高中物理教科版第三章牛頓運(yùn)動定律單元測試 2023版第3章章末分層突破

章末分層突破[自我校對]①理想斜面②勻速直線運(yùn)動狀態(tài)③靜止?fàn)顟B(tài)④質(zhì)量⑤控制變量法⑥成正比⑦成反比⑧合外力⑨F合＝ma⑩大小相等?方向相反?同一條直線上?超重?失重?完全失重________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________動力學(xué)中的臨界極值問題1.概念(1)臨界問題：某種物理現(xiàn)象(或物理狀態(tài))剛好要發(fā)生或剛好不發(fā)生的轉(zhuǎn)折狀態(tài)．(2)極值問題：在滿足一定的條件下，某物理量出現(xiàn)極大值或極小值的情況．2．關(guān)鍵詞語在動力學(xué)問題中出現(xiàn)的“最大”、“最小”、“剛好”、“恰能”等詞語，一般都暗示了臨界狀態(tài)的出現(xiàn)，隱含了相應(yīng)的臨界條件．3．常見類型動力學(xué)中的常見臨界問題主要有三類：一是彈力發(fā)生突變時接觸物體間的脫離與不脫離的問題；二是繩子的繃緊與松弛的問題；三是摩擦力發(fā)生突變的滑動與不滑動問題．4．解題關(guān)鍵解決此類問題的關(guān)鍵是對物體運(yùn)動情況的正確描述，對臨界狀態(tài)的判斷與分析，找出處于臨界狀態(tài)時存在的獨(dú)特的物理關(guān)系，即臨界條件．常見的三類臨界問題的臨界條件：(1)相互接觸的兩個物體將要脫離的臨界條件是：相互作用的彈力為零．(2)繩子松弛的臨界條件是：繩的拉力為零．(3)存在靜摩擦的系統(tǒng)，當(dāng)系統(tǒng)外力大于最大靜摩擦力時，物體間不一定有相對滑動，相對滑動與相對靜止的臨界條件是：靜摩擦力達(dá)到最大值．如圖4-1所示，質(zhì)量為m的光滑小球，用輕繩連接后，掛在三角劈的頂端，繩與斜面平行，劈置于光滑水平面上，斜邊與水平面夾角為θ＝30°，求：圖4-1(1)劈以加速度a1＝g/3水平向左加速運(yùn)動時，繩的拉力多大？(2)劈的加速度至少多大時小球?qū)ε鼰o壓力？加速度方向如何？(3)當(dāng)劈以加速度a3＝2g向左運(yùn)動時，繩的拉力多大？【解析】(1)如圖所示，水平方向：T1cosθ－N1sinθ＝ma1 ①豎直方向：T1sinθ＋N1cosθ＝mg ②由①②得：T1＝eq\f(3＋\r(3),6)mg. ③(2)如圖所示，由牛頓第二定律得：T2cosθ＝ma2 ④T2sinθ＝mg ⑤由④⑤得：a2＝eq\r(3)g，方向水平向左． ⑥(3)參照上圖：但T3與水平夾角θ≠30°，有：T3＝eq\r(mg2＋ma32)＝eq\r(mg2＋2mg2)＝eq\r(5)mg.【答案】(1)eq\f(3＋\r(3),6)mg(2)eq\r(3)g，方向水平向左(3)eq\r(5)mg連接體問題1.連接體兩個或兩個以上相互作用的物體組成的具有相同加速度的整體叫連接體．如幾個物體疊放在一起，或并排擠放在一起，或用繩子、細(xì)桿等連在一起．2．外力和內(nèi)力如果以物體組成的系統(tǒng)為研究對象，則系統(tǒng)之外的作用力為該系統(tǒng)受到的外力，而系統(tǒng)內(nèi)各物體間的相互作用力為該系統(tǒng)的內(nèi)力．3．處理連接體問題的方法(1)整體法：把整個系統(tǒng)作為一個研究對象來分析的方法．