高考物理运动学和力学专题

高考物理运动学和力学专题

高中物理力学和电磁学系统复习之一——直线运动 知识梳理 ‎ 直线运动的规律是物理学的重要基础，其相关知识和方法将逐步渗透到运动和力、匀变速曲线运动、机械能及带电粒子在电场中的运动等内容之中。本专题主要围绕匀变速直线运动学习描述物体运动的基本方法(物理量、图线等)，掌握匀变速直线规律、特点及相关公式，并学会将直线运动知识应用于对实际问题的处理。‎ ‎1．描述运动的基本概念 ‎(1)参考系：在描述某物体运动时，被选作假定不动的物体。同一运动，相对不同的参考系得到的观察结果可能不同。‎ ‎(2)质点：在研究物体某一方面问题时，若不需考虑物体的体积大小和形状，即物体的形状和体积对所研究过程没有影响或影响很小，则我们可将该物体处理为质点。‎ ‎(3)时刻和时间：时刻指针对某一状态(或某一瞬间)，在时间轴上某一点对应的值。时刻与物体运动过程中某一状态(或位置)对应，时间指两个时刻问的间隔长短，它对应时间轴上两点间线段的长度。‎ ‎ (4)位移和路程：位移表示物体位置的变化，它是矢量。位移大小等于初位置到末位置间距离，方向由初位置指向末位置。路程是物体运动轨迹的长度，它是标量。‎ ‎(5)瞬时速度和平均速度：速度是描述物体运动的快慢。瞬时速度是描述物体在某一时刻(或某一位置)的运动快慢，其方向就是物体经过该位置时的运动方向。平均速度是描述某段过程中的平均运动快慢程度，它的大小等于这段过程的位移大小与时间的比值，其方向沿位移方向。‎ ‎(6)加速度：加速度是描述物体速度变化快慢的物理量。它的大小等于物体速度对时间的变化率，其方向与速度变化量方向相同，即 ‎2．直线运动形式及规律 ‎(I)匀速直线运动：物体沿直线运动，若在任何相等时间内发生的位移总相等，则选种运动叫做匀速直线运动。匀速直线运动也可描述为：物体在运动中，若其瞬时速度保持不变，则该运动为匀速直线运动，可简称为匀速运动。基本公式：s＝vt 。‎ ‎(2)匀变速直线运动：物体沿直线运动中，若在任何相等时间内速度改变量总相等，则这种运动叫做匀变速直线运动。基本公式：‎ ‎(3)匀变速直线运动公式推导结论 ‎(a)做匀变速直线的物体，在任何两个连续相等时间内的位移之差总是一恒量，即 Δs=s2－s1=s3－s2=s4－s3=…=aT2‎ ‎(b)做匀变速直线运动的物体，在某段时间内的平均速度，等于该段时间的中间时刻的瞬时速度。‎ 命题预测 本专题内容属于基础部分，在高考中将会出现的命题形式主要有以下几种： (1)对运动图像的识别与转换。(2)运用图线进行科学处理的探究能力。(3)从内容的融合上，将运动学规律渗透到动力学、匀变速曲线运动、机械能及带电粒子在静电场中的运动等内容中进行考查；从命题方向上，将会把运动学方法应用到实际问题中进行考查。‎ 例题精析 题型一 准确辨析速度与加速度之间的关系 ‎【例1】关于速度和加速度的关系，下列说法中正确的是( )‎ A．速度变化得越多，加速度就越大 B．速度变化得越快，加速度就越大 C．加速度大小保持不变，速度方向也保持不变 D．加速度大小不断变小，速度大小也不断变小 ‎【解析】加速度的定义是：物体速度变化量与时间的比值，加速度的方向与速度变化量的方向是一致的。只要加速度不为零，物体的速度一定发生变化。速度变化得多不表示加速度大，所以A错、B对；若加速度大小保持不变，则物体可能做匀变速直线运动，也可能做匀变速曲线运动，如自由落体、竖直上抛、匀速圆周运动，所以C错；加速度大小变化与速度大小变化间没有必然联系，加速度大小变化并不意味着速度大小一定变化，也许只是速度方向发生变化，所以D错。‎ ‎【答案】B ‎【点评】对于加速度，我们应该从这样几个方面来理解： (1)加速度是描述速度变化快慢的物理量，不是描述速度大小的物理量，所以与速度的大小没有必然联系。 (2)加速度实质是由物体的受力和物体的质量共同决定的，从运动学的角度来看，加速度由 速度的变化与变化所用时间的比值来度量，说明加速度不是仅仅由速度的变化决定的。 (3)加速度的方向与速度的方向没有必然联系，但与速度变化的方向一致，其实质是与物体所受到的合外力方向一致。‎ ‎ 题型二 明确运动学公式(基本公式及推导式)只适用于匀变速直线运动，运用公式时应认知对应的运动形式是否在条件上与之相符 ‎【例2】在纽约举行的世界杯游泳比赛中，我国女蛙王罗雪娟在50 m蛙泳比赛中，以30″68的成绩获得金牌。高科技记录仪测得她冲刺终点的速度为4．0 m／s，则她在50m的运动中平均速度约为( )‎ A．2．0m／s B．1．63m／s C．4．0m／s D．1．70m／s ‎【解析】从题意来看，运动员在50m 的运动过程中历时3″68，故平均速度为：‎ ‎【答案】B ‎【点评】从题意可看出，运动员出发的初速度为零、冲刺终点速度为4．0m／s，有些学生会运用v=(v0+vt)/2求得结果为2m／s； 该运动员在比赛中所作的运动并不是匀变速直线运动，所以不能运用推导式v=(v0+vt)/2来解。在解答物理题时要先分析所研究的运动形式，在被确认为匀变速直线运动的情况下才能正确应用公式解答。培养严谨的分析习惯、逐步克服乱套物理公式的毛病尤为必要。‎ 题型三 正确识别运动图线，并准确理解其物理意义 ‎【例3】如图l—l所示是某物体做匀变速直线运动的速度图线，某同学根据图线得出以下分析结论：①物体始终沿正方向运动；②物体先向负方向运动，在t=2s后开始向正方向运动；③在t=2s前物体位于出发点负方向上，在t=2s后位于出发点正方向上；④在t=2s时，物体距出发点最远。以上分析结论正确的是( )‎ A．只有①③ B．只有②③‎ C．只有②④ D．只有①‎ ‎【解析】物体 运动方向即为速度方向，从图上可知物体在2s前速度为负值，即物体向负方向运动；2s后速度为正值，即物体向正方向运动。故①是错误，②是正确的。‎ 物体的位置要通过分析位移来确定，物体在某段时间内的位移等于速度－时间图线中对应图线所包围的面积的代数和。由图可知物体在2s时有最大的负位移；虽然2s后(在4s前)运动方向改为正方向，但它的位置仍在位置坐标值负值处(4s末物体回到原点)故③是错误的，④ 是正确的。‎ ‎【答案】C ‎【点评】 (1)在速度－时间图像中各点纵坐标值实际是表示速度的代数值，它的正、负值分别表示速度方向沿正方向、负方向，所以要分析运动方向是否发生改变就直接去了解其纵坐标值是正值还是负值。(2)物体加速度大小和方向从图线斜率的正、负值来体现。在整个4s中，图线斜率不变，说明物体加速度一直不变。(3)物体在某段时间内的位移大小和方向从图线和坐标轴包围的面积来体现，但该“包围面”在横轴之上表示正方向位移， “包围面”在横轴之下表示负方向位移。‎ 摸拟操练 ‎1．若物体做减速运动，则意味着：① 速度变化量方向一定取负值，其意义为速度的变化率减少；②速度变化量方向可能取负值、也可能取正值，速度的变化量方向与初速度的方向相反；③ 加速度的方向取负值，表示加速度在逐渐减小；④加速度的方向与初速度的方向相反。以上说法正确的是( )‎ A．①② B．③④ C，①③ D．②④‎ ‎2．物体做匀变速直线运动，某时刻速度的大小为4m／s，1s后速度大小变为10m/s，在这1s内物体的：① 位移大小可能小于4m；② 位移大小可能大于10m；③加速度大小可能小于4m／s2；④加速度大小可能大于10m／s2。以上结论正确的有( )‎ A．①③ B．②④ C．①④ D．②③‎ ‎3．从20m高的楼房的阳台上以20 m/s的初速度竖直上抛出一个小球，不计空气阻力，小球运动到离抛出点15m处所经历的时间可能是：① 1s；②2s；③3s；④ (2+ )s，以上结论正确的是( )‎ A，只有① B，只有①③‎ C，只有①③④ D，以上都对 ‎4．汽车以20m／s的速度作匀速直线运动，刹车后的加速度大小为5m／s2，刹车后6s内汽车的位移是( )( g取10 m／s2)‎ A，30m B．40m C，10m D．0m ‎5．火车在平直轨道上做匀加速直线运动，车头通过某路标时的速度为v1，车尾通过该路标时的速度为v2，则火车的中点通过该路标时的速度为( )‎ ‎6．如图1-2所示为打点计时器记录一辆做匀加速直线运动的小车的纸带一部分，D1是任选的第一点，D11和D21是第11点和第21点，若小车加速度是10cm／s2，则该计时器的打点频率是( )‎ A，l0Hz B．20Hz C．30Hz D．40Hz ‎7，某同学身高1.8m，在校运动会上参加跳高比赛，他起跳后身体横着越过1．8m高度的横杆。据此可估算出他起跳时竖直向上的速度大约为( )(取g＝10m／s2)‎ A，2m／s B．4m／s C．6m／s D．8m／s ‎8．某人从楼顶由静止释放一颗石子，若忽略空气对石子的阻力，利用下面的哪些己知测量值无法间接计算这栋楼的高度H的是( ) (重力加速度g已知)‎ A．石子落地时的速度 B．石子下落的时间 C，石子最初1s内下落的位移 D，石子最后1s内下落的位移 ‎9，一枚小火箭由地面竖直向上发射的速度－时间图线如图l－3所示，则火箭上升到最高点的位置对应图中的( )‎ ‎  A．点o B．点a C．点b D.点c l0．如图l－4所示，甲、乙两质点在同一直线上的图，以甲的出发点为原点，以甲出发时刻为计时起点，有下列说法：① 甲开始运动时， 乙在它前面；② 甲、乙是从同地点开始运动的；③ 甲在途中停止运动，最后甲还是追上了乙；④甲追上乙时甲运动时间比乙少。