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新教材高中物理必修一 第四章 专题强化 动力学连接体问题和临界问题

新教材高中物理必修一 第四章 专题强化 动力学连接体问题和临界问题
新教材高中物理必修一 第四章 专题强化 动力学连接体问题和临界问题

[学习目标]掌握动力学连接体问题和临界问题的分析方法,会分析几种典型临界问题的临界条件.

一、动力学的连接体问题

1.连接体:两个或两个以上相互作用的物体组成的具有相同运动状态的整体叫连接体.如几个物体叠放在一起,或并排挤放在一起,或用绳子、细杆等连在一起,如图1所示,在求解连接体问题时常用的方法为整体法与隔离法.

图1

2.整体法:把整个连接体系统看作一个研究对象,分析整体所受的外力,运用牛顿第二定律列方程求解.其优点在于它不涉及系统内各物体之间的相互作用力.

3.隔离法:把系统中某一物体(或一部分)隔离出来作为一个单独的研究对象,进行受力分析,列方程求解.其优点在于将系统内物体间相互作用的内力转化为研究对象所受的外力,容易看清单个物体(或一部分)的受力情况或单个过程的运动情形.

4.整体法与隔离法的选用

(1)求解各部分加速度都相同的连接体问题时,要优先考虑整体法;如果还需要求物体之间的作用力,再用隔离法.

(2)求解连接体问题时,随着研究对象的转移,往往两种方法交替运用.一般的思路是先用其中一种方法求加速度,再用另一种方法求物体间的作用力或系统所受合力.

如图2甲所示,A、B两木块的质量分别为m A、m B,在水平推力F作用下沿水平面向右加速运动,重力加速度为g.

(1)若地面光滑,则A、B间的弹力为多大?

(2)若两木块与水平面间的动摩擦因数均为μ,则A、B间的弹力为多大?

(3)如图乙所示,若把两木块放在固定斜面上,两木块与斜面间的动摩擦因数均为μ,在方向平行于斜面的推力F作用下沿斜面向上加速,A、B间的弹力为多大?

图2

答案(1)

m B

m A+m B

F(2)

m B

m A+m B

F(3)

m B

m A+m B

F

解析(1)若地面光滑,以A、B整体为研究对象,有F=(m A+m B)a,然后隔离出B为研究对象,有F N=m B a,

联立解得F N=m B

m A+m B

F.

(2)若动摩擦因数均为μ,以A、B整体为研究对象,有F-μ(m A+m B)g=(m A+m B)a1,然后隔

离出B为研究对象,有F N′-μm B g=m B a1,联立解得F N′=m B

m A+m B

F.

(3)以A、B整体为研究对象,设斜面的倾角为θ,

F-(m A+m B)g sin θ-μ(m A+m B)g cos θ=(m A+m B)a2

以B为研究对象

F N″-m B g sin θ-μm B g cos θ=m B a2

联立解得F N″=m B

m A+m B

F.

连接体的动力分配原理:两个物体(系统的两部分)在外力(总动力)的作用下以共同的加速度运动时,单个物体分得的动力与自身的质量成正比,与系统的总质量成反比.相关性:两物体间的内力与接触面是否光滑无关,与物体所在接触面倾角无关.

针对训练(多选)如图3所示,质量分别为m A、m B的A、B两物块用轻绳连接放在倾角为θ的固定斜面上,用平行于斜面向上的恒力F拉A,使它们沿斜面匀加速上升,A、B与斜面间的动摩擦因数均为μ,轻绳与斜面平行,为了增大轻绳上的张力,可行的办法是()

图3

A.减小A物块的质量B.增大B物块的质量

C.增大倾角θD.增大动摩擦因数μ

答案AB

解析当用沿斜面向上的恒力拉A,两物块沿斜面向上匀加速运动时,对整体运用牛顿第二

定律,

有F-(m A+m B)g sin θ-μ(m A+m B)g cos θ=(m A+m B)a,

得a=F

m A+m B-g sin θ-μg cos θ.

隔离B研究,根据牛顿第二定律有F T-m B g sin θ-μm B g cos θ=m B a,

则F T=m B g sin θ+μm B g cos θ+m B a=m B F

m A+m B,

要增大F T,可减小A物块的质量或增大B物块的质量,故A、B正确.

(多选)(2019·济南一中高一期末)如图4所示,质量为m2的物体2放在车厢的水平底板上,用竖直细绳通过光滑定滑轮与质量为m1的物体1相连,车厢沿水平直轨道向右行驶,某一段时间内与物体1相连的细绳与竖直方向成θ角,重力加速度为g.由此可知()

图4

A.车厢的加速度大小为g tan θ

B.细绳对m1的拉力大小为m1g cos θ

C.底板对物体2的支持力为(m2-m1)g

D.底板对物体2的摩擦力大小为m2g

tan θ

答案AB

解析以物体1为研究对象,受力分析如图甲所示,由牛顿第二定律得:m1g tan θ=m1a,

解得a=g tan θ,

则车厢的加速度也为g tan θ,故A正确.

如图甲所示,细绳的拉力F T=m1g

cos θ,故B正确.

以物体2为研究对象,受力分析如图乙所示,在竖直方向上,由平衡条件得F N=m2g-F T=

m2g-m1g

cos θ,故C错误.

在水平方向上,由牛顿第二定律得:F f=m2a=m2g tan θ,故D错误.

在采用隔离法时,优先对受力已知且受力个数较少的物体进行隔离后受力分析,可较为简便地解决问题.

二、动力学的临界问题

1.临界问题:某种物理现象(或物理状态)刚好要发生或刚好不发生的转折状态.

2.关键词语:在动力学问题中出现的“最大”“最小”“刚好”“恰好”等词语,一般都暗示了临界状态的出现,隐含了相应的临界条件.

3.临界问题的常见类型及临界条件

(1)接触与脱离的临界条件:两物体间的弹力恰好为零.

(2)相对静止或相对滑动的临界条件:静摩擦力达到最大静摩擦力.

(3)绳子断裂与松弛的临界条件:绳子所能承受的张力是有限的,绳子断裂的临界条件是实际张力等于它所能承受的最大张力,绳子松弛的临界条件是张力为零.

(4)加速度最大与速度最大的临界条件:当所受合力最大时,具有最大加速度;当所受合力最小时,具有最小加速度.当出现加速度为零时,物体处于临界状态,对应的速度达到最大值或最小值.

4.解答临界问题的三种方法

(1)极限法:把问题推向极端,分析在极端情况下可能出现的状态,从而找出临界条件.

(2)假设法:有些物理过程没有出现明显的临界线索,一般用假设法,即假设出现某种临界状态,分析物体的受力情况与题设是否相同,然后再根据实际情况处理.

(3)数学法:将物理方程转化为数学表达式,如二次函数、不等式、三角函数等,然后根据数学中求极值的方法,求出临界条件.

(多选)如图5所示,A、B两物块叠在一起静止在光滑水平地面上,A物块的质量m A =2 kg,B物块的质量m B=3 kg,A与B接触面间的动摩擦因数μ=0.3,现对A或对B施加一水平外力F,使A、B相对静止一起沿水平地面运动,重力加速度g取10 m/s2,物块受到的最大静摩擦力等于滑动摩擦力.下列说法正确的是()

图5

A.若外力F作用到物块A时,则其最小值为8 N

B.若外力F作用到物块A时,则其最大值为10 N

C.若外力F作用到物块B时,则其最小值为13 N

D.若外力F作用到物块B时,则其最大值为15 N

答案BD

解析A物块与B物块之间的最大静摩擦力为F f=μm A g=6 N

F作用在A上时,物块A、B一起沿水平地面运动且相对静止时,最大加速度的大小为a m=F f

m B=2 m/s2

则水平外力的最大值为F m=(m A+m B)a m=10 N,故B正确;

F作用在B上时,物块A、B一起沿水平地面运动且相对静止时,最大加速度的大小为a m′

=F f

m A=3 m/s2

则水平外力的最大值为F m′=(m A+m B)a m′=15 N,故D正确.

如图6所示,细线的一端固定在倾角为45°的光滑楔形滑块A的顶端P处,细线的另一端拴一质量为m的小球(重力加速度为g).

图6

(1)当滑块以多大的加速度向右运动时,线对小球的拉力刚好等于零?

(2)当滑块以多大的加速度向左运动时,小球对滑块的压力刚好等于零?

(3)当滑块以2g的加速度向左运动时,线上的拉力为多大?(不计空气阻力)

答案(1)g(2)g(3)5mg

解析(1)当F T=0时,小球受重力mg和斜面支持力F N作用,如图甲所示.由牛顿第二定律得

F N cos 45°=mg,F N sin 45°=ma1,解得a1=g.故当向右运动的加速度至少为g时线上的拉力为0.

(2)假设小球恰好对A没有压力,此时小球受重力和拉力,

F合=mg

tan 45°,

由牛顿第二定律F合=ma2,

则a2=g

tan 45°=g.

