2011高中物理自主提升专题问题分析指要一

高三物理问题分析指要（一）~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~物理复习的效果最终必须落实到“物理问题的分析能力的提高”上。而物理问题的分析通常又需要把握住若干基本要点，在接下来的几讲中，将结合典型的例题，把分析物理问题时所需把握的要点做出一定程度的概括，希望能给同学们一点启发。一、基本概念的确认与物理问题的分析。在一些物理问题的分析中所遇到的困惑，有时是由于表述问题时所用的一些基本概念的准确含义难以确认所致，这就需要在分析物理问题之前先将表述问题时所用的重要的概念的准确含义予于确认。问题1.：自动扶梯以恒定的速度v运转。第一次某人站在扶梯上相对于扶梯静止而被运送上楼，这过程中扶梯所做的功为W1，扶梯做功的功率为P1；第二次该人同时相对于扶梯以速度u向上运动而被运送上楼，这过程中扶梯所做的功为W2，扶梯做功的功率为P2。则Ａ.W1W2P1=P2B.W1W2P1=P2C.W1=W2P1P2D.W1=W2P1P2分析：对于此例的分析与解答，若不能明确例题表述中所涉及到的“扶梯所做的功”和“扶梯做功的功率”这两个基本概念的准确含义，则将会形成如下两种截然不同的观点。观点1：无论人相对于扶梯是否运动，对地的运动状态都是匀速直线运动，这将保证明扶梯运转时的动力大小不会发生变化；无论人相对于扶梯是否运动，扶梯运转的速度都将保持恒定。考虑到当人从“与自动扶梯相对静止”变为“与自动扶梯相对运动”时，维持扶梯运转的动力大小和扶梯运转的速度都不变，因此可以判断：在扶梯把人运送上楼的过程中，扶梯做功的功率不变；考虑到扶梯做功的功率不变，且扶梯把人运送上楼所经历的时间因为人从“与自动扶梯相对静止”变为“与自动扶梯相对运动”而变短，因此又可以判断：在扶梯把人运送上楼的过程中，扶梯所做的功变少。即应选A。观点2：无论人相对于扶梯是否运动，对地的运动状态都是匀速直线运动，这将保证扶梯运转过程中对人的作用力与人所受到的重力等值反向而保持不变；无论人相对于扶梯是否运动，人相对于地都是从楼下移动到楼上而保持位移不变。考虑到扶梯运转时对人的作用力和人相对于地的位移都不变，因此可以判断：在扶梯把人运送上楼的过程中，扶梯所做的功不变；考虑到扶梯所做的功不变，且扶梯把人运送上楼所经历的时间因为人从“与自动扶梯相对静止“变为”“与自动扶梯相对运动”而变短，因此可判断：在扶梯把人运送上楼的过程中，扶梯做功的功率变大，做功变快。即应选D。上述两种观点似乎都有道理。但是，随着人从“与自动扶梯相对静止”变为“与自动扶梯相对运动”，空间是扶梯“做功变少”还是扶梯“做功变快”呢？其实，之所以对自动扶梯所提出的“做功变化”问题会形成两种截然不同的观点，是因为对问题中“扶梯所做的功”这一基本概念产生了不同的理解：如果把问题中的“扶梯所做的功”理解为是包括作为动力装置的电动机在内的“扶梯”所做的功，那么这部分功就应该是指作为扶梯的动力装置的电动机驱动包括站立在扶梯上的人在内的扶梯时所做的功，电动机在完成这部分功时所转化的能量除了增加人的策略势能外，还将在克服传动系统的内摩擦时转化为内能。在这种理解的基础上，就可以根据“维持扶梯运转的动力大小和扶梯运转的速度都不变”做出“做功快慢不变而做功变少”的判断。如果问题中的“扶梯所做的功”理解为是不包括作为动力装置的电动机在内的“扶梯”所做的功，那么这部分功就应该是指扶梯直接对扶梯上的人所做的功，扶梯在完成这部分功时所转化的能量仅仅是增加了人的重力势能。在这种理解的基础上，就可以根据“扶梯对人的作用力和人对地的位移都不变”而做出“做功多少不变而做功变快”的判断。解答：若对例题1中“扶梯所做的功”和“扶梯做功的功率”这两个基础概念分别通过如下两种表述予以确认，则相应的问题分析就很容易进行，相关的问题结论也很容易获得。习题１：自动扶梯以恒定的速度v运转。