以上说法正确的是( )‎ A.     只有①④ B.①③④ C.只有①③ D.②④‎ 答案点拨 ‎1．D (当加速度方向与速度方向相反时做减速运动，当加速度方向与速度方向相同时做加速运动。物体减速，只能说明它的加速度方向与速度方向相反，加速度方向本身可能沿负方向，也可能沿正方向)‎ ‎2．C (关键是位移、速度、加速度的矢量性。若取初速度方向为正方向，则做匀变速直线运动的物体1s后速度可能为10m/s，也可能为－10m/s)‎ ‎3．C (与抛出点相距15m有上方和下方的两个位置，因而对应有三种不同时间)‎ ‎4．B (计算汽车从刹车到静止所用的时间：to=v0/a=4s，汽车刹车6s内的位移也就是4s内的位移，即汽车在6s前就已经停了。故6s内的位移s=v02/2a=40m)‎ ‎5．D (可以从另一角度等效地分析：火车不动，路标从火车头向火车尾匀加速运动，已知路标经过车头和车尾时的速度，求路标经过火车中间时的速度为多大?设火车全长为2l，中点速度为vⅠ,加速度为a，根据匀变速运动规律得：‎ 由这两式可求得D选项正确)‎ ‎6．A (做匀变速直线运动的物体在相邻的连续相等时间内的位移差相等且等于aT2。由此可得△s=aT2 =a(10×1/f)2，所以频率为f=(100a/△s)1/2=10Hz)‎ ‎7．B (将跳高看作竖直上抛运动，他达到最高处时重心升高约0．9m，因而初速度为 v0==4m／s)‎ ‎8．C (H=v2/2g，已知v可求H；H=1/2gt2，已知t可求H；无论物体从多高位置下落，最初1s内的位移为1/2g；若已知最后1秒内的位移为h，则 ，可求出H ) ‎ ‎9．D (速度－时间图线上点的纵坐标值的正、负值表示其运动方向．由图线可知，在点c之前的各点纵坐标都是正，说明火箭一直向上运动的)‎ l0．B (位移一时间图线中各点纵坐标值表示质点相对原点的位移值。另外，甲在运动途中有一段停止) ‎ 高中物理力学和电磁学系统复习之二——力与共点力作用下物体的平衡 知识梳理 对力的分析是学习高中物理力学的基础和开端。在本专题中，我们将在分析三种基本力的作用的基础上，进一步掌握力的合成和分解，并结合共点力作用下物体的平衡条件来熟练地分析力。‎ ‎1．力 力是物体与物体间的相互作用，力有其共性和个性。‎ ‎(1)力的共性 所有的力都离不开物体而单独存在，即每个力都对应有施力物体和受力物体。所有的力都具有力的大小、方向和作用点。因此，所有的力都可以运用力的有向线段法、取定正方向后的代数表示法等方式来表示。‎ ‎(2)力的个性 不同的力有不同的形成原因。重力是由于地球对物体的吸引而使之受到的力；弹力是由于物体发生弹性形变而对使之形变的(与之接触的)另一个物体产生的力；摩擦力是两个物体间存在相对运动(或相对运动趋势)时，接触面间阻碍相对运动(或相对运动趋势)的力。‎ 不同情景中的力可能产生出不同的效果。如同样是摩擦力，它有时与受力物体的运动方向相反，我们称之为阻力；它有时可能与物体的运动方向相同，我们称之为动力。‎ ‎(3)弹力的分析 弹力的产生条件：相互接触的物体发生弹性形变。‎ 弹力的方向：发生形变的绳(或橡皮条)产生的弹力方向总是沿绳(或橡皮条)指向恢复形变方向，相互接触体间产生的弹力方向总是垂直接触处的公切面而指向恢复形变的方向。‎ 弹力大小：弹力大小可运用运动和力的关系(如共点力作用下物体的平衡条件)来分析之。若要分析弹簧弹力，则除运用运动和力间关系之外还可利用胡克定律分析之。‎ ‎(4)摩擦力的分析 摩擦力的大小：根据公式Ff=μN求解之，除此之外还可运用运动和力的关系(如共点力作用下物体的平衡条件)来分析之。‎ ‎2．力的合成和分解 ‎(1)力的合成和分解遵循力的平行四边行定则。两个力的合力有唯一的结果。若仅从理论上处理某一个力的两个分力有无数组，但是根据合力产生的效果来分解只有唯一的两个分力。‎ ‎(2)在两个分力一定、方向可变的情况下，合力范围为：‎ ‎3．共点力作用下的物体的平衡条件 ‎(1)平衡状态 物体所处的保持不变的状态为平衡状态。如匀速直线运动状态和保持静止状态。‎ ‎(2)平衡条件 处于平衡状态的物体的受力须满足的条件，即处于平衡状态的物体所受到的合外力为零。‎ ‎(3)运用共点力作用下的物体的平衡条件分析时，先要选定分析对象．选取对象有隔离法和整体法。‎ 命题预测 从知识方面运用共点力下物体的平衡条件，从对力的处理方式上运用力的合成和分解；从分析对象的选择角度运用隔离法和整体法；从命题背景方面选取与摩擦力、弹簧弹力有关的且与实际情景相结合。因此，综合考查知识、方法运用能力的应用问题是目前考查比较集中的内容和方向。‎ 例题精析 题型一 从决定滑动摩擦力大小和方向因素的角度分析摩擦力 ‎【例1】如图2-1所示，物块m在静止的传送带上以速度v匀速下滑时，传送带突然启动，方向图2-1中箭头方向所示，若传送带的速度大小也为v，则传送带启动之后( )‎ A．m将静止在传送带上 B．m可能沿斜面向上运动 C．m下滑的速度变小 D．m的下滑速度不变 ‎【解析】 传送带突然启动，只是改变物块与传送带之间的相对速度大小，而相对速度大小的改变并不影响物块与传送带之间的摩擦因数，同时接触面处压力大小不变，故摩擦力大小不变。与此同时，物块相对传送带的运动方向不变，故滑动摩擦力方向也不变。因此，在传送带突然启动时物块受到合力仍为零，它仍作匀速下滑。‎ ‎【答案】 D ‎【点评】部分同学分析该问题时，没有依据物理规律进行推理分析，而是“凭空想象”认为传送带启动后摩擦力增大。‎ 题型二 从运动和力的关系的角度，运用力的平衡分析物体受力情况 ‎【例2】如图2—2所示，竖直放置的轻弹簧一端固定在地面上，另一端与斜面体P连接，P与斜放的挡板MN接触且处于静止状态，则斜面体P此时受到外力的个数可能为：①2个；②3个；③4个；④5个。以上说法正确的是( )‎ A．①② B．②③ C．①③ D．②④‎ ‎【解析】虽然档板MN与斜面体接触，但不一定对斜面体产生弹力。若挡板没有对斜面体产生弹力，则对斜面体也就不会产生摩擦力，此情况下斜面体只受到弹簧的支持力和重力。若档板对斜面体产生弹力，则对斜面体也就会产生摩擦力，此情况下除受到以上两个力外，斜面体还受到弹簧的支持力、重力．故斜面体可能受到2个力的作用，也可能受到4个力的作用。‎ ‎【答案】C 题型三 运用力的合成和分解处理合力和分力间关系 ‎【例3】三段不可伸长的细绳OA、OB、OC能承受的最大拉力相同，它们结点O悬挂一重物，如图2—3所示。其中OB是水平的，A端、B端固定，若逐渐增加C端所挂物体的质量，则最先断的绳( )‎ A．必定是OA B．必定是OB C．必定是OC ‎ D．可能是OB，也可能是OC ‎【解析】方法一：运用力的分解法。OC的拉力等于重物的重力，将此力F按力的作用效果可分解为如图2—4所示的两个分力F1和 F2，它们分别等于OA、OB的拉力，由图中几何关系可知三段绳中OA的拉力最大。故逐渐增加重物的质量时，最先断的是OA。‎ ‎ ‎ 方法二：运用力的合成法。作结点O的受力图，设绳OA、OB的拉力分别为FA 、FB ，它们的合力为F，由于结点O质量不计，所以它受到的力F与OA张力大小相等、方向相反，如图2-5所示。从力的平行四边形图可知：OA绳中张力最大，若逐渐增加重物重力，则OA中张力先达到最大拉力，故最先断的绳是OA。‎ ‎【答案】A ‎【点评】力的分解法和合成法是对力从两个角度来思考的处理方法，这两种方法是对力进行处理的重要方法。运用时可将图解法和数学计算结合在一起分析合力与分力之间的关系。‎ 题型四 灵活运用隔离法和整体法选择对象分析受力 ‎【例4】如图2－6所示。两个质量均为m的小球A、B用轻杆连接后斜放在墙上处于平衡状态，已知墙面光滑，水平地面粗糙。现将A球向上移动小段距离，两球再次处于平衡状态，那么将移动后的平衡状态与原来的平衡状态比较，地面对B球的支持力N及轻杆对A的作用力F变化情况是( )‎ ‎ ‎ A． N不变，F变大 B．N不变，F变小 C．N变大，F变大 D．N变大，F变小 ‎【解析】将两球与轻杆看成一个整体，它们在竖直方向上只受重力和地面对B球的支持力作用，所以支持力N不变。隔离A球，其受力分析图如图所示。随着A球上升，杆对A球作用力与竖直方向夹角θ减小，但A球在竖直方向有：Fcosθ－mg=0，故轻杆对A的作用力变小。‎ ‎【答案】B 摸拟操练 ‎1．用大小为100N的握力握住一个重为40N的瓶子，瓶子竖直处于静止状态．已知手掌与瓶子间动摩擦因数，μ=0．5。则：① 瓶子受到的摩擦力大小为50N；②瓶子受到的摩擦力大小为40N；③ 当握力进一步增大时，瓶子受到的摩擦力将成正比增大；④ 当握力减小时，瓶子受到的摩擦力大小可能先保持不变后逐渐减小。以上说法正确的是( )‎ A．①③ B．②③ C．②④ D．②③④‎ ‎2．“街下儿童仰面时，清明妆点正堪宜；游丝一断浑无力，莫向东风怨别离。”这是《红楼梦》中咏风筝的诗，风筝在风力F、线的拉力T以及重力G的作用下，能够稳定在蓝天上。图2—7是某同学关于风筝此时在空中的受力分析的四种可能性，其中可能正确的是( )‎ ‎3、如图2—8所示，物体的质量为m，在恒力作用下沿水平天花板作匀速直线运动。