人教版高中物理必修一必修二物理模型.doc
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1、精品教育高中物理模型解题一、刹车类问题匀减速到速度为零即停止运动,加速度a突然消失,求解时要注意确定其实际运动时间。如果问题涉及到最后阶段(到速度为零)的运动,可把这个阶段看成反向、初速度为零、加速度不变的匀加速直线运动。【题1】汽车刹车后,停止转动的轮胎在地面上发生滑动,可以明显地看出滑动的痕迹,即常说的刹车线。由刹车线长短可以得知汽车刹车前的速度的大小,因此刹车线的长度是分析交通事故的一个重要依据。若汽车轮胎跟地面的动摩擦因数是0.7,刹车线长是 14m,汽车在紧急刹车前的速度是否超过事故路段的最高限速50km/h?【题2】一辆汽车以72km/h速率行驶,现因故紧急刹车并最终终止运动,已知
2、汽车刹车过程加速度的大小为5m/s2 ,则从开始刹车经过5秒 汽车通过的位移是多大二、类竖直上抛运动问题物体先做匀加速运动,到速度为零后,反向做匀加速运动,加速过程的加速度与减速运动过程的加速度相同。此类问题要注意到过程的对称性,解题时可以分为上升过程和下落过程,也可以取整个过程求解。【题1】一滑块以20m/s滑上一足够长的斜面,已知滑块加速度的大小为5m/s2 ,则经过5秒 滑块通过的位移是多大?【题2】物体沿光滑斜面匀减速上滑,加速度大小为4m/s2,6s后又返回原点。那么下述结论正确的是( ) A物体开始沿斜面上滑时的速度为12m/s B物体开始沿斜面上滑时的速度为10m/s C物体沿斜
3、面上滑的最大位移是18m D物体沿斜面上滑的最大位移是15m三、追及相遇问题两物体在同一直线上同向运动时,由于二者速度关系的变化,会导致二者之间的距离的变化,出现追及相撞的现象。两物体在同一直线上相向运动时,会出现相遇的现象。解决此类问题的关键是两者的位移关系,即抓住:“两物体同时出现在空间上的同一点。分析方法有:物理分析法、极值法、图像法。常见追及模型有两个:速度大者(减速)追速度小者(匀速)、速度小者(初速度为零的匀加速直线运动)追速度大者(匀速)1、速度大者(减速)追速度小者(匀速):(有三种情况) a速度相等时,若追者位移等于被追者位移与两者间距之和,则恰好追上。【题1】汽车正以10m
4、/s的速度在平直公路上前进,发现正前方有一辆自行车以4m/s的速度同方向做匀速直线运动,汽车应在距离自行车多远时关闭油门,做加速度为6m/s2的匀减速运动,汽车才不至于撞上自行车? b速度相等时,若追者位移小于被追者位移与两者间距之和,则追不上。(此种情况下,两者间距有最小值)【题2】一车处于静止状态,车后距车S0=25m处有一个人,当车以1m/s2的加速度开始起动时,人以6m/s的速度匀速追车。问:能否追上?若追不上,人车之间最小距离是多少? c速度相等时,若追者位移大于被追者位移与两者间距之和,则有两次相遇。(此种情况下,两者间距有极大值)【题3】甲乙两车在一平直的道路上同向运动,图中三角
5、形OPQ和三角形OQT的面积分别为S1和S2(S2S1).初始时,甲车在乙车前方S0处( ) A.若S0=S1+S2,两车不相遇 B.若S0a前,则必然是后者推着前者运动,两者有挤压力;若a后a前,则前者即将甩开后者(分离),两者没有挤压力。FAFB【题1】如图,光滑水平面上放置紧靠在一起的A、B两个物体,mA=3kg,mB=6kg,推力FA作用于A上,拉力FB用于B上,FA、FB大小均随时间而变化,其规律分别为FA=(9 - 2 t)N,FB=(2 + 2 t)N,求:A、B间挤压力FN的表达式;从t=0开始,经多长时间A、B相互脱离? 【题2】如图,一根劲度系数为k、质量不计的轻弹簧,上端
6、固定、下端系一质量为m的物体,有一水平板将物体托住,并使弹簧处于自然长度。现手持水平板使它由静止开始以加速度a(ag)匀加速向下移动。求:设弹簧的弹力记为f=kx,求物体与水平板间挤压力FN的表达式;物体与水平板分离时弹簧的形变量;经过多长时间木板开始与物体分离。【题3】如图,在倾角为的光滑斜面上端系一劲度系数为k的轻弹簧,弹簧下端连有一质量为m的小球,球被一垂直于斜面的挡板挡住,此时弹簧没有形变。若手持挡板以加速度a(aaB CA、B加速度相同时,速度AB2、当物体系中其它物体都保持平衡状态,只有一个物体有加速度时,系统所受的合外力只给该物体加速。即F合外=m1a,图2-8【题3】如图所示,
7、质量为M的框架放在水平地面上,一轻弹簧上端固定一个质量为m的小球,小球上下振动时,框架始终没有跳起.当框架对地面压力为零瞬间,小球的加速度大小为:( ) A.g B. g C.0 D. g【题4】如图,一只质量为m的小猴抓住用绳吊在天花板上的一根质量为M的竖直杆。当悬绳突然断裂时,小猴急速沿杆竖直上爬,以保持它离地面的高度不变。则杆下降的加速度为( )A. B. C. D. 3、当物体系中所有物体都保持平衡状态时,系统所受的合外力为零。【题4】两刚性球a和b的质量分别为ma和mb,直径分别为da和db(dadb).将a、b球依次放入一竖直放置、内径为d(daddadb)的平底圆筒内,如图3所示
