八一中学2015高考物理二轮复习参考(力与运动图像法)第二部分专题二恒力作用下物体的直线运动

专题（二）恒力作用下物体的直线运动考向1运动学基本规律的应用考向2应用动力学方法分析“传送带问题”考向3应用动力学方法分析“板块问题”考向4电场内动力学问题分析本专题解决的是物体(或带电体)在力的作用下的匀变速直线运动问题．高考对本专题考查的内容主要有：①匀变速直线运动的规律及运动图象问题；②行车安全问题；③物体在传送带(或平板车)上的运动问题；④带电粒子(或带电体)在电场、磁场中的匀变速直线运动问题；⑤电磁感应中的动力学分析．考查的主要方法和规律有：动力学方法、图象法、临界问题的处理方法、运动学的基本规律等．专题定位考向1运动学基本规律的应用例1(2014•新课标Ⅰ•24)公路上行驶的两汽车之间应保持一定的安全距离.当前车突然停止时，后车司机可以采取刹车措施，使汽车在安全距离内停下而不会与前车相碰.通常情况下，人的反应时间和汽车系统的反应时间之和为1s.当汽车在晴天干燥沥青路面上以108km/h的速度匀速行驶时，安全距离为120m.设雨天时汽车轮胎与沥青路面间的动摩擦因数为晴天时的.若要求安全距离仍为120m，求汽车在雨天安全行驶的最大速度.(g取10m/s2)25答案20m/s☆熟练掌握运动学的基本规律和推论(即五个关系式).☆对于匀减速直线运动，会灵活运用逆向思维法.☆对于追及相遇问题，能分别清晰地分析两物体的运动过程，能找出空间和时间的关系等.☆灵活应用平均速度的不同种表述题目目的解读与小结针对训练(2014·福建·15)如图2所示，滑块以初速度v0沿表面粗糙且足够长的固定斜面，从顶端下滑，直至速度为零.对于该运动过程，若用h、s、v、a分别表示滑块的下降高度、位移、速度和加速度的大小，t表示时间，则下列图象最能正确描述这一运动规律的是()答案BQh0易错点：初速度v0=0？h含义？下降高度！拓展：其他图像？斜率？v2h0E机h0考向2应用动力学方法分析传送带问题例2如图3所示，一水平传送带以4m/s的速度逆时针传送，水平部分长L＝6m，其左端与一倾角为θ＝30°的光滑斜面平滑相连，斜面足够长，一个可视为质点的物块无初速度地放在传送带最右端，已知物块与传送带间的动摩擦因数μ＝0.2，g＝10m/s2.求物块从放到传送带上到第一次滑回传送带最远端所用的时间.答案6.1s1.传送带问题的实质是相对运动问题，搞清楚物体与传送带间的相对运动方向是解决该问题的关键.2.传送带问题还常常涉及到临界问题，即物体与传送带速度相同，这时会出现摩擦力改变的临界状态，具体如何改变要根据具体情况判断.题目目的解读与小结3、运动学，动力学，功和能，相对运动拓展：全程热Q=?全程平均速度v均=？此后物块运动情况？周期T=？V(速率)t0v针对训练2如图4所示，与水平方向成37°角的传送带以恒定速度v＝2m/s顺时针方向转动，两传动轮间距L＝5m.现将质量为1kg且可视为质点的物块以v0＝4m/s的速度沿传送带向上的方向自底端滑上传送带.物块与传送带间的动摩擦因数为μ＝0.5，取g＝10m/s2，已知sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，计算时，可认为滑动摩擦力近似等于最大静摩擦力，求物块在传送带上上升的最大高度.答案0.96m拓展：摩擦力做功？摩擦发热？求痕迹长度？若μ=0.8，时间呢？若传送带反向，物块从最高点轻放呢？V(速率)t0v例3(14分)如图5所示，水平地面上有一质量为M的长木板，一个质量为m的物块(可视为质点)放在长木板的最右端.已知m与M之间的动摩擦因数为μ1，木板与地面间的动摩擦因数为μ2.从某时刻起物块m以v1的水平初速度向左运动，同时木板M在水平外力F作用下始终向右以速度v2(v2v1)匀速运动，求：考向3.