高考物理一轮复习专题热点5创新
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2019-2019高考物理第一轮复习5种创新方法优秀的方法可以使考生在复习中少走弯路,为此查字典物理网整理了物理第一轮复习5种创新方法,请考生学习。
一、估算法有些物理问题本身的结果,并不一定需要有一个很准确的答案,但是,往往需要我们对事物有一个预测的估计值.像卢瑟福利用经典的粒子的散射实验根据功能原理估算出原子核的半径.采用估算的方法能忽略次要因素,抓住问题的主要本质,充分应用物理知识进行快速数量级的计算。
二、微元法在研究某些物理问题时,需将其分解为众多微小的元过程,而且每个元过程所遵循的规律是相同的,这样,我们只需分析这些元过程,然后再将元过程进行必要的物理方法或物理思想处理,进而使问题求解.像课本中提到利用计算摩擦变力做功、导出电流强度的微观表达式等都属于利用微元思想的应用。
三、整体法整体是以物体系统为研究对象,从整体或全过程去把握物理现象的本质和规律,是一种把具有相互联系、相互依赖、相互制约、相互作用的多个物体,多个状态,或者多个物理变化过程组合作为一个融洽加以研究的思维形式。
四、图象法应用图象描述规律、解决问题是物理学中重要的手段之一.因图象中包含丰富的语言、解决问题时简明快捷等特点,在高考中得到充分体现,且比重不断加大.涉及内容贯穿整个物理学.描述物理规律的最常用方法有公式法和图象法,所以在解决此类问题时要善于将公式与图象合一相长。
五、对称法利用对称法分析解决物理问题,可以避免复杂的物理演算和推导,直接抓住问题的实质,出奇制胜,快速简便地求解问题.像课本中伽利略认为圆周运动最美(对称)为牛顿得到万有引力定律奠定基础。
物理第一轮复习5种创新方法的讲解内容就是这些,查字典物理网希望对考生复习物理有所帮助。
2019年高考第一轮复习备考专题已经新鲜出炉了,专题包含高考各科第一轮复习要点、复习方法、复习计划、复习试题,大家来一起看看吧~。
高三创新知识点物理选修一在高三物理选修一课程中,我们对一些创新且重要的知识点进行探索和学习。
这些知识点不仅有助于我们深入理解物理学的基本原理,也为我们在未来的学术和职业生涯中打下坚实的基础。
第一个创新的知识点是光的波粒二象性。
在传统的物理学中,我们将光视作波动现象,但随着科学技术的发展,人们发现光也可以表现出粒子性。
这种波粒二象性的关系,在量子物理中具有重要的意义。
通过学习这个知识点,我们扩展了对光的认知,并且能够更好地理解光电效应和康普顿散射等现象。
这些现象的发现与光的粒子性密切相关,同时也揭示了微观世界的奥秘。
第二个创新的知识点是相对论。
相对论的提出彻底改变了我们对时间、空间和质量的理解。
爱因斯坦的狭义相对论告诉我们,时间和空间是相互关联的,并且随着物体的运动而发生变化。
相对论的发现不仅深刻影响了物理学的发展,也对人类的日常生活产生了巨大影响。
通过学习相对论,我们不仅能够理解相对论的基本原理,还能够掌握一些相对论的应用,如时间膨胀和质能方程等。
第三个创新的知识点是量子力学。
量子力学作为物理学的重要分支,涉及到微观粒子的行为和性质。
在学习量子力学的过程中,我们会了解到波函数、不确定性原理以及量子纠缠等概念。
这些概念对于我们理解微观世界的运作方式至关重要。
量子力学的发展不仅为我们提供了一种新的思考方式和解释模型,也在实践中产生了深远的影响,如量子计算和量子通信等领域的进展。
在高三物理选修一课程中学习这些创新的知识点,除了扩展了我们的物理知识和视野,还培养了我们的科学思维能力和创新意识。
通过对这些重要知识的学习,我们懂得了物理学作为一门精确的科学需要注重实验和观察,同时也懂得了科学发展的历史进程和道路。
然而,要想真正理解这些创新的知识点,我们不能仅仅停留在课堂上的理论学习,还需要进行实践和探索。
因此,在高三物理选修一的学习中,我们有机会进行实验和观察,并通过实验结果来验证和巩固所学的知识。
这种实践性的学习方式不仅帮助我们更好地理解理论知识,还培养了我们的实验设计和数据处理能力。
2023高考一轮知识点精讲和最新高考题模拟题同步训练第十章力学创新实验专题53 源于实际情景实验第一部分知识点精讲【热点解读】在我们日常生活中,可以发现,茶杯掉在瓷砖的地板上,碎了;茶杯掉在铺着地毯的地面,没有摔坏。
乒乓球与乒乓球台碰撞后弹起的高度与什么有关?这些实际问题都可以成为我们探究的对象,也可以成为高考实验命题的素材。
