【步步高】2018版浙江省高考物理《选考总复习》文档讲义：第三章实验5探究加速度与力、质量的关系
2018年6月浙江物理学考复习讲义-学生版
2018年6月浙江物理学考复习讲义浙江物理学考研究工作室目录第一章运动的描述匀变速直线运动的研究 (3)第1节．运动的描述 (3)第2节．匀变速直线运动的研究 (11)第二章相互作用 (19)第1节．重力弹力摩擦力 (19)第2节．力的合成与分解 (26)第3节．受力分析共点力的平衡 (31)第三章牛顿运动定律 (36)第1节．牛顿第一定律牛顿第三定律 (36)第2节．牛顿运动定律力学单位制 (41)第3节．牛顿运动定律的综合应用 (45)第四章曲线运动万有引力与航天 (52)第1节．曲线运动运动的合成与分解 (53)第2节．平抛运动 (57)第3节．圆周运动 (62)第4节．万有引力与航天 (70)第五章机械能 (77)第1节．功功率 (77)第2节．动能定理 (81)第3节．机械能守恒定律 (86)第4节．功能关系能量守恒定律 (91)第六章静电场 (96)第1节．电场力的性质 (96)第2节．运动能的性质 (102)第3节．电容器与带电粒子在电场中的运动 (107)第七章恒定电流 (112)第1节．电流电阻电功率及焦耳定律 (112)第2节．电路闭合电路欧姆定律 (119)第八章磁场 (127)第1节．磁场的描述 (127)第2节．磁场对电流及运动电荷的作用 (131)[浙江考试标准]第1节 运动的描述考点一| 质点、参考系和坐标系1．质点(1)用来代替物体有质量的点叫做质点．(2)研究一个物体的运动时，如果物体的形状和大小对问题的影响可以忽略，就可以看做质点．(3)质点是一种理想化模型，实际并不存在．2．参考系(1)参考系可以是运动的物体，也可以是静止的物体，但被选为参考系的物体，我们都假定它是静止的．(2)比较两物体的运动情况时，必须选同一参考系．(3)选取不同的物体作为参考系，对同一物体运动的描述可能不同．通常以地球为参考系．3．坐标系(1)建立目的定量描述物体的位置及位置的变化．(2)建立原则建立坐标系的原则是确定物体的位置方便简捷．(2015·浙江10月学考)2015年9月3日，纪念中国人民抗日战争暨世界反法西斯战争胜利70周年阅兵式在天安门广场举行．如图所示，七架战机保持“固定队列”在天安门广场上空飞过．下列说法正确的是()图1-1-1A．以某飞机为参考系，其他飞机是静止的B．以飞行员为参考系，广场上的观众是静止的C．以某飞行员为参考系，其他飞行员是运动的D．以广场上的观众为参考系，飞机是竖直向上运动的1．(2017·宁波联考)第二届夏季青年奥林匹克运动会于2014年8月在南京举行，该届青奥会在“三大场馆区”的15个不同竞赛场馆进行了26个项目比赛，向世界奉献了一届精彩的青奥会．在评判下列运动员的比赛成绩时，运动员可视为质点的是()2．以下情景中，人或物体可以看成质点的是()A．研究一列火车通过长江大桥所需的时间B．乒乓球比赛中，运动员发出的旋转球C．研究航天员翟志刚在太空出舱挥动国旗的动作D．用GPS确定打击海盗的“武汉”舰在大海中的位置3．飞机着地后还要在跑道上滑行一段距离，机舱内的乘客透过窗户看到树木向后运动，乘客选择的参考系是()A．停在机场的飞机B．候机大楼C．乘客乘坐的飞机D．飞机跑道4．图1-1-2是为了定量研究物体的位置变化作出的坐标轴(x轴)，在画该坐标轴时规定原点在一长直公路上某广场的中心．公路为南北走向，规定向北为正方向．坐标轴上有两点A和B，A的位置坐标为x A＝5 m，B的位置坐标为x B＝－3 m．下列说法正确的是()①A点位于广场中心南5 m处②A点位于广场中心北5 m处③B点位于广场中心南3 m处④B点位于广场中心北3 m处A．①③B．②④C．①④D．②③考点二| 时间和位移1．时刻和时间(1)时刻是指某一瞬间，时间间隔表示某一过程．(2)在表示时间的数轴上，时刻用点来表示，时间用线段来表示．2．位移(1)定义：表示质点的位置变动，它是质点由初位置指向末位置的有向线段．(2)与路程的区别：位移是矢量，路程是标量．只有在单向直线运动中，位移的大小才等于路程．(2016·浙江4月学考)某同学绕操场一周跑了400 m，用时65 s．这两个物理量分别是()A．路程、时刻B．位移、时刻C．路程、时间D．位移、时间1．下列关于矢量和标量的说法中正确的是()A．取定正方向，做直线运动的甲、乙两物体的位移x甲＝3 m，x乙＝－5 m，则x甲>x乙B．甲、乙两运动物体的位移大小均为50 m，这两个物体的位移必定相同C．温度计读数有正有负，所以温度是矢量D．温度计读数的正负号表示温度高低，不表示方向，温度是标量2．下列涉及研究位移的是()A．高速公路路牌标示“中山20公里”B．汽车行程计量表C．雨滴在3 s内下降10 mD．登山运动员攀登一座高为500 m的高山C[A、B指的是路程，D指的是高度差，与运动员的运动无关，只有C指的是位移，故选项C正确．]3．