人教版(新课程标准)高中物理二轮专题复习牛顿运动定律的应用精优学案(学生版﹢教师版)

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人教版(新课程标准)高中物理二轮专题复习牛顿运动定律的应用精优学案(学生版﹢教师版)

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高中物理第二轮专题复习精品学案
【专题说明】
在第一轮夯实基础知识之后,应对主干知识、核心内容以及高考必考常考模型进行再整理、再打磨,以使考生在理论知识熟练的基础上提升综合分析应用能力。故组织第二轮专题复习,形式一般是专题复习+专项训练+真题分析+模拟演练,专题设定必须打破章节,构建知识和方法体系。复习时既要从高处着眼,让知识系统化、网络化,进一步夯实主干知识;又要从低处着手,使应用具体化、精细化,注重实验实际,强调理论与实践的密切结合。
【设置目标】
1、专题推进,以物理模型为载体,纵横整合,打通主干知识经脉。
2、突出技能,以思路分析为着眼点,提升思维,目标聚焦核心内容。
3、限时演练,以学案形式为抓手,强化审题,精练解题基本功。
【专题设置】
共设计五个专题,每个专题6课时,总计30课时。(每课时的容量老师可自行斟酌增减)
专题一、牛顿运动定律的应用(6课时)
专题二、动量与能量的应用(6课时)
专题三、带电粒子运动模型(6课时)
专题四、电磁导轨模型(6课时)
专题五、实验(6课时)
专题一、牛顿运动定律的应用
【专题说明】
高考命题依据有三:教材、考纲、课程标准。《牛顿运动定律》是必修一第四章内容,必修一的教学内容是整个力学的基础,其中一、二两章是“运动学”,第三章是“力”,在此基础上进一步研究“运动与力”的关系。必修一的重点、难点集中在“牛顿运动定律”的理解及应用。无论是教材编排,还是考纲和课程标准要求都着重强调了这一点;高考更是从分值和所占比重充分地展示了“牛顿运动定律”的重要性。
【要点梳理】











【课时设置】
课时1、模型应用一:斜面滑块模型;
课时2、模型应用二:滑板滑块模型;
课时3、模型应用三:皮带传动模型;
课时4、模型应用四:模型组合;
课时5、图像问题;
课时6、牛顿运动定律在曲线运动中的应用

课时1、斜面滑块模型
【模型拆解】
基础模型: 针对斜面涉及的物理量有:M、θ、L(h) 滑块——m(一般看作质点),m与M之间有动摩擦因数μ。
该模型的母模型涉及上述两个物体,一般滑块m作为主体研究对象,斜面上可以只有一个滑块,也可以有多个滑块,滑块之间可以叠放,也可以用轻绳(轻杆、轻弹簧)连接,滑块可受力F(可为恒力可为变力)也可不受外力F;斜面可光滑可粗糙,可固定可滑动;另该模型可以灵活与其它模型进行组合。因其灵活多变且题设条件易控,斜面滑块模型倍受高考命题专家青睐,所以在复习备考中应该高度重视。
基本关系:(?与斜面倾角的正切tanθ间的关系)
①?=0(光滑)滑块无论上滑还是下滑都有a=gsinθ
②?≠0(斜面粗糙)?=tanθ时,滑块恰好处于静止或匀速下滑状态。
?0,滑块加速;上滑有a=gsinθ+?gcosθ。
?>tanθ时,下滑有a=gsinθ-?gcosθ,a<0,滑块减速;上滑有a=gsinθ+?gcosθ。
拓展模型:倾斜杆球(环)模型、倾斜板块模型、倾斜传送带模型、等时圆模型等
【真题精析】
1.(安徽)一质量为m的物块恰好静止在倾角为的斜面上。现对物块施加一个竖直向下的恒力F,如图所示。则物块
A.仍处于静止状态
B.沿斜面加速下滑
C.受到的摩擦力不便
D.受到的合外力增大

2.(安徽)如图所示,放在固定斜面上的物块以加速度a 沿斜面匀加速下滑,若在物块上再施加一竖直向下的恒力F ,则
物块可能匀速下滑
B.物块仍以加速度a 匀加速下滑
C.物块将以小于a 的加速度匀加速下滑
D.物块将以大于a 的加速度匀加速下滑

3.(2018年海南卷)如图,一绝缘光滑固定斜面处于匀强磁场中,磁场的磁感应强度大小为B,方向垂直于斜面向上,通有电流I的金属细杆水平静止在斜面上。若电流变为0.5I,磁感应强度大小变为3B,电流和磁场的方向均不变,则金属细杆将( )