我国航天员已经开展了三次太空授课,使千万中学生受益,极大激发了青少年的科技热情。
2022年6月5日10时44分,神舟十四号飞船搭载航天员陈冬、刘洋和蔡旭哲,成功发射,并与空间站核心舱顺利对接。
神舟十四号飞行乘组将首次利用位于问天实验舱的气闸舱实施两到三次出舱活动,并将继续开展天宫课堂。
航天员太空授课时,为青少年展示了一系列科学实验,可能成为高考命题素材。
【命题角度】在我们的日常生活中,我们骑电动车关闭动力后,还能滑行多远?若我们在电动车上撑一遮阳伞,关闭动力后,还能滑行多远?我们需要测量哪些物理量进行探究?通过探究你能够得出什么结论?同一电动车撑遮阳伞和不撑遮阳伞的最大速度相同吗?为什么?可以再现天宫课堂实验,或给出简化模型。
例如可以根据航天员的水油分离实验,探究与向心力相关的因素。
可以利用中学常用器材做与天宫课堂上类似实验。
例如利用气垫导轨等器材测量物体质量等。
第二部分最新高考题精选.1(2022山东物理)在天宫课堂中、我国航天员演示了利用牛顿第二定律测量物体质量的实验。
受此启发。
某同学利用气垫导轨、力传感器、无线加速度传感器、轻弹簧和待测物体等器材设计了测量物体质量的实验,如图甲所示。
主要步骤如下:①将力传感器固定在气垫导轨左端支架上,加速度传感器固定在滑块上;②接通气源。
放上滑块。
调平气垫导轨;③将弹簧左端连接力传感器,右端连接滑块。
弹簧处于原长时滑块左端位于O 点。
A 点到O 点的距离为5.00cm ,拉动滑块使其左端处于A 点,由静止释放并开始计时;④计算机采集获取数据,得到滑块所受弹力F 、加速度a 随时间t 变化的图像,部分图像如图乙所示。
2022届高考物理一轮复习力学提升训练(5)万有引力定律的应用一、选择题1.我国将在今年择机执行“天问1号”火星探测任务.质量为m 的着陆器在着陆火星前,会在火星表面附近经历一个时长为0t 、速度由0v 减速到零的过程.已知火星的质量约为地球的0.1倍,半径约为地球的0.5倍,地球表面的重力加速度大小为g ,忽略火星大气阻力.若该减速过程可视为一个竖直向下的匀减速直线运动,此过程中着陆器受到的制动力大小约为( )A.0(0.4)vm g t -B.0(0.4)v m g t +C.0(0.2)vm g t -D.0(0.2)v m g t +2.中国北斗卫星导航系统是中国自行研制的全球卫星导航系统,是继美国全球定位系统(GPS )、俄罗斯格洛纳斯卫星导航系统、欧洲伽利略卫星导航系统之后第四个成熟的卫星导航系统。
在北斗卫星导航系统中,有多颗地球静止轨道卫星,它们就好像静止在地球上空的某一点。
对于地球静止轨道卫星,下列说法正确的是( )。
A.它们均可位于北京的正上方B.它们的周期小于近地卫星的周期C.它们离地面的高度都相同D.它们必须同时正常工作才能实现全球通信3.中国建设了500 m 口径的球面射电望远镜FAST ——被誉为“中国天眼”。
假设在未来,“天眼”发现了一颗“来历不明且自带光环”的流浪行星,如图甲所示,该行星周围存在着环状物质。
为了测定环状物质是行星的组成部分还是环绕该行星的卫星群,“天眼”对其做了精确的观测,发现环状物质的线速度v 与其到行星中心的距离r 的关系如图乙所示,已知引力常量为G ,下列说法正确的是( )A.环状物质是环绕该行星的卫星群B.距离行星中心0r处的环状物质,其公转加速度大小为20v rC.该行星的自转周期为2πr v D.该行星表面的重力加速度大小为20v r4.如图所示,某颗卫星原来在较低的椭圆轨道Ⅱ上飞行,由于探测需要,卫星在到达A 点时转移到圆轨道Ⅰ上。
若圆轨道Ⅰ离地球表面的高度为1h ,椭圆轨道Ⅱ近地点B 点离地球表面的高度为2h 。
创新题拔高练考点5 静电场【答题模板】1、点电荷电场①明确情景:一是明确给定的已知条件对应的物理情景,即给定的是场源电荷的位置、电荷量、电性、电场线分布、等势线分布、图像等情况中的哪些情况;二是明确待求的物理问题,包括场强大小的比较与计算、场强方向的确定、电势高低的比较、电势差的计算、电场力的比较、电势能的变化、电场力做功情况等。
②选定方法:由已知情景及待求问题确定应选用的方法③方程求解:对需判定结果作出结论,需计算的问题列式计算2、电场与图像①明确类型:根据题目具体情况,即已知量和未知量关系,确实图像类型②解读图像:几种常见图像的特点及规律③方程求解:建立方程求解,根据变量关系定性分析【拔高训练】1.空间中存在一沿x轴方向的静电场,如图所示为该静电场中各点的电势关于x坐标的变化x=-处以水平向右的初速度释放,规律,且图象关于φ轴对称,现将一带正电的粒子由1m使其仅在电场力的作用下运动。
