2011年高考物理熱點 直線運動問題

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1、 2011年高考物理熱點：直線運動問題 本章內(nèi)容是高中物理的基礎(chǔ)，也是高考中的必考問題，對運動規(guī)律的考查從不同的方面考查學(xué)生的各種能力，要理解和掌握本章的重要概念、重要模型與重要題型的處理方法?？疾榈男问街猩婕斑x擇題和計算題。對基本概念的考查單獨命題的幾率不大，但對勻變速直線運動規(guī)律和運動圖像可能會單獨命題。當(dāng)然勻變速直線運動規(guī)律與其它知識也可以結(jié)合（如牛頓運動定律、平拋運動等）的考查。 高考中與圖像有關(guān)的考題的比例較大，我們需要掌握圖像分析的基本方法。運動的圖像有兩種，不同的圖像對應(yīng)著不同的運動情景，分析運動圖像時要注意從以下多個方面觀察（軸、線、斜率、面積、交點），同時要掌握從運

2、動圖像中獲取物體運動的信息、運用運動圖像分析物體的、繪制運動圖像的基本處理方法。對于解題來說，就是理解物理概念和規(guī)律的適用條件，根據(jù)實際情況正確地運用規(guī)律。在處理多階段的復(fù)雜過程問題時，要注意過程中隨著條件的變化，規(guī)律的適用性也隨著變化，切忌不加判斷，一套到底。在高考中經(jīng)常出現(xiàn)與生產(chǎn)、生活實際、科技發(fā)展實際相聯(lián)系的問題，要注意從中發(fā)現(xiàn)隱藏的條件，對實際情況進行分析，忽略次要因素，抽象為勻變速直線運動或其它物理模型。 解題范例： 例題1一輛轎車違章超車，以108 km/h的速度駛?cè)胱髠?cè)逆行車道時，猛然發(fā)現(xiàn)正前方80 m處一輛卡車正以72 km/h的速度迎面駛來，兩車司機同時剎車，剎車時加

3、速度大小都是10 m/s2．兩司機的反應(yīng)時間（即司機從發(fā)現(xiàn)險情到實施剎車所經(jīng)歷的時間）都是Δt，試問Δt為何值，才能保證兩車不相撞。 解析： 轎車和卡車的初速度分別為v1 = 108 km/h = 30 m/s， v2 = 72 km/h = 20 m/s① 剎車后兩車做勻減速運動，由勻變速運動的規(guī)律， 可求得轎車從剎車到停止通過的距離 x1=v12/2a=45m ② 卡車從剎車到停止通過的距離 x2=v22/2a=20m ③ 在司機的反應(yīng)時間內(nèi)，兩車做的是勻速運動，勻速運動的距離 x3 = (v1＋v2)Δt = 50Δt　④ 要保證兩車不相撞，則應(yīng)滿足x

4、1＋x2＋x3≤80 ⑤ 將以上各式聯(lián)立，代入數(shù)據(jù)，得　Δt≤0.3 s ⑥ 點評：畫出運動過程示意圖，分析運動過程，運用恰當(dāng)規(guī)律、選擇合適的公式是準確、快速解題的基礎(chǔ)。 例題2如圖所示，質(zhì)量 m =1kg的物塊（可視為質(zhì)點）在水平恒力F= 10N作用下，從水平面上 A點由靜止開始運動，運動2s后再加一反向的水平恒力F/=16N，問再經(jīng)多少時間物塊運動到B點，且A、B兩點間的距離為14m，已知物塊與水平面間的動摩擦因數(shù)μ=0.20。（g=10m/s2） 解析：物塊先作勻加速度直線運動，再作勻減速直線運動，最后做反向的勻加速直線運動 在2s內(nèi)，設(shè)加速度為a1，末速度為v1，位

5、移s1， 由牛頓第二定律得：a1=(F-μmg)/m=8m/s2① 由速度與時間的關(guān)系得：v1=a1t=16m/s② 由位移與時間的關(guān)系得：s1=a1t2/2=16m③ 加反向力后，設(shè)物體作勻減速運動的加速度大小為a2， 由牛頓第二定律得a2=( F/+μmg-F)/m=8m/s2④ 設(shè)減速到零的時間為t1，位移為s2， 由vt=v0+at得t1=2s⑤ 根據(jù)s2=(v0+vt)t/2=16m⑥ 設(shè)物體的反向加速的加速度為a3，由牛頓第二定律得 a3=( F/-μmg-F)/m=4m/s2⑦ 設(shè)反向加速到B點過程的t2，這段時間內(nèi)的位移為s3，則 s3=s1-14+s2

