高考物理突破大二輪浙江專用力與物體的直線運動

第2講力與物體的直線運動網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建備考策略1.解決動力學(xué)問題要抓好關(guān)鍵詞語 (1)看到“剛好”“恰好”“正好”等字眼，想到“題述的過程存在臨界點”。 (2)看到“最大、最小、至多、至少”等字眼，想到“題述的過程存在極值點”。2.“四點”注意 (1)x－t圖象、v－t圖象均表示直線運動。 (2)運動學(xué)公式中的v、a、x均為矢量，一定規(guī)定正方向。 (3)剎車問題中不能忽略實際運動情況。 (4)x－t、v－t、a－t圖象相關(guān)量間的關(guān)系運動學(xué)中的圖象問題x－t圖象的理解及應(yīng)用【典例1】

(2019·稽陽聯(lián)誼學(xué)校聯(lián)考)一輛汽車沿平直道路行駛，其位移時間圖象如圖1所示。在t＝0到t＝40s這段時間內(nèi)，汽車的平均速度大小是(

)圖1A.0 B.2m/s C.2.67m/s D.25m/s解析因為是位移—時間圖象，所以合位移為零，又因為平均速度等于位移除以時間，所以平均速度為零，選項A正確。答案Av－t圖象的理解及應(yīng)用【典例2】

(2019·浙江綠色聯(lián)盟聯(lián)考)一長為12m的鋼管豎立在地面上，一名消防隊員在一次模擬演習(xí)訓(xùn)練中，從鋼管頂端由靜止下滑，如圖2所示。消防隊員先勻加速再勻減速下滑，到達地面時速度恰好為零。如果他加速時的加速度大小是減速時的兩倍，下滑總時間為3s。該消防隊員在這一過程中的運動圖象，可能正確的是(

)圖2答案D【典例3】

(2018·浙江4月選考)一帶電粒子僅在電場力作用下從A點開始以－v0做直線運動，其v－t圖象如圖3所示。粒子在t0時刻運動到B點，3t0時刻運動到C點，下列判斷正確的是(

)圖3A.A、B、C三點的電勢關(guān)系為φB>φA>φCB.A、B、C三點的場強大小關(guān)系為EC>EB>EAC.粒子從A點經(jīng)B點運動到C點，電勢能先增加后減少D.粒子從A點經(jīng)B點運動到C點，電場力先做正功后做負功解析由題圖v－t圖象知道帶電粒子在0～t0時間內(nèi)做減速運動，電場力做負功，電勢能增大；在t0～3t0時間內(nèi)反方向加速運動，電場力做正功，電勢能減小，選項C正確，D錯誤；因為不知道帶電粒子電性，本題中無法判斷電勢的高低，選項A錯誤；圖象中斜率表示帶電粒子的加速度，qE＝ma，可知A、B、C三點中EB最大，選項B錯誤。答案Ca－t圖象的理解及應(yīng)用【典例4】

(2019·浙江椒江區(qū)新高考適應(yīng)性考試)摩天大樓中一部直通高層的客運電梯，行程超過百米。電梯的簡化模型如圖4所示?？紤]安全、舒適、省時等因素，電梯的加速度a是隨時間t變化的，已知電梯在t＝0時由靜止開始上升，a－t圖象如圖5所示。電梯總質(zhì)量m＝2.0×103kg。忽略一切阻力，重力加速度g取10m/s2。(1)求電梯在上升過程中受到的最大拉力F1和最小拉力F2；(2)類比是一種常用的研究方法。對于直線運動，教科書中講解了由v－t圖象求位移的方法。請你借鑒此方法，對比加速度和速度的定義，根據(jù)圖5所示a－t圖象，求電梯在第1s內(nèi)的速度改變量Δv1和第2s末的速率v2；(3)求電梯以最大速率上升時，拉力做功的功率P；再求在0～11s時間內(nèi)，拉力和重力對電梯所做的總功W。解析(1)由牛頓第二定律，有F－mg＝ma由a－t圖象可知，F(xiàn)1和F2對應(yīng)的加速度分別是a1＝1.0m/s2，a2＝－1.0m/s2F1＝m(g＋a1)＝2.0×103×(10＋1.0)N＝2.2×104NF2＝m(g＋a2)＝2.0×103×(10－1.0)N＝1.8×104N。(2)類比可得，所求速度變化量等于第1s內(nèi)a－t圖線下的面積Δv1＝0.50m/s同理可得，Δv2＝v2－v0＝1.5m/sv0＝0，第2s末的速率v2＝1.5m/s。(3)由a－t圖象可知，11～30s內(nèi)速率最大，其值等于0～11s內(nèi)a－t圖線下的面積，有vm＝10m/s此時電梯做勻速運動，拉力F等于重力mg，所求功率P＝Fvm＝mgvm＝2.0×103×10×10W＝2.0×105W答案見解析1.明圖象意義(1)看到“x－t圖線”想到“初始位置關(guān)系”。(2)看到“v－t圖線”想到“加速度變化情況”。(3)速度圖線只有通過時間軸時速度方向才改變。2.清交點區(qū)別兩個物體的運動圖象一般會涉及追及和相遇問題。x－t圖象交點表示兩物體相遇，v－t圖象交點表示兩物體速度相等。3.抓對應(yīng)關(guān)系根據(jù)物體的初始條件和受力情況判斷或作出圖象的關(guān)鍵是將運動情景與圖象信息對應(yīng)起來。