则下列说法正确的是( )A.该粒子由1m x =-到0x =的过程中,速度一直增大B.0x =到1m x =-的过程中粒子所受的电场力一直减小C.该粒子由1m x =-到0x =的过程中,电场力一直做正功,粒子的电势能一直减小D.如果将某一负粒子由1m x =-处由静止释放,则该粒子刚好能在x 轴上1~1m -间做往复运动2.如图所示,空间中电荷量分别为2q q q q +--+、、、的四个点电荷a b c d 、、、固定于长、宽分别为3a a 、的长方形的四个顶点A B C D 、、、,已知静电力常量为k 。
则长方形两条对角线交点O 处的电场强度的大小和方向为( )76kq 76kq α,则3tan α= 76kq 76kq α,则3tan α= 3.一带电小球A 用绝缘细线悬挂于O 点,另一完全相同的带电小球B 用绝缘杆固定在位于O 点正下方的M 处,初始时小球A 恰好静止在位置N ,如图所示.由于固定在M 处的B 球缓慢漏电,导致小球A 的位置非常缓慢地降低至位置P ,在此过程中以下判断正确的是( )A.在小球A 由N 到P 的过程中,小球B 与小球A 之间的电势能逐渐变大B.在小球A 由N 到P 的过程中,小球B 对小球A 的库仑力逐渐增大C.在小球A 由N 到P 的过程中,小球A 所处位置的电场强度逐渐增大D.在小球A 由N 到P 的过程中,细线对小球A 的拉力逐渐减小4.在真空中有两个等量异种电荷P Q 、,以其连线的中点O 为球心画一个球面,其中abcd 所在平面与连线垂直,ebfd 与连线处在同一水平面上,g h 、是弧ae 和弧cf 的中点,M 点和f 点到电荷Q 的距离相等.下列说法正确的是( )A.电子从a 沿着abcd 运动一周过程中所受电场力、电势能均保持不变B.在e 点静止释放一质子,其将会在ef 之间往返运动C.将一质子从e 点移动到f 点和从e 点移动到M 点电场力做功相同D.g h 、两点电场强度相同,g 点电势低于h 点电势5.如图所示,ABCDEF 为正六边形,在B D F 、、三点分别放上电荷量为q q q ++-、、的点电荷,O 为正六边形的几何中心,则下列判断正确的是( )A.O 点的电场强度为零B.O E 、两点间的电势差和O C 、两点间的电势差相等C.撤去D 点的点电荷,C E 、两点间的电势差减小D.撤去D 点的点电荷,C E 、两点的电场强度大小相等6.如图所示,正方形与圆位于同一平面内,正方形的中心与圆的圆心重合于O 点,ab cd 、分别是正方形两条边的中垂线,M N 、为圆周上的点,正方形四角有图示等量点电荷。
专题五万有引力与航天五年新高考考点一万有引力定律1.(2021山东,5,3分)从“玉兔”登月到“祝融”探火,我国星际探测事业实现了由地月系到行星际的跨越。
已知火星质量约为月球的9倍,半径约为月球的2倍,“祝融”火星车的质量约为“玉兔”月球车的2倍。
在着陆前,“祝融”和“玉兔”都会经历一个由着陆平台支撑的悬停过程。
悬停时,“祝融”与“玉兔”所受着陆平台的作用力大小之比为( )A.9∶1B.9∶2C.36∶1D.72∶1答案 B2.(2020山东,7,3分)我国将在今年择机执行“天问1号”火星探测任务。
质量为m的着陆器在着陆火星前,会在火星表面附近经历一个时长为t0、速度由v0减速到零的过程。
已知火星的质量约为地球的0.1倍,半径约为地球的0.5倍,地球表面的重力加速度大小为g,忽略火星大气阻力。
若该减速过程可视为一个竖直向下的匀减速直线运动,此过程中着陆器受到的制动力大小约为( )A.m(0.4g−v0t0) B.m(0.4g+v0t0)C.m(0.2g−v0t0) D.m(0.2g+v0t0)答案 B3.(2022全国乙,14,6分)2022年3月,中国航天员翟志刚、王亚平、叶光富在离地球表面约400 km的“天宫二号”空间站上通过天地连线,为同学们上了一堂精彩的科学课。
通过直播画面可以看到,在近地圆轨道上飞行的“天宫二号”中,航天员可以自由地漂浮,这表明他们( )A.所受地球引力的大小近似为零B.所受地球引力与飞船对其作用力两者的合力近似为零C.所受地球引力的大小与其随飞船运动所需向心力的大小近似相等D.在地球表面上所受引力的大小小于其随飞船运动所需向心力的大小答案 C4.(2021全国乙,18,6分)科学家对银河系中心附近的恒星S2进行了多年的持续观测,给出1994年到2002年间S2的位置如图所示。