A.沿斜面加速上滑 B.沿斜面加速下滑
C.沿斜面匀速上滑 D.仍静止在斜面上
4.(2014年 大纲卷)一物块沿倾角为θ的斜坡向上滑动。当物块的初速度为v时,上升的最大高度为H,如图所示;当物块的初速度为时,上升的最大高度记为h。重力加速度大小为g。物块与斜坡间的动摩擦因数和h分别为( )
A.tanθ和 B.(-1)tanθ和
C.tanθ和 D.(-1)tanθ和

5.(2015年新课标卷1)如图(a),一物块在t=0时刻滑上一固定斜面,其运动的v﹣t图线如图(b)所示,若重力加速度及图中的v0,v1,t1均为已知量,则可求出(? )

A.斜面的倾角 B.物块的质量
C.物块与斜面间的动摩擦因数 D.物块沿斜面向上滑行的最大高度

6.(2019年全国1卷)竖直面内一倾斜轨道与一足够长的水平轨道通过一小段光滑圆弧平滑连接,小物块B静止于水平轨道的最左端,如图(a)所示。t=0时刻,小物块A在倾斜轨道上从静止开始下滑,一段时间后与B发生弹性碰撞(碰撞时间极短);当A返回到倾斜轨道上的P点(图中未标出)时,速度减为0,此时对其施加一外力,使其在倾斜轨道上保持静止。物块A运动的v-t图像如图(b)所示,图中的v1和t1均为未知量。已知A的质量为m,初始时A与B的高度差为H,重力加速度大小为g,不计空气阻力。

(1)求物块B的质量;
(2)在图(b)所描述的整个运动过程中,求物块A克服摩擦力所做的功;
(3)已知两物块与轨道间的动摩擦因数均相等,在物块B停止运动后,改变物块与轨道间的动摩擦因数,然后将A从P点释放,一段时间后A刚好能与B再次碰上。求改变前面动摩擦因数的比值。
7.(2015年全国新课标2卷)下暴雨时,有时会发生山体滑坡或泥石流等地质灾害.某地有一倾角为θ=37°(sin37°=3535)的山坡C,上面有一质量为m的石板B,其上下表面与斜坡平行;B上有一碎石堆A(含有大量泥土),A和B均处于静止状态,如图所示.假设某次暴雨中,A浸透雨水后总质量也为m(可视为质量不变的滑块),在极短时间内,A、B间的动摩擦因数μ1减小为3838,B、C间的动摩擦因数μ2减小为0.5,A、B开始运动,此时刻为计时起点;在第2s末,B的上表面突然变为光滑,μ2保持不变.已知A开始运动时,A离B下边缘的距离l=27m,C足够长,设最大静摩擦力等于滑动摩擦力.取重力加速度大小g=10m/s2.求:

(1)在0~2s时间内A和B加速度的大小
(2)A在B开始运动到A离开B时B的位移.

【模拟演练】
1、(6分)如图所示,E为斜面的中点,斜面上半段光滑,下半段粗糙,一个小物体由顶端静止释放,沿斜面下滑到底端时速度为零。以沿斜面向下为正方向,则物体下滑过程中的位移x、速度v、合力F、加速度a与时间t的关系图像可能正确的是(  )

A. B. C. D.
2、(6分)如图所示为一光滑竖直圆槽,AP、BP、CP为通过最低点P与水平面分别成300、45°、60°角的三个光滑斜面,与圆相交于A、B、C点。若一物体由静止分别从A、B、C滑至P点所需的时间为t1,t2,t3,则下列说法正确的是( )

A. t1=t2=t3 B. t1> t2 >t3 C. t1<t2<t3 D. t1= t3 <t2
3、(6分)如图所示,一质量为M的斜面体静止在水平面上,物体B受沿斜面向上的力F作用沿斜面匀速上滑,A、B之间动摩擦因数为μ,μ<tanθ,且质量均为m,则( )

A. A、B保持相对静止
B. 地面对斜面体的摩擦力等于mg(sinθ-μcosθ)cosθ+Fcosθ
C. 地面受到的压力等于(M+2m)g
D. B与斜面间动摩擦因数为
4、(6分)如图甲所示,一物块在斜面上恰能以速度v0匀速下滑,斜面静止不动。若在物块上再施加如图乙所示的作用力F(其中①图中F沿斜面向下,②图中F竖直向下,③图中F垂直斜面向下),斜面仍静止不动,则加力后在物块下滑的过程中( )