第一次某人站在扶梯上相对于扶梯静止而被运送上楼，这过程中电动机驱动扶梯做功为W1，电动机驱动扶梯做功的功率为P1；第二次该人同时相对于扶梯以速度u向上运动而被运送上楼，这过程中电动机驱动扶梯做功为W2，电动机驱动扶梯做功的功率为P2。则（）A．W1W2P1=P2B.W1W2P1=P2C.W1=W2P1P2D.W1=W2P1P2（习题1的正确选项为A）习题2：自动扶梯以恒定的速度v运转。第一次某人站在扶梯上相对于扶梯静止而被运送上楼，这过程中扶梯对人做功为W1，扶梯对人做功的功率为P1；第二次该人同时相对于扶梯以速度u向上运动而被运送上楼，这过程中扶梯对人做功为W2，扶梯对人做功的功率为P2。则（）A．W2W2P1=P2B.W1W2P1=P2C.W1=W2P1P2D.W1=W2P1P2（习题2的正确选项为D）。二、基本规律的概括与物理问题的分析分析物理问题的基本依据通常是基本的物理规律，但直接运用基本规律有时会使物理问题的分析过程较为冗长、较为烦琐、较为复杂，这时就需要先将基本的物理规律做出一步的概括，然后运用于物理问题的分析与解决之中，以提高思维起点，简化解题过程。例题2：如图30-1所示，质量为M=3kg的大物体静止于光滑水平面上，另一质量为m=1kg的、可视为质点的小物体以初速度v0=4m/s滑上大物体的上表面，若大物体的长度为L=1m,小物体与大物体左端的壁碰撞时无机械能损失，且小物体最终相对静止于大物体的最右端，则小物体与大物体上表面间的动摩擦因数为多大？分析：如果直接运用基本物理规律，则可将例题中两物体所经历的过程分为三个阶段依次做出分析如下。（1）从小物体刚滑上大物体的表面起，直至小物体滑到大物体左端的壁前为止，在这一阶段中，小物体的速度从v0变为v1，大物体的速度从0变为v2,且小物体的位移之差为L。于是，对两物体构成的系统运用量守恒定律、对两物体分别运用支能定律，有（2）从小物体与大物体左壁碰撞前起，直至小物体与大物体左壁撞结束为止，在这一极短的过程中，小物体的速度从v1变为u1，大物体的速度从v2变为u2，且由于小物体的左壁间的碰撞无机械能损失，于是，两物体构成的系统碰撞过程遵从动量守恒定律、两物体构成的系统碰撞前后却能相等，即力学练习（一）一、选择题(每题3分×10=30分)选择分数1．如图30-2所示，质点m以初速度v0沿倾角为θ的粗糙长斜面上滑，为了使m能够回到出发点，可以采取的措施是：()A．增大或者减小初速度v0B．增大或者减小物体的质量C．使斜面倾角θ变大些D．使斜面变得光滑些2．某航天器由近地轨道返回地面，其运动过程为先加速，后速度逐渐变小，最后匀速降落。在这一过程中航天器的运行加速度均小于地面的重力加速度g，且忽略由于高度引起的重力加速度值的变化，那么机舱对质量为m的物体的支持力，以下说法正确的是：()A．先小于mg,后大于mg，最后等于mgB．先大于mg，后小于mg，最后等于mgC．总是小于mgD．总是大于mg3．如图30-3所示A、B、C、D、E、F六个小球分别用弹簧、细绳和细杆相联结，挂于水平天花板上，如在某一瞬间同时于a、b、c处将悬挂的细绳剪断，比较各球下落瞬间的加速度，下列说法正确的是：()A．所有小球都以g的加速度下落B．Ａ球的加速度为2g，B球的加速度为零C．C、D、E、F球的加速度均为gD．E球的加速度大于F球的加速度4．质量都为m的粗糙滑块和粗糙斜面，放于粗糙的水平地面上，如图30-4所示，已知滑块在斜面上运动，斜面相对于地面保持静止，如果发现地面对斜面的静摩擦力方向向右，那么下列哪种情况是可能的：()A．滑块加速下滑B．滑块减速上滑C．滑块减速下滑D．地面对滑块的支持力大于2mg5．以初速v0水平抛出一物体，经过时间t，速度大小为v1,则再经过时间t，速度大小的表达式正确的是：()A．v0+2gtB.vt+gt6．若做平抛运动的物体某时刻在竖直方向和水平方向的分速度大小相等，则该时刻物体到抛出点的水平距离和竖直距离之比为()A．1:1B.1:2C.2:1D.条件不足，无法判断7．