1.(2019·浙江寧波新高考適應(yīng)性考試)有一物體做直線運動，其速度圖象如圖6所示，那么物體的速度變化率的方向與瞬時速度的方向相同的時間為(

)A.只有0<t<1s B.只有2s<t<3sC.0<t<1s和2s<t<3s D.0<t<1s和3s<t<4s圖6解析物體的速度變化率的方向即物體加速度的方向，0<t<1s時物體做加速運動，加速度方向與物體運動方向一致，即物體的速度變化率的方向與瞬時速度的方向相同；當(dāng)1s<t<2s時物體做勻速直線運動，加速度為零；當(dāng)2s<t<3s時物體做勻減速直線運動，加速度方向與運動方向相反；當(dāng)3s<t<4s時，物體做勻加速運動，加速度方向與運動方向相同，物體的速度變化率的方向與瞬時速度的方向相同，由以上分析可知選項A、B、C錯誤，D正確。答案D2.(2019·浙江五校聯(lián)考)小球從一定高度處由靜止下落，與地面碰撞后回到原高度再次下落，重復(fù)上述運動，取小球的落地點為原點建立坐標系，豎直向上為正方向，下列速度v和位置x的關(guān)系圖象中，能描述該過程的是(

)解析由題意知小球在下落的過程中速度方向向下，與題中規(guī)定的正方向相反，故為負值，所以C、D錯誤；小球的運動為勻變速運動，根據(jù)v2－v＝2ax可知速度與時間的關(guān)系式為二次函數(shù)，故A正確，B錯誤。答案A圖7答案D【典例1】

(2019·浙江綠色聯(lián)盟聯(lián)考)為了減少汽車剎車失靈造成的危害，如圖8所示為高速路上在下坡路段設(shè)置的可視為斜面的緊急避險車道。一輛貨車在傾角θ＝30°的連續(xù)長直下坡高速路上，以v0＝7m/s的速度在剎車狀態(tài)下勻速行駛(在此過程及后面過程中，可認為發(fā)動機不提供牽引力)，突然汽車剎車失靈，開始加速運動，此時汽車所受到的摩擦力為車重的0.2倍。在加速前進了x0＝96m后，貨車沖上了平滑連接的傾角α＝37°的避險車道，已知貨車在該避險車道上所受到的摩擦力為車重的0.65倍。貨車的各個運動過程均可視為直線運動，取sin37°＝0.6，g＝10m/s2，不計空氣阻力。求：勻變速直線運動規(guī)律的應(yīng)用以生活中的交通問題為背景考查勻變速直線運動規(guī)律的應(yīng)用圖8(1)貨車在下坡路上運動時剎車失靈后的加速度大??；(2)貨車剛沖上避險車道時的速度大??；(3)貨車在進入避險車道后3秒內(nèi)發(fā)生的位移大小。解析(1)設(shè)貨車加速下行時的加速度大小為a1，由牛頓第二定律可知mgsinθ－0.2mg＝ma1解得a1＝3m/s2。(3)設(shè)貨車在避險車道上行車時的加速度大小為a2，由牛頓第二定律可知mgsinα＋0.65mg＝ma2解得a2＝12.5m/s2速度為0后，由于mgsinα＜0.65mg，貨車不再滑下，故3s內(nèi)發(fā)生的位移大小為25m。答案(1)3m/s2