(3)当滑块加速度大于g时,小球将“飘”离斜面而只受线的拉力和球的重力的作用,如图乙

所示,此时对小球由牛顿第二定律得F T ′cos α=ma ′,F T ′sin α=mg ,解得F T ′=m a ′2+g 2=5mg .

1.(连接体问题)(多选)(2019·滨州市高一上学期期末)如图7所示,在光滑的水平面上有A 、B 两木块,质量分别为m 和2m ,中间用原长为l 0、劲度系数为k 的水平轻质弹簧连接起来,现用一水平恒力F 向右拉木块B ,当两木块一起向右做匀加速直线运动时( )

图7

A .两木块的加速度a 的大小为F 3m

B .弹簧的形变量为F 3k

C .两木块之间弹簧的弹力的大小为F

D .A 、B 两木块之间的距离为l 0+F k

答案 AB

解析 对A 、B 整体:F =3ma 得a =F 3m

,A 正确; 对A :F 弹=kx =ma =F 3得x =F 3k ,A 、B 两木块之间的距离为l 0+F 3k

,B 正确,C 、D 错误. 2.(连接体问题)(多选)如图8所示,在光滑的水平地面上,水平外力F 拉动小车和木块一起做无相对滑动的加速运动.小车的质量为M ,木块的质量为m ,加速度大小为a ,木块和小车之间的动摩擦因数为μ,重力加速度为g ,则在这个过程中,木块受到的摩擦力大小为( )

图8

A .μmg

B.mF M +m C .μ(M +m )g

D .ma

答案 BD

解析 木块和小车无相对滑动,加速度a 相同,以整体为研究对象,根据牛顿第二定律得F

=(M +m )a ,则加速度a =F M +m

;以木块为研究对象,根据牛顿第二定律得,木块受到的摩擦力F f =ma =mF M +m

,选项B 、D 正确. 3.(临界问题)如图9所示,矩形盒内用两根细线固定一个质量为m =1.0 kg 的均匀小球,a 线与水平方向成53°角,b 线水平.两根细线所能承受的最大拉力都是F m =15 N .(cos 53°=0.6,sin 53°=0.8,g 取10 m/s 2)求:

图9

(1)当该系统沿竖直方向匀加速上升时,为保证细线不被拉断,加速度可取的最大值;

(2)当该系统沿水平方向向右匀加速运动时,为保证细线不被拉断,加速度可取的最大值. 答案 (1)2 m /s 2 (2)7.5 m/s 2

解析 (1)竖直向上匀加速运动时,小球受力如图所示,当a 线拉力为15 N 时,由牛顿第二定律得:

y 轴方向有:F m sin 53°-mg =ma

x 轴方向有:F m cos 53°=F b

解得F b =9 N ,此时加速度最大值a =2 m/s 2

(2)水平向右匀加速运动时,由牛顿第二定律得:

竖直方向有:F a ′sin 53°=mg

水平方向有:F b ′-F a ′cos 53°=ma ′

解得F a ′=12.5 N

当F b ′=15 N 时,加速度最大,此时a ′=7.5 m/s 2.

4.(临界问题)(2019·冀州中学高一测试)如图10所示,小车在水平路面上加速向右运动,小球质量为m ,用一条水平绳OA 和一条斜绳OB (与竖直方向成θ=30°角)把小球系于车上,求:

图10

(1)若加速度a 1=g 3

,那么此时OB 、OA 两绳的拉力大小分别为多少? (2)若加速度a 2=2g 3

,那么此时OB 、OA 两绳的拉力大小分别为多少?

答案 (1)233mg 3-13mg (2)133

mg 0 解析 设OB 、OA 绳的张力分别为F T1、F T2,对小球受力分析如图所示,

当小球向右加速至F T2刚好为0时,设此时加速度为a 0,则ma 0=mg tan θ,a 0=g tan θ=

33

g . (1)当a 1=g 3

解得F T1=233mg ,F T2=3-13mg . (2)当a 2=2g 3

>a 0时,F T2′=0,有F T1′sin α=ma 2 F T1′cos α=mg tan α=a 2g

解得F T1′=133

mg .

训练1 连接体问题

1.(2019·吉林省实验中学高一上期末)五个质量相等的物体置于光滑水平面上,如图1所示,现对左侧第1个物体施加大小为F 、方向水平向右的恒力,则第2个物体对第3个物体的作用力等于( )

图1

A.15F

B.25F

C.35F

D.45

F 答案 C

解析 设各物体的质量均为m ,对整体运用牛顿第二定律得a =F 5m

,对3、4、5应用牛顿第二定律得F N =3ma ,解得F N =35F .故选C.

2.(多选)(2019·长安一中高一第一学期期末)如图2所示,a、b两物体的质量分别为m1、m2,由轻质弹簧相连.当用恒力F竖直向上拉着a,使a、b一起向上做匀加速直线运动时,弹簧伸长量为x1,物体的加速度大小为a1;当用大小仍为F的恒力沿斜面向上拉着a,使a、b一起沿光滑斜面向上做匀加速直线运动时,弹簧伸长量为x2,物体的加速度大小为a2.已知斜面的倾角为θ,则有()

图2

A.x1=x2B.x1>x2C.a1=a2D.a1

答案AD

3.(多选)(2019·黄山市高一第一学期期末)如图3所示,材料相同、质量分别为M和m的两物体A和B靠在一起放在光滑水平面上.用水平推力F向右推A使两物体一起向右加速运动时(图甲),A和B之间的作用力大小为F1,加速度大小为a1.用同样大小的水平推力F向左推B加速运动时(图乙),A和B之间的作用力大小为F2,加速度大小为a2,则()

图3

A.F1∶F2=1∶1 B.F1∶F2=m∶M

C.a1∶a2=M∶m D.a1∶a2=1∶1

答案BD

解析由整体法知a=F

M+m,则a1

∶a2=1∶1,

在甲图中隔离B物体有:F1=ma,

在乙图中隔离A物体有:F2=Ma,

所以F1∶F2=m∶M.

4.如图4所示,质量分别为m1=3 kg,m2=2 kg的A、B物体置于光滑的水平面上,中间用水平轻质弹簧测力计连接.两个大小分别为F1=30 N,F2=20 N的水平拉力分别作用在A、B上,则()

图4

A.弹簧测力计的示数是50 N

B.弹簧测力计的示数是24 N

C .在突然撤去F 2的瞬间,B 的加速度大小为4 m/s 2

D .在突然撤去F 2的瞬间,A 的加速度大小为10 m/s 2

答案 B

解析 对两物体和弹簧测力计组成的系统,根据牛顿第二定律得整体加速度a =F 1-F 2m 1+m 2=2 m/s 2,隔离B ,对B 进行受力分析,根据牛顿第二定律有F 弹-F 2=m 2a ,解得F 弹=24 N ,即弹簧测力计的示数是24 N ,选项B 正确,A 错误;在突然撤去F 2的瞬间,弹簧的弹力不突变,B 的加速度大小为a ′=F 弹m 2

=12 m /s 2,A 的加速度大小为2 m/s 2,所以选项C 、D 错误. 5.如图5所示,在光滑的水平桌面上有一物体A ,通过绳子与物体B 相连,假设绳子的质量以及绳子与轻质定滑轮之间的摩擦都可以忽略不计,绳子不可伸长且与A 相连的绳水平,重力加速度为 g .如果m B =3m A ,则绳子对物体A 的拉力大小为( )

图5

A .m

B g

B.34m A g C .3m A g

D.34

m B g 答案 B

解析 对A 、B 整体进行受力分析,根据牛顿第二定律可得m B g =(m A +m B )a ,对物体A ,设

绳的拉力为F ,由牛顿第二定律得,F =m A a ,解得F =34

m A g ,B 正确. 6.如图6所示,固定在水平面上的斜面的倾角θ=37°,木块A 的MN 面上钉着一颗小钉子,质量m =1.5 kg 的光滑小球B 通过一细线与小钉子相连接,细线与斜面垂直.木块与斜面间的动摩擦因数μ=0.5.现将木块由静止释放,木块与小球将一起沿斜面下滑.求在木块下滑的过程中:(sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,取g =10 m/s 2)

图6

(1)木块与小球的共同加速度的大小;

(2)小球对木块MN 面的压力的大小和方向.

答案 (1)2 m/s 2 (2)6 N 沿斜面向下

解析 (1)以小球和木块组成的整体为研究对象,设木块的质量为M ,共同加速度为a ,根据牛顿第二定律有:

(M +m )g sin θ-μ(M +m )g cos θ=(M +m )a

代入数据得:a =2 m/s 2

(2)以小球为研究对象,设MN 面对小球的作用力为F N ,

根据牛顿第二定律有:mg sin θ-F N =ma ,

代入数据得:F N =6 N

根据牛顿第三定律,小球对木块MN 面的压力大小为6 N ,方向沿斜面向下.

