2019年高考物理 題型集結(jié)號 專題3.3 動態(tài)分析與極值.doc

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專題3.3 動態(tài)分析與極值 【題型概覽】 在動力學的動態(tài)分析中，動態(tài)變化可以是由于施加的外力變化引起的，可以是物體的運動狀態(tài)變化引起的，也可以是物體所處的情景變化如接觸面的動摩擦因數(shù)變化引起的；研究對象可以是單體可以是連接體；連接體可以是直接接觸的，也可以是通過繩、彈簧、桿、滑輪等相連接的；接觸面可以是水平面、豎直面、斜面、曲面等 【題型通解】 1.單體的動態(tài)分析中，物體只在二個力作用下可用圖解法可用解析式法，二個以上的力作用下通常采用解析式法 2.連接體的動態(tài)分析中靈活選用整體與隔離法 例1.如圖所示，bc為固定在小車上的水平橫桿，物塊M串在桿上，靠摩擦力保持相對桿靜止，M又通過輕細線懸吊著一個小鐵球m，此時小車正以大小為a的加速度向右做勻加速運動，而M、m均相對小車靜止，細線與豎直方向的夾角為q．小車的加速度逐漸增大，M始終和小車保持相對靜止，當加速度增加到2a時 A．橫桿對M的摩擦力增加到原來的2倍 B．橫桿對M彈力不變 C．細線與豎直方向的夾角增加到原來的2倍 D．細線的拉力增加到原來的2倍 【答案】AB 用圖解法，如圖所示，重力不變，a變?yōu)樵瓉淼?倍時合力變?yōu)樵瓉?倍，則細線與豎直方向夾角的正切值變?yōu)樵瓉?倍，拉力即斜邊增大的倍數(shù)必小于2，CD皆錯誤． 例2.如右圖，水平地面上有一楔形物塊，其斜面上有一小物塊b，b與平行于斜面的細繩的一端相連，細繩的另一端固定在斜面上．a(chǎn)與b之間光滑，a和b以共同速度在地面軌道的光滑段向左運動．當它們剛運行至軌道的粗糙段時 θ　 a b 右 左 例2圖 A．繩的張力減小，b對a的正壓力減小 B．繩的張力增加，斜面對b的支持力增加 C．繩的張力減小，地面對a的支持力增加 D．繩的張力增加．地面對a的支持力減小 【答案】C 【解析】在光滑段運動時，系統(tǒng)及物塊b處于平衡狀態(tài)，因此有，；當它們剛運行至軌道的粗糙段時，系統(tǒng)有水平向右的加速度，此時有兩種可能，一是物塊b仍相對靜止，豎直方向加速度為零，則仍成立，但，因此繩的張力將減小，而地面對a的支持力不變；二是物塊b相對于a向上滑動，具有向上的加速度，是超重，因此繩的張力減小，地面對a的支持力增大，C正確。FN mg F θ　 例2答圖 3.在判定涉及靜摩擦力的動態(tài)問題時，注意其方向在過程中是否發(fā)生了改變。 【題型對練】 1.如圖所示，小車上固定著三角硬桿，桿的端點固定著一個質(zhì)量為m的小球。當小車水平向右的加速度逐漸增大時，桿對小球的作用力的變化情況(用F1至F4變化表示)可能是下圖中的(OO′沿桿方向) 【答案】C 【解析】桿對球的作用產(chǎn)生兩個效果：一是在豎直方向的分力與小球和重力相平衡，此分力不變，另一是水平方向上的分力使小球在水平方向上產(chǎn)生加速度，此分力逐漸增大。C正確其余錯誤。 另解：圖解法，小球在重力、桿的彈力兩個力作下沿水平方向向右加速運動，作出力的合成圖示如圖所示，由于重力不變、合力方向水平，故桿對球的作用力N末端位于同一水平線上，故C正確。 2.如圖所示,小車上物體的質(zhì)量m=8 kg,它被一根在水平方向上拉伸了的輕彈簧拉住而靜止在小車上,這時彈簧的彈力是6 N.現(xiàn)對小車施加一水平向右的作用力,使小車由靜止開始運動,在小車的加速度由零逐漸增大到1 m/s2的過程中,以下說法正確的 A.物體與小車始終保持相對靜止,彈簧對物體的作用力始終未發(fā)生變化 B.物體受到的摩擦力先減小、后增大,先向左、后向右 C.當小車的加速度為0.75 m/s2時物體不受摩擦力的作用 D.小車以1 m/s2的加速度向右做勻加速直線運動時物體受到的摩擦力為8 N 【答案】ABD 3.如圖所示，輕繩跨過定滑輪(與滑輪間的摩擦不計)一端系一重力為的物體，一端用=的豎直向下的拉力作用，結(jié)果物體上升的加速度為；后來將的力改為掛上一個重力為的物體，M向上運動的加速度為；再后來又用=的力與豎直方向成角斜向下拉繩子，向上運動的加速度為。則下列選項正確的是 A．=< B．