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2018年高考物理大二轮复习 专题二 力与物体的直线运动 第2讲 动力学观点在电学中的应用讲学案

2018年高考物理大二轮复习 专题二 力与物体的直线运动 第2讲 动力学观点在电学中的应用讲学案
2018年高考物理大二轮复习 专题二 力与物体的直线运动 第2讲 动力学观点在电学中的应用讲学案

第2讲 动力学观点在电学中的应用

课标卷高考命题分析

1.带电粒子在磁场中运动时,洛伦兹力的方向始终垂直于粒子的速度方向. 2.带电粒子在电场力、重力和洛伦兹力共同作用下的直线运动只能是匀速直线运动. 3.带电粒子(不计重力)在匀强电场中由静止开始被加速或带电粒子沿着平行于电场的方向射入匀强电场中时,带电粒子做匀变速直线运动.

4.电磁感应中导体棒在安培力和其他恒力作用下的三种运动类型:匀速直线运动、加速度逐渐减小的减速直线运动、加速度逐渐减小的加速直线运动.

1.带电粒子在电场中做直线运动的问题:在电场中处理力学问题时,其分析方法与力学相同.首先进行受力分析,然后看粒子所受的合力方向与速度方向是否一致,其运动类型有电场内的加速运动和在交变电场内的往复运动.

2.带电粒子在交变电场中的直线运动,一般多以加速、减速交替出现的多运动过程的情景出现. 解决的方法:

(1)根据运动学或动力学分析其中一个变化周期内相关物理量的变化规律. (2)借助运动图象进行运动过程分析.

高考题型1 电场内动力学问题分析

例1 (2017·全国卷Ⅰ·25)真空中存在电场强度大小为E 1的匀强电场,一带电油滴在该电场中竖直向上做匀速直线运动,速度大小为v 0,在油滴处于位置A 时,将电场强度的大小突

然增大到某值,但保持其方向不变.持续一段时间t 1后,又突然将电场反向,但保持其大小不变;再持续同样一段时间后,油滴运动到B 点.重力加速度大小为g . (1)求油滴运动到B 点时的速度大小;

(2)求增大后的电场强度的大小;为保证后来的电场强度比原来的大,试给出相应的t 1和v 0应满足的条件.已知不存在电场时,油滴以初速度v 0做竖直上抛运动的最大高度恰好等于B 、

A 两点间距离的两倍.

答案 见解析

解析 (1)油滴带电性质不影响结果,设该油滴带正电,油滴质量和电荷量分别为m 和q ,油滴速度方向向上为正.油滴在电场强度大小为E 1的匀强电场中做匀速直线运动,故匀强电场方向向上.在t =0时,电场强度突然从E 1增加至E 2时,油滴做竖直向上的匀加速运动,加速度方向向上,大小a 1满足

qE 2-mg =ma 1①

油滴在t 1时刻的速度为

v 1=v 0+a 1t 1②

电场强度在t 1时刻突然反向,油滴做匀变速直线运动,加速度方向向下,大小a 2满足

qE 2+mg =ma 2③

油滴在t 2=2t 1时刻的速度为

v 2=v 1-a 2t 1④

v x

x 由题给条件有v 02

=2g ×2h =4gh ⑨ 式中h 是B 、A 两点之间的距离. 若B 点在A 点之上,依题意有

x 1+x 2=h ⑩

由①②③⑥⑦⑧⑨⑩式得

E 2=[2-2v 0gt 1+14(v 0

gt 1

)2]E 1?

为使E 2>E 1,应有 2-2

v 0gt 1+14(v 0gt 1

)2

>1? 即当0<t 1<(1-32)v 0

g

? 或t 1>(1+

32)v 0

g

? 条件?式和?式分别对应于v 2>0和v 2<0两种情形. 若B 在A 点之下,依题意有

x 2+x 1=-h ?

由①②③⑥⑦⑧⑨?式得

E 2=[2-2v 0gt 1-14(v 0

gt 1

)2]E 1?

为使E 2>E 1,应有 2-2

v 0gt 1-14(v 0gt 1

)2

>1? 即t 1>(

52+1)v 0

g

? 另一解为负,不符合题意,舍去.

1.(2017·上海闵行区二模)如图1所示,质量为m 、带电量为+q 的滑块沿绝缘斜面匀速下滑,当滑块滑至竖直向下匀强电场区时,滑块运动的状态为( )

图1

A .继续匀速下滑

B .将加速下滑

C .将减速下滑

D .上述三种情况都可能发生

答案 A

解析 设斜面的倾角为θ.滑块没有进入电场时,根据平衡条件得mg sin θ=F f 且F N =mg cos θ 又F f =μF N

得到,mg sin θ=μmg cos θ,即有sin θ=μcos θ

当滑块进入电场时,设滑块受到的电场力大小为F .根据正交分解得到

滑块受到的沿斜面向下的力为(mg +F )sin θ,沿斜面向上的力为μ(mg +F )cos θ, 由于sin θ=μcos θ,所以(mg +F )sin θ=μ(mg +F )cos θ,即受力仍平衡,所以滑块仍做匀速运动.

2.(2017·内蒙古包头市一模)如图2所示,在竖直平面内一个带正电的小球质量为m ,所带的电荷量为q ,用一根长为L 且不可伸长的绝缘轻细线系在一匀强电场中的O 点.匀强电场的方向水平向右,分布的区域足够大.现将带正电小球从O 点右方由水平位置A 点无初速度释放,小球到达最低点B 时速度恰好为零.

图2

(1)求匀强电场的电场强度E 的大小.

(2)若小球从O 点的左方由水平位置C 点无初速度自由释放,则小球到达最低点B 所用的时间t 是多少?(已知:OA =OC =L ,重力加速度为g) 答案 (1)mg

q

(2)

2L

g

解析 (1)对小球由A 到B 的过程,由动能定理得 0=mgL -qEL

B 点时的速度为v b ,设小球做匀加速直线F a 高考题型2 磁场内动力学问题分析

例2 (多选)(2017· 河南洛阳市第二次统考)如图3甲所示,一带电物块无初速度地放在传送带的底端,传送带以恒定的速率顺时针传动,该装置处于垂直纸面向里的匀强磁场中,物块由底端E 运动至传送带顶端F 的过程中,其v -t 图象如图乙所示,若物块全程运动的时间为4.5 s ,则下列判断正确的是( )

图3

A.该物块带负电

B.传送带的传送速度大小可能大于1 m/s

C.若已知传送带的长度,可求出该过程中物块与传送带发生的相对位移

D.在2~4.5 s内,物块与传送带间仍可能有相对运动

答案BD

解析由题图乙可知,物块先做加速度逐渐减小的加速运动,物块的最大速度是1 m/s.

对物块进行受力分析可知,开始时物块受到重力、支持力和摩擦力的作用,设动摩擦因数为μ,沿斜面的方向:

μF N-mg sin θ=ma①

物块运动后,又受到洛伦兹力的作用,由①式可知,物块的加速度逐渐减小,一定是F N逐渐减小,而开始时:F N=mg cos θ,后来:F N′=mg cos θ-F洛,即洛伦兹力的方向是向上的.物块沿传送带向上运动,由左手定则可知,物块带正电,故A错误;物块做匀速直线运动时:mg sin θ=μ(mg cos θ-F洛)②

由②可知,只要传送带的速度大于等于1 m/s,则物块达到最大速度的条件与传送带的速度无关,所以传送带的速度可能是1 m/s,也可能是大于1 m/s,物块可能相对于传送带静止,也可能相对于传送带运动.故B、D正确;由以上的分析可知,传送带的速度不能判断,所以若已知传送带的长度,也不能求出该过程中物块与传送带发生的相对位移,故C错误.

1.对于磁场内的动力学问题,要特别注意洛伦兹力的特性,因F洛=qvB,则速度v的变化影响受力,受力的变化又反过来影响运动.

2.带电粒子在电场力、重力和洛伦兹力共同作用下的直线运动只能是匀速直线运动.3.此类问题也常出现临界问题,如滑块脱离木板的临界条件是支持力为零.

3.(多选)如图4所示,两个倾角分别为30°和60°的光滑绝缘斜面固定于水平地面上,并处于方向垂直纸面向里、磁感应强度为B的匀强磁场中,两个质量为m、带电荷量为+q的小滑块甲和乙分别从两个斜面顶端由静止释放,运动一段时间后,两小滑块都将飞离斜面,在此过程中( )

图4

A .甲滑块飞离斜面瞬间的速度比乙滑块飞离斜面瞬间的速度大

B .甲滑块在斜面上运动的时间比乙滑块在斜面上运动的时间短

C .两滑块在斜面上运动的位移大小相同

D .两滑块在斜面上运动的过程中,重力的平均功率相等 答案 AD

解析 小滑块飞离斜面时,洛伦兹力与重力垂直斜面的分力平衡,故:mg cos θ=qv m B 解得v m =

mg cos θ

qB

,所以斜面角度越小,飞离斜面瞬间的速度越大,故甲滑块飞离时速度较大,A 正确;滑块在斜面上运动的加速度恒定不变,由受力分析和牛顿第二定律可得加速度

a =g sin θ,所以甲的加速度小于乙的加速度,因为甲的最大速度大于乙的最大速度,由v m =at 得,甲在斜面上运动的时间大于乙在斜面上运动的时间,故B 错误;由以上分析和x =v m 2

2a

得,甲在斜面上的位移大于乙在斜面上的位移,故C 错误;由平均功率的公式P =F v =mg ·v m

2sin θ=m 2g 2sin θ·cos θ

2qB

,因sin 30°=cos 60°,故重力的平均功率一定相等,

故D 正确.