(2)25m/s

(3)25m以斜面上運動的通電導(dǎo)體棒為載體考查勻變速直線運動規(guī)律的應(yīng)用【典例2】

(2018·江蘇單科)如圖9所示，兩條平行的光滑金屬導(dǎo)軌所在平面與水平面的夾角為θ，間距為d。導(dǎo)軌處于勻強磁場中，磁感應(yīng)強度大小為B，方向與導(dǎo)軌平面垂直。質(zhì)量為m的金屬棒被固定在導(dǎo)軌上，距底端的距離為s，導(dǎo)軌與外接電源相連，使金屬棒通有電流。金屬棒被松開后，以加速度a沿導(dǎo)軌勻加速下滑，金屬棒中的電流始終保持恒定，重力加速度為g。求下滑到底端的過程中，金屬棒圖9(1)末速度的大小v；(2)通過的電流大小I；(3)通過的電荷量Q。解析(1)勻加速直線運動v2＝2as(2)安培力F安＝IdB金屬棒所受合力F＝mgsinθ－F安牛頓運動定律F＝ma“一畫、二選、三注意”解決勻變速直線運動問題1.(2019·浙江溫州模擬)如圖10甲是某景點的山坡滑道圖片，技術(shù)人員通過測量繪制出如圖乙所示的示意圖。AC是滑道的豎直高度，D點是AC豎直線上的一點，且有AD＝DE＝10m，滑道AE可視為光滑，g＝10m/s2，滑行者從坡頂A點由靜止開始沿滑道AE向下做直線滑動，則滑行者在滑道AE上滑行的時間為(

)圖10答案C2.(2019·浙江溫州九校高三上學(xué)期聯(lián)考模擬)如圖11所示，傾斜放置的平行板電容器兩極板與水平面的夾角為θ，極板間距為d，帶負電的微粒質(zhì)量為m、帶電荷量為q，重力加速度大小為g，微粒從極板M的左邊緣A處以初速度v0水平射入極板間，沿直線運動并從極板N的右邊緣B處射出，則(

)圖11答案

C3.(2019·浙江十校聯(lián)盟適應(yīng)性考試)觀光旅游、科學(xué)考察經(jīng)常利用熱氣球，保證熱氣球的安全就十分重要?？蒲腥藛T進行科學(xué)考察時，氣球、座艙、壓艙物和科研人員的總質(zhì)量為M＝1000kg，在空中停留一段時間后，由于某種故障，氣球受到的空氣浮力減小，當(dāng)科研人員發(fā)現(xiàn)氣球在豎直下降時，氣球速度為v0＝2m/s，此時開始，經(jīng)t0＝4s氣球繼續(xù)勻加速下降h1＝16m，科研人員立即拋掉一些壓艙物，使氣球勻速下降。不考慮氣球由于運動而受到的空氣阻力，取重力加速度g＝10m/s2。求：圖12(1)氣球加速下降階段的加速度大小a；(2)拋掉壓艙物的質(zhì)量m；(3)氣球從靜止開始經(jīng)過t＝12s的時間內(nèi)下落的總高度h總。解得a＝1m/s2。(2)由牛頓第二定律得到Mg－F＝Ma拋掉質(zhì)量為m壓艙物，氣體勻速下降，有(M－m)g＝F解得m＝100kg。(3)設(shè)拋掉壓艙物時，氣球的速度為v1由運動學(xué)公式可知v1＝v0＋at0＝6m/s，答案

(1)1m/s2

(2)100kg

(3)54mA.8 B.10 C.15 D.18牛頓運動定律的綜合應(yīng)用以多列用掛鉤連接的車廂為載體考查牛頓運動定律的應(yīng)用解析設(shè)掛鉤P、Q西邊有n節(jié)車廂，每節(jié)車廂的質(zhì)量為m，則掛鉤P、Q西邊車廂的質(zhì)量為nm，以西邊這些車廂為研究對象，有F＝nma①P、Q東邊有k節(jié)車廂，以東邊這些車廂為研究對象，有聯(lián)立①②得3n＝2k，總車廂數(shù)為N＝n＋k，由此式可知n只能取偶數(shù)，當(dāng)n＝2時，k＝3，總節(jié)數(shù)為N＝5當(dāng)n＝4時，k＝6，總節(jié)數(shù)為N＝10當(dāng)n＝6時，k＝9，總節(jié)數(shù)為N＝15當(dāng)n＝8時，k＝12，總節(jié)數(shù)為N＝20，故選項B、C正確。答案

BC以圖象形式考查牛頓第二定律的應(yīng)用問題【典例2】

(2019·浙江奉化高三模擬)如圖13，輕彈簧的下端固定在水平桌面上，上端放有物塊P，系統(tǒng)處于靜止狀態(tài)?，F(xiàn)用一豎直向上的力F作用在P上，使其向上做勻加速直線運動。以x表示P離開靜止位置的位移，在彈簧恢復(fù)原長前，下列表示F與x之間關(guān)系的圖象可能正確的是(