物体与天花板之间的动摩擦因数为μ，则物体受到天花板的摩擦力大小为：①Fsinθ；②Fcosθ；③μ(Fsinθ－mg)；④μ(mg－Fsinθ)。以上说法正确的是( )‎ A．①③ B、②③ C．②④ D、① ④‎ ‎4．如图2－9所示，这是斧头劈木柴的剖面图。图中BC边为斧头背，AB、AC为斧头的刃面，要使斧头更容易劈开木柴，则应该( )‎ A．BC边短一些，AB边更短一些 B．BC边长一些，AB边更短一些 C．BC边短一些，AB边长一些 D．AB边长一些，BC边更长一些 ‎5．如图2－10所示，某同学做引体向上时处于图示位置静止，两手臂间的夹角为60°。已知该同学体重为60kg，则该同学手臂的拉力约为( )‎ A．30N B．200N C．300N D．600N ‎6．作用在一个物体上的两个共点力的合力的大小随两力之间夹角变化的关系如图 ‎2－l 1所示，现有以下说法：①这两个分力的合力的最大值为30N；②这两个分力的合力的最小值为10N；③结合图像可计算两个分力的大小值；④结合图像只能计算这两个分力的大小范围，无法确定其具体值。以上说法正确的有( ) ‎ A．只有①②③ B．只有①②④ C．只有①③ D．只有①④‎ ‎7．一直电线杆上有小松鼠，设松鼠沿杆运动速度为v，运动位移为s，它受到的合外力为F，现用图线表示与该松鼠的有关情况，如图2—12所示。在以下所表示的情况中，松鼠处于平衡状态的是（ ）‎ A．只有①③ B．只有①②③ C．只有①② D．①②③④‎ ‎8．如图2－13所示，物块P在沿平行斜面向上的拉力F作用下，沿斜面体Q匀速下滑，此过程中斜面体P仍静止，则水平面对斜面体Q：①有水平向左的摩擦力；② 有水平向右的摩擦力；③无摩擦力；④支持力小于物体和斜面的总重力。以上说法正确的是( )‎ A．①④ B．②④ C．只有③ D．③④‎ ‎9．如图2—14所示，表面粗糙的固定斜面顶端安装有滑轮，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。当用水平力向左的恒力推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．轻绳上的拉力一定变小 D．轻绳上的拉力一定不变 ‎10．如图2－15所示，C是水平地面。A、B是两个叠放在一起的方形物块，F是作用于物块B上沿水平方向的力，物块A和B以相同的速度做匀速直线运动。由此可知，A、B间的摩擦因数μ1和B、C间的摩擦因数μ2有可能是：‎ ‎①μ1＝0，μ2＝0； ②μ1＝0，μ2≠0‎ ‎③μ1≠0，μ2＝0； ④μ1≠0，μ2≠0‎ 以上结论正确的是( )‎ A．只有② B．①②④ C．②④ D．③④‎ 答案点拨 ‎1．C (瓶子静止时手对瓶子的摩擦力是静摩擦力，增大握力时摩擦力仍等于重力．当减小握力时，瓶子可能先仍受到静摩擦力、后受到滑动摩擦力。)‎ ‎2．A（风对风筝的作用力F应垂直风筝平面向上，故B、D错误；又风筝在三力作用下处于平衡状态，三力必围成一个封闭的矢量三角形，故C错A对。)‎ ‎3．B (将力沿水平方向和竖直方向正交分解，根据平衡条件解。)‎ ‎4．C (根据力F的作用效果将其分解， 作出分力F 1、F2 的矢量图，如右图，F一定时，θ越小，F 1、F2 就越大。)‎ ‎5．B (人受到三个力作用，重力、两臂拉力。可以将两个拉力合成，求拉力的合力，该合力与重力大小相等；也可以按重力产生的效果采用分解法。)‎ ‎6．A (从图像可得出当两个分力夹角为0时合力最大，且最大值为30N；当两个分力夹角为时合力最小，且最小值为10N；因而根据力的合成能得出两个分力的大小。)‎ ‎7．B (物体处于平衡状态的情况有匀速直线运动和保持静止两种情况．图线① 和③ 表示松鼠匀速滑行，图线②表示松鼠停在电线杆上，而图线④ 表示松鼠沿电线杆匀变速滑行，并非处于平衡状态。)‎ ‎8．A (运用整体法分析其受力情况，再将力沿水平方向和竖直方向正交分解)‎ ‎9．D (除运用隔离法以P为对象得知轻绳拉力大小不变外，更关键的是要从绳对它的拉力大小与它受到的下滑力大小间关系的不确定因素出发，分析物块Q受到的静摩擦力方向不确定情景)‎ ‎10．C (运动时A、B 间没有摩擦力，而B一定受到地面摩擦力作用) ‎ 高中物理力学和电磁学系统复习之三——运动和力的关系 知识梳理 运动是物体的属性，并不是由于力的作用而产生的。力不是物体运动的原因，力是使物体运动状态改变的原因。物体的运动形式由两个因素决定：物体的速度和物体受到的合外力。‎ ‎1．几种常见运动形式中的运动与力的关系 ‎(1)若物体所受到的合外力为零，则物体运动状态将保持不变，即物体保持静止或作匀速直线运动。反过来，若物体处于匀速运动或保持静止时，其受到的合外力一定为零。‎ ‎(2)当物体运动速度方向与合外力方向共线时，物体作直线运动。若速度方向与合外力方向相同，则物体作加速直线运动；若速度方向与合外力方向相反，则物体作减速直线运动。‎ ‎2．加速度与合外力间的关系、速度与加速度(合外力)间的关系 ‎(1)由牛顿第二定律可知，加速度方向总与合外力方向相同、加速度大小与合外力大小成正比。它们间存在因果关系、矢量关系、同时关系、对应关系等多角度的联系。‎ ‎(2)速度是描述物体运动快慢的物理量，加速度是描述速度变化快慢的物理量，即加速度是速度对时间的变化率。一个物体速度大(即运动得快)不一定速度要变或速度变化快(即加速度大)；反过来，一个物体速度变化快，速度变化率大，但其运动速度不一定大。‎ ‎3．牛顿运动定律的应用 ‎(1)在以上两种情况的分析中，都需要选择分析对象。选择对象的方法有隔离法和整体法。‎ 隔离法：当以几个物体之中的某一个或一部分物体为对象进行分析时，这种选择方法为隔离法。‎ 整体法：当以几个物体组成的整体为对象进行分析时，这种选择方法为整体法。‎ ‎(2)牛顿运动定律应用于动力学有两种情形 ‎(a)已知物体受力情况，分析物体的运动情况。处理该情形的思路和步骤如下：‎ ‎(b)已知物体运动情况，分析物体的受力情况。处理该情形的思路和步骤如下：‎ ‎(3)超重和失重 ‎(a)当物体具有竖直向上的加速度或具有竖直向上的加速度分量时，物体处于超重状态。在物体处于超重状态时，只是对物体重力的测量值大于重力真实值，物体真实重力并没有增大。‎ ‎(b)当物体具有竖直向下的加速度或具有竖直向下的加速度分量时，物体处于失重状态。当物体具有加速度为重力加速度时，物体处于完全失重状态。在物体处于失重状态或完全失重状态时，只是对物体重力的测量值小于重力真实值，物体真实重力并没有减 少或重力失去。‎ 命题预测 从知识方面，命题可以对加速度与力、速度与加速度(合外力)的关系进行考查；从方法方面，命题可以对隔离法和整体法进行考查；从情景方面，命题可以将牛顿第二定律与运动学公式联系在一起处理动力学问题及应用于超重和失重现象等。‎ 例题精析 题型一 物体速度与合外力方向关系决定物体是作加速还是减速的运动形式 ‎【例1】如图3－1所示，一木块在光滑水平面上受到一恒力作用而运动，前方固定有一劲度系数足够大的水平弹簧，当木块接触弹簧后，将( )‎ A．立即作减速运动 B．立即作匀减速运动 C．在一段时间内速度继续增大 D．当弹簧处于最大压缩量时，物体速度为零、加速度也为零 ‎【解析】当木块刚接触弹簧后，弹簧压缩量不大，物块所受到的合外力方向与物块速度方向仍然相同，故开始一段时间内仍然加速；随着弹力的增大，当弹簧弹力大于推力时物块速度方向与它受到的合外力方向相反，物块开始作减速运动；最后速度为零时，物块受到的合外力不为零，其方向向左。‎ ‎【答案】C ‎【点评】解答这一类型的问题时要注意物体速度增大还是减小取决于速度方向与合外力方向的关系。另外有些同学认为物块在刚接触弹簧时就开始减速，其错误原因是只看到弹力而漏掉推力，或者认为只要物块接触弹簧它受到的合外力立即向左。‎ 题型二 熟练运用隔离法和整体法的技巧，灵活选择受力分析对象 ‎【例2】如图3—2所示装满土豆的木箱，以一定的初速度在动摩擦因数为μ的水平地面上做匀减速运动，则木箱中某一质量为m的土豆(图中阴影部分)受到其它土豆对它的作用力为( )‎ ‎ ‎ ‎【解析】以木箱和装满的土豆组成的整体为对象，根据牛顿第二定律得，设它们的加速度为a， 由μmg=ma， 得a=μg， 它的方向水平向左。‎ 以木箱中质量为m的被指定的土豆为研究对象，它随木箱向右作减速运动， 它的加速度方向也水平向左；根据牛顿第二定律可知，该土豆所受到的合外力方向也是水平向左，根据力的平行四边形定则可知，它受到的重力G、其它土豆作用力F与合外力 F 合之间关系如图3－3所示。该土豆所受到的其它土豆作用力F大小为：‎ ‎ ‎ ‎【答案】C ‎【点评】运用牛顿第二定律解决问题时，要养成分析物体受力的好习惯。而分析受力的前提是选准研究对象，并针对同一对象分析合外力、质量和加速度。当然，这里所指的同一对象可以是某一物体，也可以是多个物体组成的整体，处理时灵活地运用隔离法和整体法。另外，本题所要分析的是该土豆受到其它土豆的作用力，而不是求解它受到的合外力。‎ 题型三 对物体所处的超重和失重状态的分析 ‎【例3】某同学正在体重计上，在他迅速下蹲的过程中体重计示数将( )‎ A．始终变小 B．始终变大 c．先变大，后变小，最后等于他的重力 D．先变小，后变大，最后等于他的重力 ‎【解析】该同学下蹲过程中先加速下降、后减速下降。