高一物理典型例题

-35-高一物理必修1知识集锦及典型例题一．各部分知识网络（一）运动的描述：测匀变速直线运动的加速度：△x=aT2，6543212()()(3)aaaaaaaT-36-a与v同向，加速运动；a与v反向，减速运动。-37-（二）力：实验：探究力的平行四边形定则。研究弹簧弹力与形变量的关系：F=KX.-38-作用力与反作用力牛顿第一定律牛顿第二定律牛顿第三定律牛顿定律的应用两类基本问题（三）牛顿运动定律：伽利略的“理想斜面实验”和“科学推理”内容：一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，直到有外力迫使它改变这种状态为止.定义：物体具有保持匀速直线运动状态或静止状态的性质惯性量度：质量是物体惯性大小的唯一量度表现形式：惯性大，物体运动状态难以改变，惯性小，运动状态容易改变内容：物体的加速度与所受合外力成正比，与物体的质量成反比，加速度的方向与合外力的方向相同公式：F合=ma，此式成立的条件是各物理量的单位均用国际单位内容：两物体之间的作用力与反作用力总是大小相等，方向相反，而且作用在同一条直线上同性：力的性质相同异体：分别作用在两个不同的物体上同时产生、同时变化、同时消失由受力情况确定运动情况由运动情况确定受力情况超重和失重力和加速度的瞬时分析临界问题和极值问题的分析整体法与隔离法实验：用控制变量法探究加速度与力、质量的关牛顿运动定律及其应用-39-(四)共点力作用下物体的平衡：静止平衡状态匀速运动Fx合=0力的平衡条件：F合=0Fy合=0合成法正交分解法常用方法矢量三角形动态分析法相似三角形法正、余弦定理法物体的平衡40二、典型例题例题1..某同学利用打点计时器探究小车速度随时间变化的关系，所用交流电的频率为50Hz，下图为某次实验中得到的一条纸带的一部分，0、1、2、3、4、5、6、7为计数点，相邻两计数点间还有3个打点未画出．从纸带上测出x1＝3.20cm，x2＝4.74cm，x3＝6.40cm，x4＝8.02cm，x5＝9.64cm，x6＝11.28cm，x7＝12.84cm.(1)请通过计算，在下表空格内填入合适的数据(计算结果保留三位有效数字)；计数点123456各计数点的速度/(m·s－1)0.500.700.901.101.51(2)根据表中数据，在所给的坐标系中作出v－t图象(以0计数点作为计时起点)；由图象可得，小车运动的加速度大小为________m/s2例2.关于加速度，下列说法中正确的是A.速度变化越大，加速度一定越大B.速度变化所用时间越短，加速度一定越大C.速度变化越快，加速度一定越大D.速度为零，加速度一定为零例3.一滑块由静止开始，从斜面顶端匀加速下滑，第5s末的速度是6m/s。求：（1）第4s末的速度；（2）头7s内的位移；（3）第3s内的位移。例4.公共汽车由停车站从静止出发以0.5m/s2的加速度作匀加速直线运动，同时一辆汽车以36km/h的不变速度从后面越过公共汽车。求：（1）经过多长时间公共汽车能追上汽车？（2）后车追上前车之前，经多长时间两车相距最远，最远是多少？例5．静止在光滑水平面上的物体，受到一个水平拉力，在力刚开始作用的瞬间，下列说法中正确的是A.物体立即获得加速度和速度41B.物体立即获得加速度，但速度仍为零C.物体立即获得速度，但加速度仍为零D.物体的速度和加速度均为零例6.质量m＝4kg的物块，在一个平行于斜面向上的拉力F＝40N作用下，从静止开始沿斜面向上运动，如图所示，已知斜面足够长，倾角θ＝37°，物块与斜面间的动摩擦因数µ＝0.2，力F作用了5s，求物块在5s内的位移及它在5s末的速度。（g＝10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8）例7.在天花板上用竖直悬绳吊一重为G的小球，小球受几个力?这些力的反作用力是哪些力？这些力的平衡力是哪些力？例8.如图所示，质量为m的物块放在倾角为的斜面上，斜面体的质量为M，斜面与物块无摩擦，地面光滑，现对斜面施一个水平推力F，要使物块相对斜面静止，力F应多大?