7.(2019·江西上高二中高一期末)如图7所示,质量为2 kg 的物体A 和质量为1 kg 的物体B 放

在水平地面上,A 、B 与地面间的动摩擦因数均为13

,在与水平方向成α=37°角、大小为20 N 斜向下推力F 的作用下,A 、B 一起做匀加速直线运动(g =10 m/s 2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8).求:

图7

(1)A 、B 一起做匀加速直线运动的过程中加速度大小;

(2)运动过程中A 对B 的作用力大小;

(3)若3 s 后撤去推力F ,求撤去推力F 后1 s 内A 、B 在地面上滑行的距离.

答案 (1)23

m/s 2 (2)4 N (3)0.6 m 解析 (1)以A 、B 整体为研究对象进行受力分析,有:

F cos α-μ[(m A +m B )g +F sin α]=(m A +m B )a ,

代入数据解得a =23

m/s 2. (2)以B 为研究对象,设A 对B 的作用力为F AB ,根据牛顿第二定律有:

F AB -μm B g =m B a

代入数据解得F AB =4 N.

(3)若3 s 后撤去推力F ,此时物体A 、B 的速度:v =at =2 m/s

撤去推力F 后,物体A 、B 的加速度为a ′=μ(m A +m B )g m A +m B

=μg =103 m/s 2 滑行的时间为t ′=v a ′

=0.6 s 则撤去推力F 后1 s 内物体A 、B 在地面上滑行的距离等于0.6 s 内物体A 、B 在地面上滑行

的距离,则x =v 2

t ′=0.6 m.

训练2临界问题

1.(2019·银川一中高一上学期期末)如图1所示,在光滑的水平面上叠放着两木块A、B,质量分别是m1和m2,A、B间的动摩擦因数为μ,重力加速度为g,若最大静摩擦力等于滑动摩擦力,要把B从A下面拉出来,则拉力的大小必须满足()

图1

A.F>μ(m1+m2)g B.F>μ(m1-m2)g

C.F>μm1g D.F>μm2g

答案A

解析以木块A为研究对象,则刚要发生相对滑动时,μm1g=m1a

以A、B整体为研究对象,则刚要发生相对滑动时,F0=(m1+m2)a

解得F0=μ(m1+m2)g

则拉力F必须满足F>μ(m1+m2)g,故选A.

2.(多选)一个质量为0.2 kg的小球用细线吊在倾角θ=53°的斜面顶端,如图2,斜面静止时,球紧靠在斜面上,细线与斜面平行,不计摩擦及空气阻力,当斜面以10 m/s2的加速度向右做加速运动时,则(sin 53°=0.8,cos 53°=0.6,取g=10 m/s2)()

图2

A.细线的拉力为1.60 N

B.细线的拉力为2 2 N

C.斜面对小球的弹力为1.20 N

D.斜面对小球的弹力为0

答案BD

解析当小球对斜面的压力恰为零时,斜面的加速度为a0,根据牛顿第二定律可知mg tan 37°=ma0,解得a0=7.5 m/s2,由于a0=7.5 m/s2<10 m/s2,则当斜面以10 m/s2的加速度向右做加速运动时,小球将飘离斜面,设此时细线与竖直方向的夹角为α,则mg tan α=ma,解得α

=45°,则此时细线的拉力F T=

mg

cos α=2 2 N,选项B、D正确.

3.如图3所示,质量为M、中间为半球形的光滑凹槽放置于光滑水平地面上,光滑槽内有一

质量为m 的小铁球,现用一水平向右的推力F 推动凹槽,小铁球与光滑凹槽相对静止时,凹槽球心和小铁球的连线与竖直方向成α角.重力加速度为g ,则下列说法正确的是( )

图3

A .小铁球受到的合外力方向水平向左

B .F =(M +m )g tan α

C .系统的加速度为a =g sin α

D .F =mg tan α

答案 B

解析 对小铁球受力分析得F 合=mg tan α=ma 且合外力方向水平向右,故小铁球的加速度为g tan α,因为小铁球与凹槽相对静止,故系统的加速度也为g tan α,A 、C 错误.对系统整体受力分析得F =(M +m )a =(M +m )g tan α,故B 正确,D 错误.

4.(多选)如图4所示,已知物块A 、B 的质量分别为m 1=4 kg 、m 2=1 kg ,A 、B 间的动摩擦因数为μ1=0.5,A 与地面之间的动摩擦因数为μ2=0.5,设最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等,g 取10 m/s 2,在水平力F 的推动下,要使A 、B 一起运动且B 不下滑,则力F 的大小可能是( )

图4

A .50 N

B .100 N

C .125 N

D .150 N

答案 CD

解析 若B 不下滑,对B 有μ1F N ≥m 2g ,由牛顿第二定律得F N =m 2a ;对整体有F -μ2(m 1+

m 2)g =(m 1+m 2)a ,得F ≥(m 1+m 2)????1μ1

+μ2g =125 N ,选项C 、D 正确. 5.如图5所示,光滑水平面上放置质量分别为m 、2m 和3m 的三个木块,其中质量为2m 和3m 的木块间用一根不可伸长的轻绳相连,轻绳能承受的最大拉力为F T .现用水平拉力F 拉质量为3m 的木块,使三个木块以同一加速度运动,则以下说法正确的是( )

图5

A .质量为2m 的木块受到四个力的作用

B .当F 逐渐增大到F T 时,轻绳刚好被拉断

C .当F 逐渐增大到1.5F T 时,轻绳还不会被拉断

D .当轻绳刚要被拉断时,质量为m 和2m 的木块间的摩擦力为F T

答案 C

解析 质量为2m 的木块受重力、地面的支持力、轻绳的拉力、木块m 的压力和摩擦力五个力的作用,选项A 错误;当轻绳达到最大拉力F T 时,对m 和2m 整体受力分析,F T =3ma ,再对三个木块整体受力分析,F =(m +2m +3m )a ,得到F =2F T ,选项B 错误,选项C 正确;

对木块m ,由F f =ma ,得F f =13

F T ,选项D 错误. 6.(多选)(2020·玉溪第一中学高一期末)如图6所示,物体A 叠放在物体B 上,B 置于光滑水平面上,A 、B 质量分别为m A =6 kg 、m B =2 kg ,A 、B 之间的动摩擦因数μ=0.2,开始处于静止状态,现对A 施加一个逐渐增加的水平力F ,在F 逐渐增大的过程中,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,取g =10 m/s 2,则下列说法正确的是( )

图6

A .当拉力F <12 N 时,物体A 保持静止状态

B .当拉力超过12 N 时,A 、B 开始相对滑动

C .当F =24 N 时,A 的加速大小为3 m/s 2

D .当拉力超过48 N 时,A 、B 才开始相对滑动

答案 CD

解析 由于B 置于光滑水平面上,有力作用在物体A 上,A 、B 整体加速运动;对B ,当A 、B 间的摩擦力达到最大值时,此时的加速度达到最大,最大静摩擦力F max =μm A g =12 N ,则

最大加速度,a =μm A g m B =122

m /s 2=6 m/s 2 对整体运用牛顿第二定律,有F =(m A +m B )a =48 N

知两物体开始没有相对运动,当拉力增加到48 N 时,发生相对滑动,故A 、B 错误,D 正确;

当F =24 N 时,两物体没有相对运动,根据牛顿第二定律,A 的加速度大小为a =F m A +m B

=246+2

m /s 2=3 m/s 2,故C 正确. 7.如图7,质量为m 的物体放置在水平地面上,物体与地面间的动摩擦因数μ=33

,现用拉力F (与水平方向的夹角为θ)拉动物体沿地面匀速前进,下列说法正确的是( )

图7

A .θ=0°即拉力F 水平时,拉力最小

B .θ=45°时,拉力F 最小

C .拉力F 的最小值为12

mg D .拉力F 的最小值为

33

mg 答案 C

解析 设物体受到的拉力与水平方向的夹角为θ,根据共点力平衡可知F cos θ=μ(mg -F sin θ),

F =μmg cos θ+μsin θ=mg 2sin (θ+60°)

根据数学知识可得,当θ=30°时,拉力F 有最小值,且最小值为12

mg ,故C 正确,A 、B 、D 错误.

8.如图8所示,在倾角为θ=30°的足够长的光滑斜面上端系有一劲度系数为k =100 N /m 的轻质弹簧,弹簧下端连一个质量为m =8 kg 的小球,小球被一垂直于斜面的挡板A 挡住,此时弹簧没有形变.从t =0时刻开始挡板A 以加速度a =1 m/s 2,沿斜面向下匀加速运动,(g =10 m/s 2)问:

图8

(1)t =0时刻,挡板对小球的弹力多大?

(2)从开始运动到小球与挡板分离所经历的时间为多少?

(3)小球向下运动多少距离时速度最大?

答案 (1)32 N (2)0.8 s (3)0.4 m

解析 (1)因开始时弹簧无形变,故对小球根据牛顿第二定律得mg sin 30°-F 1=ma

解得F 1=32 N

(2)当挡板和小球分离时,对小球根据牛顿第二定律得mg sin 30°-kx =ma

其中x =12

at 2 解得t =0.8 s

(3)当小球的速度最大时,加速度为零,此时mg sin 30°=kx 1

解得x 1=0.4 m.

