高中物理人教版必修一：第四章章末复习课+Word版含答案

高中物理人教版必修一：第四章章末复习课+Word版含答案
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第四章章末复习课
【知识体系】
[答案填写]①理想斜面②匀速直线运动状态③静止状态④质量⑤控制变量法⑥成正比⑦成反比⑧合外力⑨F合＝ma⑩大小相等⑪方向相反⑫同一条直线上⑬静止⑭匀速直线运动⑮F x合＝0⑯F y合＝0⑰超重⑱失重⑲完全失重
主题1共点力作用下的平衡问题的常用方法1．矢量三角形法（合成法)．
物体受三个力作用而平衡时，其中任意两个力的合力与第三个力大小相等、方向相反，且这三个力首尾相接构成封闭三角形，可以通过解三角形来求解相应力的大小和方向．常用的有直角三角形、动态三角形
和相似三角形．
2．正交分解法．
在正交分解法中，平衡条件F合＝0可写成:∑F x＝F1x＋F2x＋…＋F nx＝0(即x方向合力为零）；∑F y＝F1y＋F2y＋…＋F ny＝0(即y方向合力为零)．
3．整体法和隔离法:在选取研究对象时，为了弄清楚系统(连接体）内某个物体的受力情况,可采用隔离法；若只涉及研究系统而不涉及系统内部某些物体的受力时，可采用整体法．
【典例1】如图所示，将倾角为α的粗糙斜面体置于水平地面上，斜面体上有一木块,对木块施加一斜向上的拉力F,整个系统处于静止状态，下列说法正确的是(）
A．木块和斜面体间可能无摩擦
B．木块和斜面体间一定有摩擦
C．斜面体和水平地面间可能无摩擦
D．撤掉拉力F后，斜面体和水平地面间一定有摩擦
解析:以木块为研究对象受力分析,
根据平衡条件，若:F cos α＝mg sin α，则木块与斜面体间无摩擦力，故A正确，B错误．以斜面和木块整体为研究对象，根据平衡条件：斜面体和水平地面间的摩擦力等于F水平方向的分力,方向向右,故C错
误．撤掉拉力F后，若物块仍然保持静止,以斜面和木块整体为研究对象，根据平衡条件则斜面不受地面的摩擦力，D错误,故选A。

答案：A
针对训练
1.
如图所示，竖直墙壁上固定有一个光滑的半圆形支架（AB为直径），支架上套着一个小球,轻绳的一端悬于P点，另一端与小球相连．已知半圆形支架的半径为R，轻绳长度为L，且R<L<2L。

现将轻绳的上端点P沿墙壁缓慢下移至A点，此过程中轻绳对小球的拉力F1及支架对小球的支持力F2的大小变化情况为(）
A．F1和F2均增大
B．F1保持不变，F2先增大后减小
C．F1先减小后增大，F2保持不变
D．F1先增大后减小，F2先减小后增大
解析：设小球所在位置为Q，对小球受力分析如图所示,小球受重力G、绳对小球的拉力F1及支架对小球的支持力F2，三力平衡，三个力构成的矢量三角形与△OPQ相似，可有错误!＝错误!＝错误!,重力为恒力，P点下移的过程，OP间距离减小，比例式比值增大，PQ间距离为绳长，OQ间距离为圆形支架的半径，均保持不变,所以F1和F2均增大，故A正确，B、C、D错误．
答案：A
主题2动力学中的临界极值问题
1．概念．
(1）临界问题:某种物理现象（或物理状态)刚好要发生或刚好不发生的转折状态．
（2）极值问题:在满足一定的条件下，某物理量出现极大值或极小值的情况．
2．关键词语．
在动力学问题中出现的“最大”“最小”“刚好"“恰能”等词语，一般都暗示了临界状态的出现，隐含了相应的临界条件．
3．常见类型．
动力学中的常见临界问题主要有三类：一是弹力发生突变时接触物体间的脱离与不脱离的问题；二是绳子的绷紧与松弛的问题；三是摩擦力发生突变的滑动与不滑动问题．
4．解题关键．
解决此类问题的关键是对物体运动情况的正确描述，对临界状态的判断与分析，找出处于临界状态时存在的独特的物理关系，即临界条件．常见的三类临界问题的临界条件：
(1）相互接触的两个物体将要脱离的临界条件是：相互作用的弹力为零．
(2)绳子松弛的临界条件是：绳的拉力为零．
(3)存在静摩擦的系统，当系统外力大于最大静摩擦力时，物体间不一定有相对滑动，相对滑动与相对静止的临界条件是：静摩擦力达到最大值．
［典例❷]如图所示,质量为m的物体被两根细绳OA、OB挂在小车上，两根细绳与车顶水平面夹角分别为53°和37°.
已知sin 37°＝0.6,cos 37°＝0。

