高三物理第二轮总复习及高中物理易错题归纳总结及答案分析.pdf
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1、高三物理第二轮总复习(大纲版)目 录第1专题力与运动.2第2专题 动量和能量.42第3专题 圆周运动、航天与星体问题.68第4专题 带电粒子在电场和磁场中的运动.87第5专题 电磁感应与电路的分析.116第6专题 振动与波、光学、执掌、原子物理.149第7专题 高考物理实验.179第8专题 数学方法在物理中的应用.205第9专题 高中物理常见的物理模型.226第10专题 计算题的答题规范与解析技巧.247高三物理第二轮总复习(大纲版)第1专题力与运动知识网络T各种性质的另y.SU固?重力与万有引力T弹力|-H动摩擦力、静摩丽|一?电场力安培力、洛伦场T力的合成与互引I平行四边形定则卜I正交分解
2、法卜T物体的平衡卜受力分析卜I平衡条件(H正交分解法处理动力学问题T连接体问题IT超重与失重|T平衡条件破坏瞬间的加速度|1牛顿第一定*临界问题I牛顿第二定律I|简谐运动叫回机械封I I 山-F十以弟二/伴|_ _ _ 圆周运动 Fm=mra j*1=i nv a)T直线运动卜司公式、推论卜3追及问题I公目 f日e日而八Mm v2 4 7T1 j 王、上比it恒 5-=ni=iYr r T7II例的描速一一T运动的合成与分解 运动I双星问题G詈詈-川圆周运动卜线速度、角速度、向心加速度口考点预测本专题复习三个模块的内容:运动的描述、受力分析与平衡、牛顿运动定律的运用.运 动的描述与受力分析是两
3、个相互独立的内容,它们通过牛顿运动定律才能连成一个有机的整 体.虽然运动的描述、受力平衡在近几年(特别是2008年以前)都有独立的命题出现在高考中(如2008年的全国理综卷I第23题、四川理综卷第23题),但由于理综考试题量的局限以及 课改趋势,独立考查前两模块的命题在2010年高考中出现的概率很小,大部分高考卷中应该 都会出现同时考查三个模块知识的试题,而且占不少分值.在综合复习这三个模块内容的时候,应该把握以下几点:1.运动的描述是物理学的重要基础,其理论体系为用数学函数或图象的方法来描述、推 断质点的运动规律,公式和推论众多.其中,平抛运动、追及问题、实际运动的描述应为复 习的重点和难点
4、.2.无论是平衡问题,还是动力学问题,一般都需要进行受力分析,而正交分解法、隔离 法与整体法相结合是最常用、最重要的思想方法,每年高考都会对其进行考查.3.牛顿运动定律的应用是高中物理的重要内容之一,与此有关的高考试题每年都有,题 型有选择题、计算题等,趋向于运用牛顿运动定律解决生产、生活和科技中的实际问题.此 外,它还经常与电场、磁场结合,构成难度较大的综合性试题.一、运动的描述要点归纳(一)匀变速直线运动的几个重要推论和解题方法1.某段时间内的平均速度等于这段时间的中间时刻的瞬时速度,即石产楼.2.在连续相等的时间间隔T内的位移之差As为恒量,且加=色.3.在初速度为零的匀变速直线运动中,
5、相等的时间T内连续通过的位移之比为:2:3:品=1:3:5:通过连续相等的位移所用的时间之比为:/:,2:,3:%=:(也一1):(g-啦):(也一丑一1).4.竖直上抛运动(1)对称性:上升阶段和下落阶段具有时间和速度等方面的对称性.(2)可逆性:上升过程做匀减速运动,可逆向看做初速度为零的匀加速运动来研究.(3)整体性:整个运动过程实质上是匀变速直线运动.5.解决匀变速直线运动问题的常用方法(1)公式法灵活运用匀变速直线运动的基本公式及一些有用的推导公式直接解决.比例法在初速度为零的匀加速直线运动中,其速度、位移和时间都存在一定的比例关系,灵活 利用这些关系可使解题过程简化.(3)逆向过程