>= C．<= D．<= 【答案】D 【解析】第一次與第三次繩中張力都中F＝3Mg，物體受力相同、加速度相同，大小為F－Mg=Ma，得。第二次取整體為研究對象，有，得a2=0.5g，故D正確。 4. 一質(zhì)量為m的物塊恰好靜止在傾角為的斜面上，現(xiàn)對物塊施加一個豎直向下的恒力F，如圖所示。則物塊 A．處于靜止狀態(tài) B．沿斜面加速下滑 C．受到的摩擦力不變 D．受到的合外力增大 【答案】A 【解析】施加恒力F之前物塊恰好靜止,表明摩擦力達到最大靜摩擦力,由受力及平衡條件有,即.施加恒力F后物塊受到沿平行斜面向下的作用,物塊對斜面的壓力,此時的最大靜摩擦力,故物塊仍是恰好不下滑,仍處于靜止狀態(tài),合力仍為零,只有A正確. 5.在光滑水平面上，放著兩塊長度相同、質(zhì)量分別為M1和M2的木板，在兩木板的左端各放一個大小、形狀、質(zhì)量完全相同的物塊，如圖所示，開始時各物塊均靜止，今在兩物塊上各作用一水平恒力F1、F2，當物塊和木板分離時，兩木板的速度分別為v1和v2，物塊和兩木板間的動摩擦因數(shù)相同.下列說法正確的是（ ） A.若F1=F2，M1＞M2，則v1＞v2 B.若F1=F2，M1＜M2，則v1v1，A錯誤。同理可判定BD錯誤C正確。 6.如圖所示，木板 OA 可繞軸 O 在豎直平面內(nèi)轉(zhuǎn)動，某研究小組利用此裝置探究物塊的加速度 a 與斜面傾角 θ 之間 的關(guān)系．已知物塊始終受到方向沿斜面向上、大小為 F ＝8 N的拉力作用，由靜止開始運動，物塊的質(zhì)量 m ＝1kg，通過多次改變斜面傾角 θ ，重復實驗，用測得的數(shù)據(jù)描繪出了如圖所示的 a — θ 關(guān)系圖象．若物塊與木板間的動摩擦因數(shù)為 μ = 0.2，物塊與木板間的最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，重力加速度 g =10 m/s2． 求： （1）圖線與 a 軸交點坐標 a0； （2）圖線與 θ 軸交點坐標 θ1 滿足的條件（用代數(shù)式表示）； （3）如果木板長 L ＝2 m，傾角 θ =37，物塊在 F 的作用下從 O 點由靜止開始運動，要使物塊不沖出木板頂端，力 F 作用的最長時間．（sin37＝0.6，cos37＝0.8） 【答案】（1）6m/s2（2）（3） 【解析】（1）對物塊，時 ，有 解得：m/s2 （2）當時，物塊的加速度恰好為零，有 以上兩式聯(lián)立解得： （3）設F最長作用時間為t，有 ， 撤去F后，有 解得：s 7. 如圖所示,A、B 兩物塊的質(zhì)量分別為 2 m 和 m, 靜止疊放在水平地面上. A、B 間的動摩擦因數(shù)為μ,B 與地面間的動摩擦因數(shù)為μ/2. 最大靜摩擦力等于滑動摩擦力,重力加速度為 g. 現(xiàn)對 A 施加一水平拉力 F,則 ( A) 當 F < 2 μmg 時,A、B 都相對地面靜止 ( B) 當 F = 5μmg/2 時, A 的加速度為μg/3 ( C) 當 F > 3 μmg 時,A 相對 B 滑動 ( D) 無論 F 為何值,B 的加速度不會超過μg/2 【答案】BCD F-f2=3ma’，解得a’=μg/3，B正確。 8.如圖所示，一質(zhì)量m=0.4 kg的小物塊，以=2 m/s的初速度，在與斜面成某一夾角的拉力F作用下，沿斜面向上做勻加速運動，經(jīng)t=2s的時間物塊由A點運動到B點，A,B之間的距離L=10 m.已知斜面傾角θ= ，物塊與斜面之間的動摩擦因數(shù)μ=.重力加速度g取10 m/. (1)求物塊加速度的大小及到達B點時速度的大小; (2)拉力F與斜面夾角多大時，拉力F最小?拉力F的 最小值是多少? 【答案】(1)3m/s2,8m/s(2)300, 【解析】（1）設物塊加速度大小為a，到達B點時的速度大小為v，由運動學公式得 ? ? 聯(lián)立??式，代入數(shù)據(jù)得 a=3m/s2? v=8m/s (2)設物塊所受支持力為FN，所受摩擦力為Ff，拉力與斜面間的夾角為，受力分析如圖所示，由牛頓第二定律得 又 聯(lián)立式得 由數(shù)學知識得 由可知對應F最小的夾角 聯(lián)立?式，代入數(shù)據(jù)得F的最小值為