高中物理力学复习

高中物理力学问题解决规律潍坊七中JassZ明确对象分析力，整体隔离相交替。已知重场弹摩力，恒力变力要注意。或分解，或合成，根据状态列方程。若平衡，列相等;若变速，牛二律。圆周运动向心力，功能关系要牢记。一、明确对象分析力，整体隔离相交替第一、对研究对象的选择：当问题中涉及两个（或多个）物体时，就存在一个研究对象选取问题，其原则是：先整体，后隔离，能整体，不隔离。1、先整体，后隔离例1.如图，5个木块静止在光滑水平面上，现施加水平向右的恒力F，求2对3的作用力。若木块与地面间的动摩擦因数为μ，情况如何？113245F例2．如图所示，A、B两物体叠放在一起，当把A、B两物体同时竖直向上抛出时(不计空气阻力)，则(C)A．A的加速度大小小于gB．B的加速度大小大于gC．A、B的加速度大小均为gD．A、B间的弹力不为零例3．如图所示，小球B放在真空容器A内，球B的直径恰好等于正方体A的边长，将它们以初速度v0竖直向上抛出，下列说法中正确的是(BD)A．若不计空气阻力，上升过程中，A对B有向上的支持力B．若考虑空气阻力，上升过程中，A对B的压力向下C．若考虑空气阻力，下落过程中，B对A的压力向上D．若不计空气阻力，下落过程中，B对A没有压力例4.商场搬运工要把一箱苹果沿倾角为θ的光滑斜面推上水平台，如右图所示．他由斜面底端以初速度v0开始将箱推出(箱与手分离)，这箱苹果刚好能滑上平台．箱子的正中间是一个质量为m的苹果，在上滑过程中其他苹果对它的作用力大小是(C)A．mgB．mgsinθC．mgcosθD．0例5.如右图所示，光滑水平面上放置质量分别为m、2m的A、B两个物体，A、B间的最大静摩擦力为μmg，现用水平拉力F拉B，使A、B以同一加速度运动，则拉力F的最大值为(C)A．μmgB．2μmgC．3μmgD．4μmg例6．在2008年北京残奥会开幕式上，运动员手拉绳索向上攀登，最终点燃了主火炬，体现了残疾运动员坚韧不拔的意志和自强不息的精神．为了探求上升过程中运动员与绳索和吊椅间的作用，可将过程简化．一根不可伸缩的轻绳跨过轻质的定滑轮，一端挂一吊椅，另一端被坐在吊椅上的运动员拉住，如图22所示．设运动员的质量为65kg，吊椅的质量为15kg，不计定滑轮与绳子间的摩擦，重力加速度取g＝10m/s2.当运动员与吊椅一起正以加速度a＝1m/s2上升时，试求：(1)运动员竖直向下拉绳的力；(440N，方向竖直向下)(2)运动员对吊椅的压力．(275N，方向竖直向下)2、能整体，不隔离例7．人的质量为m1，车的质量为m2，人站在车上用水平力F推固定在车上的挡板，若不考虑地面对车的摩擦力时，小车的加速度为(A)A．0B.eq\f(F,m1＋m2)C.eq\f(F,m1)D.eq\f(F,m2)例8．如图所示，质量分别为、的两个物体通过轻弹簧连接，在力的作用下一起沿水平方向做匀速直线运动（在地面，在空中），力与水平方向成角。则所受支持力N和摩擦力正确的是（）A．B．C．D．3、只能隔离例9.如图5所示为杂技“顶杆”表演，一人站在地上，肩上扛一质量为M的竖直竹竿，当竿上一质量为m的人以加速度a加速下滑时，竿对“底人”的压力大小为(A)A．(M＋m)g－maB．(M＋m)g＋maC．(M＋m)gD．(M－m)gAB例10.如图，底座A上固定一根直立长杆，总质量为M，杆上套有质量为m的圆环B，让圆环从杆的上端由静止开始下滑，其加速度为aAB例11．如右图，轻弹簧上端与一质量为m的木块1相连，下端与另一质量为M的木块2相连，整个系统置于水平放置的光滑木板上，并处于静止状态。现将木板沿水平方向突然抽出，设抽出后的瞬间，木块1、2的加速度大小分别为、。重力加速度大小为g。则有（AD）A．，B．，C．，D．，v0vs2ds1例12.质量为m的子弹以初速度v0射向静止在光滑水平面上的质量为M的木块，并留在木块中不再射出，此时木块的速度为v，v0vs2ds1例13．