科学家认为S2的运动轨迹是半长轴约为1 000 AU(太阳到地球的距离为1 AU)的椭圆,银河系中心可能存在超大质量黑洞。
专题5.5 双星与多星问题双星模型 1.模型构建在天体运动中,将两颗彼此相距较近,且在相互之间万有引力作用下绕两者连线上的某点做周期一样的匀速圆周运动的行星称为双星。
2. 模型条件①两颗星彼此相距较近。
②两颗星靠相互之间的万有引力做匀速圆周运动。
③两颗星绕同一圆心做圆周运动。
3. 模型特点如下列图为质量分别是m 1和m 2的两颗相距较近的恒星。
它们间的距离为L .此双星问题的特点是:(1)两星的运行轨道为同心圆,圆心是它们之间连线上的某一点。
(2)两星的向心力大小相等,由它们间的万有引力提供。
(3)两星的运动周期、角速度一样。
(4)两星的运动半径之和等于它们间的距离,即r 1+r 2=L . 4. 双星问题的处理方法双星间的万有引力提供了它们做圆周运动的向心力,即Gm 1m 2L2=m 1ω2r 1=m 2ω2r 2。
5. 双星问题的两个结论(1)运动半径:m 1r 1=m 2r 2,即某恒星的运动半径与其质量成反比。
(2)质量之和:由于ω=2πT ,r 1+r 2=L ,所以两恒星的质量之和m 1+m 2=4π2L3GT2。
【示例1】2016年2月11日,美国科学家宣布探测到引力波,证实了爱因斯坦100年前的预测,弥补了爱因斯坦广义相对论中最后一块缺失的“拼图〞.双星的运动是产生引力波的来源之一,假设宇宙中有一双星系统由a 、b 两颗星体组成,这两颗星绕它们连线的某一点在万有引力作用下做匀速圆周运动,测得a 星的周期为T ,a 、b 两颗星的距离为l ,a 、b 两颗星的轨道半径之差为Δr (a 星的轨道半径大于b 星的轨道半径),如此() A.b 星的周期为l -Δrl +ΔrT B.a 星的线速度大小为π(l +Δr )TC.a 、b 两颗星的半径之比为ll -ΔrD.a 、b 两颗星的质量之比为l +Δrl -Δr【答案】 B规律总结解答双星问题应注意“两等〞“两不等〞 (1)双星问题的“两等〞: ①它们的角速度相等。
专题5.5 动力学观点和能量观点解决力学综合问题1.(2019·安徽皖南八校联考)如图甲所示,绷紧的水平传送带始终以恒定速率v 1运行,一质量为m =1 kg 初速度大小为v 2的小物块,从与传送带等高的光滑水平地面上的A 处滑上传送带;若从小物块滑上传送带开始计时,小物块在传送带上运动的v -t 图象(以地面为参考系)如图乙所示.则( )A .小物块向左运动的过程中离A 处的最大距离为4 mB .0~3 s 时间内,小物块受到的摩擦力的冲量大小为2 N·sC .0~4 s 时间内,传送带克服摩擦力做功为16 JD .小物块与传送带之间由摩擦产生的热能为18 J 【答案】AD【解析】由v -t 图象可知,2 s 时小物块向左运动的距离最远,根据v -t 图象得面积等于位移,s 1=12×2×4 m =4 m ,故A 正确;小物块匀变速运动的加速度:a =Δv Δt =42=2 m/s 2,由牛顿第二定律得:μm g =ma =2 N ,0~3 s 时间内,小物块受到的摩擦力方向都向右,冲量大小为I =μmgt =6 N·s ,故B 错误;由v -t 图象,传送带速度大小:v 2=2 m/s ,前3 s 小物块与传送带间有相对运动,存在摩擦力,传送带克服摩擦力做功为W =μmgv 2t 3=2×2×3 J =12 J ,故C 错误;小物块在传送带上滑动的3 s 内,皮带的位移s ′=v 2t 3=6 m ,方向向右;小物块的位移:s =s 1-s 2=3 m ,方向向左.两个物体的相对位移Δs =s ′+s =9 m ,整个过程中摩擦产生的热量:Q =μmg Δs =18 J ,故D 正确.2.(2019·华东师范大学附中模拟)如图所示,质量为m 的长木块A 静止于光滑水平面上,在其水平的上表面左端放一质量为m 的滑块B ,已知木块长为L ,它与滑块之间的动摩擦因数为μ.现用水平向右的恒力F 拉滑块B .(1)当长木块A 的位移为多少时,B 从A 的右端滑出? (2)求上述过程中滑块与木块之间产生的内能. 【答案】(1)μmgLF -2μmg (2)μmgL【解析】(1)设B 从A 的右端滑出时,A 的位移为x ,A 、B 的速度分别为v A 、v B ,由动能定理得 μmgx =12mv 2A(F -μmg )·(x +L )=12mv 2B 又因为v A =a A t =μgtv B =a B t =F -μmg m t ,解得x =μmgL F -2μmg .