6、=18m⑧ 由，得 所以再經(jīng)時間t=t1+t2=5s時A、B兩點間的距離為14m⑩ 點評：對于單物體多過程的運動，一定得進行正確的受力分析、完整的運動過程分析。受力是決定物體運動的基礎(chǔ)，沒有正確的受力就分析不出準確的運動過程。 例題3 如圖所示為某種彈射裝置的示意圖，光滑的水平導(dǎo)軌MN右端N處與水平傳送帶理想連接，傳送帶長度L=4.0m，皮帶輪沿順時針方向轉(zhuǎn)動，帶動皮帶以恒定速率v=3.0m/s勻速傳動。三個質(zhì)量均為m=1.0kg的滑塊A、B、C置于水平導(dǎo)軌上，開始時滑塊B、C之間用細繩相連，其間有一壓縮的輕彈簧，處于靜止?fàn)顟B(tài)?；瑝KA以初速度v0=2.0m/s沿B、C連線方向向B運

7、動，A與B碰撞后粘合在一起，碰撞時間極短，可認為A與B碰撞過程中滑塊C的速度仍為零。因碰撞使連接B、C的細繩受擾動而突然斷開，彈簧伸展，從而使C與A、B分離?；瑝KC脫離彈簧后以速度vC=2.0m／s滑上傳送帶，并從右端滑出落至地面上的P點。已知滑塊C與傳送帶之問的動摩擦因數(shù)μ=0.20，重力加速度g取10m／s2。求 （1）滑塊c從傳送帶右端滑出時的速度大?。? （2）滑塊B、C用細繩相連時彈簧的彈性勢能Ep； （3）若每次實驗開始時彈簧的壓縮情況相同，要使滑塊C總能落至P點，則滑塊A與滑塊B碰撞前速度的最大值Vm是多少? 解析： （1）滑塊C滑上傳送帶后做勻加速運動，設(shè)滑塊C

8、從滑上傳送帶到速度達到傳送帶的速度v所用的時間為t，加速度大小為a，在時間t內(nèi)滑塊C的位移為x。 根據(jù)牛頓第二定律和運動學(xué)公式 μmg=ma① v=vC+at② x=vct+at2/2③ 解得x=1.25m＜L即滑塊C在傳送帶上先加速，達到傳送帶的速度v后隨傳送帶勻速運動，并從右端滑出，則滑塊C從傳道帶右端滑出時的速度為v=3.0m/s④ （2）設(shè)A、B碰撞后的速度為v1，A、B與C分離時的速度為v2，由動量守恒定律 mv0=2mv1 ⑤ 2 mv1=2mv2+mvC⑥ 由能量守恒定律 EP+2mv12/2=2mv22/2+ mvc2/2⑦ 解得

9、EP=1.0J⑧ （3）在題設(shè)條件下，若滑塊A在碰撞前速度有最大值，則碰撞后滑塊C的速度有最大值，它減速運動到傳送帶右端時，速度應(yīng)當(dāng)恰好等于傳遞帶的速度v。 設(shè)A與B碰撞后的速度為v1/，分離后A與B的速度為v2/，滑塊C的速度為vc/，由能量守恒定律和動量守恒定律 mvm=2mv1′⑨ 2mv1′=mvC′+2mv2′⑩ 由能量守恒規(guī)律 EP+2mv1/2/2=2mv2/2/2+ mvc/2/2⑾ 由運動學(xué)公式 vc/2-v2=2aL ⑿ 解得：vm=7.1m/s⒀ 點評：此題考查物體在傳送帶的運動（動力學(xué)知識）、動量守恒定律、能量守恒定律等

10、規(guī)律。屬于多物體多過程類型的習(xí)題。要求學(xué)生對物體之間的相互作用以及作用規(guī)律了如指掌并且恰當(dāng)?shù)膽?yīng)用。 例題4 圖示為倉庫中常用的皮帶傳輸裝置示意圖，它由兩臺皮帶傳送機組成，一臺水平傳送，A、B 兩端相距3m ，另一臺傾斜，傳送帶與地面的傾角θ= 37°, C、D 兩端相距4.45m , B、C 相距很近。水平部分AB 以5m/s的速率順時針轉(zhuǎn)動。將質(zhì)量為10 kg 的一袋大米放在A 端，到達B 端后，速度大小不變地傳到傾斜的CD 部分，米袋與傳送帶間的動摩擦因數(shù)均為0.5。試求： (1)若CD 部分傳送帶不運轉(zhuǎn)，求米袋沿傳送帶所能上升的最大距離。 (2)若要米袋能被送到D 端，求CD