如图所示，有一长度x＝1m、质量M＝10kg的平板小车，静止在光滑的水平面上，在小车一端放置一质量m＝4kg的小物块，物块与小车间的动摩擦因数μ＝0.25，要使物块在2s内运动到小车的另一端，求作用在物块上的水平力F是多少？(g取10m/s2)（16N）v0例14.质量m的滑块沿水平方向滑上质量为M，长为L，静止在光滑水平面上的小车,滑块与小车的动摩擦因数为μv0(答案：)第二、对研究过程的选择：问题中涉及两个或多个过程时，原则同上。注意：有些问题中过程则是暗含的。1、能全程，不分段hH例15.如图所示，将质量m=2kg的一块石头从离地面H=2m高处由静止开始释放，落入泥潭并陷入泥中h=5cm深处，不计空气阻力，求泥对石头的平均阻力。（g取10m/s2hH例16.如图所示，物体在离斜面底端5m例17.青岛海滨游乐场有一种滑沙娱乐活动如图所示，人坐在滑板上从斜坡高处A点由静止开始下滑，滑到斜坡底部B点后沿水平滑道再滑行一段距离到C点停下来，若忽略B处对速度大小的影响，板与滑道的动摩擦因数均为μ＝0.5.斜坡倾角θ＝37°，人和滑块的总质量为m＝60kg，若由于受到场地的限制，A点到C点的水平距离为50m，为确保人身安全，请你设计斜坡的高度．(不计空气阻力，g取10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，h≤25m)2、（按照受力或运动性质）分段分析例18．如图甲所示，物体沿斜面由静止滑下，在水平面上滑行一段距离后停止，物体与斜面和水平面间的动摩擦因数相同，斜面与水平面平滑连接．图乙中v、a、f和s分别表示物体速度大小、加速度大小、摩擦力大小和路程．图乙中正确的是(C)例19.如图所示，半径R＝1m的1/4圆弧导轨与水平面相接，从圆弧导轨顶端A，静止释放一个质量为m＝20g的小木块，测得其滑至底端B时速度VB＝3m／s，以后沿水平导轨滑行BC＝3m而停止。求：（1）在圆弧轨道上克服摩擦力做的功?（2）BC段轨道的动摩擦因数为多少?例20．如图甲所示，在倾角为30°的足够长光滑斜面AB前，有一粗糙水平面OA，OA长为4m．有一质量为m的滑块，从O处由静止开始受一水平向右的力F作用．F按图乙所示的规律变化．滑块与OA间的动摩擦因数μ＝0.25，g取10m/s2，试求：(1)滑块到A处的速度大小；(2)不计滑块在A处的速率变化，滑块冲上斜面AB的长度是多少？（(1)5eq\r(2)m/s(2)5m）例21.如图(甲)所示，质量不计的弹簧竖立固定在水平面上，t=0时刻，一小球从弹簧正上方某一高度处由静止释放，落到弹簧上压缩到最低点，然后又被弹起离开弹簧，上升到一定高度后再下落，如此反复.通过安装在弹簧下端的压力传感器，测出这一过程弹簧弹力F随时间t变化的图象如图(乙)所示，则()A.t1时刻小球动能最大B.t2时刻小球动能最大C.t2～t3这段时间内，小球的动能先增加后减少D.t2～t3这段时间内，小球增加的动能等于弹簧减少的弹性势能例22.质量为2kg的物体在水平推力F的作用下沿水平面做直线运动，一段时间后撤去F，其运动的v－t图象如右图所示．g取10m/s2(1)物体与水平面间的动摩擦因数μ；(2)水平推力F的大小；(3)0～10s内物体运动位移的大小．（(1)0.2(2)6N(3)46m）t/sv/m/s03624610121416188例23．某兴趣小组对一辆自制小遥控车的性能进行研究。他们让这辆小车在水平的直轨道上由静止开始运动，并将小车运动的全过程记录下来，通过处理转化为v-t图象，如图所示（除2st/sv/m/s03624610121416188(1)小车所受到的阻力大小；(2)小车匀速行驶阶段的功率；(3)小车在加速运动过程中位移的大小。例24．放在水平地面上的一物块，受到方向不变的水平推力F的作用，力F的大小与时间t的关系和物块速度v与时间t的关系如图所示．