8、.设a、b两球静止时对圆筒侧面的压力大小分别为FN1和FN2,筒底所受的压力大小为F.已知重力加速度大小为g. 若所有接触都是光滑的,则() A.F(mamb)g,FN1FN2 B.F(mamb)g,FN1FN2 C.magF(mamb)g,FN1FN2 D.magF(mamb)g,FN1FN2十一、运动的合成与分解1、牵连运动问题牵连运动问题中的速度分解,有时往往成为解某些综合题的关键。处理这类问题应从实际情况出发,牢牢抓住实际运动就是合运动。作出合速度沿绳或杆方向上的分速度,即为牵连速度。【题1】如图11所示,在水面上方高20m处,人用绳子通过定滑轮将水中的小船系住,并以3 m/s的速度将
9、绳子收短,开始时绳与水面夹角30,试求: (1)刚开始时小船的速度; (2)5秒末小船速度的大小。2、小船过河问题处理方法:轮船渡河是典型的运动的合成与分解问题,小船在有一定流速的水中过河时,实际上参与了两个方向的分运动,即随水流的运动(水冲船的运动)和船相对水的运动(即在静水中的船的运动),船的实际运动是合运动。(1)过河时间最短问题:在河宽、船速一定时,在一般情况下,渡河时间,显然,当时,即船头的指向与河岸垂直,渡河时间最小为,合运动沿v的方向进行。【题1】在抗洪抢险中,战士驾驶摩托艇救人,假设江岸是平直的,洪水沿江向下游流去,水流速度为v1,摩托艇在静水中的航速为v2,战士救人的地点A离
10、岸边最近处O的距离为d,如战士想在最短时间内将人送上岸,则摩托艇登陆的地点离O点的距离为( ) A B0 C D(2)过河位移最小问题:若,则应使船头偏向上游,使得合速度垂直于河岸,位移为河宽,偏v水v船v离上游的角度为。(亦可理解为:v船的一个分量抵消水流的冲击,另一个分量使船过河)若,则不论船的航向如何,总是被水冲向下游,怎样才能使漂v水vABEv船下的距离最短呢?如图所示,(用动态圆分析)设船头v船与河岸成角。合速度v与河岸成角。可以看出:角越大,船漂下的距离x越短,那么,在什么条件下角最大呢?以v水的矢尖为圆心,v船为半径画圆,当v与圆相切时,角最大,根据船头与河岸的夹角应为,船沿河漂
11、下的最短距离为:此时渡河的最短位移:【题2】河宽d60m,水流速度v16ms,小船在静水中的速度v2=3ms,问:(1)要使它渡河的时间最短,则小船应如何渡河?最短时间是多少?(2)要使它渡河的航程最短,则小船应如何渡河?最短的航程是多少?3、平抛、类平抛问题(1)类平抛问题将运动分解为初速度方向的匀速直线运动和垂直于初速度方向的匀加速直线运动。【题1】有三个质量相等,分别带正电、负电和不带电的小球A、B、C,从同一位置以相同速度v0先后射入竖直方向的匀强电场中,它们落在正极板的位置如图3-3-4所示,则下列说法中准确的是( ) A.小球A带正电,小球B不带电,小球c带负电 B.三个小球在电场
12、中的运动时间相等 C.三个小球到达正极板的动能EKAEKBEKC D.三个小球到达正极板的动量增量pApBpC【题2】如图1-4-5所示,光滑斜面长为a,宽为b,倾角为,一物块沿斜面左上方顶点P水平射入,而从右下方顶点Q离开斜面。则以下说法中正确的是( ) A物块在斜面上做匀变速曲线运动; B物块在斜面上做匀变速直线运动; C物块从顶点P水平射入时速度为 D物块从顶点P水平射入时速度为【题3】将一带电小球在距水平地面H高处以一定的初速度水平抛出,从抛出点到落地点的位移L25m。若在地面上加一个竖直方向的匀强电场,小球抛出后恰做直线运动。若将电场的场强减为一半,小球落到水平地面上跟没有电场时的落
13、地点相距s=8.28m,如图11所示,求:(取g=10m/s2)(1) 小球抛出点距地面的高度H;(2) 小球抛出时的初速度的大小。(2)平抛+斜面问题这类问题的关键是处理斜面的倾角和平抛运动的位移矢量三角形、速度矢量三角形的关系。结合平抛运动推论tan=2tan(其中为t时刻速度与水平方向的夹角,为该时刻位移与水平方向的夹角)即可方便解决问题。平抛点在斜面的顶端(此时斜面的倾角可化入平抛运动的位移矢量三角形)【题1】从倾角为的足够长的斜面顶端A点,先后将同一小球以不同的初速度水平向右抛出,第一次初速度为v1,球落到斜面上前一瞬间的速度方向与斜面的夹角为,第二次初速度,球落在斜面上前一瞬间的速
14、度方向与斜面间的夹角为,若,试比较的大小。平抛点在斜面的对面(此时斜面的倾角可化入平抛运动的速度矢量三角形)【题2】以初速度v0水平抛出一小球,恰好垂直击中倾角为的斜面。试求:小球从抛出到击中斜面的时间t。十二、非匀速圆周运动竖直平面内的圆周运动一般是变速圆周运动(带电粒子在匀强磁场中运动除外),运动的速度大小和方向在不断发生变化,运动过程复杂,合外力不仅要改变运动方向,还要改变速度大小,所以一般不研究任意位置的情况,只研究特殊的临界位置最高点和最低点。1轻绳类模型。运动质点在一轻绳的作用下绕中心点作变速圆周运动。由于绳子只能提供拉力而不能提供支持力,质点在最高点所受的合力不能为零,合力的最小
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