A. 四个图中地面对斜面体支持力都增大 B. ①、②、④三个图中物块将加速下滑
C. ②、③两图中物块将仍然匀速下滑 D. 四个图中地面对斜面体都没有摩擦力
5、(6分)物体以初速度V0沿粗糙斜面向上滑行,达到最高点后自行返回原点,在这一过程中,物体的速度—时间图线是( )
A. B.
C. D.
二、 多选题 (本题共计 3 小题,共计 18 分)
6、(6分)如图甲所示,为测定物体冲上粗糙斜面能达到的最大位移x与斜面倾角θ的关系,将某一物体每次以不变的初速度沿足够长的斜面向上推出,调节斜面与水平方向的夹角θ,实验测得x与斜面倾角θ的关系如图乙所示,g取,根据图象可求出( )。

A. 物体的初速度
B. 物体与斜面间的动摩擦因数μ=0.75
C. 取不同的倾角θ,物体在斜面上能达到的位移x的最小值
D. 当θ=45°时,物体达到最大位移后将停在斜面上
7、(6分)某同学为了探究物体与斜面间的动摩擦因数,进行了如下实验:取一质量为m的物体,使其在沿斜面方向的推力作用下向上运动,如图甲所示,通过力传感器得到推力随时间变化的规律如图乙所示,通过频闪照相处理后得出速度随时间变化的规律如图丙所示,若已知斜面的倾角α=30°,若取重力加速度g=10m/s2,则由此可得( )

A.物体的质量为4kg
B.物体与斜面间的动摩擦因数为
C.撤去推力F后,物体将做匀减速运动,最后可以静止在斜面上
D.撤去推力F后,物体下滑时的加速度为 m/s2
8、(6分)如图所示,滑块A以一定初速度从粗糙斜面体B的底端沿B向上滑,然后又返回,整个过程中斜面体B与地面之间没有相对滑动,那么滑块向上滑和下滑的两个过程中( )

A. 滑块向上滑动的时间等于向下滑动的时间
B. 斜面体B受地面的摩擦力大小改变、方向不变
C. 斜面体B受地面的支持力大小始终小于A与B的重力之和
D. 斜面体B受地面的支持力大小始终等于A与B的重力之和
三、 计算题 (本题共计 3 小题,共计 52 分)
9、(14分)如图甲,质量为m=2kg的物体置于倾角为θ=37°的固定且足够长的斜面上,对物体施以平行于斜面向上的拉力F,在t1=1s时撤去拉力,物体运动的部分v-t图象如图乙所示.重力加速度g取10m/s2,试求:拉力F的大小和物体与斜面间的动摩擦因数μ.

10、(18分)如图所示,倾角为θ的斜面固定在电梯上,质量为m的物体静止在斜面上,当电梯以加速度a竖直向上加速运动时,物体保持与斜面相对静止,重力加速度大小为g,则此时物体受到的支持力和摩擦力是多大?

11、(20分)如图所示,带斜面的小车在水平地面上,斜面倾角为θ,紧靠斜面有一质量为m的光滑球,试求在下列状态下斜面对小球的弹力大小:

(1)小车向右匀速运动;
(2)小车向右以加速度a(a(3)小车向右以加速度a=gtan θ做匀加速直线运动。

【学习心得】拓展:
通过高考真题精析中1、2两题体会静力学与动力学的区别;
通过真题及模拟演练强化牛顿运动定律应用的基本思路;
3、注重拓展模型(斜杆圆环、倾斜传送带、等时圆)。

































θ

F

θ

F



21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 (共 2 页)