8，重力加速度大小为g，求：
(1)若小车静止不动，绳OA拉力T1和绳OB拉力T2分别为多大？
(2)若小车以大小为g的加速度向右匀加速运动时，绳OA拉力T1和绳OB拉力T2分别为多大?
(3）若OA绳中恰好没有拉力，则小车向右运动的加速度为多大?
解析:(1）小车静止不动，物体受力平衡
T1＝mg cos 37°＝0.8mg,T2＝mg sin 37°＝0。

6mg
（2）若小车以大小为g的加速度向右匀加速运动时，建立水平和竖直方向的直角坐标系:
竖直方向：T2sin 37°＋T1cos 37°＝mg①
水平方向：T2cos 37°－T1sin 37°＝mg②
联立①②得T1＝0。

2mg，T2＝1。

4mg
(3）若OA绳中恰好没有拉力,物体受到重力和绳子OB的拉力,
mg tan 53°＝ma，
解得:a＝错误!g
答案:（1）0.8mg0.6mg(2）T1＝0。

2mg，T2＝1。

4mg
(3)a＝错误!g
针对训练
2.如图所示,有一块木板静止在光滑而且足够长的水平面上，木板的质量为M＝4 kg、长为L＝1.4 m,木板右端放着一个小滑块，小滑块质量m＝1 kg，其尺寸远小于L，小滑块与木板间的动摩擦因数为μ＝0.4（g 取10 m/s2）．
（1）现用恒力F作用在木板M上，为使m能从M上面滑落下来，问:F大小的范围是多少？
(2）其他条件不变，若恒力F＝22.8 N，且始终作用在M上，最终使得m能从M上滑落下来，问：m在M上面滑动的时间是多少？
解析:(1)要使m能从M上滑下，则m与M发生相对滑动,此时对m：μmg＝ma1，
对M：F－μmg＝Ma2，且a2〉a1，解得F〉20 N.
(2）当F＝22。

