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1、熱點二 力與物體的運動
高中常見的性質(zhì)力有重力、彈力、摩擦力、電場力、磁場力等,一定要明確各種力產(chǎn)生的原因、條件,要熟悉每種力的大小和方向的特征,按照“一重、二彈、三摩擦、四其他”的順序?qū)ξ矬w進行受力分析。
動力學(xué)規(guī)律是歷年高考必考的熱點之一,在近幾年高考中,也常在計算題的第一題中考查;牛頓運動定律是高中物理的核心內(nèi)容,是解決力學(xué)問題的重要途徑之一,每年高考試題中均有體現(xiàn),而運動學(xué)與動力學(xué)的結(jié)合考查更是新課標(biāo)高考命題的熱點和重點,題型有選擇題、計算題、實驗題,命題形式傾向于應(yīng)用型、綜合型和能力型。
考向一 物體的動態(tài)平衡
(多選)固定斜面的傾角為37°,頂端安裝有定滑輪,一遵循胡
2、克定律的彈性輕繩的兩端連接著質(zhì)量相等的物塊A、B,讓彈性繩跨過定滑輪且與斜面平行,使彈性繩的原長恰好等于物塊A到滑輪之間的距離。如圖1所示,當(dāng)連接物塊B的彈性繩與水平面間的夾角為37°時,物塊A恰好能靜止在斜面上不沿斜面下滑,物塊B恰好能靜止在水平面上不動。A與斜面之間以及物塊B與水平面之間的動摩擦因數(shù)均為μ,最大靜摩擦力等于滑動摩擦力。重力加速度g=10 m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8?,F(xiàn)用水平拉力F拉勻速向右拉物塊B,則在物塊A運動之前
圖1
A.物塊A受到的摩擦力一直減小
B.動摩擦因數(shù)μ=
C.物塊B受到的摩擦力一直不變
D.F拉一直保持不變
3、[解析] 本題考查力的合成與分解、摩擦力、胡克定律等,意在考查考生的理解能力和分析能力。因為初始時物塊A恰好能靜止在斜面上不下滑,所以物塊A受到的靜摩擦力沿斜面向上,隨著物塊B向右運動,彈性繩的彈力逐漸增大,物塊A受到的摩擦力先減小后增大,A錯誤;設(shè)彈性繩的彈力大小為F,在題圖圖示情況下,對物塊A由平衡條件有mgsin 37°=μmgcos 37°+F,對物塊B受力分析,水平方向有Fcos 37°=μFN,豎直方向有Fsin 37°+FN′=mg,其中FN=FN′,由以上三式可得μ=,B正確;由于彈性繩的原長恰好等于A到滑輪之間的距離,設(shè)彈性繩在B上的作用點到滑輪頂部的豎直高度為h,彈性繩與水
4、平方向的夾角為θ,在水平拉力向右拉B的過程中,彈性繩上的彈力為F=k(k為彈性繩的勁度系數(shù)),在物塊A運動之前,物塊B受地面的摩擦力為f=μ(mg-Fsin θ)=μ(mg-kh),恒定不變,C正確;在物塊A運動之前,水平拉力F拉=f+Fcos θ,隨著物塊B向右運動,水平拉力F拉逐漸增大,D錯誤。
[答案] BC
考向二 連接體問題
(多選)如圖2所示,有兩個由相同材料制成的物體A、B以輕繩連接,組成的連接體在傾角為θ的斜面上運動,已知A、B的質(zhì)量分別為m1、m2,當(dāng)作用力F一定時,B所受繩的拉力FT
圖2
A.與θ無關(guān)
B.與物體和斜面間的動摩擦因數(shù)無關(guān)
C.與系統(tǒng)運動
5、狀態(tài)有關(guān)
D.等于,僅與兩物體質(zhì)量有關(guān)
[解析] 對A、B組成的整體分析,根據(jù)牛頓第二定律得