高中物理必修一相互作用专题

高中物理必修一相互作用专题 一、重力弹力摩擦力

10.如图所示,一重为8N的球固定在AB杆的上端,今用测力计水平拉球,使杆发生弯曲,此时测力计的示数为6N,则AB杆对球作用力的大小为()5 如图所示,一重为8N的球固定在AB杆的上端,今用测力计水平拉 球,使杆发生弯曲,此时测力计的示数为6N,则AB杆对球作用力 的大小为() A.6N B.8N C.10N D.12N 11.探究弹力和弹簧伸长的关系时,在弹性限度内,悬挂15N重物时, 弹簧长度为0.16m;悬挂20N重物时,弹簧长度为0.18m,则弹簧的原长L0和劲度系数k 分别为多少?请写出详细计算过程。 12. 请在图中画出杆或球所受的弹力 (e) 13如上图e所示,小车上固定着三角硬杆,杆的端点处固定着一个质量为m的小球.当小车有水平向右的加速度且从零开始逐渐增大时,杆对小球的作用力的变化(用F1至F4变化表示)可能是下图中的(OO’沿杆方向) A B C D 14. 一辆汽车停在水平地面上,下列说法中正确的是(): A 地面受到了向下的弹力,是因为地面发生了形变;汽车没有发生形变,所以汽车不受弹力B地面受到了向下的弹力,是因为地面发生了形变;汽车受到了向上的弹力,是因为汽车也发生了形变C汽车受到了向上的弹力,是因为地面发生了弹力;地面受到了向下的弹力,是因为汽车发生了形变D以上说法都不正确

4. 如图为皮带传动装置,正常运转时的方向如图所示, 当机器正常运转时,关于主动轮上的A 点、与主动轮接触的皮带上的B 点、与从动轮接触的皮带上的C 点及从动轮上的D 点,这四点的摩擦力的方向的描述,正确的是( ) A. A 点受到的摩擦力沿顺时针方向 B. B 点受到的摩擦力沿顺时针方向 C. C 点受到的摩擦力沿逆时针方向 D. D 点受到的摩擦力沿逆时针方向 5.如图4所示,把重为20N 的物体放在倾角的粗糙斜面上,并静止,物体右端与固定在斜面上的轻弹簧相连接,若物体与斜面间的最大静摩擦力为12N ,则弹簧的弹力:(弹簧与斜面平行) A .可以为22N ,方向沿斜面向上; B .可以为2N ,方向沿斜面向上; C .可以为2N ,方向沿斜面向下; D .弹力可能为零。 6.如图所示,位于水平桌面上的物块P ,由跨过定滑轮的轻绳与物块Q 相连,定滑轮到P 和到Q 的两段绳都是水平的。已知Q 与P 之间以及P 与桌面之间的动摩擦因数都是μ,两物块的质量都是m ,滑轮的质 量、滑轮轴上的摩擦都不计,若用一水平向右的力F 拉P 使它做匀速运动,则F 的大小为 ( ) A .4μmg B .3μmg C .2μmg D .μmg 7.如图所示,在倾角θ=30°的粗糙斜面上放一重量为G 的物体,物体能保持静止。现在用与斜面底边平行的力F=G/2推物体,物体恰能做匀速直线运动,则物体与斜面之间的动摩擦因数是多少? 解:如左图所示;在斜面上,物体在推力、重力平行于斜面向下的分力Gsin300和滑动摩擦力三个力的作用下,沿斜面斜下方向作匀速直线运动,这三个力的合外力为零。如右图所示。 物体与斜面之间的滑动摩擦因数 A D B C 主动轮 从动轮 v F Q P G G f μμ2 330cos 0==G f 2 2= 3 6=μ

高中物理常见连接体问题总结知识分享

常见连接体问题 (一)“死结”“活结” 1.如图甲所示,轻绳AD跨过固定在水平横梁BC右端的定滑轮挂住一个质量为10 kg 的物体,∠ACB=30°;图乙中轻杆HG一端用铰链固定在竖直墙上,另一端G通过细绳EG拉住,EG与水平方向也成30°,轻杆的G点用细绳GF拉住一个质量也为10 kg 的物体.g取10 m/s2,求 (1)细绳AC段的张力FAC与细绳EG的张力FEG之比; (2)轻杆BC对C端的支持力; (3)轻杆HG对G端的支持力. (二)突变问题 2。在动摩擦因数μ=0.2的水平 质量为m=1kg的小球,小球与水平轻弹簧及与竖直方向成θ=45°角的不可伸长的轻绳一端相连,如图所示,此时小球处于静止 平衡状态,且水平面对小球的弹力恰好为零,当剪断轻绳的瞬间,取g=10m/s2,求: (1)此时轻弹簧的弹力大小 (2)小球的加速度大小和方向.(三)力的合成与分解 3.如图所示,用一根细线系住重力为、半径为的球,其与倾角为的光滑斜面劈接触, 处于静止状态,球与斜面的接触面非常小, 当细线悬点固定不动,斜面劈缓慢水平向左 移动直至绳子与斜面平行的过程中,下述正确的是(). A.细绳对球的拉力先减小后增大 B.细绳对球的拉力先增大后减小 C.细绳对球的拉力一直减小 D.细绳对球的拉力最小值等于G (四)整体法 4.如图所示,质量分别为m1、m2的两个物体通过轻弹簧连接。在力F的作用下一起沿水平方向做匀速直线运动(m1在地面,m2在空中),力F与水平方向成θ角,则m1所受支持力N 和摩擦力f正确的是() A.N=m1g+m2g-Fsinθ B.N=m1g+m2g-Fcosθ C.f=Fcosθ D.f=Fsinθ (五)隔离法 5.如图所示,水平放置的木板上面放置木块,木板与木块、木板与地面间的摩擦因数分别为μ1和μ2。已知木块质量为m,木板的质量为M,用定滑轮连接如图所示,现用力F匀速拉动木块在木板上向右滑行,求力F的大小?

高中物理必修一测试题

新课标高一物理同步测试(1) 运动的描述 一、选择题(每小题4分,共40分) 1.某校高一的新同学分别乘两辆汽车去市公园游玩。两辆汽车在平直公路上运动,甲车内一同学看见乙车没有运动,而乙车内一同学看见路旁的树木向西移动。如果以地面为参考系,那么,上述观察说明 () A.甲车不动,乙车向东运动B.乙车不动,甲车向东运动 C.甲车向西运动,乙车向东运动D.甲、乙两车以相同的速度都向东运动 2.下列关于质点的说法中,正确的是()A.质点是一个理想化模型,实际上并不存在,所以,引入这个概念没有多大意义 B.只有体积很小的物体才能看作质点 C.凡轻小的物体,皆可看作质点 D.如果物体的形状和大小对所研究的问题属于无关或次要因素时,即可把物体看作质点 3.某人沿着半径为R的水平圆周跑道跑了圈时,他的()A.路程和位移的大小均为πR B.路程和位移的大小均为2R C.路程为πR、位移的大小为2R D.路程为πR、位移的大小为2R 4.甲、乙两小分队进行军事演习,指挥部通过现代通信设备,在屏幕上观察到两小分队的具体行军路线如图所示,两小分队同时同地由O点出发,最后同时到达A点,下列说法中正确的是 () A.小分队行军路程s甲>s乙 B.小分队平均速度v甲>v乙 C.y-x图象表示的是速率v-t图象 D.y-x图象表示的是位移s-t图象 5.某中学正在举行班级对抗赛,张明明同学是短跑运动员,在百米竞赛中,测得他在5 s末的速度为10.4 m/s, 10 s末到达终点的速度为10.2 m/s,则他在全程中的平均速度为() A.10.4 m/s B.10.3 m/s C.10.2 m/s D.10m/s 6.下面的几个速度中表示平均速度的是()A.子弹射出枪口的速度是800 m/s,以 790 m/s的速度击中目标 B.汽车从甲站行驶到乙站的速度是40 km/h C.汽车通过站牌时的速度是72 km/h D.小球第3 s末的速度是6 m/s. 7.如图所示为甲、乙两质点的v-t图象。对于甲、乙两质点的运动,下列说法中正确的是()