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高中物理第二轮专题复习精品学案
【专题说明】
在第一轮夯实基础知识之后,应对主干知识、核心内容以及高考必考常考模型进行再整理、再打磨,以使考生在理论知识熟练的基础上提升综合分析应用能力。故组织第二轮专题复习,形式一般是专题复习+专项训练+真题分析+模拟演练,专题设定必须打破章节,构建知识和方法体系。复习时既要从高处着眼,让知识系统化、网络化,进一步夯实主干知识;又要从低处着手,使应用具体化、精细化,注重实验实际,强调理论与实践的密切结合。
【设置目标】
1、专题推进,以物理模型为载体,纵横整合,打通主干知识经脉。
2、突出技能,以思路分析为着眼点,提升思维,目标聚焦核心内容。
3、限时演练,以学案形式为抓手,强化审题,精练解题基本功。
【专题设置】
共设计五个专题,每个专题6课时,总计30课时。(每课时的容量老师可自行斟酌增减)
专题一、牛顿运动定律的应用(6课时)
专题二、动量与能量的应用(6课时)
专题三、带电粒子运动模型(6课时)
专题四、电磁导轨模型(6课时)
专题五、实验(6课时)
专题一、牛顿运动定律的应用
【专题说明】
高考命题依据有三:教材、考纲、课程标准。《牛顿运动定律》是必修一第四章内容,必修一的教学内容是整个力学的基础,其中一、二两章是“运动学”,第三章是“力”,在此基础上进一步研究“运动与力”的关系。必修一的重点、难点集中在“牛顿运动定律”的理解及应用。无论是教材编排,还是考纲和课程标准要求都着重强调了这一点;高考更是从分值和所占比重充分地展示了“牛顿运动定律”的重要性。
【要点梳理】 牛顿运动定律(运动与力)
(一) 运动
1. 概念 i. 为什么引入
ii. 怎样引入
iii. 如何理解
2. 规律i. 公式
ii. 图像
3. 运动模型 i. 匀速直线运动
ii. 匀变速直线运动 a. 自由落体 b. 竖直上抛
(二) 力
1. 力的特性 i. 物质性 ii. 相互性 iii. 矢量性 iv. 瞬时性 v. 累积性 vi. 独立性
2. 受力分析 i. 顺序 1. 一场二弹三摩擦四其它
ii. 方法 a. 整隔法 b. 正交分解法
3. 平衡问题 i. 静平衡
ii. 动态平衡 a. 力三角形法 b. 解析法
(三) 在直线运动中的应用
1. 两类基本问题 i. 关键点 a. 运动分析 b. 受力分析
ii. 桥梁 加速度
2. 模型应用 i. 斜面滑块模型 ii. 板块模型 iii. 皮带传动模型 iv. 模型组合
(四)在曲线运动中的应用
1. 平抛、类平抛运动
2. 圆周运动 i. 关键点——向心力来源的分析
ii. 分类 a. 匀速圆周运动 ——F合=F向
b. 竖直面内圆周运动 (1) 绳模型(2) 杆模型 (3) 外轨模型
3. 天体运动 i. 一个模型——中心天体—环绕天体
ii. 两条思路 a. F万=F向 b. F万=mg——
iii. 三个难点 a. 变轨问题 (1)环绕天体加速离心 (2) 环绕天体减速向心
b. 双星、多星系统
c. 模型对比 (1) 地球自转 (2)近地卫星
(3) 同步卫星 (4)月球
iv. 四个关系 、

(五) 图像问题
1. 三看i. 看坐标轴 a. 物理量 b. 单位
ii. 看图线 a. 线性变化 b. 非线性变化
iii. 看点、线、面 a. 点:交点、截距、拐点
b. 线:斜率有无意义
c. 面:面积有无意义
2. 两法 i. 图像与情境的转换 ——结合运动示意图
ii. 图像与公式的转换 ——数形结合

【课时设置】
课时1、模型应用一:斜面滑块模型;
课时2、模型应用二:滑板滑块模型;
课时3、模型应用三:皮带传动模型;
课时4、模型应用四:模型组合;
课时5、图像问题;
课时6、牛顿运动定律在曲线运动中的应用

课时1、斜面滑块模型
【模型拆解】
基础模型: 针对斜面涉及的物理量有:M、θ、L(h) 滑块——m(一般看作质点),m与M之间有动摩擦因数μ。
该模型的母模型涉及上述两个物体,一般滑块m作为主体研究对象,斜面上可以只有一个滑块,也可以有多个滑块,滑块之间可以叠放,也可以用轻绳(轻杆、轻弹簧)连接,滑块可受力F(可为恒力可为变力)也可不受外力F;斜面可光滑可粗糙,可固定可滑动;另该模型可以灵活与其它模型进行组合。因其灵活多变且题设条件易控,斜面滑块模型倍受高考命题专家青睐,所以在复习备考中应该高度重视。
基本关系:(?与斜面倾角的正切tanθ间的关系)
①?=0(光滑)滑块无论上滑还是下滑都有a=gsinθ
②?≠0(斜面粗糙)?=tanθ时,滑块恰好处于静止或匀速下滑状态。
?0,滑块加速;上滑有a=gsinθ+?gcosθ。
?>tanθ时,下滑有a=gsinθ-?gcosθ,a<0,滑块减速;上滑有a=gsinθ+?gcosθ。
拓展模型:倾斜杆球(环)模型、倾斜板块模型、倾斜传送带模型、等时圆模型等
【真题精析】
1.(安徽)一质量为m的物块恰好静止在倾角为的斜面上。现对物块施加一个竖直向下的恒力F,如图所示。则物块
A.仍处于静止状态
B.沿斜面加速下滑
C.受到的摩擦力不便
D.受到的合外力增大
【解析】由于质量为m的物块恰好静止在倾角为θ的斜面上,说明斜面对物块的作用力与物块的重力平衡,斜面与物块的动摩擦因数μ=tanθ。对物块施加一个竖直向下的恒力F,使得合力仍然为零,故物块仍处于静止状态,A正确,B、D错误。摩擦力由mgsinθ增大到(F+mg)sinθ,C错误。故选A。
2.(安徽)如图所示,放在固定斜面上的物块以加速度a 沿斜面匀加速下滑,若在物块上再施加一竖直向下的恒力F ,则
物块可能匀速下滑
B.物块仍以加速度a 匀加速下滑
C.物块将以小于a 的加速度匀加速下滑
D.物块将以大于a 的加速度匀加速下滑
【解析】将F分解为垂直于斜面和平行于斜面两个方向F 1 和F 2 ,根据力的独立作用原理,单独研究F的作用效果,当F引起的动力增加大时,加速度增大,相反引起的阻力增大时,加速度减小.
因为木箱沿斜面匀加速下滑,则有mgsinθ>μmgcosθ,将F分解,则Fsinθ>μFcosθ,动力的增加大于阻力的增加,所以加速度变大.故选D
3.(2018年海南卷)如图,一绝缘光滑固定斜面处于匀强磁场中,磁场的磁感应强度大小为B,方向垂直于斜面向上,通有电流I的金属细杆水平静止在斜面上。若电流变为0.5I,磁感应强度大小变为3B,电流和磁场的方向均不变,则金属细杆将( )

