專題一：力和運(yùn)動專題講練

1、僅供個人參考力和運(yùn)動專題力和運(yùn)動的關(guān)系，是力學(xué)部分的重點(diǎn)內(nèi)容，這部分內(nèi)容概念、規(guī)律較多，又都是今后學(xué) 習(xí)物理的基礎(chǔ)知識，應(yīng)特別注意對基本概念、規(guī)律的理解，掌握幾種重要的物理方法，如隔 離法和整體法、假設(shè)法、程序法、正交分解法等。常考的問題有物體的平衡、帶電粒子在電 場中和磁場中的偏轉(zhuǎn)、單體二過程問題、與平拋運(yùn)動有關(guān)的“打排球”和山坡上的“投彈” 問題、在豎直面內(nèi)做圓周運(yùn)動的臨界問題、衛(wèi)星運(yùn)動問題。同學(xué)們在后期必須對這些問題逐 一落實，并能正確求解相關(guān)問題。力和運(yùn)動專題是解決動力學(xué)問題三個基本觀點(diǎn)之一的力的觀點(diǎn)。本專題內(nèi)容簡稱為“三四五”內(nèi)容?！叭敝概ｎD三大定律（即牛頓第一定律、 牛頓第二定律

2、、牛頓第三定律）、“四” 指四種作用力（即萬有引力、彈力、摩擦力、電磁力）、“五”指五個運(yùn)動模型（即勻速直線運(yùn)動（含靜止）、勻變速直線運(yùn)動、勻變速曲線運(yùn)動、勻速圓周運(yùn)動、簡諧運(yùn)動）。這部分內(nèi)容既可以考查對基本概念、基礎(chǔ)知識的理解和和掌握程度，又可以考查對物理建模、對象選 取、狀態(tài)選取、過程選取、分析結(jié)論等基本方法，還可以考查化曲為直、化繁為簡、等效代 替、臨界極值等思維方法的轉(zhuǎn)換能力。突出考查運(yùn)用物理基本規(guī)律的思維方式和解題能力。1物體的平衡問題物體的平衡問題是力學(xué)的基礎(chǔ)知識，對物體進(jìn)行受力分析是解決力學(xué)問題的基礎(chǔ)和關(guān) 鍵。解決平衡問題首先要選擇正確的研究對象，其次對物體進(jìn)行正確的受力分析，然

3、后采用 力的矢量運(yùn)算法則對物體所受的力進(jìn)行運(yùn)算，最后列平衡方程求解。例1、如圖1所示，水平放置的兩根固定的光滑硬桿OA、OB之間的夾角為在兩桿上各套輕環(huán)P、Q,兩環(huán)用輕輕繩相連， 現(xiàn)用恒力F沿0B桿方向向右拉環(huán) Q,當(dāng)兩環(huán)穩(wěn)定時,圖1繩的拉力是多大？分析與解：將題中各隱含條件轉(zhuǎn)化為顯性條件：（1）輕環(huán)-不計重力，光滑桿-不計摩擦。（2） 環(huán)套在桿上-屬于點(diǎn)與線接觸，P、Q所受彈力方向與 桿垂直。（3 ）兩環(huán)穩(wěn)定-靜止?fàn)顟B(tài)- F合=0.FpPflQTt/綜上所述，P受兩個力作用平衡，Q受三個力作用平衡。P、Q穩(wěn)定后，P、Q環(huán)所彈力分別為Fp、Fq,與桿垂直。P受繩彈力T與彈力Fp作用平衡。Q受繩

4、的拉力彈力Fq和拉力F三力作用而平衡。如圖 2所示。 對Q環(huán)由正交分解法有：T/.sin 0 =F,所以 T T/.sin2物體的兩運(yùn)動過程問題物體先加速后減速的兩過程問題是近幾年的高考熱點(diǎn)，同學(xué)在求解這類問題時一定要注圖3意前一過程的末速度是下一過程的初速度。例2、質(zhì)量m=1.5kg的物塊（可視為質(zhì)點(diǎn)）在水平恒力F作用 不得用于商業(yè)用途A圖5盤沒有從桌面上掉下的條件是： 設(shè)桌面從盤下抽出所經(jīng)歷時間為2Xi+X20的空間中存在勻強(qiáng)電場，場強(qiáng)沿 y軸負(fù)方向；在y0)，質(zhì)量均為 m,但速度V有各種不同的數(shù)值若這些粒子與三角形框架的碰撞均為完全彈 性碰撞，并要求每一次碰撞時速度方向垂直于被碰的邊試問

