2。
根据图乙中所提供的信息可以计算出()A .物体的质量B .斜面的倾角C .物体能静止在斜面上所施加的最小外力D .加速度为6 m/s 2时物体的速度解析:选ABC 对物体受力分析,受推力、重力、支持力,如图所示。
x 方向:F cos θ-mg sin θ=ma ①,y 方向:N -F sin θ-mg cos θ=0 ②从图像中取两个点(20 N,2 m/s 2),(30 N ,6 m/s 2)代入①式解得:m =2 kg ,θ=37°,故A 、B 正确;当a =0时,可解得F =15 N ,故C 正确;题中并未说明力F 随时间变化的情况,故无法求出加速度为6 m/s 2时物体的速度大小,故D 错误。
6.[考查斜面模型上的叠加体动力学问题]如图所示,在倾角为30°的光滑斜面上放置质量分别为m 和2m 的四个木块,其中两个质量为m 的木块间用一不可伸长的轻绳相连,木块间的最大静摩擦力是f m 。
现用平行于斜面的拉力F 拉其中一个质量为2m 的木块,使四个木块沿斜面以同一加速度向下运动,则拉力F 的最大值是( )A.35f m B.34f m C.32f m D .f m解析:选C 当下面质量为m 与2m 的木块摩擦力达到最大时,拉力F 达到最大。
将4个木块看成整体,由牛顿第二定律:F +6mg sin 30°=6ma ①将2个质量为m 的木块及上面的质量为2m 的木块看作整体:f m +4mg sin 30°=4ma ②故①、②解得:F =32f m ,故选C 。
7.[[多选]如图所示,框架甲通过细绳固定于天花板上,小球乙、丙通过轻弹簧连接,小球乙通过另一细绳与甲连接,甲、乙、丙三者均处于静止状态,甲、乙、丙的质量分别为m 、2m 、3m ,重力加速度为g 。
则将甲与天花板间细绳剪断瞬时,下列说法正确的是( )A .小球丙的加速度大小a 丙=0B .框架甲的加速度大小a 甲=gC .框架甲的加速度大小a 甲=2gD .甲、乙间细绳张力大小为mg解析:选ACD 悬线剪断前,对丙分析知弹簧的弹力F k =3mg ,以乙和丙整体为研究对象可知甲与乙间的细绳拉力为T =5mg ,以甲、乙和丙整体为研究对象可知悬线的拉力为F =6mg 。
剪断悬线瞬间,弹簧的弹力不变,由牛顿第二定律,丙的受力不变,故丙的加速度为零,选项A 正确;对甲和乙分析可知,两者的整体的合力为F =6mg ,方向向下,由牛顿第二定律可知a 甲=a 乙=6mg 3m=2g ,则B 错误、C 正确;对乙受力分析知F k +2mg -T ′=2ma 乙,可得T ′=mg ,则D 正确。
8.[考查斜面上的弹簧模型]如图所示,足够长的、倾角为30°的光滑斜面上,挡板C 与斜面垂直。
质量均为m 的A 、B 两相同物块与劲度系数为k 的轻弹簧两端相连,在C 的作用下处于静止状态。
现给A 施加沿斜面向上的恒力F ,使A 、B 两物块先后开始运动。
已知弹簧始终在弹性限度内,下列判断正确的是( )A .恒力F 的值一定大于mgB .物块B 开始运动时,物块A 的加速度为F -mg mC .物块B 开始运动时,A 发生位移的值为mg 2kD .当物块B 的速度第一次最大时,弹簧的形变量为mg k解析:选B F 可以先使A 加速运动起来,然后随着弹力的变化,在A 做减速运动过程中,使得B 开始运动,故F 的力不一定大于mg ,A 错误;当B 开始运动时,弹簧的弹力为T =mg sin 30°=12mg ,并且处于伸长状态,对A 有一个沿斜面向下的拉力,所以F -2mg sin 30°=ma ,解得a =F -mg m ,B 正确;在未施加F 之前,弹簧处于压缩状态,形变量为Δx 1=mg sin 30°k =mg 2k,当B 开始运动时,弹簧处于拉伸状态,形变量为Δx 2=mg sin 30°k =mg 2k,所以A 的位移为x =Δx 1+Δx 2=mg k ,C 错误;对物块B 受力分析,受到弹簧的拉力,以及重力沿斜面向下的分力,当两者相等时,B 的速度最大,即mg sin 30°=kx ′,解得x ′=mg 2k,D 错误。