A.沿斜面加速上滑 B.沿斜面加速下滑
C.沿斜面匀速上滑 D.仍静止在斜面上
【解析】最初金属细杆受到三个力作用,且合力为零,如图所示:

由平衡可知,安培力 QUOTE ,若电流变为0.5I,磁感应强度大小变为3B,则安培力 QUOTE ,根据牛顿第二定律, QUOTE ,故金属细杆以 QUOTE 的加速度沿着斜面加速上滑,故A正确
4.(2014年 大纲卷)一物块沿倾角为θ的斜坡向上滑动。当物块的初速度为v时,上升的最大高度为H,如图所示;当物块的初速度为时,上升的最大高度记为h。重力加速度大小为g。物块与斜坡间的动摩擦因数和h分别为( )
A.tanθ和 B.(-1)tanθ和
C.tanθ和 D.(-1)tanθ和
【解析】:运动学中速度位移公式:,,h=H/4,;物块受到三个力作用为重力、支持力和滑动摩擦力,牛顿第二定律:,联立速度位移公式可求出摩擦力,弹力,动摩擦因数:,D正确。
5.(2015年新课标卷1)如图(a),一物块在t=0时刻滑上一固定斜面,其运动的v﹣t图线如图(b)所示,若重力加速度及图中的v0,v1,t1均为已知量,则可求出(? )

A.斜面的倾角 B.物块的质量
C.物块与斜面间的动摩擦因数 D.物块沿斜面向上滑行的最大高度
【解析】小球滑上斜面的初速度已知,向上滑行过程为匀变速直线运动,末速度0,那么平均速度即,所以沿斜面向上滑行的最远距离,根据牛顿第二定律,向上滑行过程,向下滑行,整理可得,从而可计算出斜面的倾斜角度以及动摩擦因数,选项AC对。根据斜面的倾斜角度可计算出向上滑行的最大高度,选项D对。仅根据速度时间图像,无法找到物块质量,选项B错。
6.(2019年全国1卷)竖直面内一倾斜轨道与一足够长的水平轨道通过一小段光滑圆弧平滑连接,小物块B静止于水平轨道的最左端,如图(a)所示。t=0时刻,小物块A在倾斜轨道上从静止开始下滑,一段时间后与B发生弹性碰撞(碰撞时间极短);当A返回到倾斜轨道上的P点(图中未标出)时,速度减为0,此时对其施加一外力,使其在倾斜轨道上保持静止。物块A运动的v-t图像如图(b)所示,图中的v1和t1均为未知量。已知A的质量为m,初始时A与B的高度差为H,重力加速度大小为g,不计空气阻力。

(1)求物块B的质量;
(2)在图(b)所描述的整个运动过程中,求物块A克服摩擦力所做的功;
(3)已知两物块与轨道间的动摩擦因数均相等,在物块B停止运动后,改变物块与轨道间的动摩擦因数,然后将A从P点释放,一段时间后A刚好能与B再次碰上。求改变前面动摩擦因数的比值。
【答案】(1)3m (2) (3)
【详解】(1)物块A和物块B发生碰撞后一瞬间的速度分别为、,弹性碰撞瞬间,动量守恒,机械能守恒,即:

联立方程解得:;
根据v-t图象可知,
解得:
(2)设斜面的倾角为,根据牛顿第二定律得
当物块A沿斜面下滑时:,由v-t图象知:
当物体A沿斜面上滑时:,由v-t图象知:
解得:;
又因下滑位移
则碰后A反弹,沿斜面上滑的最大位移为:
其中为P点离水平面得高度,即
解得
故在图(b)描述的整个过程中,物块A克服摩擦力做的总功为:

(3)设物块B在水平面上最远的滑行距离为,设原来的摩擦因为为
则以A和B组成的系统,根据能量守恒定律有:
设改变后的摩擦因数为,然后将A从P点释放,A恰好能与B再次碰上,即A恰好滑到物块B位置时,速度减为零,以A为研究对象,根据能量守恒定律得:
又据(2)的结论可知:,得:
联立解得,改变前与改变后的摩擦因素之比为:。
7.(2015年全国新课标2卷)下暴雨时,有时会发生山体滑坡或泥石流等地质灾害.某地有一倾角为θ=37°(sin37°=3535)的山坡C,上面有一质量为m的石板B,其上下表面与斜坡平行;B上有一碎石堆A(含有大量泥土),A和B均处于静止状态,如图所示.假设某次暴雨中,A浸透雨水后总质量也为m(可视为质量不变的滑块),在极短时间内,A、B间的动摩擦因数μ1减小为3838,B、C间的动摩擦因数μ2减小为0.5,A、B开始运动,此时刻为计时起点;在第2s末,B的上表面突然变为光滑,μ2保持不变.已知A开始运动时,A离B下边缘的距离l=27m,C足够长,设最大静摩擦力等于滑动摩擦力.取重力加速度大小g=10m/s2.求:

(1)在0~2s时间内A和B加速度的大小
(2)A在B开始运动到A离开B时B的位移.


【模拟演练】
1、(6分)如图所示,E为斜面的中点,斜面上半段光滑,下半段粗糙,一个小物体由顶端静止释放,沿斜面下滑到底端时速度为零。以沿斜面向下为正方向,则物体下滑过程中的位移x、速度v、合力F、加速度a与时间t的关系图像可能正确的是(  )

A. B. C. D.
2、(6分)如图所示为一光滑竖直圆槽,AP、BP、CP为通过最低点P与水平面分别成300、45°、60°角的三个光滑斜面,与圆相交于A、B、C点。若一物体由静止分别从A、B、C滑至P点所需的时间为t1,t2,t3,则下列说法正确的是( )

A. t1=t2=t3 B. t1> t2 >t3 C. t1<t2<t3 D. t1= t3 <t2
3、(6分)如图所示,一质量为M的斜面体静止在水平面上,物体B受沿斜面向上的力F作用沿斜面匀速上滑,A、B之间动摩擦因数为μ,μ<tanθ,且质量均为m,则( )

A. A、B保持相对静止
B. 地面对斜面体的摩擦力等于mg(sinθ-μcosθ)cosθ+Fcosθ
C. 地面受到的压力等于(M+2m)g
D. B与斜面间动摩擦因数为
4、(6分)如图甲所示,一物块在斜面上恰能以速度v0匀速下滑,斜面静止不动。若在物块上再施加如图乙所示的作用力F(其中①图中F沿斜面向下,②图中F竖直向下,③图中F垂直斜面向下),斜面仍静止不动,则加力后在物块下滑的过程中( )

A. 四个图中地面对斜面体支持力都增大 B. ①、②、④三个图中物块将加速下滑
C. ②、③两图中物块将仍然匀速下滑 D. 四个图中地面对斜面体都没有摩擦力
5、(6分)物体以初速度V0沿粗糙斜面向上滑行,达到最高点后自行返回原点,在这一过程中,物体的速度—时间图线是( )
A. B.
C. D.
二、 多选题 (本题共计 3 小题,共计 18 分)
6、(6分)如图甲所示,为测定物体冲上粗糙斜面能达到的最大位移x与斜面倾角θ的关系,将某一物体每次以不变的初速度沿足够长的斜面向上推出,调节斜面与水平方向的夹角θ,实验测得x与斜面倾角θ的关系如图乙所示,g取,根据图象可求出( )。

A. 物体的初速度
B. 物体与斜面间的动摩擦因数μ=0.75
C. 取不同的倾角θ,物体在斜面上能达到的位移x的最小值
D. 当θ=45°时,物体达到最大位移后将停在斜面上
7、(6分)某同学为了探究物体与斜面间的动摩擦因数,进行了如下实验:取一质量为m的物体,使其在沿斜面方向的推力作用下向上运动,如图甲所示,通过力传感器得到推力随时间变化的规律如图乙所示,通过频闪照相处理后得出速度随时间变化的规律如图丙所示,若已知斜面的倾角α=30°,若取重力加速度g=10m/s2,则由此可得( )