6、处理法逆向过程处理法是把运动过程的“末态”作为“初态”,将物体的运动过程倒过来进行 研究的方法.(4)速度图象法速度图象法是力学中一种常见的重要方法,它能够将问题中的许多关系,特别是一些隐 藏关系,在图象上明显地反映出来,从而得到正确、简捷的解题方法.(二)运动的合成与分解1.小船渡河设水流的速度为。1,船的航行速度为诙,河的宽度为由(1)过河时间/仅由为沿垂直于河岸方向的分量以决定,即,=不 与无关,所以当。2垂直于河岸时,渡河所用的时间最短,最短时间/min=.(2)渡河的路程由小船实际运动轨迹的方向决定.当时,最短路程Smin=%当0。2时,最短路程=表,如图1T所示.图1-12.轻绳、
7、轻杆两末端速度的关系(1)分解法把绳子(包括连杆)两端的速度都沿绳子的方向和垂直于绳子的方向分解,沿绳子方向的 分运动相等(垂直方向的分运动不相关),即01c o s仇=丝造乜2.(2)功率法通过轻绳(轻杆)连接物体时,往往力拉轻绳(轻杆)做功的功率等于轻绳(轻杆)对物体做功 的功率.3.平抛运动如图12所示,物体从。处以水平初速度内抛出,经时间,到达尸点.(1)加速度水平方向:竖直方向:图12&=0%=g水平方向:4=0o(2)速度反击士竖直万向:Vy=gt合速度的大小VV+Vyv l+g2 设合速度的方向与水平方向的夹角为仇有:匕口。=%=磔,即0=a r c t a n皮.4。水平方向:
8、sx=vGt位移竖直方向:1 2设合位移的大小s=ys+sy=yj(M2+(2)2合位移的方向与水平方向的夹角为q,有:.力 利 N t pn,处t a n a=s痴7=2。即片a r c t a n 2。要注意合速度的方向与水平方向的夹角不是合位移的方向与水平方向的夹角的2倍,即 8W2。,而是 t a n 9=2t a n a.(4)时间:由“=%,得,=伶,平抛物体在空中运动的时间/只由物体抛出时离地 的高度”决定,而与抛出时的初速度。o无关.Ao(5)速度变化:平抛运动是匀变速曲线运动,故在相等的时间内,速度的变化量收=刀)相等,且必沿竖直方向,如图13所示.00图13任意两时刻的速度
9、与速度的变化量构成直角三角形,沿竖直方向.注意:平抛运动的速率随时间并不均匀变化,而速度随时间是均匀变化的.(6)带电粒子(只受电场力的作用)垂直进入匀强电场中的运动与平抛运动相似,出电场后 做匀速直线运动,如图14所示.图14故有:y=(+)-t a n a=(,热点、重点、难点(一)直线运动高考中对直线运动规律的考查一般以图象的应用或追及问题出现.这类题目侧重于考查 学生应用数学知识处理物理问题的能力.对于追及问题,存在的困难在于选用哪些公式来列 方程,作图求解,而熟记和运用好直线运动的重要推论往往是解决问题的捷径.例1如图15甲所示,/、5两辆汽车在笔直的公路上同向行驶.当5车在/车前
10、s=84 m处时,5车的速度办=4 m/s,且正以a=2 m/s?的加速度做匀加速运动;经过一段时 间后,B车的加速度突然变为零./车一直以O/=20m/s的速度做匀速运动,从最初相距84 m时开始计时,经过/o=12s后两车相遇.问5车加速行驶的时间是多少?I4%h图15甲【解析】设5车加速行驶的时间为t,相遇时/车的位移为:sA=vAt.B车加速阶段的位移为:即=vBt+%,匀速阶段的速度。二力+q,匀速阶段的位移为:SB2。(力-。相遇时,依题意有:Sa=Sb+SB2+s联立以上各式得:2(VB-VA)t Q+5 t-2t ot-=0将题中数据2=20m/s,=4 m/s,4=2m/s2