(2017·奉化市调研)如图1-1-3所示，三位旅行者从北京到上海，甲乘火车直达，乙乘飞机直达，丙先乘汽车到天津，再换乘轮船到上海，这三位旅行者中( )图1-1-3A ．甲的路程最小B ．丙的位移最大C ．三者位移相同D ．三者路程相同4．如图1-1-4所示的时间轴，下列关于时刻和时间的说法中正确的是( )图1-1-4A ．t 2表示时刻，称为第2 s 末或第3 s 初，也可以称为2 s 内B ．t 2～t 3表示时间，称为第3 s 内C ．t 0～t 2表示时间，称为最初2 s 内或第2 s 内D ．t n －1～t n 表示时间，称为第(n －1)s 内5．如图1-1-5所示，物体沿两个半径为R 的圆弧由A 到C ，则它的位移和路程分别为( )图1-1-5A.5π2R ，A 指向C ；10RB.5π2R ，A 指向C ；5π2RC.10R ，A 指向C ；5π2RD.10R ，C 指向A ；5π2R考点三| 速度1．速度(1)物理意义：描述物体运动快慢和方向的物理量，是状态量．(2)定义式：v＝Δx Δt.(3)决定因素：v的大小由v0、a、Δt决定．(4)方向：与位移同向，即物体运动的方向．2．平均速度(1)在变速运动中，物体在某段时间内的位移与发生这段位移所用时间的比值叫做这段时间内的平均速度，即v＝ΔxΔt，其方向与位移的方向相同．(2)平均速度反映一段时间内物体运动的平均快慢程度，它与一段时间或一段位移相对应．3．瞬时速度(1)运动物体在某一时刻(或某一位置)的速度，方向沿轨迹上物体所在点的切线方向指向前进的一侧，是矢量．瞬时速度的大小叫速率，是标量．(2)瞬时速度能精确描述物体运动的快慢，它是在运动时间Δt→0时的平均速度，与某一时刻或某一位置相对应．(3)平均速率是路程与时间的比值，它与平均速度的大小没有对应关系．(2015·浙江10月学考)小李乘坐高铁，当他所在的车厢刚要进隧道时，看到车厢内显示屏上的示数为216 km/h，他立即观察手表秒针走动，经过20 s车厢出了隧道，则该隧道的长度约为()图1-1-6A．600 m B．1 200 mC．2 160 m D．4 320 m1．汽车启动后，某时刻速度计示数如图1-1-7所示．由此可知此时汽车( )图1-1-7A ．行驶了70 hB ．行驶了70 kmC ．速率是70 m/sD ．速率是70 km/h2．教练员分析运动员百米赛跑的全程录像带，测得运动员在第1 s 内的位移是8 m ，前7 s 跑了63 m ，跑到终点用了10 s ，则( )A ．运动员在全程内的平均速度是10 m/sB ．运动员在第1 s 末的瞬时速度是8 m/sC ．运动员在百米终点的冲刺速度为10 m/sD ．运动员在第7 s 内的平均速度是9 m/s3．一个朝着某方向做直线运动的物体，在时间t 内的平均速度是v ，紧接着t 2内的平均速度是v 2，则物体在这段时间内的平均速度是( )A ．vB.23vC.43vD.56v4．用如图1-1-8所示的计时装置可以近似测出气垫导轨上滑块的瞬时速度．已知固定在滑块上的遮光条的宽度为4.0 mm ，遮光条经过光电门的遮光时间为0.040 s ，则滑块经过光电门位置时的速度大小为( )图1-1-8A ．0.10 m /sB ．100 m/sC．4.0 m/s D．0.40 m/s考点四| 加速度1．速度变化量(1)物理意义：描述物体速度改变的物理量，是过程量．(2)定义式：Δv＝v－v0.(3)决定因素：Δv由v与v0进行矢量运算得到，由Δv＝aΔt知Δv由a与Δt 决定．(4)方向：由Δv或a的方向决定．2．加速度(1)物理意义：描述物体速度变化快慢和方向的物理量，是状态量．(2)定义式：a＝ΔvΔt＝v－v0Δt.(3)决定因素：a不是由v、Δt、Δv来决定，而是由Fm来决定．(4)方向：与Δv的方向一致，由合外力的方向决定，而与v0、v的方向无关．3．判断物体加速或减速的方法(1)当a与v同向时，物体加速；(2)当a与v反向时，物体减速．(2015·浙江10月学考)如图1-1-9所示，一女同学穿着轮滑鞋以一定的速度俯身“滑入”静止汽车的车底，她用15 s穿越了20辆汽车底部后“滑出”，位移为58 m．假设她的运动可视为匀变速直线运动，从上述数据可以确定()图1-1-9A．她在车底运动时的加速度B．她在车底运动时的平均速度C．她刚“滑入”车底时的速度D．她刚“滑出”车底时的速度1．关于速度、速度的变化量和加速度，下列说法正确的是()A．物体运动的速度变化量越大，它的加速度一定越大B．速度很大的物体，其加速度可能为零C．某时刻物体的速度为零，其加速度不可能很大D．加速度很大时，物体运动的速度一定很快变大2．关于速度和加速度的关系，下列说法正确的是()A．速度变化越大，加速度就越大B．速度变化越快，加速度越大C．加速度大小不变，速度方向也保持不变D．加速度大小不断变小，速度大小也不断变小3．沿直线做匀变速运动的质点在第一个0.5 s内的平均速度比它在第一个1.5 s内的平均速度大2.45 m/s，以质点的运动方向为正方向，则质点的加速度为() A．