不必考慮系統(tǒng)內(nèi)力的影響，只考慮系統(tǒng)受到的外力．(2)隔離法：把系統(tǒng)中的各個部分(或某一部分)隔離，作為一個單獨(dú)的研究對象來分析的方法．此時系統(tǒng)的內(nèi)力就有可能成為該研究對象的外力，在分析時要特別注意．(3)整體法與隔離法的選用求解各部分加速度都相同的連接體問題時，要優(yōu)先考慮整體法；如果還需要求物體之間的作用力，再用隔離法．求解連接體問題時，隨著研究對象的轉(zhuǎn)移，往往兩種方法交叉運(yùn)用．一般的思路是先用其中一種方法求加速度，再用另一種方法求物體間的作用力或系統(tǒng)所受合力．無論運(yùn)用整體法還是隔離法，解題的關(guān)鍵還是在于對研究對象進(jìn)行正確的受力分析．光滑水平地面上有兩個疊放在一起的斜面體A、B，兩斜面體形狀大小完全相同，質(zhì)量分別為M、m.如圖4-2甲、乙所示，對上面或下面的斜面體施加水平方向的恒力F1、F2均可使兩斜面體相對靜止地做勻加速直線運(yùn)動，已知兩斜面體間的摩擦力為零，則F1與F2之比為()甲乙圖4-2A．M∶m B．m∶MC．m∶(M＋m) D．M∶(M＋m)【解析】F1作用于A時，設(shè)A和B之間的彈力為N，對A有：Ncosθ＝Mg，對B有：Nsinθ＝ma，對A和B組成的整體有：F1＝(M＋m)a＝eq\f(M＋mM,m)gtanθ；F2作用于A時，對B有：mgtanθ＝ma′，對A和B組成的整體有：F2＝(M＋m)a′＝(M＋m)gtanθ，eq\f(F1,F2)＝eq\f(M,m).【答案】A整體法、隔離法應(yīng)注意的問題(1)不涉及系統(tǒng)內(nèi)力時，優(yōu)先考慮應(yīng)用整體法，即“能整體、不隔離”．(2)同樣應(yīng)用“隔離法”，也要先隔離“簡單”的物體，如待求量少、或受力少、或處于邊緣處的物體．(3)將“整體法”與“隔離法”有機(jī)結(jié)合、靈活應(yīng)用．(4)各“隔離體”間的關(guān)聯(lián)力，表現(xiàn)為作用力與反作用力，對整體系統(tǒng)則是內(nèi)力．1．(多選)一人乘電梯上樓，在豎直上升過程中加速度a隨時間t變化的圖線如圖所示，以豎直向上為a的正方向，則人對地板的壓力()圖4-3A．t＝2s時最大 B．t＝2s時最小C．t＝s時最大 D．t＝s時最小【解析】人受重力mg和支持力N的作用，由牛頓第二定律得N－mg＝ma.由牛頓第三定律得人對地板的壓力N′＝N＝mg＋ma.當(dāng)t＝2s時a有最大值，N′最大；當(dāng)t＝s時，a有最小值，N′最小，選項(xiàng)A、D正確．【答案】AD2．高空作業(yè)須系安全帶，如果質(zhì)量為m的高空作業(yè)人員不慎跌落，從開始跌落到安全帶對人剛產(chǎn)生作用力前人下落的距離為h(可視為自由落體運(yùn)動)，此后經(jīng)歷時間t安全帶達(dá)到最大伸長，若在此過程中該作用力始終豎直向上，則該段時間安全帶對人的平均作用力大小為()\f(m\r(2gh),t)＋mg \f(m\r(2gh),t)－mg\f(m\r(gh),t)＋mg \f(m\r(gh),t)－mg【解析】設(shè)高空作業(yè)人員自由下落h時的速度為v，則v2＝2gh，得v＝eq\r(2gh)，設(shè)安全帶對人的平均作用力為F，由牛頓第二定律得F－mg＝ma又v＝at解得F＝eq\f(m\r(2gh),t)＋mg.