在加速下降过程中，其加速度方向向下，人处于失重状态，体重计示数小于人的重力；在人减速下降过程中，其加速度方向向上，人处于超重状态，体重计示数大于人的重力。人最后蹲在体重计上静止时示数等于人的重力。‎ ‎【答案】D ‎【点评】解决该问题有两个关键点：首先搞清楚人下蹲的运动形式，从而掌握人的加速度方向；再就是掌握判断物体处于超重或失重的本质方法，直接观察人的加速度方向，从而得出结论。‎ 摸拟操练 ‎1．跳高运动员从地面上跳起，是由于：‎ ‎①地面给运动员的支持力大于运动员给地面的压力 ‎②运动员对地面的压力大于运动员受到的重力 ‎③地面给运动员的支持力大于运动员受到的重力 ‎④运动员给地面的压力等于地面给运动员的支持力。以上说法正确的是( )‎ A．①③ B．①④ C．②④ D．②③‎ ‎2．某航天探测器完成对月球的探测任务后，在离开月球过程中，由静止开始沿着与月球表面成一倾角的直线飞行，先加速，后匀速．探测器通过喷气而获得动力。以下关于喷气方向的描述中正确的是( )‎ A．探测器加速时，沿直线向后喷气 B．探测器加速时，沿竖直向下方向喷气 C．探测器匀速运动时，沿竖直向下方向喷气 D．探测器匀速运动时，不需要喷气 ‎3．如图3-4所示，在水平传送带上放一个质量为10kg的工件。当传送带与工件一起以加速度a=1．5m／s2向右加速运动时，设工件与传送带之间动摩擦因数为0．2，则传送带受到的静摩擦力为( )‎ A．大小为20N，方向向右 B．大小为20N，方向向左 C．大小为15N，方向向右 D．大小为15N，方向向左 ‎4．如图3－5所示，车厢中的弹簧处于拉伸状态，车厢地板上的木块和车厢都处于静止状态．现使车厢向右加速运动，木块仍相对车厢静止，此时木块受到的摩擦力的大小( )‎ A．一定增大 B．一定减小 C．一定不变 D．可能增大也可能减小 ‎5．质点所受到的合外力F随时间变化如图3—6所示，力的方向始终在某一直线上．已知t=0时质点的速度为零。在图中的t1、t2、t3和t4各时刻中，哪一时刻质点的速度最大?( )‎ A．t1 B．t2 C．t3 D．t4‎ ‎6．如图3—7所示，在光滑水平桌面上有甲、乙两个用一细线相连的物体，在水平力F1和F2的作用下运动，已知F1 < F2 ，则以下说法不正确的是( )‎ A．若撤去F1 ，则甲的加速度一定变大 B．若撤去F1 ，则细线上的拉力一定变小 C．若撤去F2 ，则乙的加速度一定变大 D．若撤去F2 ，则细线上的拉力一定变小 ‎7．航天员为了适应升空、在轨道上运动及返回时所要经历超重、失重状态，在地面必须经受艰苦的训练。“神舟六号”在升空与返回时都要穿过大气层，关于穿过大气层时的超重、失重情况，下列说法正确的是( )‎ A．升空过程处于超重状态，返回过程处于失重状态 B．升空过程处于失重状态，返回过程处于超重状态 C．无论升空还是返回，都处于失重状态 D．无论升空还是返回，都处于超重状态 ‎8．如图3－8所示，水平传送带保持速度v=2．0m／s匀速运动，现将一质量为m=0．5kg的小工件在传送带的左端轻轻放下，设物体与传送带之间的动摩擦因数为μ=0．1，传送带的两端点间距离为L=8．0m，则小工件从传送带左端传到右端的时间为( )‎ A．4．0s B．1．0s C．5s D．1．41s ‎9．将一物体竖直向上抛出，最后又落回原处，若考虑空气阻力，且设阻力在整个过程中大小不变，下列说法正确的是( )‎ A．上升过程的加速度大小一定等于下降过程中的加速度的大小 B．上升过程最后1s内位移的大小一定等于下降过程中最初1s内的位移 C．上升过程所需要的时间一定小于下降过程所需要的时间 D．上升过程的平均速度一定小于下降过程的平均速度 ‎10．如图3—9所示，一足够长的传送带以恒定速率v1沿顺时针转动，传送带右侧有一与传送带等高的光滑水平面，一物体以速率v2沿直线向左滑上传送带后，经过一段时间又返回光滑水平面，其速率为v2′，则( ) ‎ A．若v1< v2，则v2′= v1‎ B．若v1> v2，则v2′= v1‎ C．不管v2多大，总有v2′= v1‎ D．只有v1= v2，才有v2′= v1‎ 答案点拨 ‎ ‎ 高中物理力学和电磁学系统复习之四——抛体运动 知识梳理 ‎1．曲线运动 ‎(1)曲线运动的速度方向：曲线上该点的切线方向。其速度方向时刻改变，是变速运动。‎ ‎(2)物体做曲线运动的条件：物体所受合外力不为零，且合外力的方向(加速度方向)与速度方向不在一条直线上。若物体所受合外力为恒力，做匀变速曲线运动；合外力为变力，做加速度改变的曲线运动。当物体受到的合外力与速度方向成锐角时，物体运动速率将增大；当合外力方向与速度方向成钝角时，物体运动速率将减小。‎ ‎2．运动的合成与分解 ‎(1)分运动与合运动是一种等效替代关系，运动的合成与分解是研究曲线运动的一种基本方法。‎ ‎(2)合运动与分运动的关系 等时性：各分运动经历的时间与合运动经历的时间相等。‎ 独立性：一个物体同时参与几个分运动，各分运动独立进行，不受其他分运动影响。‎ ‎(3)运动的合成分解运算法则：运动的合成分解即物体运动的位移、速度、加速度的合成分解，因它们都是矢量，都遵从平行四边形定则。‎ ‎3．平抛运动的规律 平抛运动：将一物体水平抛出，物体只在重力作用下的运动。‎ 性质：加速度为当地重力加速度g的匀变速曲线运动，运动过程中水平速度不变，只是竖直速度不断增大，合速度大小、方向时刻改变。‎ 设平抛运动的初速度为v0，建立坐标系如图4—1。‎ ‎4．斜抛运动 ‎(1)定义：将物体用一定的初速度沿斜上方抛出去，仅在重力作用下物体所做的运动。‎ ‎(2)做斜抛运动的条件：①初速度不为零，且与水平方向成一定角度θ (θ≠90°)；②只受重力作用。‎ ‎(3)斜抛运动的分解：斜抛运动可以看作是一个水平方向上的匀速直线运动和一个竖直方向上的竖直上抛运动的合运动。‎ ‎(4)斜抛运动的规律：以抛出点为坐标原点，竖直向上为Oy轴，水平方向为Ox轴，抛体就在Oxy平面上做具有恒定加速度的曲线运动，如图4—2所示。‎ 设抛体的初速度为v0，抛射角为θ，则可把v0在所建立的坐标系中分解为水平方向的分速度v0cosθ和竖直方向的分速度v0sinθ。‎ ‎①     位置坐标：在抛出后t秒末的时刻，物体的位置坐标为：‎ ‎②     两个分速度公式：vx＝v0cosθ， vy＝v0sinθ－gt。‎ 合速度：，合速度方向跟水平方向的夹角α由tan α= 决定。‎ ‎(5)射程与射高 在斜抛运动中，从物体被抛出的地点到落地点的水平距离叫射程。‎ 从抛出点的水平面到物体运动轨迹最高点的高度叫射高。‎ 从物体被抛出到落地所用的时间叫飞行时间。‎ ‎① 飞行时间：斜抛物体从被抛出到落地，在空中的飞行时间T可以根据位置坐标方程求得，因为当t=T时，y=0，则v0Tsinθ－1/2gT2=0解得T=2v0sinθ/g。‎ ‎② 射高：用Y表示，显然射高等于竖直上抛分运动的最大高度，即Y= v02sinθ2/2g。‎ ‎③     射程：用X表示，由水平方向分运动的位移公式，可得射程为X=v0cosθT，即X=v02sin2θ/g。‎ 以上三式表明，斜抛物体飞行时间、射高和射程均由抛射的初始量v0、θ所决定。只要初速度v0的大小和方向已经确定，那么该斜抛物体的飞行时间T、射高Y、射程X也就惟一确定了。‎ 命题预测 ‎1．运用曲线运动产生的条件来分析判断物体运动的可能性。‎ ‎2．运用运动的合成与分解对曲线运动分析，如小船渡河问题。‎ ‎3．分析抛体运动与生活、生产、科学技术等联系的简单问题，如飞车表演、炮弹发射、跳伞、跳高、跳远。‎ 例题精析 题型一 曲线运动的判断 ‎【例1】如图4—3所示，物体在恒力F作用下沿曲线从A运动到B，这时突然使它所受的力反向而大小不变(即由F变为－F)，在此力作用下，物体以后的运动情况，下列说法正确的是( )‎ A．物体可能沿曲线Ba运动 B．物体可能沿直线 Bb运动 C．物体可能沿曲线Bc 运动 D．物体可能沿原曲线由B返回A ‎【解析】物体在A点时的速度vA沿A 点的切线方向，物体在恒力F作用下沿曲线AB运动，此力F必有垂直于vA的分量，即力F只可能为图中所示的各种方向之一；当物体到达B点时，即时速度vB沿B点的切线方向，这时受力F′=－F ， 即F′只可能为图中所示的方向之一； 可知物体以后只可能沿曲线Bc运动。‎ ‎【答案】C ‎【点评】做曲线运动的物体，其轨迹向合外力所指的一方弯曲，若已知物体的运动轨迹，可判断出合外力的大致方向。‎ 题型二 运用运动的合成与分解分析曲线运动 ‎【例2】在抗洪抢险中，战士驾驶摩托艇救人，假设江岸是平直的，洪水沿江向下游流去，水流速度为v1，摩托艇在静水中的航速为v2,战士救人的地点A离岸边最近处O的距离为d，如战士想在最短时间内将人送上岸，则摩托艇登陆的地点离O点的距离 为( )‎ ‎【解析】摩托艇要想在最短时间内到达对岸，其划行方向要垂直于江岸，摩托艇实际的运动是相对于水的划行运动和随水流的运动的合运动，垂直于江岸方向的运动速度为v2，到达江岸所用时间t=d/v2；沿江岸方向的运动速度是水速v1在相同的时间内，被 水冲下的距离，即为登陆点距离0点距离s=v1t= d v1/v2。‎ ‎【答案】C 题型三 平抛运动规律及应用 ‎【例3】平抛一物体，当抛出1秒后它的速度方向与水平方向成45°角，落地时的速度方向与水平方向成60°角，则( )‎ A．