2.45 m/s2B．－2.45 m/s2C．4.90 m/s2D．－4.90 m/s2第2节匀变速直线运动的研究考点一| 匀变速直线运动的规律1．基本规律(1)速度公式：v＝v0＋at.(2)位移公式：x＝v0t＋12at2.(3)位移速度关系式：v2－v20＝2ax.这三个基本公式，是解决匀变速直线运动的基石．均为矢量式，应用时应规定正方向．2．两个重要推论(1)物体在一段时间内的平均速度等于这段时间中间时刻的瞬时速度，还等于初、末时刻速度矢量和的一半，即：v＝v t2＝v0＋v2.(2)任意两个连续相等的时间间隔T内的位移之差为一恒量，即：Δx＝x2－x1＝x3－x2＝…＝x n－x n－1＝aT2.3．v0＝0时的四个重要推论(1)1T末、2T末、3T末、…瞬时速度的比为：v1∶v2∶v3∶…∶v n＝1∶2∶3∶…∶n.(2)1T内、2T内、3T内…位移的比为：x1∶x2∶x3∶…∶x n＝12∶22∶32∶…∶n2.(3)第一个T内、第二个T内、第三个T内…位移的比为：xⅠ∶xⅡ∶xⅢ∶…∶x n＝1∶3∶5∶…∶(2n－1)．(4)从静止开始通过连续相等的位移所用时间的比为：t1∶t2∶t3∶…∶t n＝1∶(2－1)∶(3－2)∶…∶(n－n－1)．1．下列关于匀变速直线运动的说法中，正确的是()A．匀变速直线运动是运动快慢相同的运动B．匀变速直线运动是速度变化量相同的运动C．匀变速直线运动的速度一直在增加D．匀变速直线运动就是速度变化快慢相同的运动2．(2017·舟山学考模拟)汽车由静止开始匀加速前进，经过10 s速度达到5 m/s，则在这10 s内()A．汽车的平均速度是0.5 m/sB．汽车的平均速度是2.5 m/sC．汽车的平均速度是5 m/sD．汽车的位移是50 m3．在一次交通事故中，警察测量出肇事车辆的刹车痕迹是20 m，设该车辆的刹车加速度大小是10 m/s2，该路段的限速为60 km/h.则该车() A．刹车所用的时间为1 s B．超速C．不超速D．行驶速度为60 km/h4．(2017·嘉兴市联考)有一列火车正在做匀加速直线运动．从某时刻开始计时，第1 min内，发现火车前进了180 m，第2 min内，发现火车前进了360 m．则火车的加速度为()A．0.01 m/s2B．0.05 m/s2C．36 m/s2D．180 m/s25．假设某无人机靶机以300 m/s的速度匀速向某个目标飞来，在无人机离目标尚有一段距离时发射导弹，导弹以80 m/s2的加速度做匀加速直线运动，以1 200 m/s的速度在目标位置击中该无人机，则导弹发射后击中无人机所需的时间为()A．3.75 s B．15 sC．30 s D．45 s考点二| 自由落体运动伽利略对自由落体运动的研究1．自由落体运动(1)条件：物体只受重力作用，从静止开始下落．(2)运动特点：初速度v0＝0，加速度为重力加速度g的匀加速直线运动．(3)基本规律：①速度公式：v＝gt.②位移公式：h＝12gt2.③速度位移关系式：v2＝2gh.2．自由落体加速度(1)在同一地点，一切物体自由下落的加速度都相同，这个加速度叫自由落体加速度，也叫重力加速度．方向：竖直向下．(2)在地球上其大小随地理纬度的增加而增大，在赤道上最小，两极处最大．3．伽利略对自由落体运动的研究(1)亚里士多德认为物体下落的快慢是由它的重量决定的，物体越重，下落得越快．(2)伽利略认为，重物和轻物应该下落得同样快，他猜想落体应该是一种最简单的变速运动，即它的速度应该是均匀变化的．(3)日常生活中常会见到，较重的物体下落得比较快，这是由于空气阻力对不同物体的影响不同．(4)由于自由下落物体运动时间太短，当时直接验证自由落体运动是匀加速直线运动很困难，伽利略采用了间接的验证方法，他让一个铜球从阻力很小的斜面上滚下，做了上百次的实验，证明了球在斜面上的运动是匀变速直线运动，然后将此结论合理外推到自由落体运动上．(5)伽利略的科学方法：观察现象→逻辑推理→猜想假说→实验验证→修正推广．4．竖直上抛运动规律(1)运动特点：加速度为g ，上升阶段做匀减速直线运动，下降阶段做自由落体运动．(2)基本规律：①速度公式：v ＝v 0－gt . ②位移公式：h ＝v 0t －12gt 2.③速度位移关系式：v 2－v 20＝－2gh . ④上升的最大高度：H ＝v 22g .⑤上升到最高点所用时间：t ＝v 0g .(2016·浙江4月学考)宇航员在月球上离月球表面高10 m 处由静止释放一片羽毛，羽毛落到月球表面上的时间大约是( )A ．1.0 sB ．1.4 sC ．3.5 sD ．12 s(2016·10月浙江学考)其探险者在野外攀岩时，踩落一小石块，约5 s后听到石块直接落到崖底的声音，探险者离崖底的高度最接近的是( )A ．25 mB ．50 mC ．110 mD ．150 m1.