11、部分順時針運轉(zhuǎn)的速度應(yīng)滿足的條件及米袋從C 端到D 端所用時間的取值范圍。(g=10m/s2 ,sin37°=0.6 , cos37°=0.8） 解： ⑴米袋在AB上加速時的加速度： a0=μmg/m=μg=5m/s2① 米袋的速度達到v0=5m/s/時運動的距離： s0=v02/2a0=2.5m<3m② 因此米袋在達到B點之前就與傳送帶具有了相同的速度： 設(shè)米袋在CD上運動的加速度大小為a,上升的最大距離為smax，由牛頓第二定律得： a=(mgsinθ+μmgcosθ）/m=10m/s2③ 由運動學(xué)公式： smax=v02/(2a)=1.25m④ ⑵設(shè)CD部分運轉(zhuǎn)

12、速度為v1(v1<5m/s)時米袋恰能到達D點(即米袋到達D點時速度恰好為零)，則米袋速度減為v1之前的加速度大小為： a1=(mgsinθ+μmgcosθ）/m=10m/s2⑤ 米袋速度達到至減為零前的加速度大小為： a2=(mgsinθ-μmgcosθ）/m=2m/s2⑥ 由運動學(xué)公式： (v02-v12)/(2a1)+v12/(2a2)=4.45⑦ 解得v1=4m/s，即要把米袋送到D點，CD部分的速度VCD≥v1=4m/s⑧ 米袋恰能運到D點所用時間最長為： tmax=(v0-v1)/a1+v1/a2=2.1s⑨ 若CD部分傳送帶的速度很大，使米袋

13、沿CD上滑時所受摩擦力一直沿皮帶向上，則所用時間最短，此種情況米袋加速度一直為a2。 由SCD=v0tmin-a2tmin2/2⑩ 解得tmin=1.16s（用帶根式的答案也可）⑾ 所以，所求的時間t的范圍為1.16s≤t≤2.1s⑿ 例題5 如圖所示為車站使用的水平傳送帶的模型，它的水平傳送帶的長度為L=8m，傳送帶的皮帶輪的半徑為R=0.2m，傳送帶的上部距地面的高度為h=0.45m，現(xiàn)有一個旅行包（視為質(zhì)點），以v0=10m/s的初速度水平地滑上水平傳送帶，已知旅行包與皮帶之間的動摩擦因數(shù)μ=0.6，本題中g(shù)=10m/s2，試討論下列問題： （1）若傳送帶

14、靜止，旅行包滑到B端時，人若沒有及時取下，旅行包從B端滑落，則包的落點距B端的水平距離為多少？ （2）設(shè)皮帶輪順時針勻速轉(zhuǎn)動，并設(shè)水平傳送帶長度仍為8m，旅行包滑上傳送帶的初 速度恒為10m/s，當(dāng)皮帶的角速度ω值在什么范圍內(nèi)，旅行包落地點距B端的水平距離始終為（1）中所求的水平距離？若皮帶輪的角速度ω1=40rad/s，旅行包落地距B端的水平距離又是多少？ （3）設(shè)皮帶輪以不同的角速度順時針勻速轉(zhuǎn)動，畫出旅行包落地點距B端的水平距離s 隨皮帶輪的角速度ω變化的圖象。 解： （1）旅行包做勻減速運動，a=μg=6m/s2旅行包到達B端的速度為 包的落地點距B端的水平距離為

15、 （2）旅行包在傳送帶上須做勻減速運動，皮帶輪的臨界角速度 ∴ω的范圍是ω≤10rad/s.④ 當(dāng)ω1=40rad/s時，皮帶速度為v1=ωEquation Chapter (Next) Section 11R=8m/s⑤ 當(dāng)旅行包速度也為v1=8m/s事，在皮帶上運動了s=(v02-v12)/2a=3m＜8m，以后旅行包作勻速直線運動。所以旅行包到達B端的速度也為v1=8m/s包的落地點距B端的水平距離為 （3）見圖 例題6為了使航天員能適應(yīng)在失重環(huán)境下的工作和生活，國家航天局組織對航天員進行失重訓(xùn)練。故需要創(chuàng)造一種失重環(huán)境；航天員乘坐上民航客機后，訓(xùn)練客機總