例9.如图所示，一质量为m的小球在水平细线和与竖直方向成角的弹簧作用下处于静止状态，试分析剪断细线的瞬间，小球加速度的大小和方向。例10.一个人站在体重计的测盘上，在人下蹲的过程中，指针示数变化应是A.先减小，后还原B.先增加，后还原C.始终不变D.先减小，后增加，再还原例11、水平传送带以4m/s的速度匀速运动，传送带两端AB间距为20m，将一质量为2Kg的木块无初速地放在A端，木块与传送带的动摩擦因数为0.2，求木块由A端运动到B端所用的时间。（g＝10m/s2）Fθ42例12、木块A、木板B的质量分别为10Kg和20Kg，A、B间的动摩擦因数为0.20，地面光滑。设A、B间的滑动摩擦力与最大静摩擦力大小相等。木板B长2m，木块A静止在木板B的最右端，现用80N的水平拉力将木板B从木块A下抽出来需要多长时间?（木块A可视为质点，g＝10m/s2）例13．如图4所示，在水平地面上有一倾角为θ的斜面体B处于静止状态，其斜面上放有与之保持相对静止的物体A.现对斜面体B施加向左的水平推力，使物体A和斜面体B一起向左做加速运动，加速度从零开始逐渐增加，直到A和B开始发生相对运动，关于这个运动过程中A所受斜面的支持力FN以及摩擦力f的大小变化情况，下列说法中正确的是()A．FN增大，f持续增大B．FN不变，f不变C．FN减小，f先增大后减小D．FN增大，f先减小后增大图4例14．如图8所示，物体B靠在水平天花板上，在竖直向上的力F作用下，A、B保持静止，A与B间的动摩擦因数为μ1，B与天花板间的动摩擦因数为μ2，则关于μ1、μ2的值下列判断可能正确的是()A．μ1＝0，μ2≠0B．μ1≠0，μ2＝0C．μ1＝0，μ2＝0D．μ1≠0，μ2≠0例15．如图2－2－23是用来粉刷墙壁的涂料滚的示意图．使用时，用撑竿推着涂料滚沿墙壁上下滚动，把涂料均匀地粉刷到墙壁上．撑竿的重量和墙壁的摩擦均不计，而且撑竿足够长．粉刷工人站在离墙壁某一距离处缓缓上推涂料滚，使撑竿与墙壁间的夹角越来越小．该过程中撑竿对涂料滚的推力为F1，涂料滚对墙壁的压力为F2，下列说法中正确的是()A．F1增大B．F1减小C．F2增大D．F2减小16.下图是某些同学根据实验数据画出的图象，下列说法中正确的是（）图2－2－2343A.形成图（甲）的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过大B.形成图（乙）的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过小C.形成图（丙）的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过大D.形成图（丁）的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过小17.如图所示是某同学做“探究加速度与力、质量的关系”实验时已接通电源正要释放纸带时的情况，请你指出该同学的四个错误.例题1答案：（1）v5=1.31（2）2.5例题2解析：由加速度的定义式vat可知，加速度与速度的变化量和速度变化所用的时间两个因素有关。速度变化越大，加速度不一定越大；速度变化所用时间越短，若速度变化量没有确定，也不能确定加速度一定越大。加速度是描述速度变化快慢的物理量，速度变化越快，加速度一定越大；速度为零，并不是速度的变化量为零，故加速度不一定为零。答案：C例题3解析：根据初速度为零的匀变速直线运动的比例关系求解。（1）因为123:::vvv……＝1:2:3:……所以45:4:5vv第4s末的速度为45446/4.8/55vvmsms（2）由tvx得前5s内的位移为：mmtvx155262因为123:::xxx……2231:2:3……所以2257:5:7xx44前7s内的位移为：2752771529.455xxmm（3）由（2）可得2215:1:5xx15221150.655xxmm因为13:xx……＝1：5：……所以13:xx＝1：5第3s内的位移31550.63xxmm例题4解析：（1）追上即同一时刻二者处于同一位置，由于它们出发点相同，所以相遇时位移相同，即x汽＝x公at2/2＝v汽tt＝2v公/a＝210/0.5＝40s（2）在汽车速度大于公共汽车速度过程中，二者距离逐渐增大，速度相等时距离最大，之后公共汽车速度将大于汽车速度，二者距离就会减小，所以速度相等时相距最远。