伽利略为了研究自由落体运动的规律，将落体实验转化为著名的“斜面实验”，如图1-2-1所示，对于这个研究过程，下列说法正确的是()图1-2-1①斜面实验放大了重力的作用，便于测量小球运动的路程②斜面实验“冲淡”了重力的作用，便于小球运动时间的测量③通过对斜面实验的观察与计算，直接得到自由落体运动的规律④根据斜面实验结论进行合理外推，得到自由落体运动的规律A．①②B．③④C．①③D．②④2．已知广州地区的重力加速度为9.8 m/s2，在此地区物体做自由落体运动的说法中，正确的是()A．下落过程，物体的速度每秒增加9.8 m/sB．自由落体运动是一种匀速运动C．释放物体瞬间，物体速度和加速度都为零D．物体越重，下落的越快3．质量不等的两个物体从相同高度处做自由落体运动，下列说法正确的是() A．下落所用时间不同B．落地时速度不同C．下落的加速度相同D．落地时速度变化量不相同4．蹦床运动要求运动员在一张绷紧的弹性网上蹦起、腾空并做空中运动．为了测量运动员跃起的高度，训练时可在弹性网上安装压力传感器，利用传感器记录弹性网所受的压力，并在计算机上作出压力—时间图象，假如作出的图象如图1-2-2所示．设运动员在空中运动时可视为质点，则运动员跃起的最大高度是(g 取10 m/s2)()图1-2-2A．1.8 m B．3.6 mC．5.0 m D．7.2 m5．一小石块从空中a点自由落下，先后经过b点和c点，不计空气阻力．经过b点时速度为v，经过c点时速度为3v，则ab段与ac段位移之比为() A．1∶3 B．1∶5C．1∶8 D．1∶9考点三| 运动学图象1．x t图象(1)物理意义：反映了物体做直线运动的位移随时间变化的规律．(2)图线斜率的意义①图线上某点切线的斜率的大小表示物体速度的大小．②切线斜率的正负表示物体速度的方向．(3)两种特殊的x t图象①匀速直线运动的x t图象是一条倾斜的直线．②若x t图象是一条平行于时间轴的直线，则表示物体处于静止状态．2．v t图象(1)物理意义：反映了做直线运动的物体的速度随时间变化的规律．(2)图线斜率的意义①图线上某点切线的斜率的大小表示物体加速度的大小．②图线上某点切线的斜率的正负表示物体加速度的方向．(3)两种特殊的v t图象①匀速直线运动的v t图象是与横轴平行的直线．②匀变速直线运动的v t图象是一条倾斜的直线．(4)图线与时间轴围成的面积的意义①图线与时间轴围成的面积表示相应时间内的位移大小．②此面积在时间轴的上方，表示这段时间内的位移方向为正方向；若此面积在时间轴的下方，表示这段时间内的位移方向为负方向．(2015·浙江10月学考)下列v t图象中，表示物体做匀速直线运动的是()A B C D1．跳伞运动员从静止在空中的直升飞机上下落，在打开降落伞之前做自由落体运动，打开降落伞之后做匀速直线运动．则描述跳伞运动的v t图象是下图中的()2．(2017·杭州市联考)质点做直线运动的速度—时间图象如图1-2-3所示，该质点()图1-2-3A．在第1秒末速度方向发生了改变B．在第2秒末加速度方向发生了改变C．在第2秒内发生的位移为零D．在第3秒末和第5秒末的位置相同3．t＝0时甲、乙两物体同时从同一地点出发沿同一直线运动，以出发点为参考点，它们的位移—时间(x t)图象如图1-2-4所示，下列说法正确的是()图1-2-4A．甲做匀速直线运动，乙做匀加速直线运动B．0～t1时间内，甲与乙的平均速度相同C．t1时刻，甲、乙位置相同，瞬时速度相同D．t1时刻，甲在乙的前方，乙的速度大于甲的速度4．一摩托车由静止开始在平直的公路上行驶，其运动过程的v t图象如图1-2-5所示．图1-2-5(1)摩托车在0～20 s这段时间的加速度大小a；(2)摩托车在0～75 s这段时间的平均速度大小v.[浙江考试标准]第1节 重力 弹力 摩擦力考点一| 重力1．重力的理解(1)产生：由于地球吸引而使物体受到的力．注意：重力不是万有引力，而是万有引力竖直向下的一个分力．(2)大小：G ＝mg ，可用弹簧测力计测量．注意：①物体的质量不会变；②G 的变化是由在地球上不同位置处g 的变化引起的．(3)方向：总是竖直向下的．注意：竖直向下是和水平面垂直，不一定和接触面垂直，也不一定指向地心．(4)重心：物体的每一部分都受重力作用，可认为重力集中作用于一点即物体的重心．①影响重心位置的因素：物体的几何形状；物体的质量分布．②不规则薄板形物体重心的确定方法：悬挂法．注意：重心的位置不一定在物体上．2．四种基本相互作用(2016·浙江4月学考)如图2-1-1所示是某人在投飞镖，飞镖在飞行途中受到的力有( )图2-1-1A ．推力B ．重力、空气阻力C ．重力、推力D ．重力、推力、空气阻力1．质量为2 kg 的物体被一根细绳悬吊在天花板下静止(g 取9.8 N/kg)．则以下说法正确的是( )A ．物体重力大小等于19.6 NB ．物体对绳的拉力与物体重力的大小、方向均相同，所以它们是同一个力C．剪断细绳后，物体不受任何力的作用D．物体的各部分中，只有重心处受重力2.如图2-1-2所示，圆桶形容器内装有一定量的某种液体，容器和液体整体的重心正好位于液面下的A点，现将液体倒出少许，则关于整体重心位置的变化下列说法正确的是()图2-1-2A．