2019年高考物理 題型集結(jié)號(hào) 專題3.3 動(dòng)態(tài)分析與極值.doc
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專題3.3 動(dòng)態(tài)分析與極值【題型概覽】在動(dòng)力學(xué)的動(dòng)態(tài)分析中,動(dòng)態(tài)變化可以是由于施加的外力變化引起的,可以是物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化引起的,也可以是物體所處的情景變化如接觸面的動(dòng)摩擦因數(shù)變化引起的;研究對(duì)象可以是單體可以是連接體;連接體可以是直接接觸的,也可以是通過(guò)繩、彈簧、桿、滑輪等相連接的;接觸面可以是水平面、豎直面、斜面、曲面等【題型通解】1.單體的動(dòng)態(tài)分析中,物體只在二個(gè)力作用下可用圖解法可用解析式法,二個(gè)以上的力作用下通常采用解析式法2.連接體的動(dòng)態(tài)分析中靈活選用整體與隔離法例1.如圖所示,bc為固定在小車上的水平橫桿,物塊M串在桿上,靠摩擦力保持相對(duì)桿靜止,M又通過(guò)輕細(xì)線懸吊著一個(gè)小鐵球m,此時(shí)小車正以大小為a的加速度向右做勻加速運(yùn)動(dòng),而M、m均相對(duì)小車靜止,細(xì)線與豎直方向的夾角為q小車的加速度逐漸增大,M始終和小車保持相對(duì)靜止,當(dāng)加速度增加到2a時(shí)A橫桿對(duì)M的摩擦力增加到原來(lái)的2倍B橫桿對(duì)M彈力不變 C細(xì)線與豎直方向的夾角增加到原來(lái)的2倍D細(xì)線的拉力增加到原來(lái)的2倍【答案】AB用圖解法,如圖所示,重力不變,a變?yōu)樵瓉?lái)的2倍時(shí)合力變?yōu)樵瓉?lái)2倍,則細(xì)線與豎直方向夾角的正切值變?yōu)樵瓉?lái)2倍,拉力即斜邊增大的倍數(shù)必小于2,CD皆錯(cuò)誤例2.如右圖,水平地面上有一楔形物塊,其斜面上有一小物塊b,b與平行于斜面的細(xì)繩的一端相連,細(xì)繩的另一端固定在斜面上a與b之間光滑,a和b以共同速度在地面軌道的光滑段向左運(yùn)動(dòng)當(dāng)它們剛運(yùn)行至軌道的粗糙段時(shí)a b 右左例2圖A繩的張力減小,b對(duì)a的正壓力減小B繩的張力增加,斜面對(duì)b的支持力增加C繩的張力減小,地面對(duì)a的支持力增加D繩的張力增加地面對(duì)a的支持力減小【答案】C【解析】在光滑段運(yùn)動(dòng)時(shí),系統(tǒng)及物塊b處于平衡狀態(tài),因此有,;當(dāng)它們剛運(yùn)行至軌道的粗糙段時(shí),系統(tǒng)有水平向右的加速度,此時(shí)有兩種可能,一是物塊b仍相對(duì)靜止,豎直方向加速度為零,則仍成立,但,因此繩的張力將減小,而地面對(duì)a的支持力不變;二是物塊b相對(duì)于a向上滑動(dòng),具有向上的加速度,是超重,因此繩的張力減小,地面對(duì)a的支持力增大,C正確。FNmgF例2答圖3.在判定涉及靜摩擦力的動(dòng)態(tài)問(wèn)題時(shí),注意其方向在過(guò)程中是否發(fā)生了改變。 【題型對(duì)練】1.如圖所示,小車上固定著三角硬桿,桿的端點(diǎn)固定著一個(gè)質(zhì)量為m的小球。當(dāng)小車水平向右的加速度逐漸增大時(shí),桿對(duì)小球的作用力的變化情況(用F1至F4變化表示)可能是下圖中的(OO沿桿方向)【答案】C 【解析】桿對(duì)球的作用產(chǎn)生兩個(gè)效果:一是在豎直方向的分力與小球和重力相平衡,此分力不變,另一是水平方向上的分力使小球在水平方向上產(chǎn)生加速度,此分力逐漸增大。C正確其余錯(cuò)誤。另解:圖解法,小球在重力、桿的彈力兩個(gè)力作下沿水平方向向右加速運(yùn)動(dòng),作出力的合成圖示如圖所示,由于重力不變、合力方向水平,故桿對(duì)球的作用力N末端位于同一水平線上,故C正確。2.如圖所示,小車上物體的質(zhì)量m=8 kg,它被一根在水平方向上拉伸了的輕彈簧拉住而靜止在小車上,這時(shí)彈簧的彈力是6 N.現(xiàn)對(duì)小車施加一水平向右的作用力,使小車由靜止開始運(yùn)動(dòng),在小車的加速度由零逐漸增大到1 m/s2的過(guò)程中,以下說(shuō)法正確的A.物體與小車始終保持相對(duì)靜止,彈簧對(duì)物體的作用力始終未發(fā)生變化B.物體受到的摩擦力先減小、后增大,先向左、后向右C.當(dāng)小車的加速度為0.75 m/s2時(shí)物體不受摩擦力的作用D.小車以1 m/s2的加速度向右做勻加速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)物體受到的摩擦力為8 N【答案】ABD3.如圖所示,輕繩跨過(guò)定滑輪(與滑輪間的摩擦不計(jì))一端系一重力為的物體,一端用=的豎直向下的拉力作用,結(jié)果物體上升的加速度為;后來(lái)將的力改為掛上一個(gè)重力為的物體,M向上運(yùn)動(dòng)的加速度為;再后來(lái)又用=的力與豎直方向成角斜向下拉繩子,向上運(yùn)動(dòng)的加速度為。則下列選項(xiàng)正確的是 A= C= D=【答案】D 【解析】第一次與第三次繩中張力都中F3Mg,物體受力相同、加速度相同,大小為FMg=Ma,得。