4.(2017·山西临汾市二模)如图5所示,无限长水平直导线中通有向右的恒定电流I ,导线正上方沿竖直方向有一用绝缘细线悬挂着的正方形线框.线框中通有沿逆时针方向的恒定电流I ,线框的边长为L ,线框下边与直导线平行,且到直导线的距离也为L .已知在长直导线的磁场中距长直导线r 处的磁感应强度大小为B =k I

r

(k 为常量),线框的质量为m ,则剪断细线的瞬间,线框的加速度为( )

图5

A .0

B.kI 2

m

+g

C.kI 2

m

-g D.kI 2

2m

+g 答案 D

解析 线框下边受到的安培力的大小为F 1=k I L

·IL =kI 2

,方向向下,

线框上边受到的安培力大小F 2=kI 2L ·IL =12

kI 2

,方向向上,

根据牛顿第二定律可得,F 1+mg -F 2=ma

解得:a =kI 2

2m

+g ,故A 、B 、C 错误,D 正确.

高考题型3 电磁感应中的力学问题分析

例3 (2017·全国名校模拟)如图6所示,直角坐标系xOy 在水平面内,其第一象限内有一磁场,方向垂直于水平面向下,磁场沿y 轴方向分布均匀,沿x 轴方向磁感应强度B 随坐标

x 增大而减小,满足B =1

x

(单位:T);“∠”形光滑金属长直导轨MON 顶角为45°,固定在

水平面内,ON 与x 轴重合.一根质量为2 kg 的导体棒放在导轨上,导体棒与导轨接触,电阻恒为0.5 Ω,其余电阻不计,导体棒最初处于原点位置O ,某时刻给导体棒施加一个水平向右的外力作用,使得导体棒从静止开始沿x 轴正方向运动,运动过程中回路中产生的电动势E 与时间t 的关系为E =3t (单位:V)求:

图6

(1)第2 s 内回路中流过的电荷量q .

(2)导体棒滑动过程中水平外力F 与横坐标x 的关系式. 答案 (1)9 C (2)F =(26x +6) N

解析 (1)t =1 s 时,感应电动势E 1=3×1 V =3 V ,感应电流I 1=E 1R =3

0.5 A =6 A

t =2 s 时,感应电动势E 2=3×2 V =6 V ,感应电流I 2=E 2R =6

0.5

A =12 A

因为感应电流与时间成正比,属于线性关系,所以有:q =I Δt =

I 1+I 2

2

Δt =9 C.

(2)由导轨夹角为45°,可知任意t 时刻回路中导体棒有效切割长度L =x 有:E =BLv =Bxv

由题意有:E =3t

B =1

x

联立得:v =3t 故加速度a =3 m/s 2

因此导体棒在拉力和安培力作用下做匀加速直线运动

安培力F 安=BIL =B 2L 2v R =B 2x 2v R =v

R

根据运动学公式v =2ax =2×3x =6x 联立得:F 安=

6x

R

=26x

根据牛顿第二定律:F =F 安+ma =(26x +6) N.

5.(2017·全国名校模拟)如图7甲所示,电阻不计、间距L =1 m 的光滑平行金属导轨竖直放置,导轨上端接一阻值R =2 Ω的电阻,虚线OO ′下方有垂直于导轨平面向里的匀强磁场,现将一质量m =0.2 kg 、电阻不计的金属杆ab 从OO ′上方某处以v 0=1 m/s 的初速度下落,金属杆在下落的过程中与导轨保持良好接触且始终水平.金属杆下落到磁场边界OO ′所需时间t =0.1 s ,下落0.4 m 的过程中金属杆的加速度与下落的距离h 之间的关系如图乙所示,g 取10 m/s 2

,则( )

图7

A .金属杆进入磁场时的速度为6 m/s

B .金属杆开始下落时与OO ′的距离为0.1 m

C .磁场的磁感应强度大小为4 T

D .金属杆下落0.4 m 时的速度为1 m/s 答案 D

解析 金属杆下落到磁场边界OO ′的过程中加速度为g ,则金属杆到OO ′时的速度v 1=v 0+gt 1=2 m/s ,金属杆下落时距OO ′的高度h =(v 0+v 1)t 1

2

=0.15 m ,A 、B 项错误;金属杆刚

进入磁场时的加速度大小为10 m/s 2

,方向向上,有B 2L 2v 1

R

-mg =ma ,代入数据得B =2 T ,C

项错误;从乙图中可以看出,金属杆下落0.4 m 后开始做匀速运动,则B 2L 2v 2

R

=mg ,代入数

据得v 2=1 m/s ,D 正确.

6.如图8所示,两条相距d 的平行金属导轨位于同一水平面内,其右端接一阻值为R 的电阻.质量为m 的金属杆静置在导轨上,其左侧的矩形匀强磁场区域MNPQ 的磁感应强度大小为B 、方向竖直向下.当该磁场区域以速度v 0匀速地向右扫过金属杆后,金属杆的速度变为

v .导轨和金属杆的电阻不计,导轨光滑且足够长,杆在运动过程中始终与导轨垂直且两端与

导轨保持良好接触.求:

图8

(1)MN 刚扫过金属杆时,杆中感应电流的大小I ; (2)MN 刚扫过金属杆时,杆的加速度大小a ; (3)PQ 刚要离开金属杆时,感应电流的功率P .

答案 (1)Bdv 0R (2)B 2d 2v 0mR (3)B 2d 2(v 0-v )2R

解析 (1)MN 刚扫过金属杆时,感应电动势E =Bdv 0 感应电流I =E R

解得I =

Bdv 0

R

(2)安培力F =BId 由牛顿第二定律得F =ma

解得a =B 2d 2v 0

mR

(3)金属杆切割磁感线的相对速度v ′=v 0-v ,则 感应电动势E ′=Bd (v 0-v )

电功率P =E ′2

R

解得P =B 2d 2(v 0-v )2

R

题组1 全国卷真题精选

1.(2015·新课标全国Ⅱ·14)如图9,两平行的带电金属板水平放置.若在两板中间a 点从静止释放一带电微粒,微粒恰好保持静止状态,现将两板绕过a 点的轴(垂直于纸面)逆时针旋转45°,再由a 点从静止释放一同样的微粒,该微粒将( )

图9

A .保持静止状态

B .向左上方做匀加速运动

C .向正下方做匀加速运动

D .向左下方做匀加速运动 答案 D

解析 两平行金属板水平放置时,带电微粒静止有mg =qE ,现将两板绕过a 点的轴(垂直于纸面)逆时针旋转45°后,两板间电场强度方向逆时针旋转45°,电场力方向也逆时针旋转45°,但大小不变,此时电场力和重力的合力大小恒定,方向指向左下方,故该微粒将向左下方做匀加速运动,选项D 正确.

2.(2016·全国卷Ⅱ·24)如图10,水平面(纸面)内间距为l 的平行金属导轨间接一电阻,质量为m 、长度为l 的金属杆置于导轨上.t =0时,金属杆在水平向右、大小为F 的恒定拉力作用下由静止开始运动.t 0时刻,金属杆进入磁感应强度大小为B 、方向垂直于纸面向里的匀强磁场区域,且在磁场中恰好能保持匀速运动.杆与导轨的电阻均忽略不计,两者始终保持垂直且接触良好,两者之间的动摩擦因数为μ.重力加速度大小为g .求:

图10

(1)金属杆在磁场中运动时产生的电动势的大小; (2)电阻的阻值.

答案 (1)Blt 0(F m -μg ) (2)B 2l 2t 0m

解析 (1)设金属杆进入磁场前的加速度大小为a ,由牛顿第二定律得

F -μmg =ma ①

设金属杆到达磁场左边界时的速度为v ,由运动学公式有v =at 0②

当金属杆以速度v 在磁场中运动时,由法拉第电磁感应定律知产生的电动势为

E =Blv ③

联立①②③式可得

E =Blt 0(F

m

-μg )④

(2)设金属杆在磁场区域中匀速运动时,金属杆中的电流为I ,根据欧姆定律

I =E R

⑤ 式中R 为电阻的阻值.金属杆所受的安培力为

F 安=BlI ⑥

因金属杆做匀速运动,有

F -μmg -F 安=0⑦

联立④⑤⑥⑦式得

R =B 2l 2t 0m

题组2 各省市真题精选

3.(2015·海南卷·5)如图11,一充电后的平行板电容器的两极板相距l .在正极板附近有一质量为M 、电荷量为q (q >0)的粒子;在负极板附近有另一质量为m 、电荷量为-q 的粒子.在电场力的作用下,两粒子同时从静止开始运动.已知两粒子同时经过一平行于正极板且与其相距2

5

l 的平面.若两粒子间相互作用力可忽略,不计重力,则M ∶m 为( )

图11

A .3∶2

B .2∶1

C .5∶2

D .3∶1

答案 A

解析 因两粒子同时经过一平行于正极板且与其相距2

5l 的平面,电荷量为q 的粒子通过的

位移为25l ,电荷量为-q 的粒子通过的位移为3

5

l ,由牛顿第二定律知它们的加速度大小分别

为a 1=qE M 、a 2=qE m ,由运动学公式有25l =12a 1t 2=qE 2M

t 2

35l =12a 2t 2=qE 2m

t 2

② 解得M m =3

2

.B 、C 、D 错,A 对.