重力加速度g＝10m/s2.求：(1)物块在运动过程中受到的滑动摩擦力的大小；(2)物块在3～6s中的加速度大小；(3)物块与地面间的动摩擦因数．（(1)Ff＝4N(2)a＝2m/s2(3)μ＝0.4）例25.(2011年北京东城区质检)如图所示，一小轿车从高为10m、倾角为37°的斜坡顶端从静止开始向下行驶，当小轿车到达底端时进入一水平面，在距离斜坡底端115m的地方有一池塘，发动机在斜坡上产生的牵引力为2×103N，在水平地面上调节油门后，发动机产生的牵引力为1.4×104N，小轿车的质量为2t，小轿车与斜坡及水平地面间的动摩擦因数均为0.5(g取10m/s2)．求：(1)小轿车行驶至斜坡底端时的速度；（v1＝10m/s）(2)为使小轿车在水平地面上行驶而不掉入池塘，在水平地面上加速的时间不能超过多少？(轿车在行驶过程中不采用刹车装置)（5s）二、已知重场弹摩力，恒力变力要注意选好研究对象和过程之后，就是最重要的一环——受力分析。正确的受力分析是解题的关键。为避免多力、少力的情况发生，受力分析时应按照一定的顺序，即题中给出的已知力、重力、场力（电场力、库仑力、安培力、洛仑兹力）、弹力和摩擦力。受力分析时要注意下列几个问题：1、重力：有时考虑有时不考虑，像带电粒子在电场和磁场中运动时，要视具体情况来分析是否考虑重力。2、场力：（1）电场力：注意是否是匀强电场判断是否是恒力。（2）安培力：要视磁感应强度B和电流Ｉ情况来判断恒力或变力。（3）洛仑兹力：是一个与速度V相关的力，V变则力变。3、摩擦力放在弹力之后是因为：有弹力不一定有摩擦力，没有弹力一定没有摩擦力。例26.如图所示，一根轻质弹簧竖直立在水平地面上，下端固定.一小球从高处自由落下，落到弹簧上端，将弹簧压缩至最低点.小球从开始压缩弹簧至最低点过程中，小球的加速度和速度的变化情况是(C)A.加速度先变大后变小，速度先变大后变小B.加速度先变大后变小，速度先变小后变大C.加速度先变小后变大，速度先变大后变小D.加速度先变小后变大，速度先变小后变大例27.如图所示，质量均为m的A、B两球之间系着一根不计质量的弹簧，放在光滑的水平面上，A球紧靠竖直墙壁.今用水平力F将B球向左推压弹簧，平衡后，突然将F撤去，在这一瞬间A．B球的速度为零，加速度为零B．B球的速度为零，加速度大小为C．在弹簧第一次恢复原长之后，A才离开墙壁D．在A离开墙壁后，A、B两球均向右做匀速运动例28．如图所示，在倾角为θ的光滑斜面上有两个用轻质弹簧相连接的物块A、B，它们的质量分别为mA、mB，弹簧的劲度系数为k，C为一固定挡板，系统处于静止状态．现开始用一恒力F沿斜面方向拉物块A使之向上运动，求物块B刚要离开C时物块A的加速度a和从开始到此时物块A的位移d，重力加速度为g.（a＝eq\f(F－(mA＋mB)gsinθ,mA)d＝eq\f((mA＋mB)gsinθ,k)）例29．如图，一木块在光滑水平面上受一恒力F作用而运动，前方一个弹簧固定在墙上，当木块接触弹簧后()A．将立即做变减速运动B．将立即做匀减速运动C．在一段时间内仍然做加速运动，速度继续增大D．当弹簧处于最大压缩量时，物体的加速度为零三、或分解，或合成这句话也包含了两层意思。1、“力”的合成与分解： （1）三力平衡时，可合成。（2）四力或四力以上平衡时，正交分解。（3）变速运动时，正交分解。例30．如图所示，光滑半球形容器固定在水平面上，O为球心，一质量为m的小滑块，在水平力F的作用下静止P点。设滑块所受支持力为FN。OF与水平方向的夹角为0。下列关系正确的是（A）A． B．F＝mgtan0C． D．FN=mgtan0例31．如图所示，物体A放在斜面上，与斜面一起向右做匀加速运动，物体A受到斜面对它的支持力和摩擦力的合力方向可能是()A．斜向右上方 B．竖直向上C．斜向右下方 D．上述三种方向均不可能例32．