(2)由功能关系知,拉力F 做的功等于A 、B 动能的增加量和A 、B 间产生的内能,即有 F (x +L )=12mv 2A +12mv 2B +Q 解得Q =μmgL .3. (2019·江苏如东高中模拟)如图甲所示,质量为m =1 kg 的滑块(可视为质点),从光滑、固定的14圆弧轨道的最高点A 由静止滑下,经最低点B 后滑到位于水平面的木板上.已知木板质量M =2 kg ,其上表面与圆弧轨道相切于B 点,且长度足够长.整个过程中木板的v -t 图象如图乙所示,g =10 m/s 2.求:(1)滑块经过B 点时对圆弧轨道的压力; (2)滑块与木板之间的动摩擦因数; (3)滑块在木板上滑过的距离.【答案】(1)30 N ,方向竖直向下 (2)0.5 (3)3 m【解析】(1)设圆弧轨道半径为R ,从A 到B 过程,滑块的机械能守恒mgR =12mv 2, 经B 点时,根据牛顿第二定律有 F N -mg =mv 2R ,整理得F N =3mg =30 N ,根据牛顿第三定律知,滑块对轨道的压力大小为30 N ,方向竖直向下.(2)由v -t 图象知,木板加速的加速度大小为a 1=1 m/s 2,滑块与木板共同减速的加速度大小为a 2=1 m/s 2,设木板与地面之间的动摩擦因数为μ1,滑块与木板之间的动摩擦因数为μ2,在0~1 s 内,对木板μ2mg -μ1(m +M )g =Ma 1, 在1 s ~2 s 内,对滑块和木板μ1(m +M )g =(m +M )a 2, 解得μ1=0.1,μ2=0.5.(3)滑块在木板上滑动过程中,设滑块与木板相对静止时的共同速度为v 1,滑块从滑上木板到两者达到共同速度所用时间为t 1.对滑块μ2mg =ma ,v 1=v -at 1,v 1=1 m/s ,t 1=1 s , 木板的位移x 1=v 12t 1,滑块的位移x 2=v 1+v2t 1,滑块在木板上滑过的距离Δx =x 2-x 1, 代入数据解得Δx =3 m.4. (2019·浙江效实中学模拟)如图,—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B 处,弹簧处于自然状态.直轨道与一半径为56R 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)(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72R 、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.【解析】(1)根据题意知,B 、C 之间的距离为l =7R -2R ,① 设P 到达B 点时的速度为v B ,由动能定理得 mgl sin θ-μmgl cos θ=12mv 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,设此时弹簧的弹性势能为E p .P 由B 点运动到E 点的过程中,由动能定理有mgx sin θ-μmgx cos θ-E P =0-12mv 2B , ④ E 、F 之间的距离为l 1=4R -2R +x , ⑤P 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=0,⑥联立③④⑤⑥式并由题给条件得x =R , ⑦ E P =125mgR . ⑧(3)设改变后P 的质量为m 1.D 点与G 点的水平距离x 1和竖直距离y 1分别为x 1=72R -56R sin θ, ⑨ y 1=R +56R +56R cos θ, ⑩式中,已应用了过C 点的圆轨道半径与竖直方向夹角仍为θ的事实.设P 在D 点的速度为v D ,由D 点运动到G 点的时间为t .由平抛运动公式有y 1=12gt 2, ⑪ x 1=v D t , ⑫联立⑨⑩⑪⑫式得v D =355gR . ⑬设P 在C 点速度的大小为v C .