8 N时，由（1)知m和M相对滑动,
对M：F－μmg＝Ma3
设经时间t，m、M脱离,则
错误!a3t2－错误!a1t2＝L，解得t＝2 s。

答案：（1）F〉20 N(2)2 s
统揽考情
本章知识是必修1的核心,是前三章的综合,也是力学中的重点和难点．在高考中的地位比较高，在高考命题中，既有选择题,也有计算题，有时也出实验题．既有本章的单独考查，也有和以后的机械能、电场、磁场的知识综合考查．高考命题的热点主要出现在平衡条件的应用,牛顿第二定律的应用等方面，分值在20分到30分之间．
真题例析
（2017·全国卷Ⅱ）为提高冰球运动员的加速能力，教练员在冰面上与起跑线距离s0和s1（s1<s0）处分别设置一个挡板和一面小旗,如图所示．训练时，让运动员和冰球都位于起跑线上,教练员将冰球以初速度v0击出，使冰球在冰面上沿垂直于起跑线的方向滑向挡板；冰球被击出的同时，运动员垂直于起跑线从静止出发滑向小旗．训练要求当冰球到达挡板时，运动员至少到达小旗处．假定运动员在滑行过程中做匀加速运动，冰球到达挡板时的速度为v1.重力加速度大小为g.求()
（1）冰球与冰面之间的动摩擦因数;
(2)满足训练要求的运动员的最小加速度．
解析：（1）设冰球与冰面间的动摩擦因数为μ，则冰球在冰面上滑行的加速度a1＝μg①
由速度与位移的关系知－2a1s0＝v错误!－v错误!②
联立①②得μ＝错误!＝错误!③
（2）设冰球运动的时间为t，则t＝错误!④
又s1＝错误!at2⑤
由③④⑤得a＝错误!⑥
答案：(1）错误!(2）错误!
针对训练
（多选)(2015·课标全国Ⅰ卷)如图(a），一物块在t＝0时刻滑上一固定斜面，其运动的vt图线如图（b）所示．若重力加速度及图中的v0、v1、t1均为已知量，则可求出（)
A．斜面的倾角
B．物块的质量
C．物块与斜面间的动摩擦因数
D．物块沿斜面向上滑行的最大高度
解析：由题图(b)可以求出物块上升过程中的加速度为a1＝错误!，下降过程中的加速度为a2＝错误!。

物块在上升和下降过程中，由牛顿第二定律得
mg sin θ＋f＝ma1，mg sin θ－f＝ma2，
由以上各式可求得sin θ＝错误!，
滑动摩擦力f＝错误!,
而f＝μF N＝μmg cos θ，由以上分析可知，选项A、C正确．由vt 图象中横轴上方的面积可求出物块沿斜面上滑的最大距离，可以求出物块沿斜面向上滑行的最大高度,选项D正确．
答案:ACD
1.(2017·全国卷Ⅰ)如图，柔软轻绳ON的一端O固定，其中间某点M拴一重物，用手拉住绳的另一端N.初始时，OM竖直且MN被拉直，OM 与MN之间的夹角为α错误!。

现将重物向右上方缓慢拉起，并保持夹角α不变．在OM由竖直被拉到水平的过程中（)
A．MN上的张力逐渐增大
B．MN上的张力先增大后减小
C．OM上的张力逐渐增大
D．OM上的张力先增大后减小
答案:AD
2.（2016·全国卷Ⅲ)如图，两个轻环a和b套在位于竖直面内的一段固定圆弧上；一细线穿过两轻环,其两端各系一质量为m的小球．在a 和b之间的细线上悬挂一小物块．平衡时，a、b间的距离恰好等于圆弧的半径．不计所有摩擦．小物块的质量为()
A。

错误! B.错误!m
C．m D．2m
答案:C
3．（2015·课标全国Ⅱ卷）某同学用图（a）所示的实验装置测量物块与斜面之间的动摩擦因数．已知打点计时器所用电源的频率为50 Hz，物块下滑过程中所得到的纸带的一部分如图（b）所示，图中标出了五个
连续点之间的距离．
图（a）
图(b)
(1）物块下滑时的加速度a＝________m/s2，打C点时物块的速度v ＝________m/s；
(2)已知重力加速度大小为g，为求出动摩擦因数，还必须测量的物理量是________(填正确答案标号）．
A．物块的质量
B．斜面的高度
C．斜面的倾角
解析：(1）物块沿斜面下滑做匀加速运动．根据纸带可得连续两段距离之差为0。

13 cm，由a＝错误!得a＝错误! m/s2＝3。

25 m/s2，其中C 点速度v＝错误!＝错误!m/s ≈1。

79 m/s.
（2)对物块进行受力分析如图，则物块所受合外力为：
F合＝mg sin θ－μmg cos θ，
即a＝g sin θ－μg cos θ
得μ＝g sin θ－a
g cos θ
，所以还需测量的物理量是斜面的倾角θ.
答案：(1）3。