)圖13解析假設(shè)物塊靜止時彈簧的壓縮量為x0，則由力的平衡條件可知kx0＝mg，在彈簧恢復(fù)原長前，當(dāng)物塊向上做勻加速直線運動時，由牛頓第二定律得F＋k(x0－x)－mg＝ma，由以上兩式解得F＝kx＋ma，顯然F和x為一次函數(shù)關(guān)系，且在F軸上有截距，則A正確，B、C、D錯誤。答案A以生活、科技為背景考查動力學(xué)兩類問題【典例3】

(2019·溫州模擬)如圖14所示，一條小魚在水面處來了個“鯉魚打挺”，彈起的高度為H＝2h。以不同的姿態(tài)落入水中其入水深度不同。若魚身水平，落入水中的深度為h1＝h；若魚身豎直，落入水中的深度為h2＝1.5h；假定魚的運動始終在豎直方向上，在水中保持姿態(tài)不變，受到水的作用力也不變，空氣中的阻力不計，魚身的尺寸遠小于魚入水深度，重力加速度為g。求：圖14(1)魚入水時的速度v；(2)魚兩次在水中運動的時間之比t1∶t2；(3)魚兩次受到水的作用力之比F1∶F2。應(yīng)用牛頓運動定律求解問題時應(yīng)注意(1)研究對象的選取方法：整體法和隔離法。(2)當(dāng)物體的受力情況發(fā)生變化時加速度同時發(fā)生變化。(3)兩個相鄰的子過程的銜接，即前一過程的末狀態(tài)應(yīng)為后一過程的初狀態(tài)。

圖151.(2019·福州四校聯(lián)考)(多選)一個物塊放在粗糙的水平面上，現(xiàn)用一個很大的水平推力推物塊，并且推力不斷減小，結(jié)果物塊運動過程中的加速度a隨推力F變化的圖象如圖15所示。已知最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，重力加速度g＝10m/s2。下列說法正確的是(

)A.物塊的質(zhì)量為0.5kgB.物塊與水平面間的動摩擦因數(shù)為0.2C.當(dāng)推力F減小為2N時，物塊的速度最大D.當(dāng)推力F減小為0時，物塊的速度為零解析由物塊運動過程中的加速度a隨推力F變化的圖象可知，當(dāng)推力F＝2N時，加速度為零，運用牛頓第二定律可得F－μmg＝0；當(dāng)F＝0時，加速度a＝－2m/s2，運用牛頓第二定律，－μmg＝ma，聯(lián)立解得μ＝0.2，m＝1.0kg。即物塊與水平面間的動摩擦因數(shù)為0.2，物塊的質(zhì)量為1.0kg，選項A錯誤，B正確；用一個很大的水平力推物塊，并且推力不斷減小，物塊做加速度逐漸減小的加速運動，當(dāng)推力F減小為2N時加速度為零，物塊的速度最大，選項C正確；當(dāng)推力F減小為0時，物塊做減速運動，物塊的速度不為零，選項D錯誤。答案BC2.(2019·稽陽聯(lián)誼學(xué)校聯(lián)考)2019年1月4日上午10時許，科技人員在北京航天飛行控制中心發(fā)出指令，嫦娥四號探測器在月面上空開啟發(fā)動機，實施降落任務(wù)。在距月面高為H＝102m處開始懸停，識別障礙物和坡度，選定相對平坦的區(qū)域后，先以a1勻加速下降，加速至v1＝4m/s時，立即改變推力，以大小a2＝2m/s2勻減速下降，至月表高度30m處速度減為零，立即開啟自主避障程序，緩慢下降。最后距離月面2.5m時關(guān)閉發(fā)動機，探測器以自由落體的方式降落，自主著陸在月球背面南極－艾特肯盆地內(nèi)的馮·卡門撞擊坑中，整個過程始終垂直月球表面做直線運動，取豎直向下為正方向。已知嫦娥四號探測器的質(zhì)量m＝40kg，月球表面重力加速度為1.6m/s2，求：圖16(1)勻加速直線下降過程中探測器的加速度大小；(2)勻加速直線下降過程推力F的大小和方向。解析(1)由題意知加速和減速發(fā)生的位移為h＝102m－30m＝72m(2)勻加速直線下降過程由牛頓第二定律得mg′－F＝ma1，解得F＝24N，方向豎直向上。答案(1)1m/s2