11、 o=12 s,代入上式有:F-24,+108=0解得:Zi=6s,/2=18 s(不合题意,舍去)因此,3车加速行驶的时间为6s.答案6s【点评】出现不符合实际的解。2=18 s)的原因是方程“552=0(力并不完全描述3车的位移,还需加一定义域12 S.解析后可以作出vi、vB-t图象加以验证.图15乙根据。-%图象与才围成的面积等于位移可得二12s时,A5=1x(16+4)X6+4 X6m=84 m.(二)平抛运动平抛运动在高考试题中出现的几率相当高,或出现于力学综合题中,如2008年北京、山 东理综卷第24题;或出现于带电粒子在匀强电场中的偏转一类问题中,如2008年宁夏理综 卷第24
12、题、天津理综卷第23题;或出现于此知识点的单独命题中,如2009年高考福建理综 卷第20题、广东物理卷第17(1)题、2008年全国理综卷I第14题.对于这一知识点的复习,除了要熟记两垂直方向上的分速度、分位移公式外,还要特别理解和运用好速度偏转角公式、位移偏转角公式以及两偏转角的关系式(即t a n 9=2t a n a).例2图16甲所示,m为在水平传送带上被传送的小物体(可视为质点),A为终端 皮带轮.已知皮带轮的半径为,传送带与皮带轮间不会打滑.当加可被水平抛出时,/轮每秒的转数最少为()7)【解析】解法一 m到达皮带轮的顶端时,若m-mg,表示m受到的重力小于(或等 于加沿皮带轮表面
13、做圆周运动的向心力,冽将离开皮带轮的外表面而做平抛运动又因为转数二名v2 口所以当。,匹,即转数,m可被水平抛出,故选项A正确.解法二 建立如图1-6乙所示的直角坐标系.当m到达皮带轮的顶端有一速度时,若没有皮带轮在下面,加将做平抛运动,根据速度的大小可以作出平抛运动的轨迹.若轨迹在 皮带轮的下方,说明m将被皮带轮挡住,先沿皮带轮下滑;若轨迹在皮带轮的上方,说明m 立即离开皮带轮做平抛运动.图16乙又因为皮带轮圆弧在坐标系中的函数为:当J+f=/初速度为。的平抛运动在坐标系中的函数为:J=r-Tg(-)2平抛运动的轨迹在皮带轮上方的条件为:当x0时,平抛运动的轨迹上各点与O点间的距离大于厂,即
14、/+即解得:v ygr又因皮带轮的转速与。的关系为:二刍可得:当三m可被水平抛出.答案A【点评】“解法一”应用动力学的方法分析求解;“解法二”应用运动学的方法(数学方 法)求解,由于加速度的定义式为。=M,而决定式为,故这两种方法殊途同归.同类拓展1高台滑雪以其惊险刺激而闻名,运动员在空中的飞跃姿势具有很强的观 赏性.某滑雪轨道的完整结构可以简化成如图17所示的示意图.其中43段是助滑雪道,倾角。=30。,5C段是水平起跳台,CQ段是着陆雪道,43段与5C段圆滑相连,段是一 小段圆弧(其长度可忽略),在。、两点分别与CQ、尸相切,针是减速雪道,倾角9=37。.轨 道各部分与滑雪板间的动摩擦因数
15、均为=0.25,图中轨道最高点/处的起滑台距起跳台3C 的竖直高度=10 m.4点与C点的水平距离i=20 m,。点与。点的距离为32.625 m.运 动员连同滑雪板的总质量冽=60 k g.滑雪运动员从4点由静止开始起滑,通过起跳台从C 点水平飞出,在落到着陆雪道上时,运动员靠改变姿势进行缓冲使自己只保留沿着陆雪道的 分速度而不弹起.除缓冲外运动员均可视为质点,设运动员在全过程中不使用雪杖助滑,忽 略空气阻力的影响,取重力加速度g=10m/s2,sin 37=0.6,c o s37=0.8.求:图17运动员在C点水平飞出时的速度大小.(2)运动员在着陆雪道CQ上的着陆位置与。点的距离.(3)