初速度为10 m／s B．落地速度15 m／s C．开始抛出时距地面的高度20 m D、水平射程13 m ‎ 【答案】A 题型四 斜抛运动物体的射程和射高 ‎【例4】物体以速度v0抛出做斜抛运动，则( )‎ A，在任何相等的时间内速度的变化量是相同的 B．可以分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动 C，射高和射程都取决于v0的大小 D．v0很大，射高和射程可能很小 ‎【解析】斜抛运动整个过程中加速度恒为g，为匀变速运动，故相等时间内速度变化一定相同；由斜抛运动的两分运动特点知B错误；射高与射程不仅取决于v0的大小还取决于抛出速度v0与水平方向的夹角大小，故C错误，D正确。‎ ‎【答案】AD ‎【点评】把握好斜抛运动的特点，理解斜抛运动的两分运动的规律，本类题目是不难分析的。‎ 题型五 平抛运动实验的探究 ‎【例5】如图4-4所示，在研究平抛运动时，小球沿轨道滑下，离开轨道末端时撞开轻质接触式开关S，被电磁铁吸住的小球B同时自由下落，改变整个装置的高度H做同样的实验，发现位于同一高度的A、B两球总是同时落地，该实验现象说明了A球在 离开轨道后( )‎ A．水平方向的分运动是匀速直线运动 B．水平方向的分运动是匀加速直线运动 C．竖直方向的分运动是自由落体运动 D．竖直方向的分运动是匀速直线运动 ‎【解析】改变高度做实验，并发现A、B两球仍同时落地，只能说明A球的竖直分运动与B球自由落体运动的情况相同，故C正确。‎ ‎【答案】C ‎【点评】该题的设计思路及题型的变形辨析，正是2007年高考题型的流行设计，请予以特别品味。平抛运动的分析方法，用运动的合成和分解方法研究平抛运动，要根据运动的独立性理解平抛运动的两个分运动，即水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动。‎ 摸拟操练 ‎ 1．物体在大小不变的合外力作用下运动，那么关于这个物体的运动，下列说法错误的是( )‎ A．可能做匀变速直线运动 B．可能做匀变速曲线运动 C．可能做非匀变速运动 D．可能做匀速直线运动 ‎2．一个质点只受一个恒力作用，其不可能的运动状态为( )‎ A．类斜抛运动 B．变速直线运动 C、匀速圆周运动 D．作类平抛运动 ‎3．下面关于两个互成夹角θ(0°<θ<90°)的直线运动的合成说法中，不正确的是( )‎ A．两个分运动是直线运动，则它们的合运动也一定是直线运动 B．两个分运动是匀速直线运动，则它们的合运动也一定是匀速直线运动 C．两个分运动是初速为零的匀加速直线运动，则它们的合运动也一定是初速为零的匀加速直线运动 D．两个分运动是初速不为零的匀加速直线运动，‎ 它们的合运动可能是匀加速曲线运动 ‎4．雨滴由静止开始下落，遇到水平方向吹来的风，下列说法中正确的是( )‎ A．风速越大，雨滴下落的时间越长 B．雨滴着地时的速度与风速无关 C．雨滴下落时间与风速无关 D．雨滴做直线运动 ‎5．执行救灾任务的飞机逆风做水平匀速直线运动，相隔0．5s先后释放形状和质量相同的两箱救灾物资1和2，假设风力保持不变，这两箱物资在开始下落的一段时间内，地上的人将看到( )‎ A．1号箱在2号箱的正下方 B．两箱间的水平距离保持不变 C．两箱间的水平距离越来越大 D．两箱间的水平距离越来越小 ‎6．关于运动和力，下列说法中正确的是( )‎ A．物体受到恒定合外力作用时，一定作匀速直线运动 B．物体受到变化的合外力作用时，它的运动速度大小一定变化 C．物体做曲线运动时，合外力方向一定与瞬时速度方向垂直 D．所有曲线运动的物体，所受的合外力一定与瞬时速度方向不在一条直线上 ‎7．在做“研究平抛运动” 的实验时，让小球多次沿同一轨道运动，通过描点法画小球做平抛运动的轨迹、为了能较准确地描绘运动轨迹，下面列出一些操作要求：‎ ‎(1)通过调节使斜槽的末段保持水平 ‎(2)每次释放小球的位置必须不同 ‎(3)每次必须由静止释放小球 ‎(4)记录小球位置用的木条(或凹槽)每次必须严格地等距离下降 ‎(5)小球运动时不应与木板上的白纸(或方格纸)相接触 ‎(6)将球的位置记录在纸上后，取下纸，用直尺将点连成折线 在下列选项中你认为正确的选项是( )‎ A、(1)(2)(6) B、(1)(3)(5)‎ C．(2)(4)(5) D．(2)(3)(6)‎ ‎8．初速为v0、抛射角为θ的抛射体( ) (不计空气阻力)‎ A．到达最高点时的速度为零 B．到达最高点时的加速度为零 C．到达最高点的时间与从最高点落回抛出点同高的位置所需时间相同 D．速度先减小后增大，落回与抛出点同高的位置时速度相等 答案点拨 ‎1．D (只有当合外力为零时，物体才做匀速直线运动)‎ ‎2．C (受恒力一定做匀变速运动，但可为直线也可为曲线)‎ ‎3．A (初速和加速度分别合成起来，看其夹角如何)‎ ‎4．C (雨滴竖直方向做自由落体运动，不受水平运动的影响，合运动是水平和竖直的合成，由于合力与初速度不在同一条直线上，所以雨滴的运动轨迹为曲线)‎ ‎5．C (两物箱水平方向做匀变速直线运动，两箱间的水平距离，随时间不断增大)‎ ‎6．A (做曲线运动的物体所受的合力方向与速度方向不在同一直线上，但二者不一定垂直。物体受到变力作用速度大小不一定变化，如匀速圆周运动)‎ ‎7．B (只有斜槽的末端保持水平，小球才具有水平初速度，其运动才是平抛运动，每次由静止释放小球，是为了使小球具有相同的初速度．如果小球在运动过程中与木板上的白纸相接触就会改变它的运动，便不是平抛运动，故(1)、(3)、(5)选项正确、在(2)中，每次释放小球的位置必须相同，以保证小球有相同的水平初速度；在(4)中，因平抛运动竖直分运动是自由落体运动，是加速运动、在相同的时间里，随运动的进行，位移越来越大，因此木条下降的距离不应是等距；在(6)中找取小球落点的中心位置，即取平均位置为小球的落点，以减小实验误差)‎ ‎8、C (斜抛物体只受重力，各点加速度为g，因而B错、斜抛运动可分解为水平方向匀速运动和竖直方向竖直上抛运动，所以最高点速度为v0cosθ ‎，也即水平速度，故A错、由对称性可知C正确、速度是矢量，落回与抛出点等高点的速度大小相等，方向不同) ‎ 高中物理力学和电磁学系统复习之五——圆周运动、万有引力及天体运动 知识梳理 ‎1．描述圆周运动的物理量 ‎(1)线速度：它是描述质点沿圆周运动快慢的物理量，某点的线速度的方向沿圆弧该点的切线方向，其大小为v=s/t。‎ ‎(2)角速度：描述质点绕圆心转动快慢的物理量，大小为 ω=φ/t，国际单位为：rad／s。‎ ‎(3)周期和频率：运动一周所用的时间叫周期，用符号T表示，质点在单位时间内绕圆心转过的圈数叫频率，用符号f表示。‎ ‎(4) v、ω 、T、f之间的关系：‎ ‎2．向心加速度 ‎(1)物理意义：描述某点线速度方向改变的快慢。‎ ‎(2)大小：a=v2/r=ω2r。‎ ‎(3)方向：总是指向圆心，与线速度方向垂直。‎ ‎3．匀速圆周运动 ‎(1)定义：做圆周运动的物体，若在相等的时间内通过的圆弧长相等，就是匀速圆周运动。‎ ‎(2)特点：加速度大小不变，方向始终指向圆心，是变加速运动。‎ ‎(3)条件：合外力大小不变，方向始终与速度方向垂直且指向圆心。‎ ‎4．向心力 ‎(1)作用效果：只产生向心加速度，改变速度的方向。‎ ‎(2)大小：F=mv2/r=mω2r。‎ ‎(3)特点：向心力是按效果命名的力，不是一种新性质的力，它可以由一个力或一个力的分力提供，也可以由几个力的合力提供。‎ ‎5．行星运动的三大规律(开普勒三定律)‎ ‎(1)所有行星围绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在所有椭圆的一个焦点上。‎ ‎(2)对每一个行星而言，太阳和行星的连线在相同时间内扫过的面积相等。‎ ‎(3)所有行星轨道的半长轴的三次方与公转周期的二次方的比值都相等。其表达式为：R3/T2 =k ，其中R是椭圆轨道的半长轴，T是行星绕太阳公转的周期，k是一个与行星无关、与太阳质量有关的常量。‎ ‎6．万有引力定律 宇宙空间一切物体都相互吸引，其引力大小F=GM m/r2， 式中G为万有引力恒量。公式适用于质点间相互作用力，均匀球体可视为质点，这时r应为两球心间距离。‎ ‎7．应用万有引力定律分析天体的运动 把天体m的运动近似看作匀速圆周运动，则天体运动所需要的向心力由万有引力提供，则有：‎ 在具体问题中，可根据实际情况选用适当的公式进行分析或计算。‎ ‎9．地球同步卫星 它是相对于地面静止的、和地球自转具有相同周期的卫星。它具有四定：定轨道平面(赤道平面)、定周期(24h)、定高度(离地面高约3．6×104km)、定速度(约3．1km／s)。‎ 命题预测 ‎ 1．竖直平面内圆周运动的三种常见的临界问题 ‎①没有物体支持的物体做圆周运动。如细绳系着的物体和沿圆环内壁做周运动的物体，如图5—1所示，当它们通过圆轨道最高点时，有FN＋mg=mv2/R，因FN>0，所以v≥，即物体通过最高点的速度的临界值为：v临界=，当物体速度v≥ 时，物体能通过最高点；当 v<时，物体还没到最高点时就脱离了轨道。‎ ‎②在杆和管的约束下的圆周运动。