251。

79(2)C
4．(2014·上海卷)如图，水平地面上的矩形箱子内有一倾角为θ的固定斜面,斜面上放一质量为m的光滑球．静止时，箱子顶部与球接触但无压力．箱子由静止开始向右做匀加速运动，然后改做加速度大小为a 的匀减速运动直至静止，经过的总路程为s，运动过程中的最大速度为v。

（1）求箱子加速阶段的加速度大小a′.
（2）若a>g tan θ，求减速阶段球受到箱子左壁和顶部的作用力．
解析：（1）由匀变速直线运动公式有:v2＝2a′s1、v2＝2as2，且s＝s1＋s2，
解得:a′＝错误!.
(2)假设球不受箱子作用，应满足:N sin θ＝ma,N cos θ＝mg，
解得：a＝g tan θ.
减速时加速度向左，此加速度由斜面支持力N与左壁支持力F左共同决定，当a〉g tan θ,F左＝0,球受力如图所示,在水平方向上根据牛顿第二定律有N sin θ＝ma，在竖直方向有
N cos θ－F上＝mg，
解得：F上＝m（a cot θ－g)．
答案：（1)错误!(2）0m(a cot θ－g)
5．(2015·全国卷Ⅰ)一长木板置于粗糙水平地面上，木板左端放置一小物块，在木板右方有一墙壁,木板右端与墙壁的距离为 4.5 m，如图（a)所示．t＝0时刻开始，小物块与木板一起以共同速度向右运动,直至t＝1 s时木板与墙壁碰撞（碰撞时间极短）．碰撞前后木板速度大小不变，方向相反；运动过程中小物块始终未离开木板．已知碰撞后 1 s时间内小物块的v－t图线如图(b)所示．木板的质量是小物块质量的15倍，重力加速度大小g取10 m/s2。

求．
图(a)图（b)
(1）木板与地面间的动摩擦因数μ1及小物块与木板间的动摩擦因数μ2；
（2）木板的最小长度；
（3）木板右端离墙壁的最终距离．
解析：（1）根据图象可以判定碰撞前木块与木板共同速度为v＝4 m/s
碰撞后木板速度水平向左，大小也是v＝4 m/s
木块受到滑动摩擦力而向右做匀减速，根据牛顿第二定律有μ2g＝错误!
解得μ2＝0.4
木板与墙壁碰撞前,匀减速运动时间t＝1 s，位移x＝4.5 m，末速度v＝4 m/s
代入可得a＝1 m/s2
木块和木板整体受力分析，滑动摩擦力提供合外力，即μ1g＝a
可得μ1＝0。

1
(2)碰撞后，木板向左匀减速，依据牛顿第二定律有
μ1（M＋m）g＋μ2mg＝Ma1
可得a1＝错误! m/s2
对滑块，则有加速度a2＝4 m/s2
滑块速度先减小到0，此时碰后时间为t1＝1 s
此时，木板向左的位移为x1＝vt1－错误!a1t错误!＝错误!m末速度v1＝
8
3
m/s
滑块向右位移x2＝错误!t1＝2 m
此后，木块开始向左加速，加速度仍为a2＝4 m/s2
木块继续减速，加速度仍为a1＝4
3
m/s2
假设又经历t2二者速度相等，则有a2t2＝v1－a1t2
解得t2＝0。

5 s
此过程，木板位移x3＝v1t2－错误!a1t错误!＝错误! m末速度v3＝v1－a1t2＝2 m/s
滑块位移x4＝错误!a2t错误!＝错误! m
此后木块和木板一起匀减速．
二者的相对位移最大为Δx＝x1＋x3＋x2－x4＝6 m
滑块始终没有离开木板，所以木板最小的长度为6 m
（3)最后阶段滑块和木板一起匀减速直到停止，整体加速度a＝μg
＝1 m/s2
位移x5＝错误!＝2 m
所以木板右端离墙壁最远的距离为x1＋x3＋x5＝6。