第二次取整體為研究對(duì)象,有,得a2=0.5g,故D正確。4.一質(zhì)量為m的物塊恰好靜止在傾角為的斜面上,現(xiàn)對(duì)物塊施加一個(gè)豎直向下的恒力F,如圖所示。則物塊A處于靜止?fàn)顟B(tài) B沿斜面加速下滑C受到的摩擦力不變 D受到的合外力增大【答案】A【解析】施加恒力F之前物塊恰好靜止,表明摩擦力達(dá)到最大靜摩擦力,由受力及平衡條件有,即.施加恒力F后物塊受到沿平行斜面向下的作用,物塊對(duì)斜面的壓力,此時(shí)的最大靜摩擦力,故物塊仍是恰好不下滑,仍處于靜止?fàn)顟B(tài),合力仍為零,只有A正確.5.在光滑水平面上,放著兩塊長(zhǎng)度相同、質(zhì)量分別為M1和M2的木板,在兩木板的左端各放一個(gè)大小、形狀、質(zhì)量完全相同的物塊,如圖所示,開始時(shí)各物塊均靜止,今在兩物塊上各作用一水平恒力F1、F2,當(dāng)物塊和木板分離時(shí),兩木板的速度分別為v1和v2,物塊和兩木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)相同.下列說(shuō)法正確的是( ) A.若F1=F2,M1M2,則v1v2 B.若F1=F2,M1M2,則v1v1,A錯(cuò)誤。同理可判定BD錯(cuò)誤C正確。6.如圖所示,木板 OA 可繞軸 O 在豎直平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng),某研究小組利用此裝置探究物塊的加速度 a 與斜面傾角 之間 的關(guān)系已知物塊始終受到方向沿斜面向上、大小為 F 8 N的拉力作用,由靜止開始運(yùn)動(dòng),物塊的質(zhì)量 m 1kg,通過(guò)多次改變斜面傾角 ,重復(fù)實(shí)驗(yàn),用測(cè)得的數(shù)據(jù)描繪出了如圖所示的 a 關(guān)系圖象若物塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)為 = 0.2,物塊與木板間的最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力,重力加速度 g =10 m/s2 求:(1)圖線與 a 軸交點(diǎn)坐標(biāo) a0;(2)圖線與 軸交點(diǎn)坐標(biāo) 1 滿足的條件(用代數(shù)式表示);(3)如果木板長(zhǎng) L 2 m,傾角 =37,物塊在 F 的作用下從 O 點(diǎn)由靜止開始運(yùn)動(dòng),要使物塊不沖出木板頂端,力 F 作用的最長(zhǎng)時(shí)間(sin370.6,cos370.8)【答案】(1)6m/s2(2)(3)【解析】(1)對(duì)物塊,時(shí) ,有 解得:m/s2(2)當(dāng)時(shí),物塊的加速度恰好為零,有 以上兩式聯(lián)立解得: (3)設(shè)F最長(zhǎng)作用時(shí)間為t,有,撤去F后,有 解得:s7. 如圖所示,A、B 兩物塊的質(zhì)量分別為 2 m 和 m, 靜止疊放在水平地面上. A、B 間的動(dòng)摩擦因數(shù)為,B 與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為/2. 最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力,重力加速度為 g. 現(xiàn)對(duì) A 施加一水平拉力 F,則( A) 當(dāng) F 3 mg 時(shí),A 相對(duì) B 滑動(dòng)( D) 無(wú)論 F 為何值,B 的加速度不會(huì)超過(guò)g/2【答案】BCD F-f2=3ma,解得a=g/3,B正確。8.如圖所示,一質(zhì)量m=0.4 kg的小物塊,以=2 m/s的初速度,在與斜面成某一夾角的拉力F作用下,沿斜面向上做勻加速運(yùn)動(dòng),經(jīng)t=2s的時(shí)間物塊由A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn),A,B之間的距離L=10 m.已知斜面傾角= ,物塊與斜面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)=.重力加速度g取10 m/. (1)求物塊加速度的大小及到達(dá)B點(diǎn)時(shí)速度的大小;(2)拉力F與斜面夾角多大時(shí),拉力F最小?拉力F的最小值是多少?【答案】(1)3m/s2,8m/s(2)300,【解析】(1)設(shè)物塊加速度大小為a,到達(dá)B點(diǎn)時(shí)的速度大小為v,由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得聯(lián)立式,代入數(shù)據(jù)得a=3m/s2v=8m/s(2)設(shè)物塊所受支持力為FN,所受摩擦力為Ff,拉力與斜面間的夾角為,受力分析如圖所示,由牛頓第二定律得又聯(lián)立式得由數(shù)學(xué)知識(shí)得由可知對(duì)應(yīng)F最小的夾角聯(lián)立式,代入數(shù)據(jù)得F的最小值為- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來(lái)的問(wèn)題本站不予受理。
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