高中物理必修一实验专题

高考物理必修一实验专题 姓名:班级: 【题型一、研究匀变速直线运动】 1、在“测定匀变速直线运动加速度”的实验中: (1)除打点计时器(含纸带、复写纸)、小车、一端附有滑轮的长木板、细绳、钩码、导线及开关外,在下面的仪器和器材中,必须使用的有________。(填选项代号) A.电压合适的50 Hz交流电源 B.电压可调的直流电源 C.刻度尺 D.秒表 E.天平 (2)实验过程中,下列做法正确的是________。 A.先接通电源,再使纸带运动 B.先使纸带运动,再接通电源 C.将接好纸带的小车停在靠近滑轮处 D.将接好纸带的小车停在靠近打点计时器处 (3)如图所示为一次实验得到的一条纸带,纸带上每相邻的两计数点间都有4个点未画出,按时间顺序取0、1、2、3、4、5、6共7个计数点,测出1、2、3、4、5、6点到0点的距离如图所示(单位:cm)。由纸带数据计算可得计数点4所代表时刻的瞬时速度大小V4= ________ m/s,小车的加速度大小为_m/s2。(保留2位有效数字) 2、某同学在做“小车速度随时间变化规律”的实验,细线一端与小车相连,另一端绕过定滑轮悬挂钩码,通过打点计时器和纸带记录了小车的运动情况。 (1)实验中除了电磁打点计时器(含纸带、复写纸)、小车、一端附有滑轮的长直轨道、细线、钩码、导线及开关外,在下面的器材中,必须使用的有________(填选项代号) A. 220 V、50 Hz 交流电源 B.电压可调的直流电源 C.4-6 V、50 Hz 交流电源 D. 刻度尺 E. 秒表 F. 天平 (2)实验过程中,下列操作正确的是___________(填选项代号) A. 将接好纸带的小车停在靠近滑轮一端 B. 将接好纸带的小车停在靠近打点计时器一端 C. 先释放小车,再接通电源 D. 先接通电源,再释放小车

高一物理 连接体受力分析

掌握母题100例,触类旁通赢高考 高考题千变万化,但万变不离其宗。千变万化的新颖高考题都可以看作是由母题衍生而来。研究母题,掌握母题解法,使学生触类旁通,举一反三,可使学生从题海中跳出来,轻松备考,事半功倍。 母题十五、连接体受力分析 【解法归纳】对于平衡状态的连接体,一般采用隔离两个物体分别进行受力分析,利用平衡条件列出相关方程联立解答。 典例15.(2011海南物理)如图,墙上有两个钉子a 和b ,它们的连线与水平方向的夹角为45°,两者的高度差为l 。一条不可伸长的轻质细绳一端固定于a 点,另一端跨 过光滑钉子b 悬挂一质量为m1的重物。在绳子距a 端2 l 的c 点有一固定绳圈。若绳圈上悬挂质量为m2的钩码,平衡后绳的ac 段正好水平,则重物和钩码的质量比12 m m 为 C. 【解析】:根据题述画出平衡后绳的ac 段正好水平的示意图,对绳圈c 分析受力,画出受力图。由平行四边形定则和图中几何关系可得 12m m C 正确。 【答案】:C 【点评】此题考查受力方向、物体平衡等相关知识点。 衍生题1(2010山东理综)如图2所示,质量分别为 m 1、m 2的两个物体通过轻弹簧连接,在力F 的作用下 一起沿水平方向做匀速直线运动(m 1在地面,m 2在空 中),力F 与水平方向成θ角,则m 1所受支持力N 和摩

擦力f正确的是 A.N= m1g+ m2g- F sinθ B.N= m1g+ m2g- F cosθ C.f=F cosθ D.f=F sinθ 【解析】把两个物体看作一个整体,由两个物体一起沿水平方向做匀速直线运动可知水平方向f=F cosθ,选项C正确D错误;设轻弹簧中弹力为F1,弹簧方向与水平方向的夹角为α,隔离m2,分析受力,由平衡条件,在竖直方向有,F sinθ=m2g+ F1sinα, 隔离m1,分析受力,由平衡条件,在竖直方向有,m1g=N+ F1sinα, 联立解得,N= m1g+ m2g- F sinθ,选项A正确B错误。 【答案】AC 【点评】本题考查整体法和隔离法受力分析、物体平衡条件的应用等知识点,意在考查考生对新情景的分析能力和综合运用知识的能力。 衍生题2(2005天津理综卷)如图所示,表面粗糙的固定斜面顶端安有滑轮,两物块P、Q用轻绳连接并跨过滑轮(不计滑轮的质量和摩擦),P悬于空中,Q放在斜面上,均处于静止状态。当用水平向左的恒力推Q时,P、Q仍静止不动,则 A.Q受到的摩擦力一定变小 B.Q受到的摩擦力一定变大 C.轻绳上拉力一定变小 D.轻绳上拉力一定不变 解析:由于两物块P、Q用轻绳连接并跨过滑轮,当用水平向左的恒力推Q时,P、Q仍静止不动,则轻绳上拉力等于物块P的重力,轻绳上拉力一定不变,选项C错误D正确。由于题述没有给出两物块P、Q质量的具体关系,斜面粗糙程度未知,用水平向左的恒力推Q前,Q受到的摩擦力方向未知。当用水平向左的恒力推Q时,Q受到的摩擦力变化情况不能断定,所以选项AB错误。 【答案】D 衍生题3(2003天津理综卷,19 )如图所示,一个半球形的碗放在桌面上,碗

高一年级物理必修一课后习题答案

高一年级物理必修一课后习题答案 第一章运动的描述 1 问题与练习 1.解答子弹长约几厘米,枪口到靶心的距离大于几十米,两者相差千倍以上.研究子弹从枪口击中靶心的时间一般都可忽略子弹的长度,把子弹看做质点,这样带来的时间误差不到10-4 s. 子弹穿过一张薄纸的时间是从子弹头与纸接触算起到子弹尾离开纸的一段时间.若把子弹看做质点,则子弹穿过一张薄纸就不需要时间,所以,研究子弹穿过一张薄纸的时间,不能把子弹看做质点. 说明能否把物体看做质点是由问题的性质决定的,而不是由物体的大小决定.选用本题是为了说明一颗小子弹,在前一种情况可看成质点,而在后一种情况就不能看成质点. 2.解答“一江春水向东流”是水相对地面(岸)的运动,“地球的公转”是说地球相对太阳的运动,“钟表时、分、秒针都在运动”是说时、分、秒针相对钟表表面的运动,“太阳东升西落”是太阳相对地面的运动. 说明要求学生联系一些常见的运动指认参考系,可加深学生对参考系的理解.这类问题有时也需要仔细、深入地思考才能得出正确的答案.如我们说通信卫星是静止卫星、说静止卫星相对地球静止是模糊的.说静止卫星相对地面(某点)静止是正确的,静止卫星相对地球中心是运动的. 3.解答诗中描写船的运动,前两句诗写景,诗人在船上,卧看云动是以船为参考系.云与我俱东是说以两岸为参考系,云与船均向东运动,可认为云相对船不动. 说明古诗文和现代文学中,我们会发现一些内容与自然科学有关,表明人文科学与自然科学是相关的.教材选用本诗是为了凸现教材的人文因素. 4.解答xA=-0.44 m,xB=0.36 m 2 问题与练习 1.解答A.8点42分指时刻,8分钟指一段时间. B.“早”指时刻,“等了很久”指一段时间. C.“前3秒钟”、“最后3秒钟”、“第3秒钟”指一段时间,“3秒末”指时刻. 2.解答公里指的是路程,汽车的行驶路线一般不是直线. 3.解答(1)路程是100 m,位移大小是100 m. (2)路程是800 m,对起跑点和终点相同的运动员,位移大小为0;其他运动员起跑点各不相同而终点相同,他们的位移大小、方向也不同. 4.解答 3 m 8 m 5 m -8 m -3 m 5 m -3 m 5 m -8 m -3 m 3 问题与练习

高一物理必修一实验专题

高一物理必修一实验专题 一、研究匀变速直线运动 (练习使用打点计时器) 1、电磁式打点计时器:6V 以下得交流电。 电火花式打点计时器:220V 得交流电。 2、交流电得频率为50HZ,打点间隔为0、02s 3、根据纸带算平均速度与瞬时速度 4、算各点得瞬时速度,描点法做出V —t 图 实验:1、先开电源,然后释放小车。 2、开头过于密集得点舍掉,一般每5个点或每隔4个点取一个计 数点,使相邻计数点之间时间间隔为T =0、1s 数据处理: 计算法:根据纸带求某点瞬时速度与加速度 (1)求某点瞬时速度,如: T 指相邻两点得时间间隔 (1)瞬时速度 (2)求加速度: a 、理想纸带(即ΔX 相等): b 、不理想纸带(即ΔX 不相等):用逐差法 注意化单位 数据处理:图象法: 1根据所得数据,选择合适得标度建立坐标系,让图象尽量分布在坐标系平面得大部分面积。 2、此实验小车做匀加速直线运动,所以要用直线拟合数据点,让尽可能多得点处在直线上,不在直线上得点应均匀地分布在直线两侧,个别偏离较大点舍去。 二、验证平行四边形定则 1、 实验目得:验证互成角度得两个力合成时得平行四边形定则 2、 实验原理:(1)两个力F 1、F 2得作用效果与一个力F '得作用效果相同:使像皮绳在某一方向伸长一定得(相同)长度。 (2)以F 1、F 2为邻边作平行四边形求出F 1、F 2得合力F,在误差允许得范围内比较F '与F 。如果在误差允许得范围内F '与F 相同,就验证了两个力合成时遵循平行四边形定则。 3、 实验器材:方木板一块;白纸;图钉(若干);橡皮条;细绳套(两个);弹簧秤(两只);三角板;刻度尺;铅笔。 4、 实验条件:为使橡皮绳有较明显得伸长,同时弹簧测力计有较大得示数,两测力计所拉线绳之间得夹角不宜过大与过小,一般在60°~120°之间较合适。 5、 主要测量:用两个测力计拉线绳,使橡皮条伸长,绳得结点到达O 点,记录此时两个测力计得数值F 1与F 2及两个力得方向;用一只测力计重新将结点拉到O 点,记录此时F 得大小与方向。 6、 实验步骤 (1)用图钉把一张白纸钉在水平桌面上得方板上。 (2)用图钉把橡皮条得一端固定在A 点,橡皮条得另一端固定拴上两个细绳套。 (3)用两只弹簧秤分别钩住细绳套,互成角度地拉橡皮条,使橡皮条伸长,结点达到O 点。(如图所示)用铅笔记下O 点得位置及两条细绳套得方向,并分别记录两弹簧秤得读数F 1与F 2。 T X X V V EG F 265+==2T X a ?=23216549)()(T X X X X X X a ++-++=