A.物体的质量为4kg
B.物体与斜面间的动摩擦因数为
C.撤去推力F后,物体将做匀减速运动,最后可以静止在斜面上
D.撤去推力F后,物体下滑时的加速度为 m/s2
8、(6分)如图所示,滑块A以一定初速度从粗糙斜面体B的底端沿B向上滑,然后又返回,整个过程中斜面体B与地面之间没有相对滑动,那么滑块向上滑和下滑的两个过程中( )

A. 滑块向上滑动的时间等于向下滑动的时间
B. 斜面体B受地面的摩擦力大小改变、方向不变
C. 斜面体B受地面的支持力大小始终小于A与B的重力之和
D. 斜面体B受地面的支持力大小始终等于A与B的重力之和
三、 计算题 (本题共计 3 小题,共计 52 分)
9、(14分)如图甲,质量为m=2kg的物体置于倾角为θ=37°的固定且足够长的斜面上,对物体施以平行于斜面向上的拉力F,在t1=1s时撤去拉力,物体运动的部分v-t图象如图乙所示.重力加速度g取10m/s2,试求:拉力F的大小和物体与斜面间的动摩擦因数μ.

10、(18分)如图所示,倾角为θ的斜面固定在电梯上,质量为m的物体静止在斜面上,当电梯以加速度a竖直向上加速运动时,物体保持与斜面相对静止,重力加速度大小为g,则此时物体受到的支持力和摩擦力是多大?

11、(20分)如图所示,带斜面的小车在水平地面上,斜面倾角为θ,紧靠斜面有一质量为m的光滑球,试求在下列状态下斜面对小球的弹力大小:

(1)小车向右匀速运动;
(2)小车向右以加速度a(a(3)小车向右以加速度a=gtan θ做匀加速直线运动。
【模拟演练答案】
1、(6分)【答案】B
【解析】物体在光滑的斜面上做匀加速直线运动,位移—时间图像的开口向上,物体在粗糙的斜面上做匀减速直线运动,位移—时间图像的开口向下,故A错误;物体在斜面上半段做匀加速直线运动,在下半段做匀减速直线运动,由于到达底端的速度为零,则物体在上半段和下半段的平均速度相等,位移也相等,故物体在上半段和下半段的运动时间相等,物体做匀加速和匀减速直线运动的加速度大小相等,方向相反,故物体在上半段和下半段所受合外力大小相等,方向相反,B正确,CD错误;故选B.
2、(6分)【答案】A
【解析】设任一斜面的倾角为θ,圆槽直径为d。根据牛顿第二定律得到:a=gsinθ,斜面的长度为x=dsinθ,则有:x=at2得: ,可见物体下滑时间与斜面的倾角无关。则有:t1=t2=t3。故选A。
3、(6分)【答案】B
【解析】对A分析,因为μ<tanθ,则mgsinθ>μmgcosθ,则A、B不能保持相对静止,故A错误。以AB为研究的对象,A受到重力、支持力、和斜面体B对A的摩擦力,

垂直于斜面的方向:N=mgcosα,
沿斜面的方向:mgsinα-μN=ma
由于μ<tanα,则:ma=mgsinα-μmgcosα>0
加速度aA=gsinθ-μgcosθ,
将B和斜面体视为整体,受力分析