選項(xiàng)A正確．【答案】A3．(多選)如圖4-4(a)，一物塊在t＝0時刻滑上一固定斜面，其運(yùn)動的v-t圖線如圖(b)所示．若重力加速度及圖中的v0、v1、t1均為已知量，則可求出()(a)(b)圖4-4A．斜面的傾角B．物塊的質(zhì)量C．物塊與斜面間的動摩擦因數(shù)D．物塊沿斜面向上滑行的最大高度【解析】由題圖(b)可以求出物塊上升過程中的加速度為a1＝eq\f(v0,t1)，下降過程中的加速度為a2＝eq\f(v1,t1).物塊在上升和下降過程中，由牛頓第二定律得mgsinθ＋f＝ma1，mgsinθ－f＝ma2，由以上各式可求得sinθ＝eq\f(v0＋v1,2t1g)，滑動摩擦力f＝eq\f(mv0－v1,2t1)，而f＝μN(yùn)＝μmgcosθ，由以上分析可知，選項(xiàng)A、C正確．由v-t圖像中橫軸上方的面積可求出物塊沿斜面上滑的最大距離，可以求出物塊沿斜面向上滑行的最大高度，選項(xiàng)D正確．【答案】ACD4．(多選)在一東西向的水平直鐵軌上，停放著一列已用掛鉤連接好的車廂．當(dāng)機(jī)車在東邊拉著這列車廂以大小為a的加速度向東行駛時，連接某兩相鄰車廂的掛鉤P和Q間的拉力大小為F；當(dāng)機(jī)車在西邊拉著車廂以大小為eq\f(2,3)a的加速度向西行駛時，P和Q間的拉力大小仍為F.不計車廂與鐵軌間的摩擦，每節(jié)車廂質(zhì)量相同，則這列車廂的節(jié)數(shù)可能為()A．8 B．10C．15 D．18 【解析】設(shè)該列車廂與P相連的部分為P部分，與Q相連的部分為Q部分．設(shè)該列車廂有n節(jié)，Q部分為n1節(jié)，每節(jié)車廂質(zhì)量為m，當(dāng)加速度為a時，對Q有F＝n1ma；當(dāng)加速度為eq\f(2,3)a時，對P有F＝(n－n1)meq\f(2,3)a，聯(lián)立得2n＝5n1.當(dāng)n1＝2，n1＝4，n1＝6時，n＝5，n＝10，n＝15，由題中選項(xiàng)得該列車廂節(jié)數(shù)可能為10或15，選項(xiàng)B、C正確．【答案】BC

5.(多選)如圖4-5所示，一只貓?jiān)谧肋吤偷貙⒆啦紡聂~缸下拉出，魚缸最終沒有滑出桌面．若魚缸、桌布、桌面兩兩之間的動摩擦因數(shù)均相等，則在上述過程中()圖4-5A．桌布對魚缸摩擦力的方向向左B．魚缸在桌布上的滑動時間和在桌面上的相等C．若貓?jiān)龃罄?，魚缸受到的摩擦力將增大D．若貓減小拉力，魚缸有可能滑出桌面【解析】魚缸相對于桌布有向左運(yùn)動的趨勢，故應(yīng)受到向右的摩擦力，選項(xiàng)A錯誤；由于魚缸與桌布和桌面之間動摩擦因數(shù)相等，由牛頓第二定律知，魚缸在桌布上運(yùn)動和在桌面上運(yùn)動時加速度的大小相等，根據(jù)v＝at，魚缸在桌布上和在桌面上的滑動時間相等，選項(xiàng)B正確；魚缸與桌布之間的摩擦力為滑動摩擦力，貓?jiān)龃罄?，魚缸所受的摩擦力不變，選項(xiàng)C錯誤；若貓減小拉力，魚缸可能隨桌布一起運(yùn)動，而滑出桌面，選項(xiàng)D正確．【答案】BD我還有這些不足：(1)__________________________________________________