专题9.5 平行边界磁场问题
一.选择题
1.(2016·湖南长沙模拟)如图10所示,一个理想边界为PQ 、MN 的匀强磁场区域,磁场宽度为d ,方向垂直纸面向里。一电子从O 点沿纸面垂直PQ 以速度v 0进入磁场。若电子在磁场中运动的轨道半径为2d 。O ′在
MN 上,且OO ′与MN 垂直。下列判断正确的是( )
A.电子将向右偏转
B.电子打在MN 上的点与O ′点的距离为d
C.电子打在MN 上的点与O ′点的距离为3d
D.电子在磁场中运动的时间为πd
3v 0
【参考答案】D
2.如图所示,直角坐标系中y 轴右侧存在一垂直纸面向里、宽为a 的有界匀强磁场,磁感应强度为B ,右边界PQ 平行y 轴,一粒子(重力不计)从原点O 以与x 轴正方向成θ角的速率v 垂直射入磁场,当斜向上射入时,粒子恰好垂直PQ 射出磁场,当斜向下射入时,粒子恰好不从右边界射出,则粒子的比荷及粒子恰好不从右边界射出时在磁场中运动的时间分别为( )
A.
v Ba 2πa 3v B.v 2Ba 2πa 3v C.v 2Ba 4πa 3v
D.
v Ba 4πa 3v
【参考答案】C
3.(多选)如图,两个初速度大小相同的同种离子a 和b ,从O 点沿垂直磁场方向进入匀强磁场,最后打到屏
P 上。不计重力。下列说法正确的有( )
A.a 、b 均带正电
B.a 在磁场中飞行的时间比b 的短
C.a 在磁场中飞行的路程比b 的短
3
D.a 在P 上的落点与O 点的距离比b 的近 【参考答案】
AD
4.如图所示,在x 轴上方存在垂直于纸面向里的匀强磁场,磁感应强度为B 。在xOy 平面内,从原点O 处沿与x 轴正方向成θ角(0<θ<π)方向以速率v 发射一个带正电的粒子(重力不计),则下列说法正确的是(
)
A.当v 一定时,θ越大,粒子在磁场中运动的时间越短
B.当v 一定,θ越大时,粒子离开磁场的位置距O 点越远
C.当θ一定,v 越大时,粒子在磁场中运动的角速度越大
D.当θ一定,v 越大时,粒子在磁场中运动的时间越短 【参考答案】A
【名师解析】由左手定则可知,带正电的粒子向左偏转,当v 一定时,θ越大,粒子在磁场中做圆周运动的圆心角越小,由周期T =
2πm qB ,t =2π-2θ
2π
·T 可知,粒子的运动时间越短,θ等于90°时,粒子离开磁场的位置距O 点最远,A 正确,B 错误;当θ一定时,粒子在磁场中运动的周期与v 无关,即粒子在磁场中运动的角速度与v 无关,粒子在磁场中运动的时间与v 无关,C 、D 错误。
5.(2016广州模拟)不计重力的两个带电粒子M 和N 沿同一方向经小孔S 垂直进入匀强磁场,在磁场中的径迹如图。分别用v M 与v N , t M 与t N ,
M M
m q 与N
N m q 表示它们的速率、在磁场中运动的时间、荷质比,则
A .如果
M M m q =N
N
m q ,则v M > v N
B .如果
M M m q =N
N
m q ,则t M < t N
C .如果v M = v N ,则
M M
m q >N N m q D .如果t M = t N ,则
M M
m q >N
N m q 【参考答案】A
【命题意图】本题考查了带电粒子在匀强磁场中的匀速圆周运动及其相关的知识点。
5
解得: v = rBq/m 。如果v M = v N ,则M M m q qB π可知,如果t M = t N ,则M M m q =N N m q ,选项D 错误。 6.如图所示,在一单边有界磁场的边界上有一粒子源O ,沿垂直磁场方向,以相同速率向磁场中发出了两种粒子,a 为质子(1 1H ),b 为α粒子(4 2He ),b 的速度方向垂直磁场边界,a 的速度方向与b 的速度方向夹角为θ=30°,两种粒子最后都打到了位于磁场边界位置的光屏OP 上,则 A .a 、b 两粒子转动周期之比为2 :3 B .a 、b 两粒子在磁场中运动时间之比为2 :3 C .a 、b 两粒子在磁场中转动半径之比为1 :2 D .a 、b 两粒子打到光屏上的位置到O 点的距离之比为1 :2 【参考答案】.BC 【命题意图】本题考查了带电粒子在匀强磁场中的匀速圆周运动及其相关的知识点。 【解题思路】由带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的周期公式T= 2m qB π可知,a 、b 两粒子转动周期之比T a ∶T b = a a m q ∶b b m q =1∶2,选项A 错误。a 粒子在匀强磁场中运动轨迹对应的圆心角为240°,运动时间为2T a /3;b 粒子在匀强磁场中运动轨迹对应的圆心角为180°,运动时间为T b /2;a 、b 两粒子在匀强磁场中 运动的时间之比为t a ∶t b =2T a /3∶T b /2=2∶3,选项B 正确。由qvB=m 2v r ,解得r=mv qB 。由此可知a 、b 两粒 子在匀强磁场中运动的轨道半径之比为r a ∶r b = a a m q ∶b b m q =1∶2,选项C 正确。a 粒子打到光屏上的位置到O 点的距离为2r a cos30° a , b 粒子打到光屏上的位置到O 点的距离为2 r b ,a 、b 两粒子打到光屏上的 位置到O r a ∶r b 4,选项D 错误。 二.计算题 1.如图所示,区域Ⅰ、Ⅲ内存在垂直纸面向外的匀强磁场,区域Ⅲ内磁场的磁感应强度为B ,宽为1.5d ,区域Ⅰ中磁场的磁感应强度B 1未知,区域Ⅱ是无场区,宽为d ,一个质量为m 、电荷量为q 的带正电粒子从磁场边界上的A 点与边界成θ=60°角垂直射入区域Ⅰ的磁场,粒子恰好不从区域Ⅲ的右边界穿出且刚好能回到A 点,粒子重力不计。 (1)求区域Ⅰ中磁场的磁感应强度B 1; (2)求区域Ⅰ磁场的最小宽度L ; (3)求粒子从离开A 点到第一次回到A 点的时间t 。 【答案】(1)3B (2)d 6 (3)14πm +123m 9qB 【名师解析】(1)由题意知粒子的运行轨迹如图所示,设在区域Ⅰ、Ⅲ中粒子做圆周运动的半径分别为r 、R ,由图知R +R cos θ=1.5d , 7 R sin θ- d tan θ =r sin θ, 联立得R =d ,r =d 3 。 由洛伦兹力提供向心力得:qvB =m v 2 R , 同理区域Ⅰ中,qvB 1=m v 2 r , 联立得B 1=3B 。 