9.[考查发生伸缩变化的弹簧模型]质量均为4 kg 的物体A 、B 用一劲度系数k =200 N/m 的轻质弹簧连接,将它们竖直静止放在水平面上。
如图甲所示,现将一竖直向上的变力F 作用在A 上,使A 开始向上做匀加速运动,经0.40 s 物体B 刚要离开地面。
取g =10 m/s 2。
(1)求物体B刚要离开地面时,物体A的速度大小v A;(2)在图乙中作出力F随物体A的位移大小l变化(到物体B刚要离地为止)的关系图像。
解析:(1)静止时m A g=kx1当物体B刚要离开地面时有m B g=kx2可得x1=x2=0.2 m物体A的位移大小为x1+x2=12at2此时A的速度大小v A=at联立解得a=5 m/s2,v A=2 m/s。
(2)设弹簧弹力大小为F弹,则在弹簧由压缩到恢复原长的过程中,k(x1-l)=F弹,F-m A g+F弹=m A a;在弹簧由原长到伸长到B刚要离地过程中,k(l-x1)=F弹,F-F弹-m A g =m A a。
而m A g=kx1综上所述,力F与物体A的位移大小l之间的关系为F=m A a+kl当l=0时,力F最小,且F min=m A a=20 N当l=x1+x2时,力F最大,且F max=m A(2g+a)=100 NF与位移大小l之间为一次函数关系,F-l图像如图所示。
答案:(1)2 m/s(2)见解析图10.[如图所示,足够长的传送带与水平面夹角为θ,以速度v0逆时针匀速转动。
在传送带的上端轻轻放置一个质量为m的小木块,小木块与传送带间的动摩擦因数μ<tan θ,则下列选项中能客观地反映小木块的速度随时间变化关系的是()解析:选D小木块刚放上传送带时,传送带的速度大于小木块的速度,传送带给小木块一沿斜面向下的滑动摩擦力,小木块由静止加速下滑;由牛顿第二定律得:mg sin θ+μmg cos θ=ma1,a1=g(sin θ+μcos θ);当小木块加速至与传送带速度相等时,由于μ<tan θ,小木块在重力作用下将继续加速,此后小木块的速度大于传送带的速度,传送带给小木块沿传送带向上的滑动摩擦力,但合力沿传送带向下,小木块继续加速下滑,同理得,a2=g(sin θ-μcos θ)。
所以本题正确选项为D。
11.[考查运动物块冲上水平传送带][多选]如图所示,一个可视为质点的物体从高为h=0.8 m的光滑斜面顶端由静止开始下滑,物体经过A点时速率变化可忽略不计,滑上传送带A端的瞬时速度为v A,到达B端的瞬时速度设为v B,水平传送带A、B两端相距x=6 m,物体与传送带间的动摩擦因数μ=0.1,取g=10 m/s2,下列说法中正确的是() A.物体滑上传送带A端的瞬时速度v A=4 m/sB.若传送带不动,物体到达B端的瞬时速度v B=2 m/sC.若传送带逆时针匀速转动,v B一定小于2 m/sD.若传送带顺时针匀速转动,v B一定大于2 m/s解析:选AB由动能定理得mgh=12m v A2,解得vA=4 m/s,A正确;若传送带不动,则物体做匀减速直线运动,根据牛顿第二定律得,匀减速直线运动的加速度大小:a=μg=1 m/s2,根据v A2-v B2=2ax,解得v B=2 m/s,B正确;若传送带逆时针匀速转动,物体滑上传送带做匀减速直线运动,到达B端的速度大小一定等于2 m/s,C错误;若传送带顺时针匀速转动,传送带的速度小于2 m/s时,在物体到达B端时,传送带给物体恒定的水平向左的滑动摩擦力,物体在摩擦力作用下全程做匀减速运动到达B端的速度等于2 m/s,D 错误。