16、运动员滑过。点时的速度大小.力【解析】(1)滑雪运动员从/到。的过程中,由动能定理得:mgh-冽g eo s 口&-国空也、-/zc o t a)=mVc解得:rc=10 m/s.(2)滑雪运动员从。点水平飞出到落到着陆雪道的过程中做平抛运动,有:X-Vet1 2“=t a n 9x着陆位置与。点的距离s二高 c o s”解得:5=18.75 m,/=1.5 s.(3)着陆位置到D点的距离/=13.875 m,滑雪运动员在着陆雪道上做匀加速直线运动.把平抛运动沿雪道和垂直雪道分解,可得着落后的初速度。o=0c c o s9+msin e加速度为:mg sin 3jLi mgcos 0ma运动到
17、。点的速度为:诒=忖+2四,解得:z)=20 m/s.答案(1)10 m/s(2)18.75 m(3)20 m/s互动辨析 在斜面上的平抛问题较为常见,“位移与水平面的夹角等于倾角”为着落条件.同学们还要能总结出距斜面最远的时刻以及这一距离.二、受力分析要点归纳(一)常见的五种性质的力产生原因 或条件方向大小重力由于地球的吸引而产生总是竖直向下(铅直 向下或垂直水平面向 下),注意不一定指向 地心,不一定垂直地 面向下八 MmG重=叫=5地球表面附近一切物 体都受重力作用,与 物体是否处于超重或 失重状态无关弹力接触弹性形变支持力的方向总是 垂直于接触面而指向 被支持的物体压力的方向总是垂 直
18、于接触面而指向被 压的物体绳的拉力总是沿着 绳而指向绳收缩的方 向F=kx弹力的大小往往利用 平衡条件和牛顿第二 定律求解摩擦力滑 动 摩 擦 力接触,接触面粗糙存在正压力与接触面有相对运动与接触面的相对运动 方向相反尸尸N只与、尸n有关,与 接触面积、相对速度、加速度均无关静 摩 擦 力接触,接触面粗糙存在正压力与接触面存在相对运动的 趋势与接触面相对运动的 趋势相反与产生相对运动趋 势的动力的大小相等 存在最大静摩擦 力,最大静摩擦力的 大小由粗糙程度、正 压力决定坛漆产生原因 或条件方向大小电 场 力点电荷间的库仑力:真空中两 个点电荷之间的相互作用作用力的方向沿两点 电荷的连线,同种电
19、 荷相互排斥,异种电 荷相互吸引r电场时处于其中的电荷的作 用正电荷的受力方向与 该处场强的方向一 致,负电荷的受力方 向与该处场强的方向 相反F=qE磁场力安培力:磁场对通电导线的作 用力FB,FL即安培 力尸垂直于电流/和 磁感应强度5所确定 的平面.安培力的方 向可用左手定则来判 断F=BIL安培力的实质是运动 电荷受洛伦兹力作用 的宏观表现(二)力的运算、物体的平衡1.力的合成与分解遵循力的平行四边形定则(或力的三角形定则).2.平衡状态是指物体处于匀速直线运动或静止状态,物体处于平衡状态的动力学条件是:洛伦兹力:运动电荷在磁场中 所受到的力用左手定则判断洛伦 兹力的方向.特别要 注意
20、四指应指向正电 荷的运动方向;若为 负电荷,则四指指向 运动的反方向带电粒子平行于磁场 方向运动时,不受洛 伦兹力的作用;带电 粒子垂直于磁场方向 运动时,所受洛伦兹 力最大,即/洛=饮必下合=0 或 A=o、Fy=0.Fz=0.注意:静止状态是指速度和加速度都为零的状态,如做竖直上抛运动的物体到达最高点 时速度为零,但加速度等于重力加速度,不为零,因此不是平衡状态.3.平衡条件的推论(1)物体处于平衡状态时,它所受的任何一个力与它所受的其余力的合力等大、反向.(2)物体在同一平面上的三个不平行的力的作用下处于平衡状态时,这三个力必为共点 力.物体在三个共点力的作用下而处于平衡状态时,表示这三