在P 由C 点运动到D 点的过程中机械能守恒,有 12m 1v 2C =12m 1v 2D +m 1g (56R +56R cos θ), ⑭ P 由E 点运动到C 点的过程中,由动能定理有 E p -m 1g (x +5R )sin θ-μm 1g (x +5R )cos θ=12m 1v 2C , ⑮ 联立⑦⑧⑬⑭⑮式得m 1=13m .5. (2019·江西白鹭洲中学模拟)如图所示,质量M =0.4 kg 的长薄板BC 静置于倾角为37°的光滑斜面上,在A 点有质量m =0.1 kg 的小物体(可视为质点)以v 0=4.0 m/s 速度水平抛出,恰以平行斜面的速度落在薄板的最上端B 并在薄板上运动,当小物体落在薄板上时,薄板无初速度释放开始沿斜面向下运动,小物体运动到薄板的最下端C 时,与薄板速度恰好相等,已知小物体与薄板之间的动摩擦因数为μ=0.5,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,g =10 m/s 2.求:(1)A 点与B 点的水平距离; (2)薄板BC 的长度.【答案】(1)1.2 m (2)2.5 m【解析】(1)小物体从A 到B 做平抛运动,下落时间为t 1,水平位移为x ,则 gt 1=v 0tan 37°, ① x =v 0t 1,②联立①②得x =1.2 m.(2)小物体落到B 点的速度为v ,则v =v 20+(gt 1)2,③小物体在薄板上运动,则mg sin 37°-μmg cos 37°=ma 1,④ 薄板在光滑斜面上运动,则 Mg sin 37°+μmg cos 37°=Ma 2,⑤ 小物体从落到薄板到两者速度相等用时t 2,则 v +a 1t 2=a 2t 2,⑥小物体的位移x 1=vt 2+12a 1t 22,⑦ 薄板的位移x 2=12a 2t 22,⑧ 薄板的长度l =x 1-x 2,⑨ 联立③~⑨式得l =2.5 m.6. (2019·山东青岛二中模拟)如图所示,滑块质量为m ,与水平地面间的动摩擦因数为0.1,它以v 0=3gR 的初速度由A 点开始向B 点滑行,AB =5R ,并滑上光滑的半径为R 的14圆弧BC ,在C 点正上方有一离C点高度也为R 的旋转平台,沿平台直径方向开有两个离轴心距离相等的小孔P 、Q ,P 、Q 位于同一直径上,旋转时两孔均能达到C 点的正上方.若滑块滑过C 点后穿过P 孔,又恰能从Q 孔落下,则平台转动的角速度ω应满足什么条件?【答案】ω=π(2n +1)4gR (n =0,1,2,…)【解析】设滑块滑至B 点时速度为v B ,对滑块由A 点到B 点应用动能定理有 -μmg 5R =12mv 2B -12mv 20, 解得v 2B =8gR .滑块从B 点开始,运动过程机械能守恒,设滑块到达P 处时速度为v P ,则 12mv 2B =12mv 2P +mg 2R , 解得v P =2gR ,滑块穿过P 孔后再回到平台的时间t =2v Pg =4R g ,要想实现题述过程,需满足ωt =(2n +1)π, ω=π(2n +1)4gR (n =0,1,2,…).7. (2019·湖北孝感高级中学模拟)如图所示,半径R =1.0 m 的光滑圆弧轨道固定在竖直平面内,轨道的一个端点B 和圆心O 的连线与水平方向间的夹角θ=37°,另一端点C 为轨道的最低点.C 点右侧的光滑水平面上紧挨C 点静止放置一木板,木板质量M =1 kg ,上表面与C 点等高.质量为m =1 kg 的物块(可视为质点)从空中A 点以v 0=1.2 m/s 的速度水平抛出,恰好从轨道的B 端沿切线方向进入轨道.已知物块与木板间的动摩擦因数μ=0.2,取g =10 m/s 2.求:(1)物块经过C 点时的速度v C ;(2)若木板足够长,物块在木板上相对滑动过程中产生的热量Q .【答案】(1)6 m/s (2)9 J【解析】(1)设物块在B 点的速度为v B ,在C 点的速度为v C ,从A 到B 物块做平抛运动,有v B sin θ=v 0, 从B 到C ,根据动能定理有mgR (1+sin θ)=12mv 2C -12mv 2B , 解得v C =6 m/s.(2)物块在木板上相对滑动过程中由于摩擦力作用,最终将一起共同运动.设相对滑动时物块加速度为a 1,木板加速度为a 2,经过时间t 达到共同速度为v ,则μmg =ma 1,μmg =Ma 2, v =v C -a 1t ,v =a 2t . 根据能量守恒定律有 12(m +M )v 2+Q =12mv 2C 联立解得Q =9 J.8. (2019·重庆巴蜀中学模拟)如图所示,半径为R 的光滑半圆轨道ABC 与倾角θ=37°的粗糙斜面轨道DC 相切于C ,圆轨道的直径AC 与斜面垂直。