杆和管对物体既能产生拉力，也能产生支持力．如图5—2所示，当它通过最高点时，有FN＋mg=mv2/R，因FN可以为正(拉力)也可以为负(支持力)甚至为零，故物体通过最高点的速度可以为任意值。当v> 时，杆对物体为拉力；当v<时，杆对物体为支持力；当v=时，杆对物体无作用力。‎ ‎ ‎ ‎ 3若是图5－3的小球，当v≥ 时，它将脱离轨道做平抛运动，因为轨道对小球不能产生拉力。‎ ‎2．把人造卫星运动看作匀速圆周运动，则卫星运动所需要的向心力由万有引力提供，则 由此可求得卫星的绕行线速度、角速度、周期与半径r的关系为：‎ 人造卫星越靠近地表运行，线速度越大，角速度越大，周期越小。近地卫星运行速度最大，为第一宇宙速度7．9km／s，周期最小，约为84min。‎ 例题精析 题型一 匀速圆周运动各物理量间的关系 ‎【例1】关于做匀速圆周运动的物体的线速度、角速度、周期的关系，下列说法正确的是( )‎ A．线速度大角速度一定大 B．线速度大周期一定大 C．角速度大的半径一定小 D．角速度大周期一定小 ‎【解析】由ω=2π/T,v=2πr/T=ωr可知, ω∝1/T，D选项正确。‎ ‎【答案】D 题型二 对竖直平面内圆周运动的分析 ‎【例2】如图5-4汽车以速度v通过一半圆形的拱桥顶端时，在下列有关汽车受力的说法正确的是( )‎ A．汽车的向心力就是它所受的重力和支持力的合力，方向指向圆心 B．汽车的向心力就是它所受的重力 C．汽车受重力、支持力、牵引力、摩擦力和向心力的作用 D．以上均不正确 ‎【解析】此时汽车不一定受到牵引力作用，更没有“向心力”作为新出现的力。‎ ‎【答案】A 题型三 对水平面内匀速圆周运动的分析 ‎【例3】如图5—5所示，用细绳吊着一个质量为m的小球，使小球在水平面内做圆锥摆运动，关于小球受力正确的是( )‎ A．受重力、拉力、向心力 B．受重力、拉力 C．受重力 D．以上均不正确 ‎【解析】属于水平面内匀速圆周运动，小球受到重力、拉力，其合力充当向心力，指向圆心。‎ ‎【答案】B ‎【点评】向心力是按力的作用效果命名的力，它可以是重力、弹力、摩擦力等各种性质的力，也可以是几个力的合力或某一个力的分力，只要其效果是提供向心力，使物体产生向心加速度，其关键是分析向心力的来源。‎ 题型四 利用开普勒三定律分析天体运动 ‎【例4】关于行星的运动，以下说法正确的是( )‎ A．行星轨道的半长轴越长，自转周期就越大 B．行星轨道的半长轴越长，公转周期就越小 C．水星的半长轴最短，公转周期最大 D．冥王星离太阳“最远”，绕太阳运动的公转周期最长 ‎【解析】由 R3/T2 =k可知，R越大，T越大，故D正确，B、C错误；公式中的T 是公转周期而非自转周期，故A错。‎ ‎【答案】D ‎【点评】对公式中的每个量一定要把握其物理意义，R是椭圆轨道的半长轴，T是行星绕中心天体转动的公转周期，k是一个与行星无关、与中心天体质量有关的常量。‎ 题型五 天体质量、密度的计算 ‎【例5】有一行星的密度跟地球密度相同，但它表面处的重力加速度是地面上重力加速度的4倍，则该行星的质量是地球质量的( )‎ A．1/4 B．4倍 C．16倍 D．64倍 ‎【答案】D 题型六 天体(包括人造卫星)运动规律的基本思路 ‎【例6】在圆轨道上运动的质量为m的人造地球卫星，它到地面的距离等于地球半径R，地面上的重力加速度为g，则( )‎ A．卫星运动的速度为 B．卫星运动的周期为 C．卫星运动的加速度为g/2‎ D．卫星的动能为mgR/4‎ ‎【答案】D ‎【点评】解答天体(包括人造卫星)运动规律相关问题的基本思路： (1)万有引力全部提供人造地球卫星绕地球做圆周运动的向心力，因此所有的人造地球卫星的轨道圆心都必定在地心 。(2)人造卫星的轨道半径与它的高度不同但有关系。(3)离地面高度不 同，重力加速度不同，设离地球表面高为h处，重力加速度为g′，地面处重力加速度为g，地球半径为R，则 题型七 对变轨问题的分析 ‎【例7】宇宙飞船要与轨道空间站对接，飞船为了追上轨道空间站( )‎ A．只能从较低轨道上加速 B．只能从较高轨道上加速 C．只能从空间站同一高度轨道上加速 D．无论在什么轨道上，只要加速都行 ‎【解析】当卫星在其轨道上加速时，F 小于所需向心力，故要做离心运动，从而使半径增大，故选A。‎ ‎【答案】A ‎【例8】飞船进入正常轨道后，因特殊情况而降低了轨道高度，那么飞船的线速度和周期分别将( )‎ A．增大、减小 B．减小、增大 C．增大、增大 D．减小、减小 ‎【答案】A ‎【点评】请同学们认真理解这两道例题，解题时要区分是速度变化引起变轨，还是变轨引起速度变化，两种分析方法截然不同。‎ 题型八 同步卫星的特点 ‎【例9】关于地球同步通讯卫星，下述说法正确的是( )‎ A．已知它的质量为m，若增为2m，其同步轨道半径将变为原来的2倍 B．它的运行速度应为第一宇宙速度 C 它可以通过北京的正上方 D 地球同步通讯卫星的轨道是唯一的——赤道上方一定高度处 ‎【解析】对卫星来说，万有引力提供向心力， 与卫星质量无关，故A错。当r=R (地球半径)时，卫星有最大速度，因此卫星速度小于第一宇宙速度，故B错。同步卫星只有在赤道上空的一定高度才能与地球自转同步，因地球自转周期一定，则r一定。故C 错D对。‎ ‎【答案】D 题型九 对卫星受力情况的分析 ‎【例10】宇航员在围绕地球作匀速圆周运动的航天飞机中，会处于完全失重状态。下列说法中正确的是( )‎ A．宇航员不受重力作用 B．宇航员受力平衡 C．重力为向心力 D．宇航员不受任何力作用 ‎【解析】宇航员仍受重力作用，此力提供宇航员做圆周运动向的向心力。‎ ‎【答案】C 摸拟操练 ‎ 1．万有引力定律首次揭示了自然界中物体间一种基本相互作用的规律。以下说法正确的是( )‎ A．物体的重力不是地球对物体的万有引力引起的 B．人造地球卫星离地球越远，受到地球的万有引力越大 C．人造地球卫星绕地球运动的向心力由地球对它的万有引力提供 D．宇宙飞船内的宇航员处于失重状态是由于没有受到万有引力的作用 ‎2．我国发射的神舟号宇宙飞船在返回地面的过程中先要由距地面较高的轨道A转移到距地面较低的轨道 B(设两种轨道均为圆形轨道)，则在此两轨道上，关于宇宙飞船下列说法中正确的是( )‎ A．在A轨道上运动的动能比在B 轨道上运动的动能小 B．A轨道处的重力加速度比B轨道处的重力加速度大 C．宇宙飞船内的物体处于完全失重状态，不受重力作用 D．宇宙飞船的飞行速度大于第一宇宙速度 ‎3．关于做匀速圆周运动物体的向心加速度方向，下列说法正确的是( )‎ A．与线速度方向始终相同 B．与线速度方向始终相反 C．始终指向圆心 D．始终保持不变 ‎4．在环绕地球作圆周运动的人造卫星舱内进行多项科学实验和测量，在下列测量中能够完成的是( )‎ A．用弹簧秤测拉力 B．用弹簧秤测重力 C．用天平测质量 D．用摆钟测质量 ‎5．据报道， “神舟六号”载人航天飞船正常运行周期约94min，而“神五”在21小时内共绕地球运行14圈，以下说法正确的是( )‎ A．“神六”的轨道高度比“神五”略低 B．“神六”在轨道上运行的速度比“神五”略大 C．飞船内微重力环境的形成是由于离地球太远，地球对飞船的万有引力极小 D．“神六”运行时向心加速度比“神五”略小 ‎6．火车以某一速度v通过某弯道时，内、外轨道均不受侧压力作用，下面分析正确的是( )‎ A．轨道半径 R=v2/g B．若火车速度大于v时，外轨将受到侧压力作用，其方向平行轨道平面向外 C．若火车速度小于v 时，外轨将受到侧压力作用，其方向平行轨道平面向内 D．当火车质量改变时，安全速率也将改变 ‎7．洗衣机的甩干筒在转动时有一衣物附在筒壁上，则此时( )‎ A．衣服受到重力、筒壁的弹力和摩擦力 B．衣服随筒壁做圆周运动的向心力是摩擦力 C．筒壁的弹力随筒的转速的增大而不变 D．筒壁对衣服的摩擦力随筒的转速增大而增大 ‎ 答案点拨 ‎1．C (万有引力可提供物体的重力，也可提供物体做圆周运动的向心力；万有引力公式：F=GMm/r2知，r越小，F越大。)‎ ‎2．A 第一宇宙速度为最大的环绕速度，因此D选项是错误的)‎ ‎3．C(向心加速度始终指向圆心，且方向时刻改变，与线速度方向垂直)‎ ‎4．A (人造卫星舱内处于失重状态)‎ ‎7．A (衣服受到三个力的作用：重力、筒壁的弹力和摩擦力，随筒壁做圆周运动的向心力是弹力。因此，筒壁的弹力随筒的转速的增大而增大，摩擦力等于衣服的重力)‎ ‎ ‎ 高中物理力学和电磁学系统复习之六——机械能和能源 知识梳理 功和功率是非常重要的概念，物理意义丰富，有很深的内涵，在高考试题中经常出现相关的考题，是高考复习中必须掌握，也是重点要理解的概念。‎ 动能和势能是两种最基本的能量形式，可以与其它形式的能发生转化，同时它们也是构成物体机械能的基本因素；动能定理、机械能守恒定律是物理学中重要的规律，是能量守恒定律建立的基础。‎ 本专题对应的基本概念有：功、功率、动能、重力势能、机械能等；对应的物理规律有：功的公式、功率的公式、动能的公式、重力势能的公式、动能定理等。‎ 本专题对应的基本公式有：‎ ‎ ‎ 命题预测 ‎1．动能定理的应用中，力对物体做功是指合外力对物体的功或者是外力对物体做功的代数和，功和能都是标量，可以利用代数的方法进行加减。‎ ‎2．