可知地面对斜面体的摩擦力等于m(gsinθ-μgcosθ)cosθ+Fcosθ,地面受到的压力为(M+2m)g-Fsinθ-m(gsinθ-μgcosθ)sinθ,故B正确,C错误。B与斜面体的正压力N=2mgcosθ,对B分析,根据共点力平衡有:F=mgsinθ+μmgcosθ+f′,则动摩擦因数.故D错误。故选B。
4、(6分)【答案】D
【解析】物体开始匀速下滑,则物体所受的滑动摩擦力和斜面对物体的摩擦力在水平方向上的分力相等,且滑动摩擦力是支持力的μ倍,而斜面体受重力、地面的支持力、物体对斜面体的压力和摩擦力,由于压力和摩擦力在水平方向上的分力相等,所以地面的摩擦力为零,加上F后,物体所受的滑动摩擦力仍然是的μ倍,则两个力在水平方向上的分力仍然相等,所以地面对斜面体的摩擦力仍然为零,图②③④垂直斜面方向有外力F或F的分力,所以支持力增加,①支持力不变,故A错误,D正确;初状态,对物体有:mgsinθ=μmgcosθ,在①中,物体受到沿斜面向下的力F,物体将做加速下滑,在②中,对物体,有:(mg+F)sinθ=μ(mg+F)cosθ,则物块仍然匀速下滑。在③中,mgsinθ<μ(mgcosθ+F),物体做减速下滑,故BC错误。所以D正确,ABC错误。
5、(6分)【答案】A
【解析】物体以初速度v0沿粗糙斜面向上滑行,先向上做匀减速直线运动,根据牛顿第二定律可知:加速度a=gsinθ+μgcosθ;后向下做匀加速直线运动,根据牛顿第二定律可知:加速度a′=gsinθ-μgcosθ,这两个过程的加速度不同,两段图线的斜率不相同。前一段的斜率绝对值大于后一段斜率的绝对值,符合物体运动情况的图象只有A.故A正确。选A。
二、 多选题 (本题共计 3 小题,共计 18 分)
6、(6分)【答案】BC
【解析】A、由图可知,当夹角为时,位移为;则由竖直上抛运动规律可知:,解得:,故A错误;
B、由图可知,当夹角时,位移为,由动能定理可得:
解得:,故B正确;
C、当夹角为时,沿斜面上滑的距离为,则根据动能定理有:
解得:
当时,,此时位移最小为,故C正确;
D、若时,物体受到的重力的分力为:;
摩擦力,一般认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力,则重力的分力大于摩擦力,故物体到达最大位移后会下滑,故D错误。
7、(6分)【答案】BD
【解析】A、由图丙所示图象可知,0~2s内,物体加速度a= m/s2=0.5m/s2,由图乙所示,此段时间内的推力为:F1=21.5N,
由牛顿第二定律得:F1﹣mgsin30°﹣μmgcos30°=ma…①,
由图丙所示可知,2s以后物体做匀速直线运动,
由图乙所示图象可知,此时推力为:F2=20N,
由平衡条件得:F2=mgsin30°+μmgcos30°…②,
由①②解得:m=3kg,μ=,故A错误,B正确;
C、物体与斜面间的滑动摩擦力为:f=μmgcos30°=×30×=5N,重力沿斜面向下的分力为:G1=mgsin30°=15N>f,则物体速度变为零后要反向向下加速度滑动,不会静止在斜面上,故C错误;
D、撤去推力物体下滑时,由牛顿第二定律得:μmgcos30°﹣mgsin30°=ma,a=m/s2,故D正确;故选:BD。
8、(6分)【答案】BC
【解析】A、物体上滑时受到的滑动摩擦力沿斜面向下,下滑时滑动摩擦力沿斜面向上,则上滑的合力大于下滑的合力,由牛顿第二定律得知,物体上滑的加速度大于下滑的加速度.而两个过程位移大小相等,由位移 ,得知滑块向上滑动的时间小于向下滑动的时间;故A错误.B、C、D、在上滑和下滑的两个过程中,物体的加速度方向都沿斜面向下,对整体研究,分析受力情况,如图所示:

将物体的加速度分解为水平和竖直两个方向,由牛顿第二定律得Ff=max=macosα,ax方向水平向左,则地面对B的摩擦力方向也水平向左,两个过程不变,但由于加速度大小a不同,则知斜面体B受地面的摩擦力大小改变、方向不变.(M+m)g-N=may,则得N<(M+m)g,即斜面体B受地面的支持力大小始终小于A与B的重力之和.故B,C正确,D错误.
故选BC.
三、 计算题 (本题共计 3 小题,共计 52 分)
9、(14分)【答案】60N, 0.5
【解析】由图像可知,有力F 时加速度的大小为
撤力F后加速度大小为
由牛顿第二定律:

解得:F=60N
μ=0.5
即所求的拉力为60N,动摩擦因数为0.5.
10、(18分)【答案】m(g+a)cosθ,m(g+a)sinθ
【解析】对物体分析,在水平方向上有:
在竖直方向上有:
联立解得
则。

11、(20分)【答案】(1)0 (2) (3)
【解析】对小球进行受力分析,如图甲所示,将斜面对小球的支持力FN2正交分解,则由平衡条件和牛顿第二定律,得

FN2sin θ=ma①
FN2cos θ+FN1=mg②
由①②两式得
a= tan θ③
由③式可以看出,当a=gtan θ时,FN1=0,即此时的加速度就是小球刚好离开车的上表面所需要的最小加速度值。
(1)当小球向右匀速运动,即a=0时,
由①式得斜面对小球的弹力为FN2=0。
(2)当小车运动的加速度a
(3)当a=gtan θ时,就是刚才所讨论的临界情况,即此时小球刚好离开车的上表面,小球的受力情况如图乙所示,则斜面对小球的弹力为FN2=。



【学习心得】拓展:
通过高考真题精析中1、2两题体会静力学与动力学的区别;
通过真题及模拟演练强化牛顿运动定律应用的基本思路;
3、注重拓展模型(斜杆圆环、倾斜传送带、等时圆)。
































































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