5、：(1) 帶電粒子速度 V的大小取哪些數(shù)值時可使 S點(diǎn)發(fā)出的粒 子最終又回到S點(diǎn)？(2) 這些粒子中，回到 S點(diǎn)所用的最短時間是多少 ？分析與解：(1)粒子從S點(diǎn)以垂直于DF邊射出后，做勻速 圓周運(yùn)動，其圓心必在 DE邊上。根據(jù)牛頓第定律可得：僅供個人參考BqVV2mR解得RmVBqD與磁場邊界距離要使粒子能回到 S點(diǎn)，要求粒子每次與厶 DEF碰撞時， V都垂直于邊，且通過三角 形頂點(diǎn)處時，圓心必為三角形頂點(diǎn)，故DS(2n1)Rn(n=1,2,3)2a即Rn(n=1,2,3)4(2 n 1)5(2 n 1)此時SE 3DS(6n 3)尺(n 1,2,)要使粒子能繞過三角形頂點(diǎn)，粒子軌跡至多與磁

6、場邊界相切，即(2)由于T2 mBq可見，T與V無關(guān),n越小，所用時間越少，取n=4.x a 冬衛(wèi) a 0.076a15由于R32 a20.080a, R4a0.057a2535所以有n4,所以可得VnBq 2a m 5(2 n 1)(n=4,5,由幾何關(guān)系可知， 粒子運(yùn)動軌跡包含 3X 13個半圓加3個加圓心角300o的弧。所以有131313 6t 22t，可求得144Bm.僅供個人參考反饋練習(xí)1.兩個相同的小球 A和B ,質(zhì)量均為m,用長度相同的三根細(xì)線把 A、0,用一水平力F作用在 且0B細(xì)線恰好處于豎直方向，如圖15所示.如果不考慮小球的大小,兩小球均處于靜止?fàn)顟B(tài),則力F的大小為（ ）

7、A . 0B. mgD . 3 mg/32.如圖16所示，四個完全相同的彈簧秤都處于水平位置，它們的 右端受到大小皆為 F的拉力作用，而左端的情況各不相同： 。中 彈簧秤的左端固定在墻上，0 2中彈簧秤的左端受大小也為 F的拉力作用，03中彈簧秤的左端拴一小物塊，物塊在光滑的桌面 上滑動04中彈簧秤的左端拴一小物塊，物塊在有摩擦的桌面上滑動。若認(rèn)為彈簧秤的質(zhì)量都為零，以 則有（）Fl、F2、F3、F4依次表示四個彈簧秤的示數(shù),A . F2F 1.B . F4F3.C . F1 F3.D . F2=F4.3.在質(zhì)量為M的電動機(jī)飛輪上，固定著一個質(zhì)量為m的重物，重物到軸的距離為 R，如圖17所示，

8、為了使電動機(jī)不從地面上跳起， 電動機(jī)飛輪轉(zhuǎn)動的最大角速度不能超過（）M mmRM m mRD . Mg mR4.如圖18所示，滑輪A可沿傾角為B的足夠長光滑軌道下滑，滑輪下用輕繩掛著一個重力為G的物體靜止，則下滑過程中（）A . B的加速度為 g.sin 0C.繩的拉力為G5.場強(qiáng)為E的勻強(qiáng)電場和磁感強(qiáng)度為B，下滑時，物體 B相對于AB.繩的拉力為 Gsin 0 D .繩的方向保持豎直。B的勻強(qiáng)磁場正交。如圖19所示，質(zhì)量為 m的帶電粒子在垂直于磁場方向的豎直平面內(nèi)，做半徑為R的勻速圓周運(yùn)動，設(shè)重力加速度為g，則下列結(jié)論正確的是（）A .粒子帶負(fù)電，且 q= mg/ EB .粒子順時針方向轉(zhuǎn)動

9、C.粒子速度大小 v= BgR / ED .粒子的機(jī)械能守恒XXXXX圖18B兩球連接并懸掛在水平天花板上的同一點(diǎn) 小球A上，此時三根細(xì)線均處于直線狀態(tài),僅供個人參考6如圖20所示，一粗糙的水平傳送帶以恒定的速度vi沿順時針方向運(yùn)動，傳送帶的左、右兩端皆有一與傳送帶等高的光滑水平面，一物體以恒定的速度V2沿水平面分別從左、右兩端滑上傳送帶，下列說法正確的是（）V2V2圖20A 物體從右端滑到左端所須的 時間一定大于物體從左端滑 到右端的時間B .若V2V1，物體從左端滑上傳送帶必然先做加速運(yùn)動，再做勻速運(yùn)動C .若V2VV1，物體從右端滑上傳送帶，則物體可能到達(dá)左端D .若V2V1 ,物體從右