在区域Ⅱ中的运行时间为:t 2= 2d v sin θ=43d 3v =43m 3qB , 在区域Ⅲ中的运行时间为:t 3=240°360°·2πm qB =4πm 3qB , 所以粒子从离开A 点到第一次回到A 点的时间:t =t 1+t 2+t 3=14πm +123m 9qB 。 2.(12分) (2016洛阳一模)如图18所示,在无限长的竖直边界AC 和DE 间,上、下部分分别充满方向垂直于ADEC 平面向外的匀强磁场,上部分区域的磁感应强度大小为B 0,OF 为上、下磁场的水平分界线。质量为m 、带电荷量为+q 的粒子从AC 边界上与O 点相距为a 的P 点垂直于A C 边界射入上方区域,经OF 上的Q 点第一次进入下方区域,Q 与O 点的距离为3a 。不考虑粒子重力 (1)求粒子射入时的速度大小; (2)要使粒子不从AC 边界飞出,求下方区域的磁感应强度应满足的条件; (3)若下方区域的磁感应强度B=3B 0,粒子最终垂直DE 边界飞出,求边界DE 与AC 间距离的可能值。 【命题意图】本题考查洛伦兹力、牛顿运动定律、带电粒子在匀强磁场中的匀速圆周运动及其相关的知识点。 20.(12分) 9 解:(1)设粒子在OF 上方做圆周运动半径为R , 由几何关系可知:R=5a ---------------------- (1分) 由牛顿第二定律可知:qvB 0=m 2 v R ---------- (1分) 解得:v= 5aqB m ---------------------- ------------(1分) (2)当粒子恰好不从AC 边界飞出时,设粒子在OF 下方做圆周运动的半径为r 1,由几何关系得: r 1+r 1cos θ=3a --------------------------------------(1分) cos θ= 3 5 -------------------------------------------(1分) 所以r 1= 158a ------------------------------------(1分) 根据qvB 1=2 1 v m r ---------------------------------(1分) 解得:B 1= 083B 当B 1> 83 B 时,粒子不会从A C 边界飞出。-------(1分) (3)当B=3B 0时,根据qvB=2 v m r ------------------(1分) 得粒子在OF 下方的运动半径为:r= 5 3 a ------------(1分) 设粒子的速度方向再次与射入磁场时的速度方向一致时的位置为P1,则P与P1的连线一定与OF平行,PP =4a;------------------- (1分) 根据几何关系知: 1 所以若粒子最终垂直DE边界飞出,边界DE与AC间的距离为: PP=4na(n=1,2,3…)------------------- (1分) L=n 1 专题定位 本专题解决的是受力分析和共点力平衡问题.高考对本专题内容的考查主要有:①对各种性质力特点的理解;②共点力作用下平衡条件的应用.考查的主要物理思想和方法有:①整体法和隔离法;②假设法;③合成法;④正交分解法;⑤矢量三角形法;⑥相似三角形法;⑦等效思想;⑧分解思想. 应考策略 深刻理解各种性质力的特点.熟练掌握分析共点力平衡问题的各种方法. 1. 弹力 (1)大小:弹簧在弹性限度内,弹力的大小可由胡克定律F =kx 计算;一般情况下物体间相互作用的弹力可由平衡条件或牛顿运动定律来求解. (2)方向:一般垂直于接触面(或切面)指向形变恢复的方向;绳的拉力沿绳指向绳收缩的方向. 2. 摩擦力 (1)大小:滑动摩擦力F f =μF N ,与接触面的面积无关;静摩擦力0 (1)大小:F洛=q v B,此式只适用于B⊥v的情况.当B∥v时F洛=0. (2)方向:用左手定则判断,洛伦兹力垂直于B、v决定的平面,洛伦兹力总不做功.6.共点力的平衡 (1)平衡状态:静止或匀速直线运动. (2)平衡条件:F合=0或F x=0,F y=0. (3)常用推论:①若物体受n个作用力而处于平衡状态,则其中任意一个力与其余(n-1) 个力的合力大小相等、方向相反.②若三个共点力的合力为零,则表示这三个力的有向线段首尾相接组成一个封闭三角形. 1.处理平衡问题的基本思路:确定平衡状态(加速度为零)→巧选研究对象(整体法或隔离法)→受力分析→建立平衡方程→求解或作讨论. 2.常用的方法 (1)在判断弹力或摩擦力是否存在以及确定方向时常用假设法. (2)求解平衡问题时常用二力平衡法、矢量三角形法、正交分解法、相似三角形法、图解 法等. 3.带电体的平衡问题仍然满足平衡条件,只是要注意准确分析场力——电场力、安培力或洛伦兹力. 4.如果带电粒子在重力场、电场和磁场三者组成的复合场中做直线运动,则一定是匀速直线运动,因为F洛⊥v. 题型1整体法和隔离法在受力分析中的应用 例1如图1所示,固定在水平地面上的物体P,左侧是光滑圆弧面,一根轻绳跨过物体P 顶点上的小滑轮,一端系有质量为m=4 kg的小球,小球与圆心连线跟水平方向的夹角θ=60°,绳的另一端水平连接物块3,三个物块重均为50 N,作用在物块2的水平力F=20 N,整个系统平衡,g=10 m/s2,则以下正确的是() 图1 A.1和2之间的摩擦力是20 N B.2和3之间的摩擦力是20 N 云师大附属丘北中学2018 年高考物理一轮复习计划 高三物理组 2018 届高三复习,结合我校驾驭式自主高效课堂的教学实际,计划划分为 三轮。第一轮地毯式复习,第二轮板块复习(专题)60 天集训,第三轮“强化1+1 ”高考仿真大综合套题复习、第四轮模块短板补缺。 第一轮地毯式复习:以考点过关为目标,并构建单元知识网络,主要使学生 能掌握基本概念、基本规律、基本物理现象、基本实验、基本题型和基本的分析 问题和解决问题的方法。 第二轮板块复习60 天集训:以高中物理的重点专题为主线,通过力与运动,功与能,动量和能量,电磁场,电路与电磁感应,原子物理,实验,热学等专题,主要侧重于综合分析和训练,使学生能对各板块知识间联系和各种综合题型进行全 面复习和训练,进一步提高解决综合问题的能力。 第三轮“强化1+1 ”高考仿真大综合套题复习 第四轮:“调整1+1 ”旨在查漏补缺和调整应试状态。 一、高考物理一轮复习目标、宗旨 1、通过复习帮助学生建立并完善高中物理学科知识体系,构建系统知识网络; 2、深化概念、原理、定理定律的认识、理解和应用,促成学科科学思维, 培养物理学科科学方法。 