4.(多选)(2014·浙江理综·20)如图12甲所示,两根光滑平行导轨水平放置,间距为L ,

其间有竖直向下的匀强磁场,磁感应强度为B .垂直于导轨水平对称放置一根均匀金属棒.从

t =0时刻起,棒上有如图乙所示的持续交变电流I ,周期为T ,值为I m ,图甲中I 所示方向

为电流正方向.则金属棒( )

图12

A .一直向右移动

B .速度随时间周期性变化

C .受到的安培力随时间周期性变化

D .受到的安培力在一个周期内做正功 答案 ABC

解析 根据左手定则知金属棒在0~T

2内所受安培力向右,大小恒定,故金属棒向右做匀加

速运动,在T

2~T 内金属棒所受安培力与前半个周期大小相等,方向相反,金属棒向右做匀

减速运动,一个周期结束时金属棒速度恰好为零,以后始终向右重复上述运动,选项A 、B 、C 正确;在0~T 2时间内,安培力方向与运动方向相同,安培力做正功,在T

2~T 时间内,安

培力方向与运动方向相反,安培力做负功,在一个周期内,安培力所做总功为零,选项D 错误.

专题强化练

1.(多选)(2017·福建省4月模拟)两个相隔一定距离的等量正点电荷固定不动,在其产生的电场中,一个带负电的粒子以某一初速度从某一位置开始运动,仅在电场力作用下,该粒子可能做( ) A .匀变速直线运动 B .匀变速曲线运动 C .匀速圆周运动

D .在某一点附近做往复运动 答案 CD

2.(2017·辽宁实验中学等五校联考)一匀强电场的电场强度E 随时间t 变化的图象如图1所示,在该匀强电场中,有一个带电粒子于t =0时刻由静止释放,若带电粒子只受电场力作用,则下列说法中正确的是( )

图1

A .带电粒子只向一个方向运动

B .0~2 s 内,电场力所做的功等于零

C .4 s 末带电粒子回到原出发点

D .2.5~4 s 内,速度的改变等于零 答案 D

3.(2017·河北衡水市模拟)如图2所示,地面上某个空间区域存在这样的电场,水平虚线上方为场强E 1,方向竖直向下的匀强电场;虚线下方为场强E 2,方向竖直向上的匀强电场.一个质量m ,带电量+q 的小球从上方电场的A 点由静止释放,结果刚好到达下方电场中与A 关于虚线对称的B 点,则下列结论正确的是( )

图2

A .若A

B 高度差为h ,则U AB =-mgh q

B .带电小球在A 、B 两点电势能相等

C .在虚线上、下方的电场中,带电小球运动的加速度相同

D .两电场强度大小关系满足

E 2=2E 1 答案 A

解析 对A 到B 的过程运用动能定理得,qU AB +mgh =0,解得:U AB =-mgh q

,知A 、B 的电势

不等,则电势能不等.故A 正确,B 错误;A 到虚线速度由零加速至v ,虚线到B 速度由v 减为零,位移相同,根据匀变速运动的推论知,加速度大小相等,方向相反.故C 错误;在上方电场,根据牛顿第二定律得:a 1=mg +qE 1

m

,在下方电场中,根据牛顿第二定律得,加速度大小为:a 2=

qE 2-mg m ,因为a 1=a 2,解得:E 2-E 1=2mg

q

.故D 错误. 4.(2017·哈尔滨师大附中等二模)如图3所示,空间有场强大小为E ,方向沿斜面向下的匀强电场;光滑绝缘斜面倾角为θ,底端固定一根劲度系数为k 的轻弹簧;彼此绝缘的AB 两物体静止在弹簧顶端,A 的质量为m ,电量为+q ,B 的质量也为m ,不带电,弹簧处在弹

性限度内;某时刻,在沿斜面向上的外力F 作用下,AB 一起以加速度a 匀加速运动,则当

AB 分离瞬间( )

图3

A .弹簧的形变量为0

B .弹簧的形变量为x =qE +mg sin θ+ma

k

C .A 的速度达到最大

D .A 的加速度为0 答案 B

5.(多选)(2017·河南濮阳市一模)如图4甲所示,光滑“∠”型金属支架ABC 固定在水平面上,支架处在垂直于水平面向下的匀强磁场中,一金属导体棒EF 放在支架上,用一轻杆将导体棒与墙固定连接,磁感应强度随时间变化的规律如图乙所示,取垂直于水平面向下为正方向,则下列说法正确的是( )

图4

A .t 1时刻轻杆对导体棒的作用力最大

B .t 2时刻轻杆对导体棒的作用力为零

C .t 2到t 3时间内,轻杆对导体棒的作用力先增大后减小

D .t 2到t 4时间内,轻杆对导体棒的作用力方向不变 答案 BC

6.(多选)(2017·江西南昌市一模)如图5所示,质量为m =0.04 kg 、边长l =0.4 m 的正方形导体框abcd 放置在一光滑绝缘斜面上,线框用一平行斜面的细线系于O 点,斜面的倾角为θ=30°;线框的一半处于磁场中,磁场的磁感应强度随时间变化的关系为B =2+0.5t (T),方向垂直于斜面;已知线框电阻为R =0.5 Ω,重力加速度g =10 m/s 2

.则( )

图5

A .线框中的感应电流方向为abcda

B .t =0时,细线拉力大小为F =0.2 N

C.线框中感应电流大小为I=80 mA

D.经过一段时间t,线框可能沿斜面向上运动

答案CD

7.如图6所示,一质量为m、电荷量为+q的圆环可在水平放置的足够长的粗糙细杆上滑动,细杆处于磁感应强度为B的匀强磁场中,不计空气阻力,现给圆环一向右的初速度v0,在以后的运动过程中,圆环运动的速度图象可能是图中的( )

图6

A.②③ B.①③ C.②④ D.①④

答案 D

解析由左手定则可判断圆环受到竖直向上的洛伦兹力、竖直向下的重力,还可能受到垂直细杆的弹力及向左的摩擦力,当qv0B=mg时,圆环做匀速运动,此时图象为①,故①正确;当qv0B<mg时,F N=mg-qvB此时:μF N=ma,所以圆环做加速度逐渐增大的减速运动,直至停止,所以其v-t图象的斜率应该逐渐增大,故②③错误.当qv0B>mg时,F N=qvB-mg,此时:μF N=ma,所以圆环做加速度逐渐减小的减速运动,直到qvB=mg时,圆环开始做匀速运动,故④正确.

8.如图7所示,直线边界ab上方有无限大的匀强磁场,磁场方向垂直纸面向里.一矩形金属线框底边与磁场边界平行,从距离磁场边界高度为h处由静止释放,下列说法正确的是( )

图7

A.整个下落过程中,穿过线框的磁通量一直在减小

B.线框穿出磁场的过程中,线框中会产生逆时针方向的电流

C.线框穿出磁场的过程中,线框受到的安培力可能一直减小

D.线框穿出磁场的过程中,线框的速度可能先增大后减小

答案 C

9.(2017·北京石景山区模拟)如图8所示,两根足够长的光滑金属导轨MN、PQ平行放置,导轨平面的倾角为θ,导轨的下端接有电阻.当空间没有磁场时,使ab以平行导轨平面的初速度v0冲上导轨平面,ab上升的最大高度为H;当空间存在垂直导轨平面的匀强磁场时,再次使ab以相同的初速度从同一位置冲上导轨平面,ab上升的最大高度为h.两次运动中导体棒ab始终与两导轨垂直且接触良好.关于上述情景,下列说法中正确的是( )

图8

A.两次上升的最大高度比较,有H=h

B.两次上升的最大高度比较,有H<h

C.有磁场时,ab上升过程的最大加速度为g sin θ

D.有磁场时,ab上升过程的最小加速度为g sin θ

答案 D

10.(2017·北京丰台模拟)如图9所示,在倾角θ=37°的斜面上,固定一宽度L=0.25 m 的足够长平行金属导轨,在导轨上端MN间接入一个电源,电源电动势E=1.5 V,内阻r=1.0 Ω.一质量m=25 g的金属棒ab与两导轨垂直并接触良好,其电阻R=1.5 Ω.整个装置处于垂直于斜面向上的匀强磁场中,磁感应强度B=0.80 T.导轨的电阻不计,取g=10 m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8.求:

图9

(1)金属棒所受安培力F的大小和方向;

(2)若金属棒在导轨上静止,金属棒所受摩擦力F f的大小和方向;

(3)若导轨光滑,现将MN间电源拿掉换接一个阻值为R0=2.5 Ω的电阻,其他条件保持不变,金属棒ab从静止开始运动,它所能达到的最大速度v max.