10、端滑上傳送帶又回到右端在此過程中物體先做減速運(yùn)動，再做加速運(yùn)動7.我國船天局宣布，我國于 2004年啟動“繞月工程” ，2007年之前將發(fā)射繞月飛行的飛船。 已知月球半徑為 R,月球表面的重力加速度為g月，如果飛船關(guān)閉發(fā)動機(jī)后繞月球做勻速圓周運(yùn)動，距離月面的高度為h,求飛船速度的大小V滾出欲打在第4級臺階&一階梯其每級都是高度、寬度均為L=0.4m，小球以水平速度上，如圖21所示，問V的取值范圍是多少？g=10m/s2.圖21M Nab!If； P !1丨II i q!d . . . cD圖22 （甲）+ B/T0.4-0.4410 323 10 31043圖22 （乙）t/s10 39. 如

11、圖22（甲）所示，一個初速度為零的帶正電的粒子經(jīng)過M、N兩平行板間的電場加速后，從N板上的小孔射出。當(dāng)粒子到達(dá)P點(diǎn)時，長方形 abed區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)了如圖 22 （乙）所示的磁場，磁場方向與abed所在平面垂直，粒子在P點(diǎn)時磁場方向從圖中看垂直于紙面向外。 在Q點(diǎn)有一固定的中性粒子，P、Q間距S=3.0m，直線PQ與ab和ed的垂直平分線重合。ab和ed的長度D=1.6m ,帶電粒子的荷質(zhì)比 耳 1.0 104C/kg ,粒子所受重力作用忽略m不計。 求：（1） M、N間的加速電壓為 200V時帶電粒子能否與中性粒子碰撞。（2）能使帶電粒子與中性粒子相碰撞，M、N間加速電壓的最大值是多少？僅供個人

12、參考10.如圖23所示，平板A長L=5m,質(zhì)量M=5kg,放在水平桌面上，板右端與桌邊相齊。在A上距右端S=3m處放一物體B （大小可忽略，即可看成質(zhì)點(diǎn)），其質(zhì)量m=2kg.已知A、B間動摩擦因數(shù)卩1=0.1 , A與桌面間和 現(xiàn)在在板的右端施一大小一定的水平力 且使B最后恰好停于桌的右邊緣，求：（1）物體B運(yùn)動的時間是多少？（2）力F的大小為多少？B與桌面間的動摩擦因數(shù)卩2=0.2,原來系統(tǒng)靜止。F持續(xù)作用在物體 A上直到將A從B下抽出，參考答案1. C; 2. D; 3. B; 4. A; 5. ABC;Mm7解：在月球表面G 2mg月R2Mmv在冋空G2 m(R h)2 R h由以上兩式

13、有 v R. g月VR h&解：設(shè)小球以V1的速度平拋剛好落在第1 24L W , 4L gt12解得 V 2 2m/ s.6. CD4級臺階上的右邊緣，則有:設(shè)小球以V2的速度平拋剛好落在第3級臺階上的右邊緣，則有:1 23L V2t2 ,（2分）3Lgt；2解得 V2、6m/s.綜合以上解答可得：.6 m/ s V 2. 2m/s9解：（1）設(shè)帶電粒子在磁場中做勻速圓周運(yùn)動的周期為T,BqV=4 n 2mR/T2,T 乂 10 3sqB 2此周期恰好等于磁場變化的周期，因此磁場方向改變一次粒子恰好運(yùn)動半個周期。設(shè)加 速電壓為U=200V時，粒子在磁場中運(yùn)動的速率為V，半徑為R,則根據(jù)不得用

14、于商業(yè)用途mVqB僅供個人參考qU - mV 2 2可得：R=0.5m因為s=6R,所以帶點(diǎn)粒子可以和中性粒子相撞。(2)帶點(diǎn)粒子和中性粒子相撞條件：s 2n r(n 1,2,3)條件二：r D ( r為粒子的運(yùn)動半徑)2根據(jù)以上兩個條件可以判斷出：n=2即r=0.75m時所對應(yīng)的加速電壓為兩粒子相撞的最大電壓值。由r myqBqUXmax沖2可得Umax45CV10 .解：(1)對于B,在未離開A時，其加速度-mgaB1 =m21m/s ,設(shè)經(jīng)過時間ti后B離開A板，離開A后的加速度為aB22 mgm2m/ s2根據(jù)題意可作出B的速度圖象如圖所示。VB=aBiti,(2 分)1 12B1t12VB12aB2代入數(shù)據(jù)解得ti=2s.而t2aB21s, (2分)所以物體 B運(yùn)動的時間是t=t1+t2=3s.(2)設(shè)A的加速度為aA,則據(jù)相對運(yùn)動的位移關(guān)系得:瓠缶22解得 aA=2m/s2.根據(jù)牛頓第二定律得：F1mg2(m M )g Ma代入數(shù)據(jù)得F=26N.僅供個人參考僅供個人用于學(xué)習(xí)、研究；不得用于商業(yè)用途。For personal use only in study and research; not for commercial use.Nur f u r den pers?nlichen f u r Studien, Forschung,