(2)24N豎直向上高考物理中的“五大”解題思想現(xiàn)如今，高考物理越來越注重考查考生的能力和科學(xué)素養(yǎng)，其命題更加明顯地滲透著對物理思想、物理方法的考查。在平時的復(fù)習(xí)備考過程中，物理習(xí)題浩如煙海，千變?nèi)f化，我們?nèi)裟苷莆找恍┗镜慕忸}思想，就如同在開啟各式各樣的“鎖”時，找到了一把“多功能的鑰匙”。一、數(shù)形結(jié)合的思想數(shù)形結(jié)合的思想，就是把物體的空間形式和數(shù)量關(guān)系結(jié)合起來進行考查，通過“數(shù)”與“形”之間的對應(yīng)和轉(zhuǎn)化來解決問題的思想，其實質(zhì)是把抽象的數(shù)學(xué)語言、數(shù)量關(guān)系與直觀的圖形結(jié)合起來，把抽象思維和形象思維結(jié)合起來。數(shù)形結(jié)合的思想，一方面可以以“形”助“數(shù)”，實現(xiàn)抽象概念與具體形象的聯(lián)系與轉(zhuǎn)化，化抽象為直觀，化難為易；另一方面可以以“數(shù)”解“形”，可以由數(shù)入手，將有些涉及圖形的問題轉(zhuǎn)化為數(shù)量關(guān)系來研究，對圖形做精細的分析，從而使人們對直觀圖形有更精確、理性的理解。【例1】

(2019·浙江麗水選考模擬)一彈簧測力計的秤盤質(zhì)量為m1，盤內(nèi)放一質(zhì)量為m2的物體，彈簧質(zhì)量不計，其勁度系數(shù)為k，系統(tǒng)處于靜止狀態(tài)，如圖17所示。t0時刻給物體施加一個豎直向上的力F，使物體從靜止開始向上做加速度為a的勻加速直線運動，經(jīng)2s物體與秤盤脫離，用FN表示物體與秤盤間的相互作用力的大小，已知重力加速度大小為g，則下列F和FN隨時間變化的關(guān)系圖象正確的是(

)圖17答案C二、分解思想有些物理問題的運動過程、情景較為復(fù)雜，在運用一些物理規(guī)律或公式不奏效的情況下，將物理過程按照事物發(fā)展的順序分成幾段熟悉的子過程來分析，或者將復(fù)雜的運動分解成幾個簡單或特殊的分運動(如勻速直線運動、勻變速直線運動、圓周運動等)來考慮，往往能事半功倍?！纠?】

(2018·江蘇單科，3)某彈射管每次彈出的小球速度相等。在沿光滑豎直軌道自由下落過程中，該彈射管保持水平，先后彈出兩只小球。忽略空氣阻力，兩只小球落到水平地面的(

) A.時刻相同，地點相同

B.時刻相同，地點不同 C.時刻不同，地點相同

D.時刻不同，地點不同

解析彈射管沿光滑豎直軌道自由下落，向下的加速度大小為g，且下落時保持水平，故先后彈出的兩只小球在豎直方向的分速度與彈射管的分速度相同，即兩只小球同時落地，故兩只小球在空中運動的時間不同；又兩只小球先后彈出且水平分速度相等，則運動的水平位移不同，落地點不同，選項B正確。

答案B三、守恒思想物理學(xué)中最常用的一種思維方法——守恒。高中物理涉及的守恒定律有能量守恒定律、動量守恒定律、機械能守恒定律、質(zhì)量守恒定律、電荷守恒定律等，它們是我們處理高中物理問題的重要原理。【例3】

(2019·浙江東陽高三模擬)如圖18所示，長R＝0.6m的不可伸長的細繩一端固定在O點，另一端系著質(zhì)量m2＝0.1kg的小球B，小球B剛好與水平面相接觸?，F(xiàn)使質(zhì)量m1＝0.3kg的物塊A沿光滑水平面以v0＝4m/s的速度向B運動并與B發(fā)生彈性正碰，A、B碰撞后，小球B能在豎直平面內(nèi)做圓周運動。已知重力加速度g＝10m/s2，A、B均可視為質(zhì)點，試求：圖18(1)在A與B碰撞后瞬間，小球B的速度v2的大?。?2)小球B運動到最高點時對細繩的拉力。解析(1)物塊A與小球B碰撞時，由動量守恒定律和機械能守恒定律有m1v0＝m1v1＋m2v2聯(lián)立解得小球B對細繩的拉力F′＝F＝1N。答