答案(1)0.12 N,方向沿斜面向上(2)0.03 N,方向沿斜面向上(3)15 m/s

解析(1)I=E

R+r

F安=BIL

联立解得F安=0.12 N,方向沿斜面向上

(2)金属棒受力如图所示,假设摩擦力方向沿斜面向上,因金属棒静止,

则mg sin 37°=F 安+F f

解得F f =0.03 N ,方向沿斜面向上 (3)当合力为0时,有最大速度v max 由mg sin 37°=F 安′

F 安′ =BI ′L I ′=E ′R +R 0

E ′=BLv max

得v max =15 m/s.

11.如图10所示,质量为M 的导体棒ab ,垂直放在相距为l 的平行光滑金属轨道上.导轨平面与水平面的夹角为θ,并处于磁感应强度大小为B 、方向垂直于导轨平面向上的匀强磁场中,左侧是水平放置、间距为d 的平行金属板.R 和R x 分别表示定值电阻和滑动变阻器的阻值,不计其他电阻.

图10

(1)调节R x =R ,释放导体棒,当棒沿导轨匀速下滑时,求通过棒的电流I 及棒的速率v ; (2)改变R x ,待棒沿导轨再次匀速下滑后,将质量为m 、带电量为+q 的微粒水平射入金属板间,若它能匀速通过,求此时的R x . 答案 (1)

Mg sin θBl 2MgR sin θB 2l 2

(2)mldB

Mq sin θ

解析 (1)导体棒匀速下滑时,Mg sin θ=BIl ①

I =Mg sin θ

Bl

设导体棒产生的感应电动势为E 0,E 0=Blv ③ 由闭合电路欧姆定律得:I =

E 0

R +R x

联立②③④,得v =2MgR sin θ

B 2l

2

⑤ (2)改变R x ,由②式可知电流不变,设带电微粒在金属板间匀速通过时,板间电压为U ,电

场强度大小为E ,则

U =IR x ⑥ E =U d ⑦ mg =qE ⑧

联立②⑥⑦⑧,得R x =

mBld

qM sin θ

.

高考物理二轮复习专题力与直线运动力与直线运动高考真题

6. 力与直线运动高考真题 [真题1] (2020·高考全国卷Ⅰ)(多选)甲、乙两车在平直公路上同向行驶,其 v -t 图象如图所示.已知两车在t =3 s 时并排行驶,则( ) A .在t =1 s 时,甲车在乙车后 B .在t =0时,甲车在乙车前7.5 m C .两车另一次并排行驶的时刻是t =2 s D .甲、乙车两次并排行驶的位置之间沿公路方向的距离为40 m 解析:选BD.由题图知,甲车做初速度为0的匀加速直线运动,其加速度a 甲=10 m/s 2 .乙车做初速度v 0=10 m/s 、加速度a 乙=5 m/s 2的匀加速直线运动.3 s 内甲、乙车的位移分别为:x 甲=12 a 甲t 2 3=45 m x 乙=v 0t 3+12 a 乙t 2 3=52.5 m 由于t =3 s 时两车并排行驶,说明t =0时甲车在乙车前,Δx =x 乙-x 甲=7.5 m ,选项B 正确;t =1 s 时,甲车的位移为5 m ,乙车的位移为12.5 m ,由于甲车的初始位置超前乙车7.5 m ,则t =1 s 时两车并排行驶,选项A 、C 错误;甲、乙车两次并排行驶的位置之间沿公路方向的距离为52.5 m -12.5 m =40 m ,选项D 正确. [真题2] (2020·高考全国卷Ⅱ)(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2 3a 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 解析:选BC.设P 、Q 西边有n 节车厢,每节车厢的质量为m ,则F =nma ① P 、Q 东边有k 节车厢,则 F =km ·2 3 a ② 联立①②得3n =2k ,由此式可知n 只能取偶数, 当n =2时,k =3,总节数为N =5 当n =4时,k =6,总节数为N =10 当n =6时,k =9,总节数为N =15 当n =8时,k =12,总节数为N =20,故选项B 、C 正确. [预测题3] 一长木板置于粗糙水平地面上,木板左端放置一小物块;在木板右方有一墙壁,木板右端与墙壁的距离为4.5 m ,如图(a)所示.t =0时刻开始,小物块与木板一起以共同速度向右运动,直至t =1 s 时木板与墙壁碰撞(碰撞时间极短).碰撞前后木板速度大小不变,方向相反;运动过程中小物块始终未离开木板.已知碰撞后1 s 时间内小物块的v -t 图线如图(b)所示.木板的质量是小物块质量的

最新高考物理直线运动真题汇编(含答案)

最新高考物理直线运动真题汇编(含答案) 一、高中物理精讲专题测试直线运动 1.如图所示,一木箱静止在长平板车上,某时刻平板车以a = 2.5m/s2的加速度由静止开始向前做匀加速直线运动,当速度达到v = 9m/s时改做匀速直线运动,己知木箱与平板车之间的动摩擦因数μ= 0.225,箱与平板车之间的最大静摩擦力与滑动静擦力相等(g取10m/s2)。求: (1)车在加速过程中木箱运动的加速度的大小 (2)木箱做加速运动的时间和位移的大小 (3)要使木箱不从平板车上滑落,木箱开始时距平板车右端的最小距离。 【答案】(1)(2)4s;18m(3)1.8m 【解析】试题分析:(1)设木箱的最大加速度为,根据牛顿第二定律 解得 则木箱与平板车存在相对运动,所以车在加速过程中木箱的加速度为 (2)设木箱的加速时间为,加速位移为。 (3)设平板车做匀加速直线运动的时间为,则 达共同速度平板车的位移为则 要使木箱不从平板车上滑落,木箱距平板车末端的最小距离满足 考点:牛顿第二定律的综合应用. 2.某汽车在高速公路上行驶的速度为108km/h,司机发现前方有障碍物时,立即采取紧急刹车,其制动过程中的加速度大小为5m/s2,假设司机的反应时间为0.50s,汽车制动过程中做匀变速直线运动。求: (1)汽车制动8s后的速度是多少 (2)汽车至少要前行多远才能停下来? 【答案】(1)0(2)105m

【解析】 【详解】 (1)选取初速度方向为正方向,有:v 0=108km/h=30m/s ,由v t =v 0+at 得汽车的制动时间为:003065t v v t s s a ---= ==,则汽车制动8s 后的速度是0; (2)在反应时间内汽车的位移:x 1=v 0t 0=15m ; 汽车的制动距离为:023******* t v v x t m m ++?= == . 则汽车至少要前行15m+90m=105m 才能停下来. 【点睛】 解决本题的关键掌握匀变速直线运动的运动学公式和推论,并能灵活运用,注意汽车在反应时间内做匀速直线运动. 3.某人驾驶一辆小型客车以v 0=10m/s 的速度在平直道路上行驶,发现前方s =15m 处有减速带,为了让客车平稳通过减速带,他立刻刹车匀减速前进,到达减速带时速度v =5.0 m/s .已知客车的总质量m =2.0×103 kg.求: (1)客车到达减速带时的动能E k ; (2)客车从开始刹车直至到达减速带过程所用的时间t ; (3)客车减速过程中受到的阻力大小f . 【答案】(1)E k =2.5×104J (2)t =2s (3)f =5.0×103N 【解析】 【详解】 (1) 客车到达减速带时的功能E k = 12mv 2,解得E k =2.5×104 J (2) 客车减速运动的位移02 v v s t +=,解得t =2s (3) 设客车减速运动的加速度大小为a ,则v =v 0-at ,f =ma 解得f =5.0×103 N 4.如图,AB 是固定在竖直平面内半径R =1.25m 的1/4光滑圆弧轨道,OA 为其水平半径,圆弧轨道的最低处B 无缝对接足够长的水平轨道,将可视为质点的小球从轨道内表面最高点A 由静止释放.已知小球进入水平轨道后所受阻力为其重力的0.2倍,g 取 10m/s 2.求: (1)小球经过B 点时的速率;

2021高考物理专题--平抛运动(学生版)

2020年高考物理备考微专题精准突破 专题2.2 平抛运动 【专题诠释】 1.飞行时间 由t =2h g 知,时间取决于下落高度h ,与初速度v 0无关. 2.水平射程 x =v 0t =v 02h g ,即水平射程由初速度v 0和下落高度h 共同决定,与其他因素无关. 3.落地速度 v =v 2x +v 2y =v 20+2gh ,以θ表示落地速度与水平正方向的夹角,有tan θ=v y v x =2gh v 0 ,落地速度与初速度v 0和下落高度h 有关. 4.速度改变量 因为平抛运动的加速度为恒定的重力加速度g ,所以做平抛运动的物体在任意相等时间间隔Δt 内的速度改变量Δv =g Δt 是相同的,方向恒为竖直向下,如图所示. 5.两个重要推论 (1)做平抛运动的物体在任意时刻的瞬时速度的反向延长线一定通过此时水平位移的中点,如图所示,即x B =x A 2 . 推导: ???tan θ=y A x A -x B tan θ=v y v 0=2y A x A →x B =x A 2 (2)做平抛运动的物体在任意时刻任意位置处,有 tan θ =2tan α.