3、结合各知识点复习,加强习题训练,提高分析解决实际问题的能力,训 练解题规范和答题速度; 4、提高学科内知识综合运用的能力与技巧,能灵活运用所学知识解释、处 理现实问题。 5、最终高考目标:1、 2 班平均分达到60 分 3、 4 班平均分达到50 分 二、第一轮复习时间具体分配(自2017.6.18-2018.1.18 ) 周次复习内容具体时间 1 第一讲 : 直线运动、第二讲匀变速直线运动2017.06.18 1. 关于运动的描述 (2 课时 ) 至 2. 匀变速运动的规律 (5 课时 ) 2017.06.28 3. 用图象描述直线运动 (3 课时 ) 4 章节检测( 4 课时 ) 2 第三讲 : 研究物体间的相互作用2017.06.29 至 1 两种常见的力 (4 课时 ) 2017.07.06 1 2018年高考物理复习天体运动专题练习(含答 案) 天体是天生之体或者天然之体的意思,表示未加任何掩盖。查字典物理网整理了天体运动专题练习,请考生练习。 一、单项选择题(本题共10小题,每小题6分,共60分.) 1.(2014武威模拟)2013年6月20日上午10点神舟十号航天员首次面向中小学生开展太空授课和天地互动交流等科 普教育活动,这是一大亮点.神舟十号在绕地球做匀速圆周运动的过程中,下列叙述不正确的是() A.指令长聂海胜做了一个太空打坐,是因为他不受力 B.悬浮在轨道舱内的水呈现圆球形 C.航天员在轨道舱内能利用弹簧拉力器进行体能锻炼 D.盛满水的敞口瓶,底部开一小孔,水不会喷出 【解析】在飞船绕地球做匀速圆周运动的过程中,万有引 力充当向心力,飞船及航天员都处于完全失重状态,聂海胜做太空打坐时同样受万有引力作用,处于完全失重状态,所以A错误;由于液体表面张力的作用,处于完全失重状态下的液体将以圆球形状态存在,所以B正确;完全失重状态下并不影响弹簧的弹力规律,所以拉力器可以用来锻炼体能,所以C正确;因为敞口瓶中的水也处于完全失重状态,即水对瓶底部没有压强,所以水不会喷出,故D正确. 【答案】 A 2.为研究太阳系内行星的运动,需要知道太阳的质量,已知地球半径为R,地球质量为m,太阳与地球中心间距为r,地球表面的重力加速度为g,地球绕太阳公转的周期T.则太阳的质量为() A.B. C. D. 【解析】地球表面质量为m的物体万有引力等于重力,即G=mg,对地球绕太阳做匀速圆周运动有G=m.解得M=,D正确. 【答案】 D 3.(2015温州质检)经国际小行星命名委员会命名的神舟星和杨利伟星的轨道均处在火星和木星轨道之间.已知神舟星平均每天绕太阳运行1.74109 m,杨利伟星平均每天绕太阳运行1.45109 m.假设两行星都绕太阳做匀速圆周运动,则两星相比较() A.神舟星的轨道半径大 B.神舟星的加速度大 C.杨利伟星的公转周期小 D.杨利伟星的公转角速度大 【解析】由万有引力定律有:G=m=ma=m()2r=m2r,得运行速度v=,加速度a=G,公转周期T=2,公转角速度=,由题设知神舟星的运行速度比杨利伟星的运行速度大,神舟星的轨道半径比杨利伟星的轨道半径小,则神舟星的加速度比杨利伟星的加速度大,神舟星的公转周期比杨利伟星的公转周期小,神舟星的公转角速度比杨利伟星的公转角速度大,故选 2018年高考物理学史练习题及答案 1.以下说法符合物理史实的是 A. 牛顿发现了万有引力定律,并且用扭秤装置测出了引力常量 B. 伽利略最先验证了轻重不同的物体在真空中下落快慢相同 C. 奥斯特为了解释磁体产生的磁场提出了分子电流假说 D. 贝克勒尔通过实验发现了中子,密立根通过油滴实验测出电子电量 2.以下说法正确的是 ( ) A. 伽利略探究物体下落规律的过程使用的科学方法是:问题→猜想→数学推理→实验验证→合理外推→得出结论 B. 牛顿通过理想斜面实验否定了“力是维持物体运动的原因”,用到的物理思想方法属于理想实验法 C. 探究共点力的合成的实验中使用了控制变量法 D. 匀变速直线运动的位移公式2012 x v t at =+是利用微元法推导出来的 3.下列关于科学家对电磁学的发展所做出的贡献中,说法正确的是 A. 安培在分析了许多实验事实后提出,感应电流应具有这样的方向,即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化 B. 奥斯特发现了电流的磁效应并总结出安培定则 C. 法拉第电磁感应定律是由纽曼、韦伯在对理论和实验资料进行严格分析后总结出的规律 D. 楞次总结出了楞次定律并发现了电流的磁效应 4.在人类对微观世界进行探索的过程中,科学实验起到了非常重要的作用,下列说法符合历史事实的是( ) A. 德布罗意大胆的把光的波粒二象性推广到了实物粒子,提出实物粒子也具有波动性的假设. B. 贝克勒尔通过对天然放射性现象的研究,发现了原子中存在原子核 C. 卢瑟福通过α粒子散射实验,证实了在原子核内存在质子 D. 汤姆孙通过阴极射线在电场和在磁场中的偏转实验,发现了阴极射线就是高速氦核流 5.下列关于科学家在物理学发展过程中的贡献,说法正确的是 A. 麦克斯韦用实验证实了电磁波的存在,指出光是一种电磁波 B. 安培提出在原子、分子等物质微粒的内部存在着一种环形电流 C. 奥斯特发现了利用磁场产生电流的条件和规律 D. 玻尔提出任何物体都有波动性,宏观物体表现不明显,微观物体则表现很明显 6.发现万有引力定律和首次测出引力常量的科学家分别是( ) A. 牛顿、卡文迪许 B. 开普勒、卡文迪许 C. 开普勒、伽利略 D. 伽利略、卡文迪许 7.在电磁学发展过程中,许多科学家做出了贡献。下列说法不正确...的是( ) A. 奥斯特发现了电流磁效应;法拉第发现了电磁感应现象 B. 麦克斯韦预言了电磁波;赫兹用实验证实了电磁波的存在 2013年高考二轮复习专题十 高考物理模型 方法概述 高考命题以《考试大纲》为依据,考查学生对高中物理知识的掌握情况,体现了“知识与技能、过程与方法并重”的高中物理学习思想.每年各地的高考题为了避免雷同而千变万化、多姿多彩,但又总有一些共性,这些共性可粗略地总结如下: (1)选择题中一般都包含3~4道关于振动与波、原子物理、光学、热学的试题. (2)实验题以考查电路、电学测量为主,两道实验小题中出一道较新颖的设计性实验题的可能性较大. (3)试卷中下列常见的物理模型出现的概率较大:斜面问题、叠加体模型(包含子弹射入)、带电粒子的加速与偏转、天体问题(圆周运动)、轻绳(轻杆)连接体模型、传送带问题、含弹簧的连接体模型. 