16、重5×104kg，先使客機以200m/s速度沿300傾角勻速爬升到7000米高空后飛機向上拉起，沿豎直方向以200m/s 的初速度向上作勻減速直線運動，勻減速的加速度為g，當(dāng)飛機到最高點后立即掉頭向下，仍沿豎直方向以加速度為g加速運動，為了安全飛機離地2000米高之前必須拉起客機，之后又可一次次重復(fù)這個過程，對航天員進行失重訓(xùn)練。若飛機飛行時所受的空氣阻力f=Kv（k=900N·s/m），每次飛機速度達到350m/s 后必須終止失重訓(xùn)練（否則飛機可能失速）。 求：（1）飛機一次上下運動為航天員創(chuàng)造的完全失重的時間。 （2）飛機下降離地4500米時飛機發(fā)動機的推力（整個運動空間重力加速

17、度恒為10m/s2）。 解： （1）上升時間:t上=v0/g=20s ① 上升高度: h上=v02/(2g)=2000m ② 判斷當(dāng)速度達到350m/s時，下落高度h下=v12/(2g)=6125m ， 此時離地高度為h+h上－h(huán)下=7000+2000—6125=2875>2000m③ t下=v1/g=35s④ 所以一次上下創(chuàng)造的完全失重的時間為55s⑤ （2)當(dāng)飛機在離地4500m>2875m，所以飛機仍在完全失重狀態(tài)，飛機自由下落的高度 h2=2000+7000-4500=4500m此時v2=2gh21/2=300m/s⑥ 推力F=f=kv2=2.7×

18、105N⑦ 點評：此題要求學(xué)生能從題意中分析出運動過程、提取有用的條件，運用運動學(xué)的相關(guān)規(guī)律解決。 針對性訓(xùn)練： 1、北京時間9月20日晚，在上海國際田徑黃金大獎賽男子110米欄的決賽中，復(fù)出的中國飛人劉翔表現(xiàn)可謂驚艷全場。他以13秒15的成績惜敗美國名將特拉梅爾屈居亞軍！特拉梅爾的奪冠成績也是13秒15，因其有效部位率先沖過終點而笑到最后！在比賽中，下列說法正確的是 （　 ） A、沖線時運動員可以視為質(zhì)點 B、在比賽中，路程就是位移 C、全程的平均速度約為8.37m/s D、在比賽中，運動員認為終點線向自己勻速運動 2．某人將小球以初速度vo豎直向下拋

19、出，經(jīng)過一段時間小球與地面碰撞，然后向上彈回。以拋出點為原點，豎直向下為正方向，小球與地面碰撞時間極短，不計空氣阻力和碰撞過程中動能損失，則下列圖像中能正確描述小球從拋出到彈回的整個過程中速度v隨時間t的變化規(guī)律的是 （ ） 3. 嫦娥奔月蘊含著炎黃兒女千年的飛天夢想，隨著我國“嫦娥計劃”的逐步進展，奔月夢想即將成為現(xiàn)實。某校物理興趣小組收集了月球表面的許多資料 ，如 ①沒有空氣；②重力加速度約為地球表面的l／6；③沒有磁場…… 并設(shè)想登上月球后，完成如下實驗：在空中從同一高度同時自由釋放氫氣球和鉛球，忽略地球和其它星球的影響，你認為以下說法正確的是 A.氫氣球和鉛

20、球都處于漂浮狀態(tài) B.氫氣球和鉛球都將下落，且同時落地 C.氫氣球?qū)⒓铀偕仙?，鉛球加速下落 D.氫氣球和鉛球都將下落，但鉛球先落到地面 正確答案：B 解析：管它氫氣球、鉛球，重力加速度都相同，高度也相同。所以時間也相同。 4.將物體豎直向上拋出，假設(shè)運動過程中空氣阻力不變，其v－t圖象如圖，則物體所受的重力和空氣阻力之比為 A.1∶10 B.10∶1 C.9∶1 D.8∶1 5.如下圖所示，玻璃杯底壓著一張紙放在桌面上，紙的質(zhì)量可忽略不計的。將紙帶以某一速度v從杯底勻速抽出，玻璃杯移動一段較小的位移x

21、就停在桌面上。每次勻速抽紙時，保持杯子、紙和桌面的初始相對位置相同，則（ ） A．杯中盛砂子越少，杯子的位移x越大 B．杯中盛砂子越多，杯子的位移x越大 C．若紙以速度2v從杯底勻速抽出, 杯子的位移比x小 D．若紙以速度2v從杯底勻速抽出, 杯子的位移比x大 6．一物塊以一定的初速度沿斜面向上滑出，利用DIS實驗系統(tǒng)，在計算機屏幕上得到其速度大小隨時間的變化關(guān)系圖像如圖所示。求：（g=10m/s2） （1）物塊上滑和下滑的加速度大小a1、a2。 （2）物塊向上滑行的最大距離S。 （3）斜面的傾角θ及物塊與斜面間的動摩擦因數(shù)μ。 7.隨著航空技術(shù)的發(fā)