高中物理复习-有关连接体问题专项训练

有关连接体问题专项训练 【例题精选】: 例1:在光滑的水平面上放置着紧靠在一起的两个物体A和B(如图),它们的质量分别为m A、m B。当用水平恒力F推物体A时,问:⑴A、B两物体的加速度多大?⑵A物体对B物体的作用力多大? 分析:两个物体在推力的作用下在水平面上一定做匀加速直线运动。对整体来说符合牛顿第二定律;对于两个孤立的物体分别用牛顿第二定律也是正确的。因此,这一道连接体的问题可以有解。 解:设物体运动的加速度为a,两物体间的作用力为T,把A、B两个物体隔离出来画在右侧。因为物体组只在水平面上运动在竖直方向上是平衡的,所以分析每个物体受力时可以只讨论水平方向的受力。A物体受水平向右的推力F和水平向左的作用力T,B物体只受一个水平向右的作用力T。对两个物体分别列牛顿第二定律的方程: 对m A满足F-T= m A a ⑴ 对m B满足T = m B a ⑵ ⑴+⑵得 F =(m A+m B)a ⑶ 经解得: a = F/(m A+m B)⑷ 将⑷式代入⑵式可得T= Fm B/(m A+m B) 小结:①解题时首先明确研究对象是其中的一个物体还是两个物体组成的物体组。如果本题只求运动的加速度,因为这时A、B两物体间的作用力是物体组的内力和加速度无关,那么我们就可以物体组为研究对象直接列出⑶式动力学方程求解。若要求两物体间的作用力就要用隔离法列两个物体的动力学方程了。 ②对每个物体列动力学方程,通过解联立方程来求解是解决连接体问题最规范的解法,也是最保险的方法,同学们必须掌握。 例2:如图所示,5个质量相同的木块并排放在光滑的水平桌面上,当用水平向右推力F推木块1,使它们共同向右加速运动时,求第2与第3块木块之间弹力及第4与第5块木 块之间的弹力。 分析:仔细分析会发现这一道题与例1几乎是一样的。把第1、第2木块看作A物体,把第3、4、5木块看作B物体,就和例1完全一样了。因5个木块一起向右运动时运动状态完全相同,可以用整体法求出系统的加速度(也是各个木块共同加速度)。再用隔离法

人教版高中物理必修一同步练习

高中物理学习材料 (马鸣风萧萧**整理制作) 希望中学2010-2011高中物理同步练习 第一章第1课时描述运动的基本概念 1.在2010年央视开年大戏《闯关东》III中,从山东龙口港到大连是一条重要的闯关东路线.假如有甲、乙两船同时从龙口出发,甲船路线是龙口——旅顺——大连,乙船路线是龙口——大连.两船航行两天后都在下午三点到达大连,以下关于两船全航程的描述中正确的是( ) A.两船的路程相同,位移不相同 B.两船的平均速度相同 C.“两船航行两天后都在下午三点到达大连”一句中,“两天”指的是时间,“下午 三点”指的是时刻 D.在研究两船的航行时间时,可以把船视为质点 解析:在本题中路程是船运动轨迹的长度,位移是龙口指向大连的有向线段,两船的路程不相同,位移相同,故A错误;平均速度等于位移除以时间,故B正确;时刻是指某一瞬间,时间是两时刻间的间隔,故C正确;在研究两船的航行时间时,船的大小和形状对所研究的问题影响可以忽略不计,故D正确. 答案:BCD 图1 2.小明周末到公园坐摩天轮(如图1所示),已知该轮直径为80 m,经过20 min转动一周后, 小明落地,则小明在摩天轮上的平均速度为( )

A .0.2 m/s B .4 m/s C .0 D .非直线运动,不能确定 解析:平均速度是指位移和所用时间的比值,与直线运动或曲线运动无关.小明在摩天轮上转动一周,总位移为零,故其平均速度为零,C 正确. 答案:C 3. 一物体做匀变速直线运动.当t =0时,物体的速度大小为12 m/s ,方向向东,当t =2 s 时,物体的速度大小为8 m/s ,方向仍向东,则当t 为多少时,物体的速度大小变为2 m/s ( ) A .3 s B .5 s C .7 s D .9 s 解析:a =v t -v 0t =8-122=-2 m/s 2,故t ′=v t ′-v 0a =±2-12-2 =5 s 或7 s. 答案:BC 图2 4. 北京奥运火炬实现了成功登上珠峰的预定目标,如图2所示是火炬手攀登珠峰的线路图, 请根据此图判断下列说法正确的是( ) A .由起点到终点火炬手所走线路的总长度是火炬的位移 B. 线路总长度与火炬所走时间的比等于登山的平均速度 C .在计算登山运动的速度时可以把火炬手当成质点 D .顶峰的重力加速度要比拉萨的重力加速度大 解析:由起点到终点火炬手所走线路的总长度是火炬的路程.线路总长度与火炬所走时间的比等于登山的平均速率.火炬手在运动中,忽略其大小,可以看成质点.顶峰的高度大于拉萨的高度,顶峰的重力加速度要比拉萨的重力加速度小. 答案:C 图3 5.雷达是一种利用电磁波来测定物体位置和速度的设备,某防空雷达发现一架飞机正在以水 平速度朝雷达正上方匀速飞来,已知该雷达发射相邻两次电磁波之间的时间间隔为5×10 -4 s ,某时刻在雷达监视屏上显示的波形如图3甲所示,经过t =173 s 后雷达向正上方发射和接收到的波形如图1-1-10乙所示,已知雷达屏上相邻刻度线间表示的时间间隔为 1×10-4 s ,则该飞机的飞行速度大小约为( )

高中物理连接体模型.docx

高 中 物 理 - - 连 接 体 模 型 连接体模型: 是指运动中几个物体或叠放在一起、或并排挤放在一起、或用细绳、细杆联系在一起的物体组。解决这类问题的基本 方法是整体法和隔离法。 整体法是指连接体内的物体间无相对运动时 , 可以把物体组作为整体,对整体用牛二定律列方程 隔离法是指在需要求连接体内各部分间的相互作用 ( 如求相互间的压力或相互间的摩擦力等 ) 时,把某物体从连接体中隔离出来进行分析的方 法。 连接体的圆周运动:两球有相同的角速度;两球构成的系统机械能守恒 ( 单个球机械能不守恒 ) 与运动方向和有无摩擦 ( μ相同 ) 无关,及与两物体放置的方式都无关。 平面、斜面、竖直都一样。只要两物体保持相对静止 m 1 记住: N=m 2 F 1 m 1F 2 (N 为两物体间相互作用力 ), m m 1 m 2 2 一起加速运动的物体的分子 m 1F 2 和 m 2F 1 两项的规律并能应用 m 2 F N m 2 m 1 讨论:① F 1≠0;F 2=0 F=(m 1 +m 2 )a N= N=m 2a F m 1 m 2 m 2 F m 1 m 2 ② F 1 ≠0;F 2≠0 F= m 1 (m 2g) m 2 (m 1g) m 1 m 2 N= m 2 F 1 m 1F 2 m 1 m 2 F= m 1 (m 2 g ) m 2 (m 1gsin ) m 1 m 2 m A (m B g ) m B F F= m 1 m 2 F 1 >F 2m 1>m 2N 1