高考中常出现的物理模型中,有些问题在高考中变化较大,或者在前面专题中已有较全面的论述,在这里就不再论述和例举.斜面问题、叠加体模型、含弹簧的连接体模型等在高考中的地位特别重要,本专题就这几类模型进行归纳总结和强化训练;传送带问题在高考中出现的概率也较大,而且解题思路独特,本专题也略加论述. 热点、重点、难点 一、斜面问题 在每年各地的高考卷中几乎都有关于斜面模型的试题.在前面的复习中,我们对这一模型的例举和训练也比较多,遇到这类问题时,以下结论可以帮助大家更好、更快地理清解题思路和选择解题方法. 1.自由释放的滑块能在斜面上(如图9-1 甲所示)匀速下滑时,m与M之间的动摩擦因数μ=g tan θ. 图9-1甲 2.自由释放的滑块在斜面上(如图9-1 甲所示): (1)静止或匀速下滑时,斜面M对水平地面的静摩擦力为零; (2)加速下滑时,斜面对水平地面的静摩擦力水平向右; (3)减速下滑时,斜面对水平地面的静摩擦力水平向左. 3.自由释放的滑块在斜面上(如图9-1乙所示)匀速下滑时,M对水平地面的静摩擦力为零,这一过程中再在m上加上任何方向的作用力,(在m停止前)M对水平地面的静摩擦力依然为零(见一轮书中的方法概述). 图9-1乙 4.悬挂有物体的小车在斜面上滑行(如图9-2所示): 图9-2 专题一力与运动 第1讲力与物体的平衡 一、明“因”熟“力”,理清一个“网络” 二、两种思维方法,攻克受力分析问题 方法一整体思维法 1.原则:只涉及系统外力不涉及系统内部物体之间的相互作用力2.条件:系统内的物体具有相同的运动状态 3.优、缺点:整体法解题一般比较简单,但整体法不能求内力方法二隔离思维法 1.原则:分析系统内某个物体的受力情况 2.优点:系统内物体受到的内力外力均能求 三、确定基本思路,破解平衡问题 高频考点1 物体的受力分析 1.研究对象的选取方法 (1)整体法;(2)隔离法. 2.物体受力分析的技巧 (1)分析受力的思路: ①先数研究对象有几个接触处,每个接触处最多有两个接触力(弹力和摩擦力); ②假设法是判断弹力、摩擦力是否存在及方向怎样的基本方法; ③分析两个或两个以上相互作用的物体时,要采用整体(隔离)的方法. (2)受力分析的基本步骤: 明确研究对象―→确定受力分析的研究对象,可以是单个 物体,也可以是几个物体组成的系统 ↓ 按顺序分析力―→一般先分析场力、已知力,再分析弹力、摩擦力,最后分析其他力 ↓ 画受力示意图―→每分析一个力就画出它的示意图,并标出规范的符号 ↓ 检查是否有误―→受力情况应满足研究对象的运动状态,否则就有漏力、多力或错力 1-1. (多选)如图甲、乙所示,倾角为θ的斜面上放置一滑块M ,在滑块M 上放置一个 质量为m的物块,M和m相对静止,一起沿斜面匀速下滑,下列说法正确的是() A.图甲中物块m受到摩擦力 B.图乙中物块m受到摩擦力 C.图甲中物块m受到水平向左的摩擦力 D.图乙中物块m受到与斜面平行向上的摩擦力 解析:对题图甲:设m受到摩擦力,则物块m受到重力、支持力、摩擦力,而重力、支持力平衡,若受到摩擦力作用,其方向与接触面相切,方向水平,则物体m受力将不平衡,与题中条件矛盾,故假设不成立,A、C错误.对题图乙:设物块m不受摩擦力,由于m匀速下滑,m必受力平衡,若m只受重力、支持力作用,由于支持力与接触面垂直,故重力、支持力不可能平衡,则假设不成立,由受力分析知:m受到与斜面平行向上的摩擦力,B、D正确. 答案:BD 1-2. (2017·内蒙古集宁一中一模)如图所示,A和B两物块的接触面是水平的,A与B 保持相对静止一起沿固定粗糙斜面匀速下滑,在下滑过程中B的受力个数为() A.3个B.4个 C.5个D.6个 解析:先以A为研究对象,分析受力情况:重力、B的竖直向上的支持力,B对A没有摩擦力,否则A不会匀速运动.再对B研究,B受到重力、A对B竖直向下的压力,斜面的支持力和滑动摩擦力,共4个力,B正确. 答案:B 1-3.(2017·南昌三中理综测试)如图所示,穿在一根光滑的固定杆上的小球A、B连接在一条跨过定滑轮的细绳两端,杆与水平面成θ角,不计所有摩擦,当两球静止时,OA绳与杆的夹角为θ,OB绳沿竖直方向,则正确的说法是() A.小球A可能受到2个力的作用 2013年高考二轮专题复习之模型讲解 斜面模型 [模型概述] 斜面模型是中学物理中最常见的模型之一,各级各类考题都会出现,设计的内容有力学、电学等。相关方法有整体与隔离法、极值法、极限法等,是属于考查学生分析、推理能力的模型之一。 [模型讲解] 一. 利用正交分解法处理斜面上的平衡问题 例1. 相距为20cm 的平行金属导轨倾斜放置(见图1),导轨所在平面与水平面的夹角为?=37θ,现在导轨上放一质量为330g 的金属棒ab ,它与导轨间动摩擦系数为50.0=μ,整个装置处于磁感应强度B=2T 的竖直向上的匀强磁场中,导轨所接电源电动势为15V ,内阻不计,滑动变阻器的阻值可按要求进行调节,其他部分电阻不计,取2/10s m g =,为保持金属棒ab 处于静止状态,求: (1)ab 中通入的最大电流强度为多少? (2)ab 中通入的最小电流强度为多少? 解析:导体棒ab 在重力、静摩擦力、弹力、安培力四力作用下平衡,由图2中所示电流方向,可知导体棒所受安培力水平向右。当导体棒所受安培力较大时,导体棒所受静摩擦力沿导轨向下,当导体棒所受安培力较小时,导体棒所受静摩擦力沿导轨向上。 (1)ab 中通入最大电流强度时受力分析如图2,此时最大静摩擦力N f F F μ=沿斜面向下,建立直角坐标系,由ab 平衡可知,x 方向: )sin cos (sin cos max θθμθ θμ+=+=N N N F F F F y 方向:)sin (cos sin cos θμθθμθ-=-=N N N F F F mg 由以上各式联立解得: A BL F I L BI F N m g F 5.16,6.6sin cos sin cos max max max max max == ==-+=有θ μθθθμ (2)通入最小电流时,ab 受力分析如图3所示,此时静摩擦力N f F F '' μ=,方向沿斜面向上,建立直角坐标系,由平衡有: x 方向:)cos (sin 'cos 'sin 'min θμθθμθ-=-=N N N F F F F y 方向:)cos sin ('cos 'sin 'θθμθθμ+=+=N N N F F F mg 联立两式解得:N mg F 6.0cos sin cos sin min =+-=θ θμθμθ 由A BL F I L BI F 5.1,min min min min === 评点:此例题考查的知识点有:(1)受力分析——平衡条件的确定;(2)临界条件分析的能力;(3)直流电路知识的应用;(4)正交分解法。 