21、个力的有向线段组成一封闭的 矢量三角形,如图18所示.4.共点力作用下物体的平衡分析分析方法一|正交分解法|T图解法J匚|整体法和隔酝热点、重点、难点(一)正交分解法、平行四边形法则的应用1.正交分解法是分析平衡状态物体受力时最常用、最主要的方法.即当厂合=0时有:工合=0,Fy合=3工合=0.2.平行四边形法有时可巧妙用于定性分析物体受力的变化或确定相关几个力之比.例3举重运动员在抓举比赛中为了减小杠铃上升的高度和发力,抓杠铃的两手间要 有较大的距离.某运动员成功抓举杠铃时,测得两手臂间的夹角为120。,运动员的质量为75 k g,举起的杠铃的质量为125 k g,如图19甲所示.求该运动员
22、每只手臂对杠铃的作用力的 大小.(取 g=10m/s2)图19甲【分析】由手臂的肌肉、骨骼构造以及平时的用力习惯可知,伸直的手臂主要沿手臂方 向发力.取手腕、手掌为研究对象,握杠的手掌对杠有竖直向上的弹力和沿杠向外的静摩擦力,其合力沿手臂方向,如图1-9乙所示.图19乙口【解析】手臂对杠铃的作用力的方向沿手臂的方向,设该作用力的大小为尸,则杠铃的 受力情况如图1-9丙所示图19丙由平衡条件得:2尸c o s 60=mg解得:F=1250N.答案1250 N例4两个可视为质点的小球。和儿用质量可忽略的刚性细杆相连放置在一个光滑的 半球面内,如图1 10甲所示.已知小球。和b的质量之比为 方,细杆
23、长度是球面半径的 2倍.两球处于平衡状态时,细杆与水平面的夹角0是2008年高考四川延考区理综卷()A.4 5 B.30【解析】解法一设细杆对两球的弹力大小为T,小球。、b的受力情况如图1-10乙所示其中球面对两球的弹力方向指向圆心,即有:正R L2R也c o s a=r=之解得:a=45。_ JT故心。的方向为向上偏右,艮口小45。-9=45。-9_ jr匹班的方向为向上偏左,艮口为二-(45。-9)=45。+9两球都受到重力、细杆的弹力和球面的弹力的作用,过O作竖直线交仍于。点,设球 面的半径为火,由几何关系可得:_FN aOc R冽虑_尸Nb Oc R解得:Fn0二5F.取Q、6及细杆组
24、成的整体为研究对象,由平衡条件得:尸Na w in 从=FNZ,-sin/?2即 V37 y sin(4 5-0=FNy sin(4 50+3)解得:0=15.解法二 由几何关系及细杆的长度知,平衡时有:与也sin Z Oa b=i ZOa b=ZOba=45再设两小球及细杆组成的整体重心位于。点,由悬挂法的原理知。点位于。点的正下方,be mb v即 Rsin(4 5。-0):Rsin(4 5。+8)=1:/解得:0=15.答案D【点评】利用平行四边形(三角形)定则分析物体的受力情况在各类教辅中较常见.掌 握好这种方法的关键在于深刻地理解好“在力的图示中,有向线段替代了力的矢量”.在理论上,
25、本题也可用隔离法分析小球Q、6的受力情况,根据正交分解法分别列平衡 方程进行求解,但是求解三角函数方程组时难度很大.解法二较简便,但确定重心的公式痣=3超纲.(二)带电粒子在复合场中的平衡问题在高考试题中,也常出现带电粒子在复合场中受力平衡的物理情境,出现概率较大的是 在正交的电场和磁场中的平衡问题及在电场和重力场中的平衡问题.F在如图1 11所示的速度选择器中,选择的速度。=方;在如图1 12所示的电磁流量计D、壬、日 _ Tdu 中,流速而,流重。=石ai+IX X X X X X工”/上一X X X X X XX X X X X X61一一一 一一三XgTxX XX7 d:、X x b图
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