推导: ???tan θ=v y v 0=gt v 0tan α=y x =gt 2v 0 →tan θ=2tan α 【高考领航】 【2019·新课标全国Ⅱ卷】如图(a ),在跳台滑雪比赛中,运动员在空中滑翔时身体的姿态会影响其下落的 速度和滑翔的距离。某运动员先后两次从同一跳台起跳,每次都从离开跳台开始计时,用v 表示他在竖直 方向的速度,其v –t 图像如图(b )所示,t 1和t 2是他落在倾斜雪道上的时刻。则( ) A .第二次滑翔过程中在竖直方向上的位移比第一次的小 B .第二次滑翔过程中在水平方向上的位移比第一次的大 C .第二次滑翔过程中在竖直方向上的平均加速度比第一次的大 D .竖直方向速度大小为v 1时,第二次滑翔在竖直方向上所受阻力比第一次的大 【2018·新课标全国III 卷】在一斜面顶端,将甲乙两个小球分别以v 和2 v 的速度沿同一方向水平抛出,两 球都落在该斜面上。甲球落至斜面时的速率是乙球落至斜面时速率的( ) A .2倍 B .4倍 C .6倍 D .8倍 【2017·新课标全国Ⅰ卷】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 【2017·江苏卷】如图所示,A 、B 两小球从相同高度同时水平抛出,经过时间t 在空中相遇,若两球的抛出 速度都变为原来的2倍,则两球从抛出到相遇经过的时间为( )

高考物理力与运动知识归纳

高考物理力与运动知识归纳 Ⅰ。力的种类:(13个性质力) 这些性质力是受力分析不可少的“受力分析的基础” 重力: G = mg (g 随高度、纬度、不同星球上不同) 弹簧的弹力:F= Kx 滑动摩擦力:F 滑= μN 静摩擦力: O ≤ f 静≤ f m 万有引力: F 引=G 2 2 1r m m 电场力: F 电=q E =q d u 库仑力: F =K 2 21r q q (真空中、点电荷) 磁场力:(1)、安培力:磁场对电流的作用力。 公式: F= BIL (B ⊥I ) 方向:左手定则 (2)、洛仑兹力:磁场对运动电荷的作用力。公式: f=BqV (B ⊥V) 方向:左手定则 分子力:分子间的引力和斥力同时存在,都随距离的增大而减小,随距离的减小而增大,但斥力变化得快. 。 核力:只有相邻的核子之间才有核力,是一种短程强力。 Ⅱ。运动分类:(各种运动产生的力学和运动学条件及运动规律.............)是高中物理的重点、难点 ①匀速直线运动 F 合=0 V 0≠0 ②匀变速直线运动:初速为零,初速不为零, ③匀变速直、曲线运动(决于F 合与V 0的方向关系) 但 F 合= 恒力 ④只受重力作用下的几种运动:自由落体,竖直下抛,竖直上抛,平抛,斜抛等 ⑤圆周运动:竖直平面内的圆周运动(最低点和最高点);匀速圆周运动(关键搞清楚是向心力的来源) ⑥简谐运动:单摆运动,弹簧振子; ⑦波动及共振;分子热运动; ⑧类平抛运动; ⑨带电粒在电场力作用下的运动情况;带电粒子在f 洛作用下的匀速圆周运动 Ⅲ。物理解题的依据:(1)力的公式 (2) 各物理量的定义 (3)各种运动规律的公式 (4)物理中的定理、定律及数学几何关系 Ⅳ几类物理基础知识要点: 凡是性质力要知:施力物体和受力物体; 对于位移、速度、加速度、动量、动能要知参照物; 状态量要搞清那一个时刻(或那个位置)的物理量; 过程量要搞清那段时间或那个位侈或那个过程发生的;(如冲量、功等) 如何判断物体作直、曲线运动;如何判断加减速运动;如何判断超重、失重现象。 Ⅴ。知识分类举要 1.力的合成与分解:求F 1、F 2两个共点力的合力的公式: F=θCOS F F F F 212 2212++ 合力的方向与F 1成α角: tan α= F F F 212sin cos θθ + 注意:(1) 力的合成和分解都均遵从平行四边行法则。 (2) 两个力的合力范围: ? F 1-F 2 ? ≤ F ≤ F 1 +F 2 (3) 合力大小可以大于分力、也可以小于分力、也可以等于分力。 2.共点力作用下物体的平衡条件:静止或匀速直线运动的物体,所受合外力为零。 ∑F =0 或∑F x =0 ∑F y =0 推论:[1]非平行的三个力作用于物体而平衡,则这三个力一定共点。按比例可平移为一个封闭的矢量三角形 [2]几个共点力作用于物体而平衡,其中任意几个力的合力与剩余几个力(一个力)的合力一定等值反向 三力平衡:F 3=F 1 +F 2 摩擦力的公式: (1 ) 滑动摩擦力: f= μN 说明 :a 、N 为接触面间的弹力,可以大于G ;也可以等于G;也可以小于G b 、μ为滑动摩擦系数,只与接触面材料和粗糙程度有关,与接触面积大小、接触面相对运动快慢以及正压力N 无关. (2 ) 静摩擦力: 由物体的平衡条件或牛顿第二定律求解,与正压力无关. 大小范围: O ≤ f 静≤ f m (f m 为最大静摩擦力,与正压力有关) 说明:a 、摩擦力可以与运动方向相同,也可以与运动方向相反,还可以与运动方向成一定夹角。 b 、摩擦力可以作正功,也可以作负功,还可以不作功。 c 、摩擦力的方向与物体间相对运动的方向或相对运动趋势的方向相反。 d 、静止的物体可以受滑动摩擦力的作用,运动的物体可以受静摩擦力的作用。 3.力的独立作用和运动的独立性 当物体受到几个力的作用时,每个力各自独立地使物体产生一个加速度,就象其它力不存在一样,这个性质叫做力的独立作用原理。 一个物体同时参与两个或两个以上的运动时,其中任何一个运动不因其它运动的存在而受影响,物体所做的合运动等于这些相互独立的分运动的叠加。 根据力的独立作用原理和运动的独立性原理,可以分解加速度,建立牛顿第二定律的分量式,常常能解决一些较复杂的问题。 1 A

高考物理专题力学知识点之曲线运动分类汇编

高考物理专题力学知识点之曲线运动分类汇编 一、选择题 1.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 2.如图所示,两根长度不同的细绳,一端固定于O点,另一端各系一个相同的小铁球,两小球恰好在同一水平面内做匀速圆周运动,则() A.A球受绳的拉力较大 B.它们做圆周运动的角速度不相等 C.它们所需的向心力跟轨道半径成反比 D.它们做圆周运动的线速度大小相等 3.如图所示,在匀速转动的圆筒内壁上紧靠着一个物体,物体随筒一起转动,物体所需的向心力由下面哪个力来提供() A.重力B.弹力 C.静摩擦力D.滑动摩擦力 4.如图所示,小孩用玩具手枪在同一位置沿水平方向先后射出两粒弹珠,击中竖直墙上M、N两点(空气阻力不计),初速度大小分别为v M、v N,、运动时间分别为t M、t N,则 A.v M=v N B.v M>v N C.t M>t N D.t M=t N 5.如图所示,两小球从斜面的顶点先后以不同的初速度向右水平抛出,在斜面上的落点分

别是a和b,不计空气阻力。关于两小球的判断正确的是( ) A.落在b点的小球飞行过程中速度变化快 B.落在a点的小球飞行过程中速度变化大 C.小球落在a点和b点时的速度方向不同 D.两小球的飞行时间均与初速度0v成正比 6.质量为m的小球在竖直平面内的圆管轨道内运动,小球的直径略小于圆管的直径,如 v 图所示.已知小球以速度v通过最高点时对圆管的外壁的压力恰好为mg,则小球以速度 2通过圆管的最高点时(). A.小球对圆管的内、外壁均无压力 mg B.小球对圆管的内壁压力等于 2 mg C.小球对圆管的外壁压力等于 2 D.小球对圆管的内壁压力等于mg 7.如图所示,人用轻绳通过定滑轮拉穿在光滑竖直杆上的物块A,人以速度v0向左匀速拉绳,某一时刻,绳与竖直杆的夹角为,与水平面的夹角为,此时物块A的速度v1为 A. B. C. D. 8.如图,abc是竖直面内的光滑固定轨道,ab水平,长度为2R:bc是半径为R的四分之一的圆弧,与ab相切于b点.一质量为m的小球.始终受到与重力大小相等的水平外力

考点03 平抛运动与圆周运动-2018年高考物理二轮核心考点(解析版)