说明:正交分解法是在平行四边形定则的基础上发展起来的,其目的是用代数运算来解决矢量运算。正交分解法在求解不在一条直线上的多个力的合力时显示出了较大的优越性。建立坐标系时,一般选共点力作用线的交点为坐标轴的原点,并尽可能使较多的力落在坐标轴上,这样可以减少需要分解的数目,简化运算过程。 二. 利用矢量三角形法处理斜面系统的变速运动 例2. 物体置于光滑的斜面上,当斜面固定时,物体沿斜面下滑的加速度为1a ,斜面对物 运动的描述与匀变速直线运动课时作业 课时作业(一)第1讲描述直线运动的基本概念 时间/40分钟 基础达标 图K1-1 1.[2018·杭州五校联考]智能手机上装载的众多APP软件改变着我们的生活.如图K1-1所示为某地图APP软件的一张截图,表示了某次导航的具体路径,其推荐路线中有两个数据:10分钟,5.4公里.关于这两个数据,下列说法正确的是() A.研究汽车在导航图中的位置时,可以把汽车看作质点 B.10分钟表示的是某个时刻 C.5.4公里表示此次行程的位移的大小 D.根据这两个数据,我们可以算出此次行程的平均速度的大小 2.[2018·河北唐山统测]下列关于加速度的说法正确的是() A.加速度恒定的运动中,速度大小恒定 B.加速度恒定的运动中,速度的方向恒定不变 C.速度为零时,加速度可能不为零 D.速度变化率很大时,加速度可能很小 3.如图K1-2所示,哈大高铁运营里程为921公里,设计时速为350公里.某列车到达大连北站时刹车做匀减速直线运动,开始刹车后第5s内的位移是57.5m,第10s内的位移是32.5m,已知10s末列车还未停止运动,则下列说法正确的是 () 图K1-2 A.在研究列车从哈尔滨到大连所用时间时不能把列车看成质点 B.921公里是指位移 C.列车做匀减速直线运动时的加速度大小为6.25m/s2 D.列车在开始刹车时的速度为80m/s 4.下表是四种交通工具做直线运动时的速度改变情况,下列说法正确的是 () A.①的速度变化最大,加速度最大 B.②的速度变化最慢 C.③的速度变化最快 D.④的末速度最大,但加速度最小 5.一个质点做方向不变的直线运动,加速度的方向始终与速度的方向相同,但加速度大小先保持不变,再逐渐减小直至为零,则在此过程中() A.速度先逐渐增大,然后逐渐减小,当加速度减小到零时,速度达到最小值 B.速度先均匀增大,然后增大得越来越慢,当加速度减小到零时,速度达到最大值 C.位移逐渐增大,当加速度减小到零时,位移将不再增大 D.位移先逐渐增大,后逐渐减小,当加速度减小到零时,位移达到最小值 图K1-3 6.如图K1-3所示,一小球在光滑水平面上从A点开始向右运动,经过3s与距离A点6m的竖直墙壁碰撞,碰撞时间很短,可忽略不计,碰后小球按原路以原速率返回.取小球在A点时为计时起点,并且取水平向右的方向为正方向,则小球在7s内的位移和路程分别为() A.2m,6m B.-2m,14m 2018年高考理综物理实验题复习专题 2014年高考理综物理实验题复习专题 查字典物理网高考频道第一时间为您发布2014年高考理综物理实验题复习专题 专题名称:实验专题(一) 复习重点:1、长度的测量;2、研究匀变速直线运动;3、探究弹力和弹簧伸长的关系;4、验证力的平行四边形定则。 知识能力点提要: 实验一、长度的测量。实验目的:练习使用刻度尺和游标卡尺测量长度。 一、练习使用刻度尺测量长度。刻度尺又称米尺,常用米尺的最小刻度为lmm,量程不等。 1、刻度尺测量物体的长度时要注意以下几点: (1)刻度线紧贴被测物,眼睛正对刻度线读数,以避免视差。 (2)为防止因端头磨损而产生误差,常选择某一刻度线为测量起点,测量的长度等于被测物体的两个端点在刻度尺上的读数之差。 (3)毫米以下的数值靠自测估读一位,估读最小刻度值的 1/10。 (4)测量精度要求高时,要进行重复测量后取平均值。可用累积法测细金属丝的直径或一张白纸的厚度。 二、练习使用游标卡尺测量长度。 1、游标卡尺的构造如图所示。 2、读数原理:如表。 3、测量范围:一般最多可以测量十几个厘米的长度。 4、使用游标卡尺时要注意: (1)对游标尺的末位数不要求再作估读,如遇游标上没有哪一根刻度线与主尺刻度线对齐的情况,则选择靠最近的一根线读数。有效数字的末位与游标卡尺的精度对齐。 (2)测量物不可在钳口间移动或压得太紧,以免磨损钳口或损坏工件。 (3)测量物上被测距离的连线必须平行于主尺。 (4)读数时,在测脚夹住被测物后适当旅紧固定螺丝。 实验二、研究匀变速直线运动。 1、实验目的:测定匀变速直线运动的加速度。 2、电磁打点计时器或电火花计时器是计时仪器。工作电压为 _____ 流伏,f = 50Hz时,每隔 _______ s打一次点。 3、实验原理:如图所示,T=0.02n秒: (1)逐差法: 功和功率 一、选择题(1~6题为单项选择题,7~11题为多项选择题) 1.如图1所示,甲、乙两物体之间存在相互作用的滑动摩擦力,甲对乙的滑动摩擦力对乙做了负功,则乙对甲的滑动摩擦力对甲( ) 图1 A.可能做正功,也可能做负功,也可能不做功 B.可能做正功,也可能做负功,但不可能不做功 C.可能做正功,也可能不做功,但不可能做负功 D.可能做负功,也可能不做功,但不可能做正功 2.同一恒力按同样的方式施于物体上,使它分别沿着粗糙水平地面和光滑水平地面移动相同一段距离时,恒力做的功和平均功率分别为W1、P1和W2、P2,则二者的关系是( ) A.W1>W2、P1>P2B.W1=W2、P1<P2 C.W1=W2、P1>P2D.W1<W2、P1<P2 3.(2017·安徽期中测试)A、B两物体的质量之比m A∶m B=2∶1,它们以相同的初速度v0在水平面上做匀减速直线运动,直到停止,其速度—时间图象如图2所示。