5 m。

答案：(1）μ1＝0。

1μ2＝0。

4（2)6 m（3)6.5 m
情感语录
1.爱情合适就好，不要委屈将就，只要随意，彼此之间不要太大压力
2。

时间会把最正确的人带到你身边，在此之前,你要做的，是好好的照顾自己
3.女人的眼泪是最无用的液体，但你让女人流泪说明你很无用
4。

总有一天，你会遇上那个人，陪你看日出，直到你的人生落幕5。

最美的感动是我以为人去楼空的时候你依然在
6.我莫名其妙的地笑了，原来只因为想到了你
7.会离开的都是废品，能抢走的都是垃圾
8.其实你不知道，如果可以，我愿意把整颗心都刻满你的名字
9.女人谁不愿意青春永驻，但我愿意用来换一个疼我的你
10。

我们和好吧，我想和你拌嘴吵架,想闹小脾气,想为了你哭鼻子,我想你了
11。

如此情深，却难以启齿。

其实你若真爱一个人，内心酸涩，反而会说不出话来
12。

生命中有一些人与我们擦肩了，却来不及遇见；遇见了，却来不及相识；相识了，却来不及熟悉,却还要是再见
13。

对自己好点，因为一辈子不长；对身边的人好点,因为下辈子不一定能遇见
14.世上总有一颗心在期待、呼唤着另一颗心
15。

离开之后，我想你不要忘记一件事：不要忘记想念我。

想念我的时候，不要忘记我也在想念你
中注定，有一种心痛叫绵绵无期
17.冷战也好，委屈也罢，不管什么时候，只要你一句软话，一个微
笑或者一个拥抱，我都能笑着原谅
18.不要等到秋天,才说春风曾经吹过;不要等到分别，才说彼此曾经
爱过
19。

从没想过，自己可以爱的这么卑微，卑微的只因为你的一句话
就欣喜不已
20.当我为你掉眼泪时，你有没有心疼过
情感语录
1.爱情合适就好,不要委屈将就，只要随意，彼此之间不要太大压力
2.时间会把最正确的人带到你身边，在此之前，你要做的，是好好
的照顾自己
3。

女人的眼泪是最无用的液体,但你让女人流泪说明你很无用
4.总有一天，你会遇上那个人，陪你看日出，直到你的人生落幕
5.最美的感动是我以为人去楼空的时候你依然在
6。

我莫名其妙的地笑了，原来只因为想到了你
7.会离开的都是废品，能抢走的都是垃圾
8。

其实你不知道，如果可以，我愿意把整颗心都刻满你的名字
9.女人谁不愿意青春永驻，但我愿意用来换一个疼我的你
10。

我们和好吧,我想和你拌嘴吵架,想闹小脾气，想为了你哭鼻子，我想你了
11.如此情深，却难以启齿。

其实你若真爱一个人，内心酸涩，反而
会说不出话来
12.生命中有一些人与我们擦肩了，却来不及遇见；遇见了，却来不
及相识；相识了，却来不及熟悉，却还要是再见
13.对自己好点，因为一辈子不长；对身边的人好点，因为下辈子不
一定能遇见
14。

世上总有一颗心在期待、呼唤着另一颗心
15。

离开之后，我想你不要忘记一件事:不要忘记想念我。

想念我的
时候，不要忘记我也在想念你
注定,有一种心痛叫绵绵无期
17.冷战也好，委屈也罢，不管什么时候,只要你一句软话，一个微笑或者一个拥抱，我都能笑着原谅
18.不要等到秋天，才说春风曾经吹过；不要等到分别,才说彼此曾经爱过
19.从没想过，自己可以爱的这么卑微,卑微的只因为你的一句话就欣喜不已
20.当我为你掉眼泪时，你有没有心疼过。