2018届高考二轮复习之核心考点系列之物理考点总动员【二轮精品】考点03 平抛运动与圆周运动 【命题意图】 考查平抛运动规律,摩擦力、向心力的来源、圆周运动的规律以及离心运动等知识点,意在考查考生对圆周运动知识的理解能力和综合分析能力。 【专题定位】 本专题解决的是物体(或带电体)在力的作用下的曲线运动的问题.高考对本专题的考查以运动的组合为线索,进而从力和能的角度进行命题,题目情景新,过程复杂,具有一定的综合性.考查的主要内容有:①曲线运动的条件和运动的合成与分解;②平抛运动规律;③圆周运动规律;④平抛运动与圆周运动的多过程组合问题;⑤应用万有引力定律解决天体运动问题;⑥带电粒子在电场中的类平抛运动问题;⑦带电粒子在磁场内的匀速圆周运动问题;⑧带电粒子在简单组合场内的运动问题等.用到的主要物理思想和方法有:运动的合成与分解思想、应用临界条件处理临界问题的方法、建立类平抛运动模型方法、等效代替的思想方法等。 【考试方向】 高考对平抛运动与圆周运动知识的考查,命题多集中在考查平抛运动与圆周运动规律的应用及与生活、生产相联系的命题,多涉及有关物理量的临界和极限状态求解或考查有关平抛运动与圆周运动自身固有的特征物理量。竖直平面内的圆周运动结合能量知识命题,匀速圆周运动结合磁场相关知识命题是考试重点,历年均有相关选择题或计算题出现。 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。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。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。 【应考策略】 熟练掌握平抛、圆周运动的规律,对平抛运动和圆周运动的组合问题,要善于由转折点的速度进行突破;熟悉解决天体运动问题的两条思路;灵活应用运动的合成与分解的思想,解决带电粒子在电场中的类平抛运动问题;对带电粒子在磁场内的匀速圆周运动问题,掌握找圆心、求半径的方法。 【得分要点】 1. 对于平抛运动,考生需要知道以下几点: (1)解决平抛运动问题一般方法 解答平抛运动问题时,一般的方法是将平抛运动沿水平和竖直两个方向分解,这样分解的优点是不用分解初速度,也不用分解加速度,即先求分速度、分位移,再求合速度、合位移;特别提醒:分解平抛运动的末速度往往成为解题的关键。

高考物理专题力学知识点之曲线运动分类汇编及答案

高考物理专题力学知识点之曲线运动分类汇编及答案 一、选择题 1.如图所示,B和C 是一组塔轮,固定在同一转动轴上,其半径之比为R B∶R C=3∶2,A 轮的半径与C轮相同,且A轮与B轮紧靠在一起,当A 轮绕其中心的竖直轴转动时,由于摩擦的作用,B 轮也随之无滑动地转动起来.a、b、c 分别为三轮边缘上的三个点,则a、b、c 三点在运动过程中的() A.线速度大小之比为 3∶2∶2 B.角速度之比为 3∶3∶2 C.向心加速度大小之比为 9∶6∶4 D.转速之比为 2∶3∶2 2.关于物体的受力和运动,下列说法正确的是() A.物体在不垂直于速度方向的合力作用下,速度大小可能一直不变 B.物体做曲线运动时,某点的加速度方向就是通过这一点的曲线的切线方向 C.物体受到变化的合力作用时,它的速度大小一定改变 D.做曲线运动的物体,一定受到与速度不在同一直线上的合外力作用 3.如图所示,小孩用玩具手枪在同一位置沿水平方向先后射出两粒弹珠,击中竖直墙上M、N两点(空气阻力不计),初速度大小分别为v M、v N,、运动时间分别为t M、t N,则 A.v M=v N B.v M>v N C.t M>t N D.t M=t N 4.如图所示,两小球从斜面的顶点先后以不同的初速度向右水平抛出,在斜面上的落点分别是a和b,不计空气阻力。关于两小球的判断正确的是( ) A.落在b点的小球飞行过程中速度变化快 B.落在a点的小球飞行过程中速度变化大 C.小球落在a点和b点时的速度方向不同 D.两小球的飞行时间均与初速度0v成正比 5.某质点同时受到在同一平面内的几个恒力作用而平衡,某时刻突然撤去其中一个力,以

高考物理二轮复习专题一直线运动

专题一直线运动 『经典特训题组』 1.如图所示,一汽车在某一时刻,从A点开始刹车做匀减速直线运动,途经B、C两点,已知AB=3.2 m,BC=1.6 m,汽车从A到B及从B到C所用时间均为t=1.0 s,以下判断正确的是() A.汽车加速度大小为0.8 m/s2 B.汽车恰好停在C点 C.汽车在B点的瞬时速度为2.4 m/s D.汽车在A点的瞬时速度为3.2 m/s 答案C 解析根据Δs=at2,得a=BC-AB t2=-1.6 m/s 2,A错误;由于汽车做匀减速 直线运动,根据匀变速直线运动规律可知,中间时刻的速度等于这段时间内的平 均速度,所以汽车经过B点时的速度为v B=AC 2t=2.4 m/s,C正确;根据v C=v B+ at得,汽车经过C点时的速度为v C=0.8 m/s,B错误;同理得v A=v B-at=4 m/s,D错误。 2.如图,直线a和曲线b分别是在平直公路上行驶的汽车a和b的位置—时间(x-t)图线。由图可知() A.在t1时刻,b车追上a车 B.在t1到t2这段时间内,b车的平均速度比a车的大 C.在t2时刻,a、b两车运动方向相同 D.在t1到t2这段时间内,b车的速率一直比a车的大 答案A

解析在t1时刻之前,a车在b车的前方,在t1时刻,a、b两车的位置坐标相同,两者相遇,说明在t1时刻,b车追上a车,A正确;根据x-t图线纵坐标的变化量表示位移,可知在t1到t2这段时间内两车的位移相等,则两车的平均速度相等,B错误;由x-t图线切线的斜率表示速度可知,在t2时刻,a、b两车运动方向相反,C错误;在t1到t2这段时间内,b车图线斜率不是一直比a车的大,所以b车的速率不是一直比a车的大,D错误。 3.甲、乙两汽车在一平直公路上同向行驶。在t=0到t=t1的时间内,它们的v-t图象如图所示。在这段时间内() A.汽车甲的平均速度比乙的大 B.汽车乙的平均速度等于v1+v2 2 C.甲、乙两汽车的位移相同 D.汽车甲的加速度大小逐渐减小,汽车乙的加速度大小逐渐增大 答案A 解析根据v-t图象中图线与时间轴围成的面积表示位移,可知甲的位移大于乙的位移,而运动时间相同,故甲的平均速度比乙的大,A正确,C错误;匀变速 直线运动的平均速度可以用v1+v2 2来表示,由图象可知乙的位移小于初速度为v2、 末速度为v1的匀变速直线运动的位移,故汽车乙的平均速度小于v1+v2 2,B错误; 图象的斜率的绝对值表示加速度的大小,甲、乙的加速度均逐渐减小,D错误。 4. 如图所示是某物体做直线运动的v2-x图象(其中v为速度,x为位置坐标),下列关于物体从x=0处运动至x=x0处的过程分析,其中正确的是()

高考物理复习专题平抛运动练习题

一、选择题 ()1、一个物体以初速度v0水平抛出,经t秒时,其速度竖直方向分量和v0大小相等,t 等于: A、B、C、D、 ()2、一个物体以初速度v0水平抛出,落地速度为v,则物体运动时间为: A、B、 C、D、 ()3、如图所示,以水平初速度v0=9.8m/s秒抛出的物体,飞行一段时间后,垂 直地撞在倾角θ=30°的斜面上,可知物体完成这段飞行的时间是: A、 B、C、D、2s ()4、正在水平匀速飞行的飞机,每隔1秒种释放一个小球,先后共释放5个,不计空气阻力,则: A、这5个小球在空中排成一条直线 B、这5个小球在空中处在同一抛物上 C、在空中,第1、2两球间的距离保持不变 D、相邻两球的落地点间距离相等 ()5、如图,A点处有一光源S,小球在A处平抛恰好落到墙角处的B点, 则球在墙上影子的运动是: A、匀速直线运动 B、匀加速直线运动 C、变加速直线运动 D、无法确定 ()6、如图所示,在坡度一定的斜面顶点以大小相同的初速v同时水平 向左与水平向右抛出两个小球A和B,两侧斜坡的倾角分别为37°和53°, 小球均落在坡面上,若不计空气阻力,则A和B两小球的运动时间之比为: A、3:4 B、4:3 C、9:16 D、16:9 7、从同一高度h向同一方向水平抛出甲、乙两个小球,初速度分别为v1,v2,且v1>v1,则落地时间t1:t2=__________,两球落地点相距Δx=__________。

8、从某一高度平抛一个物体,忽略空气阻力,如果落地前它的速度是v0,则物体飞行时间为 _________,抛出点到落地点高度为__________,射程为__________。 9、平抛一物体,抛出后第2S内的位移大小S=25m,g=10m/s2,则物体水平初速度v0= _________ m/s,抛出后第2S末的速度大小为_________1m/s,方向为_________。 10、以8m/s的初速度将一小球水平抛出,若它落地时速度方向与水平方向成37°角,则小球的飞 行时间是__________s,其抛出时间的高度是__________m,落地点与抛出点水平距离 是_____________m,落地速度大小是__________m/s。 11、从空中同一点沿水平方向同时抛出两个小球,它们的初速度大小分别是V10 和V20,它们的初速度方向相反。求经过时间t=_____两小球速度之间的夹角等于90°。 12、如图所示为小球做平抛运动的闪光照片的一部分,图中每一小方格边长5厘米,g取10米/秒2,则(1)闪光的频率是__________次/秒。 (2)小球运动的水平分速度是__________米/秒。 (3)小球经过B点时竖直分速度大小是__________米/秒。