如图所示，质量m＝1kg的小球穿在长L＝1.6m的斜杆上，斜杆与水平方向成α＝37°角，斜杆固定不动，小球与斜杆间的动摩擦因数μ＝0.75.小球受水平向左的拉力F＝1N，从斜杆的顶端由静止开始下滑，求：(sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，取g＝10m/s2)(1)小球运动的加速度大小；（1.25m/s2）(2)小球运动到斜杆底端时的速度大小．（2m/s）2、“运动”的合成与分解：物体做曲线运动时（圆周运动除外），要进行分解，转化成两个简单的直线运动。其中有两个重要的特例。（1）平抛与类平抛：正交分解成一个匀速直线和一个变速直线运动。例33．降落伞在匀速下降过程中遇到水平方向吹来的风，若风速越大，则降落伞(D)A．下落的时间越短 B．下落的时间越长C．落地时速度越小 D．落地时速度越大例34．如图所示，轨道ABC被竖直地固定在水平桌面上，A距离水平地面高H＝0.75m，C距离水平地面高h＝0.45m.一质量m＝0.10kg的小物块自A点从静止开始下滑，从C点以水平速度飞出后落在水平地面上的D点．现测得C、D两点间的水平距离为l＝0.60m.不计空气阻力，取g＝10m/s2.求：(1)小物块从C点运动到D点经历的时间；(2)小物块从C点飞出时速度的大小；(3)小物块从A点运动到C点的过程中克服摩擦力做的功．（(1)0.30s(2)2.0m/s(3)0.10J）（2）通过定滑轮相连的连接体问题的关键是：沿绳方向的分速度大小相等。例35．如图，牵引车通过一个定滑轮将重物从井中提出，当牵引车匀速向右行驶时，重物将（）A.匀速上升B.加速上升C.减速上升D.无法确定运动速度是匀速、加速或减速四、根据状态列方程。若平衡，列相等;若变速，牛二律。圆周运动向心力高中力学问题,可以用两个关键词来概括:“力”与“运动”，二者密不可分。如：F合=0对应平衡（静止或匀速直线），F合恒定对应匀变速运动，匀速圆周运动对应大小不变且始终指向圆心等等。知道了受力可以推知物体作什么样的运动，知道了运动，也可以推知物体的受力特点。常见的运动状态有：1、平衡：静止或匀速直线运动。受力特点：F合=02、匀加速或匀减速直线运动。受力特点：F合恒定且与Vo在同一直线上。3、平抛或类平抛：F合恒定且与Vo垂直。4、圆周运动：沿半径方向的合力提供向心力（无论是匀速圆周还是非匀速圆周）五、功能关系要牢记力学问题的解决从方法上可以概括为三个观点。1、力的观点：牛顿第二定律+运动学公式2、能量的观点：动能定理+机械能守恒+功能关系+能量守恒定律*3、动量的观点：动量定理+动量守恒定律（选修）在某些情况下，能量的观点解题会显得更直接，更简单。常用的功能关系可概括为：重力做功→重力势能的改变；电场力做功→电势能的变化；弹簧弹力做功→弹性势能的改变；合力做功→动能的改变；滑动摩擦力做功→摩擦热（此时要用相对位移）；安培力的功→电能的改变；其它力做功→机械能的改变。）例36.质量为m的物体沿着半径为r的半球形金属球壳滑到最低点时的速度大小为v，如图所示，若物体与球壳之间的动摩擦因数为μ，则物体在最低点时(AD)A.向心加速度为B.向心力为m(g＋)C.对球壳的压力为D.受到的摩擦力为μm(g＋)例37.如图所示的电路中，两根光滑金属导轨平行放置在倾角为θ的斜面上，导轨下端接有电阻R，导轨电阻不计，斜面处在竖直向上的磁感应强度为B的匀强磁场中，电阻可略去不计的金属棒ab质量为m，受到沿斜面向上且与金属棒垂直的恒力F的作用，金属棒沿导轨匀速下滑，则它在下滑h高度的过程中，以下说法正确的是()A．作用在金属棒上各力的合力做功为零B．重力做功将机械能转化为电能C．重力与恒力F做功的代数和等于电阻R上产生的焦耳热D．金属棒克服安培力做功等于重力与恒力F做的总功与电阻R上产生的焦耳热之和例38．如图所示为“S”形玩具轨道，该轨道是用内