正确理解功能关系时，要注意以下几个方面：第一，功是能量转化的量度，在某一物理过程中，做了多少功，就有多少能量发生转化；第二，合外力做功与动能变化对应，重力做功与重力势能的变化对应，除重力和弹力之外的其它力做功与机械能的变化对应；第三，应用功能关系的前提是物体的受力分析必须清楚。‎ 例题精析 ‎ 题型一 分析物体移动的方向与力的方向不在同一直线上时力所做的功 ‎【例1】用力拉一质量为m的物体，沿水平面匀速前进s，已知力和水平方向的夹角为α 、方向斜向上，物体和地面问的动摩擦因数为μ，则此力做的功为( )‎ ‎【答案】D ‎【点评】求一个力做功，首要的是先进行受力分析，这一步骤是不可缺少的，而许多同学并不注意这点。‎ 题型二 分析汽车启动的两种方式 ‎【例2】汽车由静止开始运动，若要使汽车在开始运动一小段时间保持匀加速直线运动，则( )‎ A．不断增大牵引功率 B．不断减小牵引功率 C． 保持牵引功率不变 D．不能判断牵引功率怎样变化 ‎【解析】开始运动，v不断增大，而保持合外力不变，根据公式F合=F牵－f ，由P=‎ F牵v得正确选项。‎ ‎【答案】A ‎【点评】汽车启动过程中，着重区分阻力f、牵引力F牵和合外力F合，匀变速直线运动的末速度vt和最大速度vm。‎ 题型三 动能和动能定理；用动能定理解释生活和生产中的现象 ‎【例3】如右图6－1所示质量为M的小车放在光滑的水平面上，质量为m 的物体放在小车的一端。受到水平恒力F作用后，物体由静止开始运动，设小车与物体间的摩擦力为 f，车长为L，车发生的位移为s，则物体从小车一端运动到另一端时，下列说法不正确的是( )‎ A．物体具有的动能为( F－f)(L＋s)‎ B． 小车具有的动能为fs C． 物体克服摩擦力所做的功为f（s +L)‎ D，这一过程中小车和物体组成的系统机械能减少了fL ‎【答案】D ‎【点评】运用动能定理时，注意题目要求的研究对象非常重要，弄清楚研究对象受哪些力及各个力的做功情况如何。‎ 题型四 重力势能的概念 ‎【例4】如图6－2所示，质量m=10kg的物体放在二楼平台上，每层楼高3m，下列说法正确的是( )(g=10m／s 2)‎ A．该物体的重力势能一定为300J B，将物体从二楼移到一楼重力做功为300J C．该物体的重力势能只可能为正 D．物体从二楼到一楼的重力势能改变量可能为正也可能为负 ‎【解析】重力势能的大小具有相对性，与零势能面的选取有关，而重力势能的改变量则与重力所做的功相对应，重力的功与零势能面的选取无关，所以B选项正确。‎ ‎【答案】B 题型五 对机械能守恒定律条件的分析 ‎【例5】“神州六号”‎ 火箭返回舱利用降落伞系统和缓冲发动机进一步降低着陆阶段的下降速度，为防止地面气流通过降落伞拖动已经着陆的返回舱，在着陆前几秒钟，必须自动切断伞绳，使返回舱在缓冲发动机工作下平稳着陆。对于该过程，下述说法中正确的是( )‎ A．伞未切断时机械能守恒 B．伞切断后机械能守恒 C、整个过程机械能不守恒 D．下落过程重力势能减小，动能增加，机械能不变 ‎【解析】在整个过程中，空气阻力和缓冲发动机都对“神舟六号”做功，所以机械能不守恒。‎ ‎【答案】C ‎【点评】判断机械能是否守恒，有两种方式：一是要看是否只有重力(或弹力)做功，二是看是否只有动能和势能之间发生转化。‎ 题型六 功能关系、能量守恒定律的应用 ‎【例6】如果从矿井抽出的每立方米标准大气压下的瓦斯气完全燃烧可以放出热量N。把这种瓦斯气用作火力发电站的燃料，火力发电机组的发电效率为η，发电机输出的功率为P1，发电站时间t内要消耗这样的瓦斯气体积为( )‎ ‎【解析】在时间t内，发电站输出的电功W=P1t；发电站消耗的热能Q=P1t/η；发电站消耗的瓦斯气体体积V= P1t/ηN。‎ ‎【答案】A ‎【点评】解此类型题，很重要一点是要弄清楚哪些功是总功或总能量，哪些功是有用功或有用能量。‎ 摸拟操练 ‎1．下列物体在运动过程中，均不考虑空气的阻 力，则属于机械能不守恒的是( )‎ A、垂直电场方向入射的带电粒子与地球和电场组成的系统 B．垂直磁场方向入射的带电粒子与地球和磁场组成的系统 C、做斜抛运动的物体与地球组成的系统 D、撑杆起跳过程的运动员与杆和地球组成的系统 ‎2．如图6—3所示，ABCD是一个盆式容器，盆内侧壁与盆底BC的连接处都是一段与BC相切的圆弧，BC段水平，其距离d=0．50m，盆边缘的高度为h=0．30m。在A处放一个质量为m的小物块并让其从静止开始下滑。已知盆内侧壁是光滑的，而盆底BC面与小物块间的动摩擦因数为μ=0．10。小物块在盆内来回滑动，最后停下来，则停的地点到B的距离为( )‎ A．0．50m B．0．25m C．0．10m D．0‎ ‎3．假设列车从静止开始做匀加速运动，经过500m的路程后，速度达到36km／h。整个列车的质量为1．00×105kg，如果不计阻力，在匀加速阶段，牵引力的最大功率是( )‎ A．4．67×106 kW B．1．0×l05 kW C．1．0×108kW D．4．67×l09 kW ‎4．一物块由静止开始从粗糙斜面上的某点加速下滑到另一点，在此过程中重力对物块做的功等于( )‎ A．物块动能的增加量 B．物块重力势能的减少量与物块克服摩擦力做的功之和 C．物块重力势能的减少量和物块动能的增加量以及物块克服摩擦力做的功之和 D．物块动能的增加量与物块克服摩擦力做的功之和 ‎5．从高处释放一个小球，恰好压在正下方竖直的轻弹簧上，在小球的加速度为零的时刻，达最大值的物理量是( )‎ A．重力势能 B．重力的瞬时功率 C．弹簧和小球所组成的系统的机械能 D．弹性势能 ‎6．质量50kg的人沿着长150m、倾角为30°的斜坡从坡底走到坡顶，他的重力势能增加量是( )(g取10m／s2 )‎ A．37500J B．75000J C．3750J D．64952J ‎7．汽车在平直公路上以恒定功率从静止开始出发，汽车是( )‎ A．先作加速运动，然后作减速运动 B．一直作匀加速运动 C．先作加速度不断减小的加速运动，然后作匀速运动 D．先作匀加速运动，再作匀速运动 ‎8．一物体静止在升降机的地板上，在升降机加速上升过程中，地板对物体的支持力所做的功等于( )‎ A．物体势能的增加量 B．物体动能的增加量 C．物体动能的增加量加上物体势能的增加量 D．物体动能的增加量减去物体势能的增加量 ‎9．“神舟六号”飞船载着两位航天员沿椭圆轨道绕地球运行，飞船在从近地点到远地点运动的过程中( )‎ A．它的速度大小不变，加速度为零 B．地球对它的万有引力做负功，引力势能减小 C．地球对它的万有引力减小，动能减小，引力势能增大 D．地球对它的万有引力不做功，动能和引力势能都不变 答案点拨 ‎1．A (电场力对置于其内的带电粒子做功，机械能守恒，故A不正确；而带电粒子在磁场中受洛伦兹力，但它永不做功，机械能守恒；C、D只有重力或系统内的弹力做功，机械能守恒)‎ ‎2．D (从开始下滑到静止过程，由动能定理得： mgh－μmgs =0，得s=3m=6d，故距离B点0m)‎ ‎3．B (匀加速运动，说明牵引力不变。运用运动学公式及牛顿第二定律求解出牵引力的大小，由功率公式“P=Fv”可知当速度最大牵引力功率最大.经计算得答案B)‎ ‎4．D (由动能定理可知动能增加量等于重力的功与摩擦力的功的代数和，故A错，D对．重力势能的变化量与重力做的功相对应，故B、C错)‎ ‎5．B (加速度为0时，速度最大，但未到达最低点，即弹簧未压缩到最短，故重力的瞬时功率最大，弹性势能未达到最大，而整个过程机械能守恒)‎ ‎6．A (重力势能的增加量等于物体克服重力所做的功)‎ ‎7．C (恒定功率起动的过程包括两个阶段——变加速阶段和匀速阶段)‎ ‎8．C (动能的增加量等于合力的功，即重力的功和支持力功的代数和，重力势能的增加量等于重力的功的负数，故支持力的功等于动能增加量减去重力的功，即动能增加量加上重力势能的增加量)‎ ‎9．C(由 可知r越大，速度越小，从近地点到远地点运动的过程，速度减 小，动能减小，万有引力做负功，引力势能增加) ‎ 高中物理力学和电磁学系统复习之七——电场与磁场 知识梳理 ‎ 一、电场的基本性质 ‎1．电场力的性质 库仑定律：F=kQ1Q2/r2，电场力：F=qE。‎ 注意电场强度只与源处电荷有关，与检验电荷无关。‎ 电场线形象直观地反映电场的强弱与方向。疏密表示电场的强弱，而切线方向表示电场的方向。‎ ‎2．电场能的性质 ‎(1)电势与电势差：UAB=W/q，电势高低与零势点选择有关，但电势差与零势点选择无关。‎ ‎(2)电势的变化规律：沿着场线的方向，电势是逐渐降低的。‎ ‎(3)电场力做功特点：电场力做功与路径无关，只与初末位置有关。电场力做功，电势能减少；外力克服电场力做功，电势能增加。‎ ‎3．电容 ‎(1)两个公式：C=Q/U ，C= εrS/4πkd 前者是定义式，后者是平行板电容器的决定式。‎ ‎(2)平行板内部电场是匀强电场。‎ 二、带电粒子在电场的特点 ‎1．平衡：与其它力一起参与力的合成，合力为零，则物体处于平衡状态。‎ ‎2．加速运动：初速度与电场平行时。‎ ‎3．偏转：初速度与电场垂直时。‎ 三、电流与电荷在磁场中受力及运动 ‎1．磁感应强度B=F/IL ，注意磁场产生的两种方式：磁铁产生与电流产生。‎ ‎2．磁场方向 a．用小磁针N极受力方向判定。‎ b．用右手法则判定(电流产生的磁场)。