那么,A、B 两物体所受摩擦力之比F A∶F B与A、B两物体克服摩擦阻力做功之比W A∶W B分别为( ) 图2 A.2∶1,4∶1 B.4∶1,2∶1C.1∶4,1∶2 D.1∶2,1∶4 4.(2016·济南模拟)汽车从静止匀加速启动,最后做匀速运动,其速度随时间及加速度、牵引力和功率随速度变化的图象如图所示,其中错误的是( ) 5.(2016·福建厦门质检)汽车以恒定的功率在平直公路上行驶,所受到的摩擦阻力恒等于车重的0.1,汽车能达到的最大速度为v m 。则当汽车速度为1 2v m 时,汽车的加速度为(重 力加速度为g )( ) A .0.1g B .0.2g C .0.3g D .0.4g 6.如图3所示,半径为R 的1 8光滑圆弧轨道左端有一质量为m 的小球,在大小恒为F 、 方向始终与轨道相切的外力作用下,小球在竖直平面内由静止开始运动,轨道左端切线水平,当小球运动到轨道的末端时立即撤去外力,此时小球的速率为v ,已知重力加速度为 g ,则( ) A .此过程外力做功为π 2FR B .此过程外力做功为 22 FR C .小球离开轨道的末端时,拉力的功率为Fv D .小球离开轨道末端时,拉力的功率为 22 Fv 7.质量为m 的物体置于倾角为α的斜面上,物体和斜面间的动摩擦因数为μ,在外力作用下斜面以加速度a 向左做匀加速直线运动,如图4所示,运动过程中物体与斜面之间保持相对静止,则下列说法正确的是( ) 2019年全国卷高考物理总复习《热学》专题突破 【考点定位】 选择题的考点仍然会侧重于分子动理论,涉及到布朗运动和扩散现象,分子动能和分子势能与温度的关系,分子力和分子间距离的关系,做功和热传递,另外一个侧重点在分子实验定律即玻意耳定律、查理定律和盖吕萨克定律,个别选项会涉及到物态和物态变化。 对分子动理论、热传递和做功部分是选修3-3的重点,也是非选择题命题的重点。对气体的问题只要求知道气体的压强、体积、温度之间的关系即理想气体状态方程112212 p V p V T T =,非选择题一般会选择这个点命题,突破点在于活塞的受力分析,注意初末状态的温度体积的变化。 考点一、分子动理论 1.物质是由大量分子组成的:分子直径数量级为1010m -,可以通过单分子油膜法测分子直径,即根据单分子油膜的体积和面积计算分子直径。1 mol 任何物质都含有相同的分子数即 ,摩尔质量即个分子的总质量,对于气体来 说,摩尔体积等于个分子所占的总体积,而不是 分子的体积和。 2.扩散现象和布朗运动:不同物质彼此进入对方的现象叫扩散,其实质是分子的无规则运动引起的。温度越高扩散越快说明分子运动越剧烈。悬浮在液体中的小颗粒永不停息的做无规则运动叫布朗运动,布朗运动时固体小颗粒的运动,不是分子的运动,固体小颗粒运动的原因是受到液体分子无规则运动的撞击,所以说布朗运动不是分子的运动,但可以说明液体分子在做无规则的运动。温度越高运动越剧烈所以把分子的运动叫做分子热运动。 3.分子力:分子间既有引力又有斥力,分子引力和分子斥力都会随分子距离的增大而减小,但是斥力减小的更快。如下图,当分子间距离大于0r 时,分子引力大于斥力,分子力表现为引力,当分子距离小于0r 时,分子斥力大于引力,分子力表现为斥力。 4.分子内能:分子内能包括分子势能和分子动能,分子动能与温度有关,温度越高分子动能越大,温度是分子平均动能的唯一标志。分子势能主要看分子力做功,若分子力做正功分子势能减小,若分子力做负功,分子势能增大,比如分子距离大于0r 时,分子距离增大, 2316.0210A N m o l -=?2316.0210A N m o l -=?2316.0210A N m o l -=?2316.0210A N m o l -=? 专题04 曲线运动 考试大纲要求考纲解读 1. 运动的合成与分解Ⅱ1.本专题是牛顿运动定律在曲线运动中的具体应用,万有引力定律是力学中一个重要的、独立的基本定律.运动的合成与分解是研究复杂运动的基本方法. 2.平抛运动的规律及其研究思想在前几年高考题中都有所体现,在近两年的考题中考查得较少,但仍要引起注意. 3.匀速圆周运动及其重要公式,特别是匀速圆周运动的动力学特点要引起足够的重视,对天体运动的考查都离不开匀速圆周运动 4. 本专题的一些考题常是本章内容与电场、磁场、机械能等知识的综合题和与实际生活、新科技、新能源等结合的应用题,这种题难度较大,学习过程中应加强综合能力的培养. 2. 抛体运动Ⅱ 3. 匀速圆周运动、角速度、线 速度、向心加速度 Ⅰ 4.匀速圆周运动的向心力Ⅱ 5.离心现象Ⅰ 纵观近几年高考试题,预测2020年物理高考试题还会考: 1.单独命题常以选择题的形式出现;与牛顿运动定律、功能关系、电磁学知识相综合常以计算题的形式出现。 2.平抛运动的规律及其研究方法、近年考试的热点,且多数与电场、磁场、机械能等知识结合制成综合类试题。 3.圆周运动的角速度、线速度及加速度是近年高考的热点,且多数与电场、磁场、机械能等知识结合制成综合类试题,这样的题目往往难度较大。 考向01 曲线运动运动的合成与分解 1.讲高考 (1)考纲要求 ①掌握曲线运动的概念、特点及条件;②掌握运动的合成与分解法则。 (2)命题规律 单独命题常以选择题的形式出现;与牛顿运动定律、功能关系、电磁学知识相综合常以计算题的形式出现。案例1.【2020·广东·14】如图所示,帆板在海面上以速度v朝正西方向运动,帆船以速度v朝正北方向航行,以帆板为参照物:() A.帆船朝正东方向航行,速度大小为v B.帆船朝正西方向航行,速度大小为v C.帆船朝南偏东45°方向航行,速度大小为2v D.帆船朝北偏东45°方向航行,速度大小为2v 【答案】D 【考点定位】对参考系的理解、矢量运算法则——平行四边形定则的应用。 【名师点睛】此题也可假设经过时间t,画出两者的二维坐标位置示意图,求出相对位移,再除以时间t 即可。 案例2.【2020·安徽·14】图示是α粒子(氦原子核)被重金属原子核散射的运动轨迹,M、N、P、Q 是轨迹上的四点,在散射过程中可以认为重金属原子核静止不动。图中所标出的α粒子在各点处的加速度方向正确的是:() A.M点 B.N点 C.P点 D.Q点 【答案】C 【解析】由库仑定律,可得两点电荷间的库仑力的方向在两者的两线上,同种电荷相互排斥,由牛顿第二定律,加速度的方向就是合外力的方向,故C正确,ABD错误。 考点:考查库仑定律和牛顿第二定律。 2017年普通高等学校招生全国统一考试 物理试题及答案(新课标1卷) 注意事项: 1.