专题热点五一、应用动力学方法和动能定理解决多过程问题若一个物体参与了多个运动过程,有的运动过程只涉及分析力或求解力而不涉及能量问题,则常常用牛顿运动定律求解;若该过程涉及能量转化问题,并且具有功能关系的特点,则往往用动能定理求解.【例1】 为登月探测月球,上海航天局研制了“月球车”,如图5-1甲所示,某探究性学习小组对“月球车”的性能进行研究,他们让“月球车”在水平地面上由静止开始运动,并将“月球车”运动的全过程记录下来,通过数据处理得到如图乙所示的v -t 图象,已知0~t 1段为过原点的倾斜直线;t 1~10 s 内“月球车”牵引力的功率保持不变,且P =1.2 kW,7~10 s 段为平行于横轴的直线;在10 s 末停止遥控,让“月球车”自由滑行,“月球车”质量m =100 kg ,整个过程中“月球车”受到的阻力f 大小不变.(1)求“月球车”所受阻力f 的大小和“月球车”匀速运动时的速度大小; (2)求“月球车”在加速运动过程中的总位移s . (3)求0~13 s 内牵引力所做的总功.图5-1【解析】(1)在10 s 末撤去牵引力后,“月球车”只在阻力f 作用下做匀减速运动,由图象可得a =v 13 s由牛顿第二定律得,其阻力f =ma7~10 s 内“月球车”匀速运动,设牵引力为F ,则F =f 由P =Fv 1可得“月球车”匀速运动时的速度v 1=P F =P f联立解得v 1=6 m/s ,a =2 m/s 2,f =200 N.(2)“月球车”的加速运动过程可以分为0~t 1时间内的匀加速运动和t 1~7 s 时间内的变加速运动两个阶段.t 1时功率为P =1.2 kW ,速度为v t =3 m/s由P =F 1v t 可得此时牵引力为F 1=P v t=400 N由牛顿第二定律:F 1-f =ma 1,解得0~t 1时间内的加速度大小为a 1=F 1-f m=2 m/s 2匀加速运动的时间t 1=v t /a 1=1.5 s 匀加速运动的位移s 1=12a 1t 21=2.25 m在0~7 s 内由动能定理可得F 1s 1+P (7 s -t 1)-fs =12mv 21-12mv 2代入数据解得“月球车”在加速运动过程中的总位移s =28.5 m.(3)在0~1.5 s 内,牵引力做功W 1=F 1s 1=400×2.25 J=900 J在1.5~10 s 内,牵引力做功W 2=P Δt =1 200×(10-1.5) J =10 200 J10 s 后,停止遥控,牵引力做功为零. 0~13 s 内牵引力所做的总功W =W 1+W 2 =11 100 J.【答案】 (1)f =200 N v =6 m/s (2)s =28.5 m (3)W =11 100 J二、用动力学和机械能守恒定律解决多过程问题若一个物体参与了多个运动过程,有的过程只涉及运动和力的问题或只要求分析物体的动力学特点,则要用动力学方法求解;若某过程涉及到做功和能量转化问题,则要考虑应用动能定理或机械能守恒定律求解.【例2】 一轻质细绳一端系一质量为m =120kg 的小球A ,另一端挂在光滑水平轴O 上,O 到小球的距离为L =0.1 m ,小球跟水平面接触,但无相互作用,在球的两侧等距离处分别固定一个光滑的斜面和一个挡板,如图5-2所示,水平距离s 为2 m ,动摩擦因数为0.25.现有一小滑块B ,质量也为m ,从斜面上滑下,与小球碰撞时交换速度,与挡板碰撞不损失机械能.若不计空气阻力,并将滑块和小球都视为质点,g 取10 m/s 2,试问:图5-2(1)若滑块B 从斜面某一高度h 处滑下与小球第一次碰撞后,使小球恰好在竖直平面内做圆周运动,求此高度h .(2)若滑块B 从h ′=5 m 处滑下,求滑块B 与小球第一次碰后瞬间绳子对小球的拉力. (3)若滑块B 从h ′=5 m 处下滑与小球碰撞后,小球在竖直平面内做圆周运动,求小球做完整圆周运动的次数n .【解析】(1)碰后,小球恰能在竖直平面内做圆周运动,运动到最高点的速度为v 0,此时仅由重力充当向心力,则有mg =m v 20L,解得v 0=1 m/s在滑块从h 处运动到小球到达最高点的过程中,根据动能定理,则有mg (h -2L )-μmgs2=12mv 20,解得h =0.5 m (2)若滑块从h ′=5 m 处下滑到将要与小球碰撞时速度为v 1,则有mgh ′-μmg s 2=12mv 21滑块与小球碰后的瞬间,滑块静止,小球以v 1的速度开始做圆周运动,绳的拉力F T 和小球重力的合力充当向心力,则有F T -mg =mv 21L,解得F T =48 N(3)滑块和小球第一次碰撞后,每在水平面上经过路程s 后就会再次碰撞,则mgh ′-μmg s 2-12mv 20-2mgLμmgs+1≥n解得n =10(次).