下降B．上升C．不变D．不确定3．下列关于自然界中的四种基本相互作用的描述中，正确的是()A．一切物体之间都存在着相互作用的吸引力B．强相互作用存在于宏观物体之间，而弱相互作用存在于原子核内部C．电荷间的相互作用、磁体间的相互作用在本质上不是同一种相互作用的表现D．原子核内部的带正电的质子之间存在着斥力，但原子核仍能紧密地保持在一起，是万有引力作用的结果考点二| 弹力1．产生条件(1)两物体相互接触．(2)两物体发生弹性形变．2．方向弹力的方向总是与施力物体形变的方向相反．几种典型的弹力的方向如下：(1)压力：垂直于支持面而指向被压的物体．(2)支持力：垂直于支持面而指向被支持的物体．(3)细绳的拉力：沿绳指向绳收缩的方向．(4)轻杆的弹力：不一定沿杆，要根据运动状态具体分析．3．弹力大小计算的三种方法(1)根据力的平衡条件进行求解．(2)根据牛顿第二定律进行求解．(3)根据胡克定律进行求解．①内容：弹簧发生弹性形变时，弹力的大小F跟弹簧伸长(或缩短)的长度x 成正比．②表达式：F＝kx.k是弹簧的劲度系数，单位为N/m；k的大小由弹簧自身性质决定．x是弹簧长度的变化量，不是弹簧形变以后的长度．(2015·浙江1月学考)如图2-1-3所示，是我国的极地考察破冰船——“雪龙号”．为满足破冰航行的要求，其船体结构经过特殊设计，船体下部与竖直方向成特殊角度，则船体对冰块的弹力示意图正确的是()图2-1-31．下列说法不正确的是()A．木块放在桌面上要受到一个向上的弹力，这是由于木块发生微小形变而产生的B．拿一根竹竿拨动水中的木头，木头受到竹竿的弹力，这是由于竹竿发生形变产生的C．绳对物体的拉力的方向总是沿着绳而指向绳收缩的方向D．挂在电线下面的电灯受到向上的拉力，是因为电线发生微小形变而产生的2．探究弹力和弹簧伸长量的关系时，在弹性限度内，悬挂G1＝15 N的重物时，弹簧长度为L1＝0.16 m；悬挂G2＝20 N的重物时，弹簧长度为L2＝0.18 m，则弹簧的原长L和劲度系数k分别为()A．L＝0.02 m，k＝500 N/mB．L＝0.10 m，k＝500 N/mC．L＝0.02 m，k＝250 N/mD．L＝0.10 m，k＝250 N/m3．如图2-1-4所示，A、B两物体并排放在水平桌面上，C物体叠放在AB 上，D物体悬挂在线的下端时绳恰好竖直，且与斜面接触．若接触面均光滑，下列说法中正确的是()图2-1-4A．A对B的弹力方向水平向右B．C对地面的压力大小等于C的重力C．D对斜面没有压力作用D．斜面对D的支持力垂直斜面向上4.如图2-1-5所示，一根弹性杆的一端固定在倾角为30°的斜面上，另一端固定一个重力为2 N的小球，小球处于静止状态，则弹性杆对小球的弹力()图2-1-5A．大小为2 N，方向平行于斜面向上B．大小为1 N，方向平行于斜面向上C．大小为2 N，方向垂直于斜面向上D．大小为2 N，方向竖直向上考点三| 摩擦力1．静摩擦力与滑动摩擦力(1)定义彼此接触的物体发生相对运动时，摩擦力和正压力的比值．μ＝F f F N. (2)决定因素接触面的材料和粗糙程度．3．滑动摩擦力大小的计算(1)公式F ＝μF N 中的F N 是两个物体接触面上的压力，称为正压力(垂直于接触面的力)，性质上属于弹力，它不一定等于物体的重力，许多情况下需结合物体的平衡条件等加以确定．(2)滑动摩擦力F 的大小与物体的运动速度无关，与接触面的大小无关．(3)公式F ＝μF N 适用于滑动摩擦力大小的计算，求静摩擦力的大小时，该公式不成立．(2015·浙江10月学考)将质量为1.0 kg 的木块放在水平长木板上，用力沿水平方向拉木块，拉力从0开始逐渐增大，木块先静止后相对木板运动．用力传感器采集木块受到的拉力和摩擦力的大小，并用计算机绘制出摩擦力大小F f随拉力大小F变化的图象，如图2-1-6所示．木块与长木板间的动摩擦因数为(g取10 m/s2)()图2-1-6A．0.3B．0.5C．0.6 D．1.01．(2017·台州学考模拟)关于摩擦力，下列说法正确的是()A．相互压紧的粗糙物体之间总是有摩擦力B．一个物体只有在另一个物体表面滑动或有相对滑动趋势时，才有可能受到摩擦力C．具有相对运动的两个物体，一定存在摩擦力D．只有静止的物体才受到静摩擦力的作用2．如图2-1-7所示，用弹簧测力计拉着滑块在水平桌面上做匀速直线运动，此时弹簧测力计读数为0.90 N，已知滑块重为3 N，则滑块与桌面间的动摩擦因数为()图2-1-7A．0.1 B．0.3C．2.0 D．3.03．如图2-1-8甲所示，小孩用80 N的水平力推木箱不动，木箱此时受到的摩擦力大小为F1；乙图中，小孩用100 N的水平力恰能推动木箱，此时木箱与地面间的摩擦力大小为F2；丙图中，小孩把木箱推动了，此时木箱与地面间摩擦力大小为F3.若木箱对地面的压力大小为200 N，木箱与地面间动摩擦因数为μ＝0.45，则F1、F2、F3的大小分别为()。