高考物理专题力与曲线运动教学案

专题3 力与曲线运动 【2018年高考考纲解读】 (1)曲线运动及运动的合成与分解 (2)平抛运动 (3)万有引力定律的应用 (4)人造卫星的运动规律 (5)平抛运动、圆周运动与其他知识点综合的问题 【命题趋势】 (1)单独考查曲线运动的知识点时,题型一般为选择题. (2)人造卫星问题仍是2016年高考的热点,题型仍为选择题,涉及的问题一般有: ①结合牛顿第二定律和万有引力定律考查. ②结合圆周运动知识考查卫星的线速度、角速度、周期、向心加速度与轨道半径的关系. ③结合宇宙速度进行考查. 【重点、难点剖析】 本专题的高频考点主要集中在对平抛运动和圆周运动规律的考查上,本专题常考的考点还有运动的合成与分解,考查的难度中等,题型一般为选择和计算。本专题还常与功和能、电场和磁场等知识进行综合考查。 1.必须精通的几种方法 (1)两个分运动的轨迹及运动性质的判断方法 (2)小船渡河问题、绳和杆末端速度分解问题的分析方法 (3)平抛运动、类平抛运动的分析方法 (4)火车转弯问题、竖直面内圆周运动问题的分析方法 2.必须明确的易错易混点 (1)两个直线运动的合运动不一定是直线运动 (2)合运动是物体的实际运动 (3)小船渡河时,最短位移不一定等于小河的宽度 (4)做平抛运动的物体,其位移方向与速度方向不同 (5)做圆周运动的物体,其向心力由合外力指向圆心方向的分力提供,向心力并不是物体“额外”受到的力

(6)做离心运动的物体并没有受到“离心力”的作用 3.合运动与分运动之间的三个关系 关系说明 等时性各分运动运动的时间与合运动运动的时间相等 一个物体同时参与几个分运动,各个分运动独立进行、互不影独立性 响 等效性各个分运动的规律叠加起来与合运动的规律效果完全相同 4.分析平抛运动的常用方法和应注意的问题 (1)处理平抛运动(或类平抛运动)时,一般将运动沿初速度方向和垂直于初速度方向进行分解,先按分运动规律列式,再用运动的合成求合运动。 (2)对于在斜面上平抛又落到斜面上的问题,其竖直位移与水平位移之比等于斜面倾角的正切值。 (3)若平抛的物体垂直打在斜面上,则物体打在斜面上瞬间,其水平速度与竖直速度之比等于斜面倾角的正切值。 5.平抛运动的两个重要结论 (1)设做平抛运动的物体在任意时刻、任意位置处的瞬时速度与水平方向的夹角为θ,位移与水平方向的夹角为φ,则有tanθ=2tanφ。如图甲所示。 (2)做平抛运动的物体任意时刻的瞬时速度的反向延长线一定通过此时水平位移的中点。如图乙所示。 6. 解答圆周运动问题 (1)对于竖直面内的圆周运动要注意区分“绳模型”和“杆模型”,两种模型在最高点的临界条件不同。 (2)解答圆周运动问题的关键是正确地受力分析,确定向心力的来源。解决竖直面内圆周问

高考物理知识专题整理大全二:直线运动

二、直线运动 1、质点: ⑴定义:用来代替物体的只有质量、没有形状和大小的点,它是一个理想化的物理模型。 ⑵物体简化为质点的条件:只考虑平动或物体的形状大小在所研究的问题中可以忽略不计这两种情况。 2、位置、位移和路程 ⑴位置:质点在空间所处的确定的点,可用坐标来表示。 ⑵位移:描述质点位置改变的物理量,是矢量。方向由初位置指向末位置。大小则是从初位置到末位置的直线距离 ⑶路程:质点实际运动轨迹的长度,是标量。只有在单方向的直线运动中,位移的大小才等于路程。 3、时间与时刻 ⑴时刻:在时间轴上可用一个确定的点来表示。如“第3秒末”、“第5秒初”等 ⑵时间:指两时刻之间的一段间隔。在时间轴上用一段线段来表示。如:“第2秒内”、“1小时”等 4、速度和速率 ⑴平均速度:①v=Δs/Δt ,对应于某一时间(或某一段位移)的速度。 ②平均速度是矢量,方向与位移Δs 的方向相同。 ③公式2 0t v v v += ,只对匀变速直线运动才适用。 ⑵瞬时速度:①对应于某一时刻(或某一位置)的速度。 ②当Δt 0时,平均速度的极限为瞬时速度。 ③瞬时速度的方向就是质点在那一时刻(或位置)的运动方向。 ④简称速度 ⑶平均速率:①质点在某一段时间内通过的路程和所用的时间的比值叫做这段时间内的平 均速率。 ②平均速率是标量。 一、知识网络 概念

③只有在单方向的直线运动中,平均速度的大小才等于平均速率。 ④平均速率是表示质点平均快慢的物理量 ⑷瞬时速率:①瞬时速度的大小。 ②是标量。 ③简称为速率。 5、加速度 ⑴速度的变化:Δv =v t -v 0,描述速度变化的大小和方向,是矢量。 ⑵加速度:①是描述速度变化快慢的物理量。 ②公式:a =Δv/Δt 。 ③是矢量。 ④在直线运动中,若a 的方向与初速度v 0的方向相同,质点做匀加速运动;若a 的方向与初速度v 0的方向相反,质点做匀减速运动 6、匀速直线运动: ⑴定义:物体在一条直线上运动,如果在任何相等的时间内通过的位移都相等,则称物体 在做匀速直线运动 ⑵匀速直线运动只能是单向运动。定义中的“相等时间”应理解为所要求达到的精度范围内的任意相等时间。 ⑶在匀速直线运动中,位移跟发生这段位移所用时间的比值叫做匀速直线运动的速度。它是描述质点运动快慢和方向的物理量。速度的大小叫做速率。 ⑷匀速直线运动的规律:①t s v = ,速度不随时间变化。 ②s=vt ,位移跟时间成正比关系。 ⑸匀速直线运动的规律还可以用图象直观描述。 ①s-t 图象(位移图象):依据S = vt 不同时间对应不同的位移, 位移S 与时间t 成正比。所以匀速直线运动的位移图象是过原点的一条倾斜的直线, 这条直线是表示正比例函数。而直线的斜率即匀速 直线运动的速度。(有tg α= =S t v )所以由位移图象不仅可以求出速度, 还可直接读出任意时间内的位移(t 1时间内的位移S 1)以及可直接读出发生任一位移S 2所需的时间t 2。 ②v-t 图象,由于匀速直线运动的速度不随时间而改变, 所以它的 速度图象是平行时间轴的直线。直线与横轴所围的面积表示质点的位移。 例题: 关于质点,下述说法中正确的是: (A)只要体积小就可以视为质点 (B)在研究物体运动时,其大小与形状可以不考虑时,可以视为质点 (C)物体各部分运动情况相同,在研究其运动规律时,可以视为质点 (D)上述说法都不正确 解析:用来代替物体的有质量的点叫做质点。用一个有质量的点代表整个物体,以确定物体的位置、研究物体的运动,这是物理学研究问题时采用的理想化模型的方法。 把物体视为质点是有条件的,条件正如选项(B)和(C)所说明的。 答:此题应选(B)、(C)。 例题: 小球从3m 高处落下,被地板弹回,在1m 高处被接住,则小球通过的路程和位移的大小分别是: (A)4m,4m (B)3m,1m (C)3m,2m (D)4m,2m

高考物理平抛运动专题

第二轮重点突破(3)——平抛运动专题 连城一中林裕光 当物体初速度水平且仅受重力作用时的运动,被称为平抛运动。其轨迹为抛物线,性质为匀变速运动。平抛运动可分解为水平方向的匀速运动和竖直方向的自由落体运动这两个分运动。广义地说,当物体所受的合外力恒定且与初速度垂直时,做类平抛运动。 1、平抛运动基本规律 ① 速度:v x v 0 ,v y gt 合速度v v x2v y2方向:tanθ=gt v x v o ②位移 x=v o t y= 1gt2合位移大小: s= x2y2方向:tanα = y g t x 2v o ③时间由 y=1gt2得 t= 2y(由下落的高度 y决定)2x ④竖直方向自由落体运动,匀变速直线运动的一切规律在竖直方向上都成立。 应用举例 (1)方格问题 【例 1】平抛小球的闪光照片如图。已知方格 边长闪光照相的频闪间隔 T,求: v0、 g、v c 2)临界问题 典型例题是在排球运动中,为了使从某一位置和某一高度水平扣出的球既不触网、又不出界,扣球速度的取值范围应是多少? 例 2】已知网高 H ,半场长 L,扣球点高 h,扣球点离网水平距离 s、