【答案】 (1)0.5 m (2)48 N (3)10 Ⅱ.传送带模型 模型构建传送带是应用较广泛的一种传动装置,把物体放到运动着的传送带上,物体将在静摩擦力或滑动摩擦力的作用下被传送带输送到另一端,该装置即为传送带模型.模型条件(1)传送带匀速或加速运动.(2)物体以初速度v 0滑上传送带或轻轻放于传送带上,物体与传送带间有摩擦力.(3)物体与传送带之间有相对滑动. 模型特点(1)若物体轻轻放在匀速运动的传送带上,物体一定要和传送带之间产生相对滑动,物体一定受到沿传送带前进方向的摩擦力.(2)若物体静止在传送带上,与传送带一起由静止开始加速,如果动摩擦因数较大,则物体随传送带一起加速;如果动摩擦因数较小,则物体将跟不上传送带的运动,相对传送带向后滑动.(3)若物体与水平传送带一起匀速运动,则物体与传送带之间没有摩擦力;若传送带是倾斜的,则物体受到沿传送带向上的静摩擦力作用.【例3】 如图5-3所示,在大型超市的仓库中,要利用皮带运输机将货物由平台D 运送到高为h =2.5 m 的平台C 上.为了便于运输,仓储员在平台D 与皮带间放了一个14圆周的光滑轨道ab ,轨道半径为R =0.8 m ,轨道最低点与皮带接触良好.不计货物与皮带接触的机械能损失.已知皮带和水平面间的夹角为θ=37°,皮带和货物间的动摩擦因数为μ=0.75,运输机的皮带以v 0=1 m/s 的速度沿顺时针方向匀速运动(皮带和轮子之间不打滑).现仓储员将质量为m =200 kg 的货物放于轨道的a 端(g =10 m/s 2).求:图5-3(1)货物到达圆轨道最低点b 时对轨道的压力. (2)货物沿皮带向上滑行多远才能相对皮带静止. (3)皮带将货物由A 运送到B 需对货物做多少功. 【解析】 (1)货物由a 到b ,由机械能守恒定律得mgR =12mv 2解得v =2gR =2×10×0.8 m/s =4 m/s在最低点b ,由F 合=ma 得F -mg =m v 2RF =m (v 2R +g )=200×(420.8+10) N =6×103 N由牛顿第三定律可知货物到达圆轨道最低点时对轨道的压力F ′=F =6×103N. (2)货物在皮带上运动时,由动能定理得:-mgx sin37°-fx =12mv 20-12mv 2且f =μmg cos37°解得:x =v 2-v 202g sin37°+μcos37°=0.625 m.(3)由于tan37°=μ,则货物减速到v 0后便和皮带一起匀速向上运动货物由平台D 运送到平台C 的过程中,由功能关系知,皮带对货物做的功为W =mg (h -R )+12mv 20=3 500 J.【答案】 (1)6×103N (2)0.625 m (3)3 500 J Ⅲ.机械能守恒中的轻杆模型 模型构建轻杆两端各固定一个物体,整个系统一起沿斜面运动或绕某点转动,该系统即为机械能守恒中的轻杆模型。
模型条件(1)忽略空气阻力和各种摩擦.(2)平动时两物体线速度相等,转动时两物体角速度相等. 模型特点(1)杆对物体的作用力并不总是指向杆的方向,杆能对物体做功,单个物体机械能不守恒. (2)对于杆和球组成的系统,没有外力对系统做功,因此系统的总机械能守恒.图5-4【例4】 如图5-4所示,在长为L 的轻杆中点A 和端点B 处各固定一质量为m 的球,杆可绕无摩擦的轴O 转动,使杆从水平位置无初速度释放摆下.求当杆转到竖直位置时,轻杆对A 、B 两球分别做了多少功?【解析】 设当杆转到竖直位置时,A 球和B 球的速度分别为v A 和v B .如果把轻杆、地球、两球构成的系统作为研究对象,那么由于杆和球的相互作用力做功总和等于零,故系统机械能守恒.若取B 的最低点为零重力势能参考平面,可得2mgL =12mv 2A +12mv 2B +12mgL又因A 球与B 球在各个时刻对应的角速度相同,故v B =2v A由以上两式得v A =3gL5,v B =12gL5根据动能定理,可解出杆对A 球、B 球做的功,对于A 球有W A +mg L 2=12mv 2A -0所以W A =-0.2mgL对于B 球有W B +mgL =12mv 2B -0,所以W B =0.2mgL【答案】 W A =-0.2mgL W B =0.2mgL。