【步步高】2018版浙江省高考物理《选考总复习》模块检测卷五-选修3-4
模块检测卷五选修3－4第Ⅰ卷一、选择题Ⅰ(本题共13小题，每小题3分，共39分．每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，不选、多选、错选均不得分)1．对简谐运动的回复力公式F＝－kx的理解，正确的是()A．k只表示弹簧的劲度系数B．式中的负号表示回复力总是负值C．位移x是相对平衡位置的位移D．回复力不随位移变化，只随时间变化答案 C解析位移x是相对平衡位置的位移；F＝－kx中的负号表示回复力总是与振动物体的位移方向相反．2．我国南宋时的程大昌在其所著的《演繁露》中叙述道；“凡风雨初霁(雨后转晴)，或露之未晞(干)，其余点缀于草木枝之末，日光入之，五色俱足，闪烁不定，是乃日之光品著色于光，而非雨露有所五色也”．这段文字记叙的现象是光的()A．反射B．干涉C．色散D．衍射答案 C3．蝉的家族中的高音歌手是一种被称做“双鼓手”的蝉．它的身体两侧有大大的环形发声器官，身体的中部是可以内外开合的圆盘．圆盘开合的速度很快，抖动的蝉鸣就是由此发出的．某同学围绕蝉歇息的树干走了一圈，听到忽高忽低的蝉鸣声，以下说法中错误的是()A．这种现象属于声波的衍射现象B．这种现象属于声波的干涉现象C．身体两侧有大大的环形发声器官可以看做是相干波源D．蝉发出的两列声波的传播速度一定相同答案 A解析“听到忽高忽低的蝉鸣声”说明这是声波的干涉现象，选项A错误，B正确；身体两侧的发声器官可以看做是相干波源，选项C正确；因波速由介质决定，故选项D正确．4.如图1所示，弹簧振子在B、C两点间做简谐运动，B、C间距为12 cm，O是平衡位置，振子从C点第一次运动到B点的时间为0.5 s，则下列说法中正确的是()图1A．该弹簧振子的周期为1 sB．该弹簧振子的频率为2 HzC．该弹簧振子的振幅为12 cmD．振子从O点出发第一次回到O点的过程就是一次全振动答案 A解析振子从C点第一次运动到B点的时间为0.5 s，故该弹簧振子的周期为1 s，故A正确；该弹簧振子的周期为1 s，故该弹簧振子的频率为f＝1T＝1 Hz，故B错误；B、C间距为12 cm，故该弹簧振子的振幅为6 cm，故C错误；振子从O点出发到第一次回到O点的过程是一次全振动的一半，故D错误．5．质点做简谐运动，其x－t关系如图2所示．以x轴正向为速度v的正方向，该质点的v －t关系是()图2答案 B解析 在t ＝0时刻，质点的位移最大，速度为0，则下一时刻质点应向下运动，故选项A 、C 错误；在t ＝T 4时刻，质点的位移为0，速率最大，故选项B 正确，选项D 错误． 6．如图3为某质点的振动图象，由图象可知( )图3A ．质点的振动方程为x ＝2sin 50πt (cm)B ．在t ＝0.01 s 时质点的速度为负向最大C ．P 时刻质点的振动方向向下D ．从0.02 s 至0.03 s 质点的位移增大，速度减小答案 D解析 由题图可知，质点振动方程为x ＝2sin (50πt ＋π)(cm)＝－2sin 50πt (cm)；t ＝0.01 s 时质点速度为零；P 时刻质点振动方向向上；在0.02 s 至0.03 s ，质点离开平衡位置，位移增大，速度减小，故选项D 正确．7．一束复色光由空气斜射向一块平行平面玻璃砖，经折射分成两束单色光a 、b .已知a 光的频率小于b 光的频率，下列光路图正确的是( )答案 D解析 两种单色光射入玻璃砖时的折射角小于入射角，据此可排除选A 、B ；已知a 光的频率小于b 光的频率，那么a 光在玻璃砖中的折射率较小，入射角相同时，折射角较大，选项D 正确．8．a 、b 两种单色光组成的光束从空气进入介质时，其折射光束如图4所示．则关于a 、b 两束光，下列说法正确的是( )图4A ．介质对a 光的折射率大于介质对b 光的折射率B ．a 光在介质中的速度大于b 光在介质中的速度C ．a 光在真空中的波长大于b 光在真空中的波长D ．光从介质射向空气时，a 光的临界角大于b 光的临界角答案 A解析 根据折射率的定义n ＝sin θ1sin θ2，因入射角相等，a 光的折射角较小，则a 光的折射率较大，故A 正确；由公式v ＝c n分析可知，a 光在介质中的速度较小，故B 错误；光的折射率越大，其频率越大，波长越短，则a 光在真空中的波长较短，故C 错误；根据临界角公式sin C ＝1n分析知，a 光的折射率大，临界角小，故D 错误． 9.如图5所示，半圆形玻璃砖置于光屏PQ 的左下方．一束白光沿半径方向从A 点射入玻璃砖，在O点发生反射和折射，折射光在光屏上呈现七色光带．若入射点由A向B缓慢移动，并保持白光沿半径方向入射到O点，观察到各色光在光屏上陆续消失．在光带未完全消失之前，反射光的强度变化以及光屏上最先消失的光分别是()图5A．减弱，紫光B．减弱，红光C．增强，紫光D．