应用动力学方法分析“板块问题”(1)在物块m向左运动过程中外力F的大小；(2)木板至少多长物块不会从木板上滑下来？答案(1)μ1mg＋μ2(m＋M)g(2)v1＋v222μ1g(1)在物块m向左运动过程中，木板受力如图所示，其中Ff1、Ff2分别为物块和地面给木板的摩擦力，由题意可知Ff1＝μ1mg(1分)Ff2＝μ2(m＋M)g(2分)由平衡条件得：F＝Ff1＋Ff2＝μ1mg＋μ2(m＋M)g(2分)(2)设物块向左匀减速至速度为零的时间为t1，则t1＝(1分)v1μ1g规范解答：设物块向左匀减速运动的位移为x1，则x1＝v12t1＝v212μ1g(1分)设物块由速度为零向右匀加速至与木板同速(即停止相对滑动)的时间为t2，则t2＝(1分)v2μ1g设物块向右匀加速运动的位移为x2，则x2＝v22t2＝v222μ1g(1分)此过程中木板向右匀速运动的总位移为x′，则x′＝v2(t1＋t2)(1分)则物块不从木板上滑下来的最小长度：L＝x′＋x1－x2(2分)代入数据解得：L＝v1＋v222μ1g.(2分)答案(1)μ1mg＋μ2(m＋M)g(2)v1＋v222μ1g板块类问题中，滑动摩擦力的分析方法与传送带类似，但这类问题比传送带类问题更复杂，因为平板车往往受到摩擦力的影响，也做匀变速直线运动。处理此类双体匀变速运动问题要注意从速度、位移、时间等角度，寻找它们之间的联系.要使滑块不从车的末端掉下来的临界条件是滑块到达小车末端时的速度与小车的速度恰好相等.题目目的解读与小结第1本第2本第3本第4本第5本***自编题：有5本相同的，质量均为m的硬皮书竖直叠放在水平课桌上，如图所示，书皮与书皮之间的滑动摩擦因数均为μ，今用水平力F将第3本书水平抽出，设其他书不动，且最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则F至少多大（）A.2μmgB.3μmgC.4μmgD.5μmg答案D说明：生活常见问题★书错开不影响压力，也便于抽出★上下两个面都受摩擦力★对象的选择★板块问题★抽一摞书下的一张试卷？一小圆盘静止在桌布上，位于一方桌的水平桌面中央。桌布一边与桌AB边重合。已知盘与桌布间的动摩擦因数为μ1，盘与桌面间的动摩擦因数为μ2。现突然以恒定加速度a将桌布抽离桌面，加速度方向水平且垂直于AB边。若圆盘最后未从桌面掉下，则加速度a满足的条件是什么？（以g表示重力加速度）ABa针对训练ga12212ABaavt0v1tx1x2a1a21221xx22121lx1112xxlaaga12212aa1t：x1xl/2aa1t：x1xl/2aa1t：x1xl/2a2x2a2x2a2x2考向4电场内动力学问题分析例4如图1所示，一光滑绝缘水平木板(木板足够长)固定在水平向左、电场强度为E的匀强电场中，一电量为q(带正电)的物体在水平恒力F作用下从A点由静止开始向右加速运动，经一段时间t撤去这个力，又经时间2t物体返回A点，则()A.带电物体的电势能先增加后减小，其变化量为0B.水平恒力与电场力的比为9∶5C.水平恒力与电场力的比为7∶3D.物体先向右加速到最右端，然后向左加速返回到A点答案AB带电体在电场内运动问题的分析关键在于受力分析，特别是电场力方向的确定，以及运动性质分析，在电场力方向已确定的情况下，其动力学的分析和力学问题中的分析是一样的.题目目的解读与小结(2014·安徽·22)如图8所示，充电后的平行板电容器水平放置，电容为C，极板间的距离为d，上极板正中有一小孔.质量为m、电荷量为＋q的小球从小孔正上方高h处由静止开始下落，穿过小孔到达下极板处速度恰为零(空气阻力忽略不计，极板间电场可视为匀强电场，重力加速度为g).求：针对训练4(1)小球到达小孔处的速度；2gh，方向竖直向下(2)极板间电场强度的大小和电容器所带电荷量；(3)小球从开始下落运动到下极板处的时间．h＋dh2hgCmgh＋dqd