求:水平扣

球速度 v 的取值范围。 【例 3】如图所示,长斜面 OA 的倾角为 θ,放在水平地面上,现从顶点 O 以速度 v 0 平抛一小球,不计空气阻力,重力加速度为 g ,求小球在飞行过程中离斜面的最大距离 s 是多少? (3)一个有用的推论 平抛物体任意时刻瞬时时速度方向的反向延长线与初 速度延长线的交点到抛出点的距离都等于水平位移的一半。 证明:设时间 t 内物体的水平位 移为 s ,竖直位移为 h , 则末速度的水平 分量 v x =v 0=s/t , 而竖直 分量 v y =2h/t , v y 2h , tan , v x s 【例 4】 从倾角为 θ=30 °的斜面顶端以初动能 E=6J 向 下坡方向平抛出一个小球,则小球落到斜面上时的动能 E / 为 _____ J 。 例题参考答案: 1、解析:水平方 向: 2a 2 a v 0 2T a 竖直方向: s gT 2 , g T a 2 先求 C 点的水平分速度 v x 和竖直分速度 v y ,再求合速度 v C : 所以有 s hs tan 2 h s v y α D

2014-2018高考物理曲线运动真题

专题四曲线运动 (2017~2018年) 201701 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 201803 4.在一斜面顶端,将甲乙两个小球分别以v和的速度沿同一方向水平抛出,两球都落在该斜面上。甲球落至斜面时的速率是乙球落至斜面时速率的 A.2倍 B.4倍 C.6倍 D.8倍

(2016~2014年) 1.(2016·全国卷Ⅰ,18,6分)(难度★★)(多选)一质点做匀速直线运动,现对其施加一恒力,且原来作用在质点上的力不发生改变,则() A.质点速度的方向总是与该恒力的方向相同 B.质点速度的方向不可能总是与该恒力的方向垂直 C.质点加速度的方向总是与该恒力的方向相同 D.质点单位时间内速率的变化量总是不变 2.(2016·全国卷Ⅱ,16,6分)(难度★★★)小球P和Q用不可伸长的轻绳悬挂在天花板上,P球的质量大于Q球的质量,悬挂P球的绳比悬挂Q球的绳短。将两球拉起,使两绳均被水平拉直,如图所示。将两球由静止释放。在各自轨迹的最低点() A.P球的速度一定大于Q球的速度 B.P球的动能一定小于Q球的动能 C.P球所受绳的拉力一定大于Q球所受绳的拉力 D.P球的向心加速度一定小于Q球的向心加速度

3.(2016·江苏单科,2,3分)(难度★★)有A、B两小球,B的质量为A的两倍,现将它们以相同速率沿同一方向抛出,不计空气阻力,图中①为A的运动轨迹,则B的运动轨迹是() A.①B.②C.③D.④ 4.(2015·安徽理综,14,6分)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

高考物理专题:运动学

直线运动规律及追及问题 一 、 例题 例题1.一物体做匀变速直线运动,某时刻速度大小为4m/s ,1s 后速度的大小变为10m/s ,在这1s 内该物体的 ( ) A.位移的大小可能小于4m B.位移的大小可能大于10m C.加速度的大小可能小于4m/s D.加速度的大小可能大于10m/s 析:同向时2201/6/14 10s m s m t v v a t =-=-= 反向时2202/14/1 4 10s m s m t v v a t -=--=-= 式中负号表示方向跟规定正方向相反 答案:A 、D 例题2:两木块自左向右运动,现用高速摄影机在同一底片上多次曝光,记录下木快每次曝光时的位置,如图所示,连续两次曝光的时间间隔是相等的,由图可知 ( ) A 在时刻t 2以及时刻t 5两木块速度相同 B 在时刻t1两木块速度相同 C 在时刻t 3和时刻t 4之间某瞬间两木块速度相同 D 在时刻t 4和时刻t 5之间某瞬间两木块速度相同 解析:首先由图看出:上边那个物体相邻相等时间内的位移之差为恒量,可以判定其做匀变速直线运动;下边那个物体很明显地是做匀速直线运动。由于t 2及t 3时刻两物体位置相同,说明这段时间内它们的位移相等,因此其中间时刻的即时速度相等,这个中间时刻显然在t 3、t 4之间 答案:C 例题3 一跳水运动员从离水面10m 高的平台上跃起,举双臂直立身体离开台面,此 时中心位于从手到脚全长的中点,跃起后重心升高0.45m 达到最高点,落水时身体竖直,手先入水(在此过程中运动员水平方向的运动忽略不计)从离开跳台到手触水面,他可用于完成空中动作的时间是多少?(g 取10m/s 2 结果保留两位数字) 解析:根据题意计算时,可以把运动员的全部质量集中在重心的一个质点,且忽略其水平方向的运 动,因此运动员做的是竖直上抛运动,由g v h 22 0=可求出刚离开台面时的速度s m gh v /320==, 由题意知整个过程运动员的位移为-10m (以向上为正方向),由202 1 at t v s +=得: -10=3t -5t 2 解得:t ≈1.7s 思考:把整个过程分为上升阶段和下降阶段来解,可以吗? 例题4.如图所示,有若干相同的小钢球,从斜面上的某一位置每隔0.1s 释放一颗,在连续释放若干颗钢球后对斜面上正在滚动的 t 1 t 2 t 3 t 4 t 5 t 6 t 7 t 1 t 2 t 3 t 4 t 5 t 6 t 7

高考物理复习专题平抛运动练习题

高考物理复习专题平抛 运动练习题 集团标准化小组:[VVOPPT-JOPP28-JPPTL98-LOPPNN]

一、选择题 ()1、一个物体以初速度v0水平抛出,经t秒时,其速度竖直方向分量和v0大小相等,t等于: A、B、C、D、 ()2、一个物体以初速度v0水平抛出,落地速度为v,则物体运动时间为: A、B、 C、D、 ()3、如图所示,以水平初速度v0=9.8m/s秒抛出的物体,飞行一段时间后,垂直地撞在倾角θ=30°的斜面上,可知物体完成这段飞行的时间是: A、 B、C、D、2s ()4、正在水平匀速飞行的飞机,每隔1秒种释放一个小球,先后共释放5个,不计空气阻力,则: A、这5个小球在空中排成一条直线 B、这5个小球在空中处在同一抛物上 C、在空中,第1、2两球间的距离保持不变 D、相邻两球的落地点间距离相等 ()5、如图,A点处有一光源S,小球在A处平抛恰好落到墙角处的B点,则球在墙上影子的运动是: A、匀速直线运动 B、匀加速直线运动 C、变加速直线运动 D、无法确定 ()6、如图所示,在坡度一定的斜面顶点以大小相同的初速v同时水平向左与水平向右抛出两个小球A和B,两侧斜坡的倾角分别为37°和53°,小球均落在坡面上,若不计空气阻力,则A和B两小球的运动时间之比为: A、3:4 B、4:3 C、9:16 D、16:9 7、从同一高度h向同一方向水平抛出甲、乙两个小球,初速度分别为v1,v2,且v1>v1,则落地时间t1:t2=__________,两球落地点相距Δx=__________。 8、从某一高度平抛一个物体,忽略空气阻力,如果落地前它的速度是v0,则物体飞行时间为 _________,抛出点到落地点高度为__________,射程为__________。 9、平抛一物体,抛出后第2S内的位移大小S=25m,g=10m/s2,则物体水平初速度v0=_________

第一轮高考物理力和运动测试题

第二轮复习(高考物理·大纲版) 《力和运动提高检测题》 一、选择题(共8小题,每小题6分,计48分。不定项选择,全部选对的得6分,部分选对的得3分,选错或不选的得0分) 1.下列关于力的说法正确的是() A.作用力和反作用力作用在同一物体上 B.太阳系中的行星均受到太阳的引力作用 C.运行的人造地球卫星所受引力的方向不变 D.伽利略的理想实验说明了力不是维持物体运动的原因 2.图1为节日里悬挂灯笼的一种方式,A、B点等高,O为结点,轻绳AO、BO长 度相等,拉力分别为F A 、F B, 灯笼受到的重力为G.下列表述正确的是( ) A. F A 一定小于G B.F A 与 F B 大小相等 C. F A 与 F B 是一对平衡力 D. F A 与 F B 大小之和等于G 图1 3.图2是某质点运动的速度图像,由图像得到的正确结果是( ) A.0~1s内的平均速度是2m/s B.0~2s内位移大小是3m C.0~1s内加速度大于2~4s内的加速度 D.0~1s内的运动方向与2~4s内的运动方向相反

图2 4.斜坡型的屋顶具有保温、节能、美观等优点,农村的平房大都采用这种屋顶,城市中的一些居民楼也进行了“平改坡”的改造,在进行这种斜坡型房顶的设计中,考虑到下雨时落至房顶的雨水要能尽快地淌离房顶,以减少屋顶漏水的可能.在如图3所示的四种情景中最符合上述要求的是( ) 图3 5.一物体恰能在一个斜面体上沿斜面匀速下滑,若沿如图4所示方向用力向下推此物体,使物体加速下滑,则斜面体受到地面的摩擦力是( ) A.不受摩擦力 B.方向水平向右 C.方向水平向左 D.无法判断大小和方向 图4

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