高中物理必修一知识点加例题

第一章 运动的描述 专题一:描述物体运动的几个基本本概念 ◎ 知识梳理 1.机械运动:一个物体相对于另一个物体的位置的改变叫做机械运动,简称运动,它包括平动、转动和振动等形式。 2.参考系:被假定为不动的物体系。 对同一物体的运动,若所选的参考系不同,对其运动的描述就会不同,通常以地球为参考系研究物体的运动。 3.质点:用来代替物体的有质量的点。它是在研究物体的运动时,为使问题简化,而引入的理想模型。仅凭物体的大小不能视为质点的依据,如:公转的地球可视为质点,而比赛中旋转的乒乓球则不能视为质点。 ’ 物体可视为质点主要是以下三种情形: (1)物体平动时; (2)物体的位移远远大于物体本身的限度时; (3)只研究物体的平动,而不考虑其转动效果时。 4.时刻和时间 (1)时刻指的是某一瞬时,是时间轴上的一点,对应于位置、瞬时速度、动量、动能等状态量,通常说的“2秒末”,“速度达2m/s 时”都是指时刻。 (2)时间是两时刻的间隔,是时间轴上的一段。对应位移、路程、冲量、功等过程量.通常说的“几秒内”“第几秒内”均是指时间。 5.位移和路程 (1)位移表示质点在空间的位置的变化,是矢量。位移用有向线段表示,位移的大小等于有向线段的长度,位移的方向由初位置指向末位置。当物体作直线运动时,可用带有正负号的数值表示位移,取正值时表示其方向与规定正方向一致,反之则相反。 (2)路程是质点在空间运动轨迹的长度,是标量。在确定的两位置间,物体的路程不是唯一的,它与质点的具体运动过程有关。 (3)位移与路程是在一定时间内发生的,是过程量,二者都与参考系的选取有关。一般情况下,位移的大小并不等于路程,只有当质点做单方向直线运动时,二者才相等。 6.速度 (1).速度:是描述物体运动方向和快慢的物理量。 (2).瞬时速度:运动物体经过某一时刻或某一位置的速度,其大小叫速率。 (3).平均速度:物体在某段时间的位移与所用时间的比值,是粗略描述运动快慢的。 ①平均速度是矢量,方向与位移方向相同。 ②平均速度的大小与物体不同的运动阶段有关。 ③v= t s 是平均速度的定义式,适用于所有的运动, (4).平均速率:物体在某段时间的路程与所用时间的比值,是粗略描述运动快慢的。 ①平均速率是标量。 ②v= t s 是平均速率的定义式,适用于所有的运动。 ③平均速度和平均速率往往是不等的,只有物体做无往复的直线运动时二者才相等。

高中物理必修一同步练习题

第一章运动的描述 1.1 质点、参考系和坐标系 【知识梳理双基再现】 1.机械运动物体相对于其他物体的变化,也就是物体的随时间的变化,是自然界中最、最的运动形态,称为机械运动。是绝对的,是相对的。2.质点我们在研究物体的运动时,在某些特定情况下,可以不考虑物体的和,把它简化为一个,称为质点,质点是一个的物理模型。 3.参考系在描述物体的运动时,要选定某个其他物体做参考,观察物体相对于它的位置是否随变化,以及怎样变化,这种用来做的物体称为参考系。为了定量地描述物体的位置及位置变化,需要在参考系上建立适当的。 【轻松过关锋芒初显能力拓展】 1.敦煌曲子词中有这样的诗句:“满眼风波多闪烁,看山恰似走来迎,仔细看山山不动,是船行。”其中“看山恰似走来迎”和“是船行”所选的参考系分别是() A.船和山 B.山和船 C.地面和山 D.河岸和流水 2.下列关于质点的说法中,正确的是() A.质点就是质量很小的物体 B.质点就是体积很小的物体 C.质点是一种理想化模型,实际上并不存在 D.如果物体的大小和形状对所研究的问题是无关紧要的因素时,即可把物体看成质点 3.关于坐标系,下列说法正确的是() A.建立坐标系是为了定量描写物体的位置和位置变化 B.坐标系都是建立在参考系上的 C.坐标系的建立与参考系无关 D.物体在平面内做曲线运动,需要用平面直角坐标系才能确定其位置4.在以下的哪些情况中可将物体看成质点() A.研究某学生骑车由学校回家的速度 B.对这名学生骑车姿势进行生理学分析 C.研究火星探测器从地球到火星的飞行轨迹 D.研究火星探测器降落火星后如何探测火星的表面5.在下述问题中,能够把研究对象当作质点的是() A.研究地球绕太阳公转一周所需时间的多少 B.研究地球绕太阳公转一周地球上不同区域季节的变化、昼夜长短的变化 C.一枚硬币用力上抛,猜测它落地时正面朝上还是反面朝上 D.正在进行花样溜冰的运动员 6.坐在美丽的校园里学习毛泽东的诗句“坐地日行八万里,巡天遥看一千河”时,我们感觉是静止不动的,这是因为选取作为参考系的缘故,而“坐地日行八万里”是选取作为参考系的。7.指出以下所描述的各运动的参考系是什么? (1)太阳从东方升起,西方落下;(2)月亮在云中穿行;(3)汽车外的树木向后倒退。 (sin30°8.一物体从O点出发,沿东偏北30度的方向运动10 m至A点,然后又向正南方向运动5 m至B点。 =0.5) (1)建立适当坐标系,描述出该物体的运动轨迹; (2)依据建立的坐标系,分别求出A、B两点的坐标。 9.在二战时期的某次空战中,一英国战斗机驾驶员在飞行中伸手触到了一颗“停”在驾驶舱边的炮弹,你如何理解这一奇怪的现象? 1.A 2.CD 3.ABD 4.AC 5. A 6. 地面、地心 7.(1)地面(2)云(3)汽车 8.(1)坐标系如图,线OAB为运动轨迹(2)x A=53m y A=5m; x B=53m y B=0m 9.由题意可知,炮弹以飞机为参考系,是静止的,所以飞行员不会被炮弹击伤;炮弹相对地面以很大的速度运动,站在地面上的飞行员是不敢抓炮弹的。

高中物理专题牛顿运动定律的应用(连接体)

牛顿运动定律的应用(连接体问题1) 目标:1、受力分析; 2、对象选择; 3、牛顿运动定律的综合应用; 例1. 如图所示,光滑的水平桌面上有一物体A ,通过绳子与物体B 相连,假设绳子的质量以及绳子与定滑轮之间的摩擦力都可以忽略不计,绳子不可伸长。如果A B m m 3 ,则物体A 的加速度大小等于( ) A .g 3 B .g C . g 43 D .2 g 变式1、有一均匀的细软链放在光滑水平桌面上,当它的一端稍露出桌面边缘垂下时(如图所示),整个链的运动是( ) A. 保持静止 B. 匀速下降 C. 匀加速下降 D.变加速下降 加速度如何变化? 例2.质量分别为M 和m 的两物体靠在一起放在光滑水平面上.用水平推力F 向右推M ,两物体向右加速运动时,M 、m 间的作用力为N 1;用水平力F 向左推m ,使M 、m 一起加速向左运动时,M 、m 间的作用力为N 2,如图甲、乙所示,则 ( ) A .N 1︰N 2=1︰1 B .N l ︰N 2=m ︰M C .N 1︰N 2=M ︰m D .无法比较N 1、N 2的大小 甲 乙

变式2、如图所示,质量为2m 的物体A ,质量为m 的物体B 放在水平地面上,A 、B 与地面间的动摩擦因数为μ,在已知水平推力F 的作用下,A 、B 做匀加速直线运动,则A 对B 的作用力多大? 变式3.质量分别为m 和2m 的物块A 、B 用轻弹簧相连,设两物块与接触面间的动摩擦因数都相同.当用水平力F 作用于B 上且两物块在粗糙的水平面上共同向右加速运动时,弹簧的伸长量为x 1,如图4甲所示;当用同样大小的力F 竖直共同加速提升两物块时,弹簧的伸长量为x 2,如图乙所示;当用同样大小的力F 沿固定斜面向上拉两物块使之共同加速运动时,弹簧的伸长量为x 3,如图3-1-14丙所示,则x 1∶x 2∶x 3等于 ( ) A .1∶1∶1 B .1∶2∶3 C .1∶2∶1 D .无法确定 例3.如图所示,底座A 上装有长0.5m 的直立杆,总质量为0.2kg ,杆上套有质量为0.05kg 的小环B ,它与杆之间有摩擦。若环从底座上以4m/s 的速度飞起,则刚好能到达杆顶。求小环在升起和下落的过程中,底座对水平面的压力和所需要的时间。(g 取2 /10s m ) 方法总结:

高中物理必修一专题复习

高中物理必修一专题复习 一、参考系 课标要求:理解参考系选取在物理中的作用,会根据实际选定. 知识梳理: 参考系:在描述一个物体的运动时,选来作为标准的另外的物体. ①凡是被用作参考系的物体,我们都认为是静止的; ②参考系的选择是任意的,但应以观测方便和使运动的描述尽可能简单为原则.研究地面上物体的运动时,常选地面为参考系.有时为了研究问题方便,也可以巧妙地选用其它物体做参考系,甚至在分析某些较为复杂的问题时,为了求解简洁,还需灵活地转换参考系. ③物体的运动都是相对参考系而言的,这是运动的相对性.选择不同的参考系来观察同一运动,会有不同结果,要比较两个物体的运动情况,必须选择同一参考系. 【例1】“坐地日行八万里,巡看遥天一千河.”这一诗句表明() A.坐在地上的人是绝对静止的 B.坐在地上的人相对于地球以外的其他星体是运动的 C.人在地球上的静止是相对的,运动是绝对的 D.以上说法都是错误的 答案:BC 点评:基础题,考查物体运动与参考系的选取.参考系问题往往和我们的日常思维发生矛盾,因为我们生活在地球上,所以我们总是不自觉地以地球为参考系来描述物体的运动,我们处理这类问题时,一定要防止思维定势的影响. 【例2】(2010年广东学业水平考试单选I)在行汽车上的乘客,看到道路两旁的树木不断向后退,这是因为乘客