答卷前,考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。 2.回答选择题时,选出每小题答案后,用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑,如需改动,用橡皮擦干净后,再选涂其它答案标号。回答非选择题时,将答案写在答题卡上,写在本试卷上无效。。 3.考试结束后,将本试卷和答题卡一并交回。 可能用到的相对原子质量:H 1 C 12 N 14 O 16 S 32 Cl K 39 Ti 48 Fe 56 I 127 二、选择题:本题共8小题,每小题6分,共48分。在每小题给出的四个选项 中,第14~18题只有一项符合题目要求,第19~21题有多项符合题目要求。 全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。 14.将质量为 kg的模型火箭点火升空,50 g燃烧的燃气以大小为600 m/s的速度从火箭喷口在很短时间内喷出。在燃气喷出后的瞬间,火箭的动量大小为(喷出过程中重力和空气阻力可忽略) A.30kg m/s ? ?B.×102kg m/s C.×102kg m/s ? ?D.×102kg m/s 15.发球机从同一高度向正前方依次水平射出两个速度不同的乒乓球(忽略空 气的影响)。速度较大的球越过球网,速度较小的球没有越过球网;其原因是 A .速度较小的球下降相同距离所用的时间较多 B .速度较小的球在下降相同距离时在竖直方向上的速度较大 C .速度较大的球通过同一水平距离所用的时间较少 D .速度较大的球在相同时间间隔内下降的距离较大 16.如图,空间某区域存在匀强电场和匀强磁场,电场方向竖直向上(与纸面 平行),磁场方向垂直于纸面向里,三个带正电的微粒a 、b 、c 电荷量相等,质量分别为m a 、m b 、m c 。已知在该区域内,a 在纸面内做匀速圆周运动,b 在纸面内向右做匀速直线运动,c 在纸面内向左做匀速直线运动。下列选项正确的是 A .a b c m m m >> B .b a c m m m >> C .a c b m m m >> D .c b a m m m >> 17.大科学工程“人造太阳”主要是将氘核聚变反应释放的能量用来发电。氘 核聚变反应方程是 22311 120H H He n ++→。已知21H 的质量为 6 u ,32He 的质量为 0 u ,10n 的质量为 7 运动的描述匀变速直线运动 考点一匀变速直线运动的规律运动图象追及、相遇问题 命题角度1多物体系统(匀变速直线运动)及其v-t、x-t、a-t图象 高考真题体验·对方向 1.(2019全国Ⅰ·18) 如图,篮球架下的运动员原地垂直起跳扣篮,离地后重心上升的最大高度为H.上升第一个H 4 所 用的时间为t1,第四个H 4 所用的时间为t2.不计空气阻力,则H2 H1 满足() A.1 B.从0到t1时间内,两车走过的路程相等 C.从t1到t2时间内,两车走过的路程相等 D.在t1到t2时间内的某时刻,两车速度相等 答案CD 解析图线的斜率大小表示物体运动的速度大小,t1时刻两图线的斜率不同,所以两车速度不同,A选项错误;从0到t1时间内,x乙=x1,x甲 1.如图所示,某“闯关游戏”的笔直通道上每隔8 m 设有一个关卡,各关卡同步放行和关闭,放行和关闭的时间分别为5 s 和2 s 。关卡刚放行时,一同学立即在关卡1处以加速度2 m/s 2由静止加速到2 m/s ,然后匀速向前,则最先挡住他前进的关卡是( ) 点击观看解答视频 A .关卡2 B .关卡3 C .关卡4 D .关卡5 答案 C 解析 关卡刚放行时,该同学加速的时间t =v a =1 s ,运动的距离 为x 1=12 at 2=1 m ,然后以2 m/s 的速度匀速运动,经4 s 运动的距离为8 m ,因此第1个5 s 内运动距离为9 m ,过了关卡2,到关卡3时再用时3.5 s ,大于2 s ,因此能过关卡3,运动到关卡4前共用时12.5 s ,而运动到第12 s 时,关卡关闭,因此被挡在关卡4前,C 项正确。 2.在离地高h 处,沿竖直方向同时向上和向下抛出两个小球,它们的初速度大小均为v ,不计空气阻力,两球落地的时间差为( ) A.2v g B.v g C.2h v D.h v 答案 A 解析 根据竖直上抛运动的对称性,可知向上抛出的小球落回到出发点时的速度也是v ,之后的运动与竖直下抛的物体运动情况相同。 因此,上抛的小球与下抛的小球运动的时间差为t =-v -v -g =2v g ,A 正确。 3.(多选)一根轻质细线将2个薄铁垫圈A 、B 连接起来,一同学用手固定B ,此时A 、B 间距为3L , A 距地面为L ,如图所示。由静止释放A 、B ,不计空气阻力,从开始释放到A 落地历时t 1,A 落地前瞬间速率为v 1,从A 落地到B 落在A 上历时t 2,B 落在A 上前瞬间速率为v 2,则( ) A .t 1>t 2 B .t 1=t 2 C .v 1∶v 2=1∶2 D .v 1∶v 2=1∶3 答案 BC 解析 对A 有L =12gt 21,且v 1=gt 1,对B 有3L +L =12 g (t 1+t 2)2, 2018年高考物理冲刺复习建议 在高考复习中,怎样才能提高物理复习的效率和质量,从而为高考的胜利打下坚实的基础,这是一个值得我们深入探讨的问题,在高考物理复习中应注意以下几个问题。 树立信心,客观真实地分析自己 确立努力方向,知己知彼百战百胜。只有充分地认识自己,才能找准复习的方向。学生根据自己两年多来的物理学习经历,仔细分析自己知识上的缺陷和学习能力上的不足,确定自己在物理学科方向的奋斗目标,这对整个后一段复习过程有着深远的意义。它可帮助学生确定哪些地方多花些时间,哪些地方可以放过。改正自己的缺陷,制定复习计划,用稳定的心理状态去投入复习中。 提高课堂45分钟的效率 课堂复习是指导学生的关键环节,在进入二轮复习阶段,很多学生已经乱了方寸,总想急功近利。个别学生课上认真不听,我行我素。认为只要课下大量地做题就行了,这种做法非常不可取。每个教师都有自己丰富的教学经验,他们在处 理高三复习的内容时,可以根据学生的实际水平来制定相应的方法,以帮助班里绝大多物理生搞好复习工作。