‎ ‎3．磁感应线，其为闭合的曲线，比较于电场线不同。‎ ‎4．安培力 ‎(1)公式：F=BIL。‎ ‎(2)方向：左手定则，注意将安培力比较于电场力：电荷只要放在电场中就一定受到电场力作用，而电流处于磁场中，受的安培力与放置位置有关，导线与磁场垂直时，安培力最大。‎ ‎5．洛仑兹力 ‎(1)公式：F=qvB，判定方向注意电荷正负。‎ ‎(2)特点：永不做功；电场力与洛仑兹力的大小与方向上的不同。‎ 命题预测 ‎ 考查电场力方向与电场方向关系，洛仑兹力的大小与速度的关系，安培力的大小与电流强度的关系，及这些力与其它力使物体平衡、作匀速直线运动，是命题热点。‎ 运用功能关系处理带电粒子在电场及磁场中速度大小问题，考查电场力做功与路径无关，及洛仑兹力不做功的特点，也是命题热点之一。‎ 地磁场是命题的一个热点，它涉及地理、生物、物理知识，还涉及学生空间想象能力。‎ 例题精析 题型一 电场、磁场的概念 ‎【例1】如果空间某一区域中存在有电场或磁场中的一种，则下列说法正确的是(设放人的电荷质量很小) ( )‎ A．如果存在的是电场，则在某处放入电荷，该电荷不一定会运动 B．如果存在的是磁场，则放人电荷时，该电荷不会做圆周运动 C．如果存在磁场，则放入通电直导体后，该直导体一定受到安培力的作用 D．如果存在电场，在某处放入一电荷后经过一段时间后，该电荷的电势能会增加 ‎【解析】电场对电荷作用是没有条件的，而磁场对电荷(或电流)作用是有条件的，磁场只对运动电荷作用，且电荷速度方向不与磁场平行，而磁场对通电直导体的作用也是直导体不与磁场平行。‎ ‎【答案】B ‎【点评】理解概念与公式定律，要充分理解其条件。‎ 题型二 电场力、电场方向与平衡条件的应用 ‎【例2】如图7－1所示，带电量为q的小球质量为m，用一细线系在O点，整个放置在水平匀强电场中，静止时小球与竖直线的夹角为θ。下列说法正确的是( ) ‎ ‎ ‎ A．小球带正电荷，电场强度大小是E=mgtanθ/q B．小球带正电荷，电场强度大小是 E=mgcosθ/q C．若细线断开，则小球作平抛运动 D．以上说法都不对。‎ ‎【解析】因为小球平衡，所以球受的合力为零。小球受力分析如图7—2所示，电场力一定向右，所以小球带正电。‎ 列方程有：Tcosθ=mg，Tsinθ=qE 所以E=mgtanθ/q ‎【答案】A ‎【点评】要会判定电场力与电场方向关系，会对物体进行受力分析，列出相应的平衡方程。‎ 题型三 电场力做功与路径无关及洛仑兹力不做功，场力做功与电势能变化关系 ‎【例3】带电量为q的粒子，不计重力的作用，当它以初速度v分别自电场与磁场中的A点往宽度为L的电场与磁场中射入，最后都从相应高度的B处射出。下列说法正确的是( )‎ A．电荷从两个场中出来的速度大小一样大 B．电荷在电场中出来时的速度要变大 C．电荷在磁场中的运动轨迹是抛物线 D．从A到B过程中，电场对电荷做功为qEL ‎【解析】电荷在电场与磁场中都受到力的作用，电场力对电荷做功，洛仑兹力不做功，所以A错。由力可知，电场力对电荷做正功，且W=Fscosθ 中。s是在力的方向的位移，应为h，根据动能定理，电荷的速度增大，所以B对D错。电荷受洛仑兹力作用做圆周运动，不是平抛运动，C错。‎ ‎【答案】B ‎【点评】掌握电场力与洛仑兹力的特点， 区分粒子在其中的运动轨迹的不同。‎ 题型四 电场线、电场力做功与电势及电势能的变化 ‎【例4】在固定的等量异种电荷连线上，a点是连线的中点，如图7－5所示，静止a点的点电荷在电场力作用下向b点运动。在运动过程中，以下判定正确的是（ )‎ A．点电荷的速度越来越大 B．点电荷的加速度不变 C．点电荷的电势能越来越大 D．点电荷通过的各点电势越来越高 ‎【解析】根据电场线的特点，沿电场线电势逐渐降低，所以D不正确。由于放入a处的电荷静止时从a运动到b，说明该电荷是正电荷，且电场力一直做正功，所以电势能减少，C不正确。根据动能定理，可知速度越来越大，所以A正确。加速度的大小由合外力决定，合外力F=qE，根据等量异种电荷的电场线特点，可知E是变化的，故B不正确。‎ ‎【答案】A ‎【点评】要充分利用几种常见的电场线特点进行电势的分析，要运用动能定理判定粒子的速度变化，要学会根据运动状态的动态变化判定粒子的一些性质。‎ 摸拟操练 ‎1．如图7－6所示，在点电荷Q的电场中，已知a、b两点在同一等势面上，c、d两点在同一等势面上，无穷远处电势为零。甲、乙两个带粒子经过a点时动能相同， 甲粒子的运动轨迹为acb，乙粒子的运动轨迹为adb。判定错误的是( )‎ A．甲粒子经过c点与乙粒子经过d点时的动能相等 B．甲、乙两粒子带异种电荷 C．甲粒子经过c点时的电势能小于乙粒子经过d点时的电势能 D．两粒子经过b点时具有相同的动能 ‎2．在赤道上空，水平放置一根通以由西向东的电流的直导线，则此导线( )‎ A．受到竖直向上的安培力 B．受到竖直向下的安培力 C．受到由南向北的安培力 D．受到由西向东的安培力 ‎3．关于磁场和磁感线的描述，下列说法正确的是( )‎ A．磁感线就是细铁屑连成的曲线 B．磁感线可以形象地描述各点的磁场的强弱和方向，磁感线上每一点的切线方向都和小磁针在该点静止时N极所指的方向一致 C．异名磁极相互吸引，同名磁极相互排斥，任何时候都是成立的 D．磁感线总是从磁极的N极出发，到S极终止 ‎4．有一电场的电场线如图7—7 所示，场中A、B两点电场强度的大小和电势分别用EA、EB和UA、UB表示，则( )‎ ‎ ‎ ‎5．两个完全相同的金属小球带有异种电荷，其电量之比是1：7，当它们互相接触后再置于原来的位置上，它们的作用力是原来的( )倍 ‎6．条形磁铁放在水平桌面上，它的上方靠S极一侧吊挂一根与它垂直的导电棒，图7—8中只画出此棒的截面图，并标出此棒中的电流是流向纸内的，在通电的一瞬间可能产生的情况是( )‎ A．磁铁对桌面的压力减小 B．磁铁对桌面的压力增大 C．磁铁不受摩擦力 D．磁铁受向左的摩擦力 ‎7．如图7－9所示，绝缘光滑半圆环轨道放在竖直向下的匀强磁场中，在与环心等高处放有一质量为m、带电+q的小球，由静止开始沿轨道运动，下述说法正确的是( )‎ A．小球在运动过程中机械能守恒 ‎ B．小球经过环的最低点时速度最大 C．小球经过环的最低点时对轨道压力为2mg D．小球经过环的最低点时对轨道压力为3mg 答案点拨 ‎1．A (根据等势线及物体作曲线运动的条件进行判定)‎ ‎2．A (根据地磁场方向与安培力左手法则进行判定)‎ ‎3．B ‎4．D (电场线的疏密表示电场的强弱，而沿电场线的方向电势逐渐降低)‎ ‎5．B(根据同种物质接触，电荷先中和后平分的原则及库仑定律求解)‎ ‎6．A (画出磁铁磁感应线，分析电流受力．应用牛顿第三定律)‎ ‎7．D (根据洛仑兹力不做功及圆周运动规律) ‎ 高中物理力学和电磁学系统复习之八——恒定电流与电磁感应 知识梳理 一、部分电路欧姆定律的应用 ‎1欧姆定律：I=U/R。‎ ‎2．串并联电路中电压、电流与电阻的关系 串联电路：‎ ‎ ‎ 并联电路：‎ ‎ ‎ ‎3 电功与热功：‎ 电功：P=UIt；热功：Q=I2Rt。‎ 一般情况下，电功与热功不相等，P≤Q。‎ ‎4．怎样判定纯电阻电路：以发热为主要目的，则是纯电阻电器，否则不是。‎ ‎5．电路的简化与等效：巡流法、等电位法。‎ 二、闭合电路欧姆定律及应用 ‎1．公式： I=E/(R＋r)；E=U外+U内 前者只适用于纯电阻电路，后者普适。‎ ‎2．电路特点：路端电压随外电阻的增大而增大。‎ ‎3比较两种U－I图：电源的路端电压随外电流增大而减小；而某一电阻的伏安特性曲线则是用电器两端电压随电流增大而增大。‎ ‎4 电源：将其它形式的能转化为电能的装置。‎ ‎(3)学会等效利用R=r求最大电源输出功率。‎ 三、感应现象及其电路分析 ‎1．电磁感应现象产生的条件 产生电磁感应现象的条件是：闭合电路中磁通量发生变化。‎ ‎（1）回路的面积发生变化。‎ ‎（2）磁场发生变化。‎ ‎（3）回路平面与磁场的夹角发生变化 ‎2．法拉第电磁感应定律：E= Δφ/Δt，E=Blv。‎ ‎3电磁感应与闭合电路结合应用 ‎(1)弄清电源部分与外电路部分。．‎ ‎(2)将电磁感应实物图转换成电路图(有时是将三维图画成平面图进行分析)‎ ‎(3)利用公式：I=E/(R＋r)，E=U外+U内，E= Δφ/Δt，E=Blv，列方程计算。‎ 命题预测 结合现代生活中的应用，考查电路知识与电磁感应知识，通过对电磁感应知识的理解，应用于生产技术中，如电磁灶，高频电焊等。注意安培力判定法则应用。要将实际应用问题转化为物理模型。考查学生对电功与热功的区别也是经常出现在高考中的类型。‎ 例题精析 ‎ 题型一 电路串并联及分配原则的应用 ‎【例1】一盏电灯直接接在电压恒定的电源上，其功率为100W。若将这盏灯先接于一段很长的导线后再接在同一电源上，此时导线上损失的电功率是9W，那么此灯的实际功率将( )‎ A，等于91W B．小于91W C．大干91W D．无法确定 ‎【解析】长导线有电阻，相当于有一个电阻R′与该灯R串联，设恒压源电压为 U，没有长导线时，电灯的功率就是电源的输出功率 ，接长导线时，电源的功率是 P′=U2/(R+R′)

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