a=
對B分析,有FT-m2gsin θ-μm2gcos θ=m2a,
解得FT=,由此式可知輕繩的拉力與θ無關(guān),與物體和斜面間的動摩擦因數(shù)無關(guān),與運動狀態(tài)無關(guān),僅與兩物體的質(zhì)量有關(guān),A、B、D正確。
[答案] ABD
考向三 用動力學(xué)觀點解決滑塊——滑板模型問題
(2018·南京、鹽城二模)如圖3所示,質(zhì)量為m=1 kg的物塊(可視為質(zhì)點),放置在質(zhì)量M=2 kg足夠長木板的中間,物塊與木板間的動摩擦因數(shù)為0.1,木板放置在光滑的水平地面上。在地面上方存在兩個作用區(qū),兩作用區(qū)的寬度
6、均為1 m,相距為d,作用區(qū)只對物塊有力的作用,Ⅰ作用區(qū)對物塊作用力方向水平向右,Ⅱ作用區(qū)對物塊作用力方向水平向左,作用力大小均為3 N。將物塊與木板從圖示位置(物塊在Ⅰ作用區(qū)內(nèi)的最左邊)由靜止釋放,已知在整個過程中物塊不會滑離木板。取g=10 m/s2。
圖3
(1)在物塊剛離開Ⅰ區(qū)域時,物塊的速度多大?
(2)若物塊剛進入Ⅱ區(qū)域時,物塊與木板的速度剛好相同,求兩作用區(qū)的邊界距離d。
[解析] (1)由題圖可知,在Ⅰ區(qū)域時對物塊受力分析,根據(jù)牛頓第二定律得
F-μmg=mam1
am1==2 m/s2
對木板受力分析,有
μmg=MaM1
aM1=0.5 m/s2
L
7、=am1t
t1= =1 s
vm1=am1t1=2 m/s
vM1=aM1t1=0.5 m/s。
(2)物塊離開左側(cè)Ⅰ區(qū)域后μmg=mam2
am2=1 m/s2
aM2=aM1=0.5 m/s2
當(dāng)物塊與木板達共同速度時:vm1-am2t2=vM1+aM2t2
解得t2=1 s
d=vm1t2-am2t=1.5 m。
[答案] (1)2 m/s (2)1.5 m
考向四 彈簧與瞬時問題
(多選)如圖4所示,一木塊在光滑水平面上受一恒力F作用,前方固定一足夠長的水平輕彈簧,則當(dāng)木塊接觸彈簧后,下列判斷正確的是
圖4
A.木塊立即做減速運動
B.木塊在一段時
8、間內(nèi)速度仍增大
C.當(dāng)F等于彈簧彈力時,木塊速度最大
D.彈簧壓縮量最大時,木塊速度為零,但加速度不為零
[解析] 剛開始時,彈簧對木塊的作用力小于外力F,木塊繼續(xù)向右做加速度逐漸減小的加速運動,直到二力相等,此時木塊速度最大,而后,彈簧對木塊的作用力大于外力F,木塊繼續(xù)向右做加速度逐漸增大的減速運動,直到速度為零,但此時木塊的加速度不為零,故選項A錯誤,B、C、D正確。
[答案] BCD
1.如圖5所示,光滑的水平面上有一小車,以向右的加速度a做勻加速運動,車內(nèi)兩物體A、B質(zhì)量之比為2∶1,A、B間用彈簧相連并放在光滑桌面上,B通過質(zhì)量不計的輕繩與車相連,剪斷輕繩的瞬間,A、B
9、的加速度大小分別為
圖5
A.a(chǎn),0 B.a(chǎn),a C.a(chǎn),2a D.0,2a
解析 令物體B的質(zhì)量為m,剪斷輕繩前,彈簧彈力大小為F,繩子拉力大小為FT,將A、B及彈簧看作整體,則有FT=3ma;隔離物體A為研究對象,則有F=2ma,剪斷輕繩后,繩中拉力立即消失,彈簧彈力不變,所以物體A受力不變,加速度大小仍為a,而物體B所受合力為F=maB,即aB=2a。