22、展，飛機的性能越來越好，起飛的跑道要求也是越來越短，有 的還可以垂直起降。為了研究在失重情況下的實驗，飛行員將飛機開到高空后，讓其自由 下落，模擬一種無“重力”（完全失重狀態(tài)）的環(huán)境，以供研究人員進行科學(xué)實驗。每次升 降過程可以獲得持續(xù)30秒之久的“零重力”狀態(tài)，以便研究人員進行不受重力影響的實驗， 而研究人員站在飛機的水平底板上所能承受的最大支持力為重力的2.5倍的超重狀態(tài)。為 安全起見，實驗時飛機不得低于800米。求飛機的飛行高度至少為多少米？ 8.2008年12月，膠東半島地區(qū)普降大雪，出現(xiàn)近年來少見的寒潮.為了安全行車，某司機在冰雪覆蓋的平直公路上測試汽車的制動性能.當(dāng)

23、車速v=36 km/h時緊急剎車（可認為車輪不轉(zhuǎn)動），車輪在公路上劃出一道長L=50m的剎車痕跡，取g=10 m/s2.求： （1）車輪與冰雪路面間的動摩擦因數(shù)μ； （2）若該車以28.8 km/h的速度在同樣路面上行駛，突然發(fā)現(xiàn)正前方停著一輛故障車.為避免兩車相撞，司機至少應(yīng)在距故障車多遠處采取同樣的剎車措施.已知剎車反應(yīng)時間為?t=0.6s. 9.如圖所示，一位質(zhì)量m=65kg參加“挑戰(zhàn)極限運動”的業(yè)余選手，要越過一寬度為s=3m的水溝，躍上高為h=1．8m的平臺，采用的方法是：人手握一根長L=3．25m的輕質(zhì)彈性桿一端。從A點由靜止開始勻加速助跑，至B點時，桿另一端抵在O點的阻

24、擋物上，接著桿發(fā)生形變。同時人蹬地后被彈起，到達最高點時桿處于豎直，人的重心恰位于桿的頂端，此刻人放開桿水平飛出，最終趴落到平臺上，運動過程中空氣阻力可忽略不計。（g取10m/s2） （1）設(shè)人到達B點時速度vB=8m/s，人勻加速運動的加速度a=2m/s2，求助跑距離SAB。 （2）設(shè)人跑動過程中重心離地高度H=1．0m，在（1）、（2）問的條件下，在B點人蹬地彈起瞬間，人至少再做多少功？ 參考答案 1.C 解析： A只有當(dāng)物體的形狀、大小對我們所研究的問題忽略不計時才可

25、以將物體當(dāng)成質(zhì)點。 B在比賽中不能保證運動員做的是直線運動，所以B錯。 D運動員在運動的過程中先得加速所以D錯。 2． C 解析：開始向下做加速運動，所以圖像應(yīng)在時間軸的上方且斜向上。后來反彈速度向上且減速，所以圖像應(yīng)在時間軸的下方且斜向上。 3. B 解析：管它氫氣球、鉛球，重力加速度都相同，高度也相同。所以時間也相同。 4.B 解析：由圖像得：上升過程（mg+f）提供加速度為11m/s2，下落過程（mg-f）提供加速度為9m/s2。 5. C 解析略 6．解析： （1）由圖得：a1=8m/s2 a2=2m/s2 （2）從圖中面積計算得出物塊向上

26、滑行的最大距離為1m （3）上滑：mgsinθ+μmgcosθ=ma1 ① 下滑：mgsinθ-μmgcosθ=ma2 ② 由①②解得θ=30°；μ= 7.解析： 自由下落過程h1=m m/s 最大可承受2.5倍重力的超重，N=2.5mg，設(shè)減速下降的加速度a2， ， 飛機減速到零所用時間： s 下落高度m （或用h2=v12/2a2計算等均可） 所以飛機的高度至少為H=h1+h2+800=4

27、500+3000+800=8300m 8.解析： (1)由動能定理，有 μmgL=mv02/2 ① 得 μ=v02/(2gL)=0.1 ② (2) v0=8 m/s x1=v0t=8×0.6 m=4.8 m ③ 由動能定理，得 μmgx2=mv02/2 ④ 得 x2=v02/(2μ

28、g)=32 m ⑤ x= x1+x2=36.8 m ⑥ 9.解析： （1）由 （2）人飛出作平拋運動，在最高點最小速度為時恰好落在平臺上。 水平： 豎直： 人蹬地瞬間做功為W 13 用心 愛心 專心