增强，红光答案 C解析由临界角公式sin C＝1n可知，当增大入射角时，紫光先发生全反射，紫光先消失，且当入射光的入射角逐渐增大时，折射光强度会逐渐减弱，反射光强度会逐渐增强，故应选C.10．如图6所示，明暗相间的条纹是红光和蓝光各自通过同一个双缝干涉仪器形成的干涉图样，下列说法正确的是()图6A．a光是红光B．在同一种玻璃中a光的速度小于b光的速度C．b光的光子能量较高D．当a和b以相同入射角从玻璃射入空气时，若a刚好能发生全反射，则b也一定能发生全反射答案 B解析 根据双缝干涉相邻条纹间距公式Δx ＝l dλ可得在其他条件不变的情况下，相干光的波长越大，条纹间距越大，由题图可知a 光的波长小于b 光的波长，那么a 光是蓝光，b 是红光，且b 光的光子能量较低，故A 、C 错误；因a 光的波长小于b 光的波长，则a 光的频率大于b 光的频率，那么a 光的折射率大于b 光的折射率，根据v ＝c n，知在玻璃中，a 光的速度小于b 光的速度，故B 正确；当a 和b 以相同入射角从玻璃射入空气时，因a 光的临界角小，若a 刚好能发生全反射，则b 一定不会发生全反射，故D 错误．11．一列简谐横波在t ＝0时刻的波形如图7中的实线所示，t ＝0.02 s 时刻的波形如图中虚线所示，若该波的周期T 大于0.02 s ，则该波的传播速度可能是( )图7A ．2 m /sB ．3 m/sC ．4 m /sD ．5 m/s答案 B解析 由题图知波长λ＝8 cm ，若因T >0.02 s ，波向右传播，则14T ＝0.02 s ，得T ＝0.08 s ，波速v ＝λT ＝8 cm 0.08 s ＝1 m/s ；若波向左传播，则34T ＝0.02 s ，得T ＝0.083 s ，波速v ＝λT ＝8 cm 0.083s ＝3 m/s ，选项B 正确．12．现在高速公路上的标志牌都用“回归反光膜”制成．夜间行车时，它能把车灯射出的光逆向返回，标志牌上的字特别醒目．这种“回归反光膜”是用球体反射元件制成的，反光膜内均匀分布着一层直径为10 μm 的细玻璃珠，所用玻璃的折射率为3，为使入射的车灯光线经玻璃珠折射——反射——折射后恰好和入射光线平行，如图8所示，那么第一次入射的入射角应是( )图8A ．15°B ．30°C ．45°D ．60°答案 D解析 作光路图如图所示，设入射角为θ，折射角为α，则θ＝2α，n ＝sin θsin α＝2sin αcos αsin α，cos α＝n 2＝32，α＝30°，所以θ＝60°.故选项D 正确．13．如图9所示，某同学将一枚大头针从一边长为6 cm 的正方形不透光的轻质薄板正中心垂直于板插入，制作成了一个测定液体折射率的简单装置．他将该装置放在某种液体液面上，调整大头针插入深度，当插入液体中深度为4 cm 时，恰好无论从液面上方任何方向都看不到液体中的大头针，则该液体的折射率为( )图9 A.53B.43C.54D.34答案 A解析 要恰好在液面上各处均看不到大头针，要求光线射到薄板边缘界面处时恰好发生全反射，设临界角为C .由临界角与折射率的关系得：sin C ＝1n ①由几何关系得：sin C ＝rr 2＋h 2＝332＋42＝35② 联立①②式可得：n ＝53二、选择题Ⅱ(本题共3小题，每小题2分，共6分．每小题列出的四个备选项中至少有一个是符合题目要求的．全部选对的得2分，选对但不全的得1分，有选错的得0分) 14．如图10所示，列车上安装一个声源，发出一定频率的乐音．当列车与观察者都静止时，观察者记住了这个乐音的音调．在以下情况中，观察者听到这个乐音的音调比原来降低的是( )图10A ．观察者静止，列车向他驶来B ．观察者静止，列车离他驶去C ．列车静止，观察者靠近列车D ．列车静止，观察者远离列车答案 BD解析 当波源和观察者相对远离时，观察者接收到的频率小于声源发出的频率，B 、D 正确，A 、C 错误．15．下列说法正确的是( )A ．赫兹预言了电磁波的存在并用实验加以证实B ．与平面镜相比，全反射棱镜的反射率最大，几乎可达100%C ．单摆在驱动力作用下做受迫振动，其振动周期与单摆的摆长无关D ．在磨制各种镜面或其他精密的光学平面时，可以用衍射法检查平面的平整程度答案BC解析赫兹用实验证实了电磁波的存在，但预言电磁波存在的是麦克斯韦，选项A错误；平面镜有折射，而全反射棱镜在全反射时没有折射，故选项B正确；受迫振动的频率只与驱动力的频率有关，故选项C正确；检查平面的平整程度的原理是光的干涉，选项D错误．16．如图11甲为一列简谐横波在某一时刻的波形图，图乙为质点P以此时刻为计时起点的振动图象．则由图可知()图11A．质点振动的周期T＝0.2 sB．波速v＝20 m/sC．因一个周期质点运动0.8 m，所以波长λ＝0.8 mD．从该时刻起经过0.15 s，波沿x轴的正方向传播了3 m答案ABD解析由题图甲读出波长λ＝4 m，由题图乙读出周期T＝0.2 s，波速v＝λT＝20 m/s.故A、B 正确，C错误．由题图乙可知x＝2 m处的质点开始时向下振动，结合甲图知简谐波沿x轴正方向传播，经过0.15 s，传播距离s＝v t＝20×0.15 m＝3 m，故D正确．