选择的参考系是( ) A .所乘坐的汽车 B .地面上的建筑物 C .道路旁的树木 D .路边站着的人 答案:A 点评:基础题,考查物体运动与参考系的选取. 【例3】甲、乙、丙三架观光电梯,甲中乘客看某幢高楼在向下运动;乙中乘客看甲在向下运动; 丙中乘客看甲、乙都在向上运动.这三架电梯相对地面的可能运动情况是( ) A .甲向上、乙向下、丙不动 B .甲向上、乙向上、丙不动 C .甲向上、乙向上、丙向下 D .甲向上、乙向上、丙也向上,但比甲、乙都慢 答案:BCD 点评:中难题,考查物体运动与参考系的选取.观察者看到的运动都是相对于自己的运动,明确这一点,一切问题就可迎刃而解了. 【例4】如图所示,ab 、cd 两棒的长度均为L=1m ,a 与c 相距s=20m ,现使两棒同时 开始运动,其中ab 自由下落,cd 棒以初速度v=20m/s 竖直上抛,设两棒运动时不 产生相撞问题,问它们从开始相遇到分开要经过多长时间? 解析:以ab 为参考系,认为ab 棒静止不动,则cd 棒相对于ab 棒做速度为v=20m/s 的匀速直线运动.两棒从开始相遇到分开相对位移为2L ,故所经历的时间为:t=2L/v=0.1s . 点评:中难题,考查巧选参考系解题.中学一般选择地面为参考系研究物体的运动,但有时适当选择参考系,能使运动的描述和研究更为简便. 专题训练一: b a c d

高中物理连接体动力学完美训练版(四大连接体)

高中物理连接体动力学完美训练版 查看答案方法:在word 中按Ctrl + Shift + 8 四大连接体、内力口诀 接触体 1. (2015·课标卷Ⅱ,20)【多选】在一东西向的水平直铁轨上,停放着一列已用挂钩连接好的车厢.当机车在东边拉着这列车厢以大小为a 的加速度向东行驶时,连接某两相邻车厢的挂钩P 和Q 间的拉 力大小为F ;当机车在西边拉着车厢以大小为23 a 的加速度向西行驶时,P 和Q 间的拉力大小仍为F .不计车厢与铁轨间的摩擦,每节车厢质量相同,则这列车厢的节数可能为() A .8 B .10 C.15 D .18 2. 如图所示,质量为M 的圆槽内有质量为m 的光滑小球,在水平恒力F 作用下两者保持相对静止,地面光滑.则() A .小球对圆槽的压力为MF M +m B .小球对圆槽的压力为mF M +m C .F 变大后,如果小球仍相对圆槽静止,小球在槽内位置升高 D .F 变大后,如果小球仍相对圆槽静止,小球在槽内位置降低 3. 如图所示,两相互接触的物块放在光滑的水平面上,质量分别为m 1和m 2,且m 1

(完整版)教科版高中物理必修一全册同步练习(共31套含解析)

教科版高中物理必修一全册同步练习(共31套含解析) (答题时间:20分钟) *1. 下列说法正确的是() A.一拳打出去 什么也没有打着,所以这个力没有受力物体 B. 不接触的物体,一定没有力的作用 C. 重心一定在物体的几何中心 D. 重力是由于物体 受到地球的吸引而产生的 *2. 放在水平桌面上的书,它对桌面的压 力和它受到的重力之间的关系,不正确的是() A. 压力就是重力 B. 压力和重力是同一性质的力 C. 压力的施力物体是重力的受力物体D. 压力的受力物体是重力的施力物体 *3. 关于重力,下列说法中正确的是() A.物体受到的重力大小和方向与物体的运动状态无关 B. 抛出的石块轨迹是曲线,说明石块所受的重力方向在改变 C. 自由下落的石块速度越来越大,说明石块所受的重力越来越大 D. 物体所受的重力作用于重心处,物体的其他部分不受重力作用 **4. 关于重心,下列说法正确的是() A. 物体的重心一定在物体上 B. 物体的质量全部集中在重心上 C. 物体的重心位置跟物体的质量分布情况和物 体的形状有关 D. 物体的重心跟物体的质量分布没有关系 **5. 下 列说法中正确的是() A. 力是物体对物体的作用,总是成对出现的B. 只有固体之间才能发生相互作用 C. 重力就是地球对物体的吸引 力 D. 重心就是物体上最重的一点 *6. 对于重力的理解,下列说法 正确的是() A. 重力大小和物体运动状态有关 B. 重力是由于地球的吸引而使物体受到的力 C. 重力的方向总是垂直接触面向下的 D. 超重时,物体重力增大 *7. 关于重力,以下说法正确的是() A. 重力的方向总是垂直地面向下的 B. 把空气中的物体浸入水中,物体所受重力变小 C. 挂在绳上静止的物体,它受到的重力就是绳对它的拉力 D. 同一物体在地球各处,重力大小不一定相同 **8. 关于物体的重心,下列说法中正确的是() A. 物体的重心一定在这个物体上 B. 形状规则的物体的重心在它的几何中心上 C. 在物体上,只有重心才受到重力的作用 D. 一辆装满货物的载重汽车,当把货物卸掉后,它的重心会降低 *9. 如图所示,重200N的小球在一斜面上静止。图中是小丽同学画的小球所受重力的示意图。她画的对吗?为什么? 1. D解析:力的作用是相互的,有施力物体,一定有受力物体,一 拳打出去,受力物体是空气,选项A错误;不接触的物体,同样也会

高中物理专题:连接体

专题:连接体问题 题型一、加速度相同的连接体 题型二、加速度不同的连接体 题型三:临界(极值)类问题 题型一、加速度相同的连接体 1.如图所示,a 、b 两物体的质量分别为m 1和m 2,由轻质弹簧相连。当用恒力F 竖直向上拉着a ,使a 、b 一起向上做匀加速直线运动时,弹簧伸长量为x 1,加速度大小为a 1;当用大小仍为F 的恒力沿水平方向拉着a ,使a 、b 一起沿光滑水平桌面做匀加速直线运动时,弹簧伸长量为x 2,加速度大小为a 2。则有( ) A .a 1=a 2,x 1=x 2 B .a 1<a 2,x 1=x 2 C .a 1=a 2,x 1>x 2 D .a 1<a 2,x 1>x 2 答案 B 解析 对a 、b 物体及弹簧整体分析,有: a 1=F -m 1+m 2g m 1+m 2=F m 1+m 2-g ,a 2=F m 1+m 2 , 可知a 1<a 2, 再隔离b 分析,有: F 1-m 2g =m 2a 1,解得:F 1=m 2F m 1+m 2 , F 2=m 2a 2=m 2F m 1+m 2 , 可知F 1=F 2,再由胡克定律知,x 1=x 2。 所以B 选项正确。

2.(多选)如图所示,光滑的水平地面上有三块木块a 、b 、c ,质量均为m ,a 、c 之间用轻质细绳连接。现用一水平恒力F 作用在b 上,三者开始一起做匀加速运动,运动过程中把一块橡皮泥粘在某一木块上面。系统仍加速运动,且始终没有相对滑动。则在粘上橡皮泥并达到稳定后,下列说法正确的是 ( ) A .无论粘在哪块木块上面,系统的加速度一定减小 B .若粘在a 木块上面,绳的张力减小,a 、b 间摩擦力不变 C .若粘在b 木块上面,绳的张力和a 、b 间摩擦力一定都减小 D .若粘在c 木块上面,绳的张力和a 、b 间摩擦力一定都增大 答案 ACD 解析 无论粘在哪块木块上面,系统质量增大,水平恒力F 不变,对整体由牛顿第二定律得系统的加速度一定减小,选项A 正确;若粘在a 木块上面,对c 有F T c =ma ,a 减小,故绳的张力减小,对b 有F -F f =ma ,故a 、b 间摩擦力增大,选项B 错误;若粘在b 木块上面,对c 有F T c =ma ,对a 、c 整体有F f =2ma ,故绳的张力和a 、b 间摩擦力一定都减小,选项C 正确;若粘在c 木块上面,对b 有F -F f =ma ,则F f =F -ma ,a 减小,F f 增大,对a 有F f -F T c =ma ,则F T c =F f -ma ,F f 增大,a 减小,F T c 增大,选项D 正确。 3.(2019?海南卷?T5)如图,两物块P 、Q 置于水平地面上,其质量分别为m 、2m ,两者之间用水平轻绳连接。两物块与地面之间的动摩擦因数均为μ,重力加速度大小为g ,现对Q 施加一水平向右的拉力F ,使两物块做匀加速直线运动,轻绳的张力大小为 A.2F mg μ- B.13F mg μ+ C.13F mg μ- D.13 F

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