【物理】2020届一轮复习人教版　力与物体的运动学案

【物理】2020届一轮复习人教版　力与物体的运动学案

热点二　力与物体的运动 高中常见的性质力有重力、弹力、摩擦力、电场力、磁场力等，一定要明确各种力产生的原因、条件，要熟悉每种力的大小和方向的特征，按照“一重、二弹、三摩擦、四其他”的顺序对物体进行受力分析。‎ 动力学规律是历年高考必考的热点之一，在近几年高考中，也常在计算题的第一题中考查；牛顿运动定律是高中物理的核心内容，是解决力学问题的重要途径之一，每年高考试题中均有体现，而运动学与动力学的结合考查更是新课标高考命题的热点和重点，题型有选择题、计算题、实验题，命题形式倾向于应用型、综合型和能力型。‎ 考向一　物体的动态平衡 ‎　(多选)固定斜面的倾角为37°，顶端安装有定滑轮，一遵循胡克定律的弹性轻绳的两端连接着质量相等的物块A、B，让弹性绳跨过定滑轮且与斜面平行，使弹性绳的原长恰好等于物块A到滑轮之间的距离。如图1所示，当连接物块B的弹性绳与水平面间的夹角为37°时，物块A恰好能静止在斜面上不沿斜面下滑，物块B恰好能静止在水平面上不动。A与斜面之间以及物块B与水平面之间的动摩擦因数均为μ，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。重力加速度g＝10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8。现用水平拉力F拉匀速向右拉物块B，则在物块A运动之前 图1‎ A．物块A受到的摩擦力一直减小 B．动摩擦因数μ＝ C．物块B受到的摩擦力一直不变 D．F拉一直保持不变 ‎[解析]　本题考查力的合成与分解、摩擦力、胡克定律等，意在考查考生的理解能力和分析能力。因为初始时物块A 恰好能静止在斜面上不下滑，所以物块A受到的静摩擦力沿斜面向上，随着物块B向右运动，弹性绳的弹力逐渐增大，物块A受到的摩擦力先减小后增大，A错误；设弹性绳的弹力大小为F，在题图图示情况下，对物块A由平衡条件有mgsin 37°＝μmgcos 37°＋F，对物块B受力分析，水平方向有Fcos 37°＝μFN，竖直方向有Fsin 37°＋FN′＝mg，其中FN＝FN′，由以上三式可得μ＝，B正确；由于弹性绳的原长恰好等于A到滑轮之间的距离，设弹性绳在B上的作用点到滑轮顶部的竖直高度为h，弹性绳与水平方向的夹角为θ，在水平拉力向右拉B的过程中，弹性绳上的弹力为F＝k(k为弹性绳的劲度系数)，在物块A运动之前，物块B受地面的摩擦力为f＝μ(mg－Fsin θ)＝μ(mg－kh)，恒定不变，C正确；在物块A运动之前，水平拉力F拉＝f＋Fcos θ，随着物块B向右运动，水平拉力F拉逐渐增大，D错误。‎ ‎[答案]　BC 考向二　连接体问题 ‎　(多选)如图2所示，有两个由相同材料制成的物体A、B以轻绳连接，组成的连接体在倾角为θ的斜面上运动，已知A、B的质量分别为m1、m2，当作用力F一定时，B所受绳的拉力FT 图2‎ A．与θ无关 B．与物体和斜面间的动摩擦因数无关 C．与系统运动状态有关 D．等于，仅与两物体质量有关 ‎[解析]　对A、B组成的整体分析，根据牛顿第二定律得 a＝ 对B分析，有FT－m2gsin θ－μm2gcos θ＝m2a，‎ 解得FT＝，由此式可知轻绳的拉力与θ 无关，与物体和斜面间的动摩擦因数无关，与运动状态无关，仅与两物体的质量有关，A、B、D正确。‎ ‎[答案]　ABD 考向三　用动力学观点解决滑块——滑板模型问题 ‎　(2018·南京、盐城二模)如图3所示，质量为m＝1 kg的物块(可视为质点)，放置在质量M＝2 kg足够长木板的中间，物块与木板间的动摩擦因数为0.1，木板放置在光滑的水平地面上。在地面上方存在两个作用区，两作用区的宽度均为1 m，相距为d，作用区只对物块有力的作用，Ⅰ作用区对物块作用力方向水平向右，Ⅱ作用区对物块作用力方向水平向左，作用力大小均为3 N。将物块与木板从图示位置(物块在Ⅰ作用区内的最左边)由静止释放，已知在整个过程中物块不会滑离木板。取g＝10 m/s2。‎ 图3‎ ‎(1)在物块刚离开Ⅰ区域时，物块的速度多大？‎ ‎(2)若物块刚进入Ⅱ区域时，物块与木板的速度刚好相同，求两作用区的边界距离d。‎ ‎[解析]　(1)由题图可知，在Ⅰ区域时对物块受力分析，根据牛顿第二定律得 F－μmg＝mam1‎ am1＝＝2 m/s2‎ 对木板受力分析，有 μmg＝MaM1‎ aM1＝0.5 m/s2‎ L＝am1t t1＝ ＝1 s vm1＝am1t1＝2 m/s vM1＝aM1t1＝0.5 m/s。