答案 C
2.如圖6所示,斜面固定,傾角為θ=30°,物塊m和M用輕質(zhì)繩通過斜面上的定滑輪相連接(滑輪光滑),一力F施加在繩上一點O使O點所受三力相互成120°角且靜止,已知M質(zhì)量為10 kg,m與斜面間恰
10、無摩擦力,則m的質(zhì)量和F的值各為(g取10 m/s2)
圖6
A.10 kg 100 N B.20 kg 100 N
C.5 kg 50 N D.20 kg 50 N
解析 “O”點所受三力互成120°角且靜止,則F=Mg=mgsin θ,即F=Mg=100 N,m==2M=20 kg。
答案 B
3.已知AB=BC,且已知質(zhì)點在AB段的平均速度為3 m/s,在BC段的平均速度為6 m/s,設(shè)物體沿ABC直線做勻變速直線運動,如圖7所示,則質(zhì)點在B點時速度為
圖7
A.4 m/s B.4.5 m/s
C.5 m/s D.5.5 m/s
解析 由=可知,3=,
11、6=,故t1=2t2,
t1、t2分別為通過AB、BC的時間,
又AB中間時刻速度v1=AB=3 m/s,
BC中間時刻速度v2=BC=6 m/s,
設(shè)加速度為a,則vB-v1=a·,
v2-v1=a。
由以上可得vB=5 m/s。
答案 C
4.(多選)如圖8所示,水平地面上傾角為θ的斜面上,有一斜劈A,A的水平上表面有一斜劈B,B的傾角也為θ,B的斜面上有一物塊C,A、B、C一起沿斜面勻速下滑,已知A、B、C的質(zhì)量均為m,重力加速度為g,下列說法正確的是
圖8
A.A、B間摩擦力為零
B.C對B壓力大小為mg
C.A受斜面摩擦力大小為mgsin θ
D.斜
12、面受到A的摩擦力和地面的摩擦力的合力大小為3mgsin θ
解析 對B、C整體受力分析,受重力、支持力,根據(jù)平衡知,A、B間摩擦力為零,故A正確;對C分析,在垂直斜面方向上平衡,有FN=mgcos θ,可知C對B的壓力大小為mgcos θ,故B錯誤;對A、B、C整體分析,整體受重力、支持力和摩擦力,根據(jù)平衡得,斜面對A的摩擦力F1=3mgsin θ,故C錯誤;斜面不受地面的摩擦力,所以斜面受的摩擦力和地面的摩擦力合力大小為3mgsin θ,故D正確。
答案 AD
5.(多選)如圖9甲所示,質(zhì)量為M=2 kg的木板靜止在光滑水平面上,可視為質(zhì)點的物塊(質(zhì)量設(shè)為m)從木板的左側(cè)沿木板表面水平
13、沖上木板,物塊和木板的速度-時間圖像如圖乙所示,g取10 m/s2,結(jié)合圖像,下列說法正確的是
圖9
A.可求得物塊在前2 s內(nèi)的位移5 m
B.可求得物塊與木板間的動摩擦因數(shù)μ=0.2
C.可求得物塊的質(zhì)量m=2 kg
D.可求得木板的長度L=2 m
解析 物塊在前2 s內(nèi)的位移x=×1 m+2×1 m=5 m,A正確;由運動學(xué)圖像知,兩物體加速度大小相同,設(shè)物塊加速度大小為a1,木板加速度大小為a2,則有μmg=ma1=Ma2,則m=M=2 kg,C正確;由μmg=ma1可得μ=0.2,B正確;由于物塊與木板達到共同速度時不清楚二者的相對位置關(guān)系,故無法求出木板的長度,D錯誤。
答案 ABC
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