因此,提高课堂效率,在课堂上将教师指出的重点和难点问题消化吸收比在课下用更多的时间毫无目的地补课有用得多。 强化重难点知识,使知识系统化 物理学科的内容很广,重点知识却是很清晰的,无外乎力学和电学,力学中分为静力学、运动学、动力学,从所用的规律上分为牛顿运动定律,功和能量、动量。只要稍加总结,就会使你感到脉络清晰。很多同学十分害怕解力学题目,特别是一些不太熟悉的问题。但我们如果对力学知识体系非常清楚,就不会拿到题目而不知从何处入手。动力学便是受力分析与运动过程相结合的综合性问题。解决的途径无非是牛顿定律或能量。能量中的主要方法自然包括动能定理、动量守恒等,如果再涉及到圆周运动的问题,有关向心力的问题也要考虑进去。如果题目中的物理过程十分清楚,定理合理运用,题目自然会解答清楚。 对历年高考必考 但相对独立的几个知识点,要胸有成竹机械振动和机械波、 专题强化六 动力学和能量观点的综合应用 专题解读 1.本专题是力学两大观点在直线运动、曲线运动多物体多过程的综合应用,高考常以计算题压轴题的形式命题. 2.学好本专题,可以极大的培养同学们的审题能力、推理能力和规范表达能力,针对性的专题强化,可以提升同学们解决压轴题的信心. 3.用到的知识有:动力学方法观点(牛顿运动定律、运动学基本规律),能量观点(动能定理、机械能守恒定律、能量守恒定律). 命题点一 多运动组合问题 1.多运动组合问题主要是指直线运动、平抛运动和竖直面内圆周运动的组合问题. 2.解题策略 (1)动力学方法观点:牛顿运动定律、运动学基本规律. (2)能量观点:动能定理、机械能守恒定律、能量守恒定律. 3.解题关键 (1)抓住物理情景中出现的运动状态和运动过程,将物理过程分解成几个简单的子过程. (2)两个相邻过程连接点的速度是联系两过程的纽带,也是解题的关键.很多情况下平抛运动的末速度的方向是解题的重要突破口. 例1 (2016·全国Ⅰ卷·25)如图1,一轻弹簧原长为2R ,其一端固定在倾角为37°的固定直轨 道AC 的底端A 处,另一端位于直轨道上B 处,弹簧处于自然状态,直轨道与一半径为56 R 的光滑圆弧轨道相切于C 点,AC =7R ,A 、B 、C 、D 均在同一竖直平面内.质量为m 的小物块P 自C 点由静止开始下滑,最低到达E 点(未画出),随后P 沿轨道被弹回,最高到达F 点, AF =4R .已知P 与直轨道间的动摩擦因数μ=14,重力加速度大小为g .(取sin 37°=35 ,cos 37°=45 ) 图1 (1)求P 第一次运动到B 点时速度的大小; (2)求P 运动到E 点时弹簧的弹性势能; (3)改变物块P 的质量,将P 推至E 点,从静止开始释放.已知P 自圆弧轨道的最高点D 处 水平飞出后,恰好通过G 点.G 点在C 点左下方,与C 点水平相距72 R 、竖直相距R ,求P 运动到D 点时速度的大小和改变后P 的质量. ①直轨道与一半径为56 R 的光滑圆弧轨道相切;②水平飞出后,恰好通过G 点. 答案 (1)2gR (2)125mgR (3)355gR 13 m 解析 (1)由题意可知:l BC =7R -2R =5R ① 设P 到达B 点时的速度为v B ,由动能定理得 mgl BC sin θ-μmgl BC cos θ=12m v 2B ② 式中θ=37°,联立①②式并由题给条件得 v B =2gR ③ (2)设BE =x ,P 到达E 点时速度为零,此时弹簧的弹性势能为E p ,由B →E 过程,根据动能定理得 mgx sin θ-μmgx cos θ-E p =0-12 m v 2B ④ E 、F 之间的距离l 1为l 1=4R -2R +x ⑤ P 到达E 点后反弹,从E 点运动到F 点的过程中,由动能定理有 E p -mgl 1sin θ-μmgl 1cos θ=0⑥ 联立③④⑤⑥式得 第一讲 平衡问题 一、特别提示[解平衡问题几种常见方法] 1、力的合成、分解法:对于三力平衡,一般根据“任意两个力的合力与第三力等大反向”的关系,借助三角函数、相似三角形等手段求解;或将某一个力分解到另外两个力的反方向上,得到这两个分力必与另外两个力等大、反向;对于多个力的平衡,利用先分解再合成的正交分解法。 2、力汇交原理:如果一个物体受三个不平行外力的作用而平衡,这三个力的作用线必在同一平面上,而且必有共点力。 3、正交分解法:将各力分解到x 轴上和y 轴上,运用两坐标轴上的合力等于零的条件)00(∑∑==y x F F 多用于三个以上共点力作用下的物体的平衡。值得注意的是,对x 、 y 方向选择时,尽可能使落在x 、y 轴上的力多;被分解的力尽可能是已知力。 4、矢量三角形法:物体受同一平面内三个互不平行的力作用平衡时,这三个力的矢量箭头首尾相接恰好构成三角形,则这三个力的合力必为零,利用三角形法求得未知力。 5、对称法:利用物理学中存在的各种对称关系分析问题和处理问题的方法叫做对称法。在静力学中所研究对象有些具有对称性,模型的对称往往反映出物体或系统受力的对称性。解题中注意到这一点,会使解题过程简化。 6、正弦定理法:三力平衡时,三个力可构成一封闭三角形,若由题设条件寻找到角度关系,则可用正弦定理列式求解。 7、相似三角形法:利用力的三角形和线段三角形相似。 二、典型例题 1、力学中的平衡:运动状态未发生改变,即0=a 。表现:静 止或匀速直线运动 (1)在重力、弹力、摩擦力作用下的平衡 例1 质量为m 的物体置于动摩擦因数为μ的水平面上,现对它施加一个拉力,使它做匀速直线运动,问拉力与水平方向成多大夹角时这个力最小? 解析 取物体为研究对象,物体受到重力mg ,地面的支持力N ,摩擦力f 及拉力T 四个力作用,如图1-1所示。 由于物体在水平面上滑动,则N f μ=,将f 和N 合成,得到合力F ,由图知F 与f 的夹角: μ==αarcctg N f arcctg 不管拉力T 方向如何变化,F 与水平方向的夹角α不变,即F 为一个方向不发生改变的变力。这显然属于三力平衡中的动态平衡问题,由前面讨论知,当T 与F 互相垂直时,T 有最小值,即当拉力与水平方向的夹角μ=μ-=θarctg arcctg 90时,使物体做匀速运动的拉力T 最小。 (2)摩擦力在平衡问题中的表现 这类问题是指平衡的物体受到了包括摩擦力在内的力的作用。在共点力平衡中,当物高三物理二轮复习专题一
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