则v汽＝v公at＝v汽t＝v汽/a＝10/0.5＝20s最远距离x＝v汽t－at2/2＝1020－0.5202/2＝100m例题5解析由牛顿第二定律的瞬时性可知，力作用的瞬时即可获得加速度，但无速度。答案B说明力是加速度产生的原因，加速度是力作用的结果，加速度和力之间，具有因果性、瞬时性、矢量性。例题6解析：如图，建立直角坐标系，把重力mg沿x轴和y轴的方向分解Gx＝mgsinθGy＝mgcosθy轴FN＝mgcosθFµ＝µFn＝µmgcosθx轴由牛顿第二定律得F－Fµ－GX＝ma即F－µmgcosθ－mgsinθ＝maa＝mmgmgFsincos＝46.01048.01042.040FθGGYGXFNF45＝2.4m/s25s内的位移x＝21at2＝21×2.4×52＝30m5s末的速度v＝at＝2.4×5＝12m例题7解析：找一个力的反作用力,就看这个力的施力物体是哪个物体，反作用力一定作用在这个物体上。对小球的受力分析如图所示，小球受两个力：重力G、悬挂拉力F，根据牛顿第三定律可知，重力的施力物体是地球，那么G的反作用力就是物体对地球的吸引力；F的施力物体是悬绳，F的反作用力是小球对悬绳的拉力。小球受到的重力G和悬绳的拉力F正好是一对平衡力。答案：见解析说明：平衡力是作用在一个物体上的力，作用力和反作用力是分别作用在两个物体上的力。平衡力可以是不同性质的力，而作用力和反作用力一定是同一性质的力。例题8解析：两物体无相对滑动，说明两物体加速度相同，方向水平。对于物块m，受两个力作用，其合力水平向左。先选取物块m为研究对象，求出它的加速度，它的加速度就是整体加速度，再根据F＝（M+m）a求出推力F，步骤如下：先选择物块为研究对象，受两个力，重力mg、支持力FN，且两力合力方向水平，如图所示，由图可得：tanmgma，tanag再选整体为研究对象，根据牛顿第二定律()()tanFMmaMmg。答案：()tanMmg说明：（1）本题的解题过程是先部分后整体，但分析思路却是先整体后部分。要求F，先选整体受力情况最简单但加速度不知，而题意却告诉m与M相对静止，实际上是告知了m的运动状态，这正是解决问题的突破口。（2）解题的关键是抓住加速度的方向与合外力的方向一致，从而界定了m的合外力方向。（3）试分析F()tanMmg或F()tanMmg时物块相对斜面体将怎样运动?46例题9解析：取小球研究，其平衡时的受力示意图所示，细线拉力大小为：tan'mgF弹簧拉力大小：cosFmg若剪断细线，则拉力F’突变为零。但弹簧的伸长量不突变，故弹簧的弹力不突变，此时小球只受两个力的作用。在竖直方向上，弹簧拉力的竖直分量仍等于重力，故竖直方向上仍受力平衡；在水平方向上，弹簧弹力的水平分量：sinsincostanxFFmgmg力Fx提供加速度，故剪断细线瞬间，小球的加速度大小为：tanxFagm加速度的方向为水平向右。答案：tanag，方向水平向右。说明若物体受多个力的作用而保持平衡，当去掉一个力的瞬间，在剩余的力不突变的前提下，剩余力的合力大小就等于去掉的那个力的大小，方向与去掉的那个力的方向相反，利用此结论可以很方便地解决类似问题。例题10解析：人蹲下的过程经历了加速向下、减速向下和静止这三个过程。在加速向下时，人获得向下的加速度a，由牛顿第二定律得：mg—FN＝maFN＝m（g—a）mg由此可知弹力FN将小于重力mg，在向下减速时，人获得向上的加速度a，由牛顿第二定律得：FN—mg=maFN＝m（g+a）mg弹力FN将大于mg，当人静止时，FN=mg答案：D说明在许多现实生活中，只要留心观察，就会看到超重或失重现象