‎ ‎(2)物块离开左侧Ⅰ区域后μmg＝mam2‎ am2＝1 m/s2‎ aM2＝aM1＝0.5 m/s2‎ 当物块与木板达共同速度时：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　弹簧与瞬时问题 ‎　(多选)如图4所示，一木块在光滑水平面上受一恒力F作用，前方固定一足够长的水平轻弹簧，则当木块接触弹簧后，下列判断正确的是 图4‎ A．木块立即做减速运动 B．木块在一段时间内速度仍增大 C．当F等于弹簧弹力时，木块速度最大 D．弹簧压缩量最大时，木块速度为零，但加速度不为零 ‎[解析]　刚开始时，弹簧对木块的作用力小于外力F，木块继续向右做加速度逐渐减小的加速运动，直到二力相等，此时木块速度最大，而后，弹簧对木块的作用力大于外力F，木块继续向右做加速度逐渐增大的减速运动，直到速度为零，但此时木块的加速度不为零，故选项A错误，B、C、D正确。‎ ‎[答案]　BCD ‎1.如图5所示，光滑的水平面上有一小车，以向右的加速度a做匀加速运动，车内两物体A、B质量之比为2∶1，A、B间用弹簧相连并放在光滑桌面上，B通过质量不计的轻绳与车相连，剪断轻绳的瞬间，A、B的加速度大小分别为 图5‎ A．a,0　　　　B．a，a　　　　C．a,2a　　　　D．0,2a 解析　令物体B的质量为m，剪断轻绳前，弹簧弹力大小为F，绳子拉力大小为FT，将A、B及弹簧看作整体，则有FT＝3ma；隔离物体A为研究对象，则有F＝2ma，剪断轻绳后，绳中拉力立即消失，弹簧弹力不变，所以物体A受力不变，加速度大小仍为a，而物体B所受合力为F＝maB，即aB＝2a。‎ 答案　C ‎2．如图6所示，斜面固定，倾角为θ＝30°，物块m和M用轻质绳通过斜面上的定滑轮相连接(滑轮光滑)，一力F施加在绳上一点O使O点所受三力相互成120°角且静止，已知M质量为10 kg，m与斜面间恰无摩擦力，则m的质量和F的值各为(g取10 m/s2)‎ 图6‎ A．10 kg　100 N B．20 kg　100 N C．5 kg　50 N D．20 kg　50 N 解析　“O”点所受三力互成120°角且静止，则F＝Mg＝mgsin θ，即F＝Mg＝100 N，m＝＝2M＝20 kg。‎ 答案　B ‎3.已知AB＝BC，且已知质点在AB段的平均速度为3 m/s，在BC段的平均速度为6 m/s，设物体沿ABC直线做匀变速直线运动，如图7所示，则质点在B点时速度为 图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＝，6＝，故t1＝2t2，‎ t1、t2分别为通过AB、BC的时间，‎ 又AB中间时刻速度v1＝AB＝3 m/s，‎ BC中间时刻速度v2＝BC＝6 m/s，‎ 设加速度为a，则vB－v1＝a·，‎ v2－v1＝a。‎ 由以上可得vB＝5 m/s。‎ 答案　C ‎4.(多选)如图8所示，水平地面上倾角为θ的斜面上，有一斜劈A，A的水平上表面有一斜劈B，B的倾角也为θ，B的斜面上有一物块C，A、B、C一起沿斜面匀速下滑，已知A、B、C的质量均为m，重力加速度为g，下列说法正确的是 图8‎ A．A、B间摩擦力为零 B．C对B压力大小为mg C．A受斜面摩擦力大小为mgsin θ D．斜面受到A的摩擦力和地面的摩擦力的合力大小为3mgsin θ 解析　对B、C整体受力分析，受重力、支持力，根据平衡知，A、B间摩擦力为零，故A正确；对C分析，在垂直斜面方向上平衡，有FN＝mgcos θ，可知C对B的压力大小为mgcos θ，故B错误；对A、B、C整体分析，整体受重力、支持力和摩擦力，根据平衡得，斜面对A的摩擦力F1＝3mgsin θ，故C错误；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为3mgsin θ，故D正确。‎ 答案　AD ‎5．(多选)如图9甲所示，质量为M＝2 kg的木板静止在光滑水平面上，可视为质点的物块(质量设为m)从木板的左侧沿木板表面水平冲上木板，物块和木板的速度－时间图像如图乙所示，g取10 m/s2，结合图像，下列说法正确的是 图9‎ A．可求得物块在前2 s内的位移5 m B．可求得物块与木板间的动摩擦因数μ＝0.2‎ C．可求得物块的质量m＝2 kg D．可求得木板的长度L＝2 m 解析　物块在前2 s内的位移x＝×1 m＋2×1 m＝5 m，A正确；由运动学图像知，两物体加速度大小相同，设物块加速度大小为a1，木板加速度大小为a2，则有μmg＝ma1＝Ma2，则m＝M＝2 kg，C正确；由μmg＝ma1可得μ＝0.2，B正确；由于物块与木板达到共同速度时不清楚二者的相对位置关系，故无法求出木板的长度，D错误。‎ 答案　ABC