把物体从离地面高h处以初速v0水平抛出，落地速度与水平地面夹角最大的应是下列4组中的()A．h=10m,v0=10m/sB.h=5m,v0=5m/sC．h=30m,v0=15m/sD.h=15m,v0=7.5m/s8．电风扇在闪光灯下运转，闪光灯每秒闪光30次，风扇轴上装有3个均匀的叶片，转动时观察者感觉叶片不动，则风扇转速可能是()A．300转每分钟B.600转每分钟C．900转每分钟D.1200转每分钟9．水平的半径为R的大圆盘，以角速度ω绕通过其圆心的竖直轴匀速转动，俯视图如图30-5所示，有人站在盘边P点上随盘转动，他想用枪击中圆盘上的中心目标O，设子弹的速度是v0,则()A．枪应瞄准目标O射击B．枪应向PO的右方偏过θ角射击，且cosθ=ωR/v0C．枪应向PO的右方偏过θ角射击，且tgθ=ωR/v0D．枪应向PO的右方偏过θ角射击，且sinθ=ωR/v010．发射地球同步卫星时，先将卫星发射至近的地圆轨道1，然后经点火，使其沿椭圆轨道2运行，最后再次点火，将卫星送入同步轨道3.轨道1、2相切于Q点，轨道2、3相切于P点，如图30-6所示，则当卫星分别在1、2、3轨道上正常运行时，以下说法正确的是()A．卫星在轨道3上的速率大于在轨道1上的速率B．卫星在轨道3上的角速度小于在轨道1上的角速度C．卫星在轨道1上经过Q点时的加速度大于它在轨道2上经过Q点时的加速度D．卫星在轨道2上经过P点时的加速度等于它在轨道3上经过P点时的加速度二、填充题(共38分)11．一跳水运动员从离水面10m高的平台上跃起，举双臂直体离开台面，此时其生心位于从手到脚全长的中点，跃起后重心升高0.45m达到最高点，落水时身体竖直，手先入水（在此过程中运动员水平方向的运动忽略不计）。从离开跳台到手触水面，他可用于完成空中动作的时间是s。（计算时，可以把运动员看作是全部质量集中在重心的一个质点，g取10m/s2,结果保留二位数字。）（4分）选择分数12．斜面高为1.8m，在其顶端A水平抛出一石子，它刚好落在斜面底端的B点，如图30-7所示，则石子经s，速度方向恰好与斜面平行。（4分）选择分数13．如图30-8所示，传动装置中，B、C两轮同轴，半径RA=RC=2RB,皮带不打滑，则A、C两点线速度之比为，A、B、C三点的角速度之比为，B、C两点向心加速度之比为。（6分）选择分数（A、B、C为三轮边缘上的点）14．雨伞边缘半径为r，且离地高度为h，雨伞以角速度ω匀速绕伞柄转动，雨滴自伞边缘飞出后在地面上形成一个大圆圈，则圆圈的半径R=。（4分）选择分数15．如图30-9所示，直径为d的纸圆筒绕中心轴O做匀速直线运动，从枪口发射的子弹的速度为v，并沿圆筒直径匀速穿过圆筒。若子弹穿过后在圆筒上只留下一个弹孔，则圆筒运动的角速度至少为。（4分）选择分数16．质点质量为m，以v0的速率竖直下抛，经时间t下落某一高度。如果在同一抛出处以相同的速率竖直上抛同一质点，经时间t/2上升相同的高度。假设阻力的大小恒定不变，均为f,则f的大小是。（4分）选择分数17．如图30-10，三个滑块质量分别为m1、m2、M，M与m1用弹簧联结，m2放于m1上，用足够大的外力F竖直向下压缩弹簧，且弹簧作用在弹性限度以内，弹簧的自然长度为L，则当m2离开m1时弹簧的长度为。当M与地面间的相互作用力刚为零时，m1的加速度为。（6分）选择分数18．如图30-11所示，观察到悬线OA与水平方向成θ角，并保持相对静止，A为某一质点，如果突然剪断OA绳，的运动情况，车箱内的观察者认为A做运动，就A而车外地面上的观察者认为A在做运动。（6分）选择分数三、计算题（共32分）19．飞机以恒定速度v沿水平方向在2000m高空飞行，在飞行过程中释放一颗炸弹，经30s后飞行员听见炸弹落地的爆炸声，假设此爆炸声向各个方向的传播速度都为330m/s，炸弹受到的空气阻力可以忽略，求飞机飞行的速度v。（8分）选择分数20．如图30-12，水平地面与滑块A、B间的支摩擦因数