第Ⅱ卷三、非选择题(本题共7小题，共55分)17．(5分)某同学在“研究单摆周期与摆长的关系”的实验中进行了如下的操作：(1)用游标尺上有10个小格的游标卡尺测量摆球的直径如图12甲所示，可读出摆球的直径为________ cm.把摆球用细线悬挂在铁架台上，测量摆线长，通过计算得到摆长L.图12(2)用秒表测量单摆的周期．当单摆摆动稳定且到达最低点时开始计时并记为n＝1，单摆每经过最低点记一次数，当数到n＝60时秒表的示数如图乙所示，该单摆的周期是T＝________ s(结果保留三位有效数字)．答案(1)2.06(2)2.28解析(1)摆球的直径为d＝20 mm＋6×110mm＝20.6 mm＝2.06 cm.(2)秒表的读数为t＝60 s＋7.4 s＝67.4 s，根据题意t＝60－12T＝592T，所以周期T＝2t59＝2.28 s.18．(5分)利用插针法可以测量半圆柱形玻璃砖的折射率．实验方法如下：如图13，在白纸上作一直线MN，并作出它的一条垂线AB，将半圆柱形玻璃砖(底面的圆心为O)放在白纸上，使它的直边与直线MN对齐，在垂线AB上竖直插两枚大头针P1和P2，然后在半圆柱形玻璃砖的右侧插上适量的大头针，可以确定光线P1P2通过玻璃砖后的光路，从而求出玻璃的折射率．实验室中提供的器材除了半圆柱形玻璃砖、木板和大头针外，还有量角器等．图13(1)为了确定光线P1P2通过玻璃砖后的光路，在玻璃砖的右侧最少应插________枚大头针．(2)请在半圆柱形玻璃砖的右侧估计所插大头针的可能位置，并用“×”表示，作出光路图．为了计算折射率，应该测量的量(图上标出)有____________________，计算折射率的公式是________． 答案 (1)1(2)光路图如图 入射角i 和折射角r n ＝sin rsin i解析 (1)由题图分析可知，在玻璃砖的右侧最少插一枚大头针即可确定光路．(2)光在圆弧面上D 点发生折射，法线为OD 直线，测出入射角i 和折射角r ，折射率n ＝sin rsin i .19．(6分)如图14所示，在“用双缝干涉测量单色光的波长”实验中，某同学准备的实验仪器包括以下元件：A ．白炽灯；B.单缝；C.毛玻璃屏；D.双缝；E.遮光筒； F ．红色滤光片；G.凸透镜；(其中双缝和光屏连在遮光筒上)．图14(1)把以上元件安装在光具座上时，正确的排列顺序是：A 、____、____、____、____、E 、C.(2)把测量头的分划板中心刻线与某亮条纹对齐，并将该亮条纹定为第1条亮条纹，此时15等分的游标卡尺位置如图15甲所示，其读数为________mm ，继续转动测量头，使分划板中心刻线与第7条亮条纹中心对齐，此时游标卡尺位置如图乙所示，其读数为________mm.图15(3)若已知双缝间距为0.2 mm ，测得双缝到屏的距离为70.00 cm ，则所测红光波长为________． 答案 (1)G F B D (2)19.8 30.3 (3)5×10－7 m解析 (1)该实验中各元件的作用分别是：A.白炽灯——光源；B.单缝——产生相干光；C.毛玻璃屏——呈现能观察的像；D.双缝——作为产生干涉现象的两个波源；E.遮光筒——避免外界光线干扰，便于观察；F.红色滤光片——将白炽灯的其他色光过滤掉，只剩下红光；G .凸透镜——将光源的发散光束汇聚，产生放大的效果．所以正确的排列顺序是AGFBDEC.(2)甲图中游标尺上第8条线与主尺刻度对齐，读数为19 mm ＋110×8 mm ＝19.8 mm ；乙图中游标尺上第3条线与主尺刻度对齐，读数为30 mm ＋110×3 mm ＝30.3 mm. (3)在双缝干涉现象中，条纹间距Δx ＝ld λ，由(2)可知，条纹间距为Δx ＝30.3－19.86 mm ＝1.75mm ，所以λ＝d l Δx ＝0.2 mm700 mm×1.75 mm ＝5×10－7 m.20．(9分)如图16所示为一列横波在某时刻的波动图象，此波中d 质点到达波谷的时间比e 质点早0.05 s.图16(1)求此列波的传播方向和波速是多大？ (2)Δt ＝1.5 s 内a 质点通过的路程是多少？ (3)画出从图示时刻起x ＝3 m 处质点的振动图象．答案 (1)沿x 轴向右传播 20 m/s (2)1.5 m (3)如解析图所示解析 (1)由题意知，图示时刻质点d 向下振动，所以波向右传播．周期T ＝4×0.05 s ＝0.2 s波速v ＝λT ＝40.2m /s ＝20 m/s(2)Δt ＝1.5 s ＝7.5T ，故在此时间内质点a 通过的路程为30A ＝150 cm ＝1.5 m.(3)图示时刻x ＝3 m 处的质点位于平衡位置且向下振动，则从图示时刻起x ＝3 m 处质点的振动图象如图所示．21．(10分)如图17甲所示是一列沿x 轴正方向传播的简谐横波在t ＝0时的波形图，知波速v ＝2 m/s ，质点P 、Q 相距3.2 m ．则：图17(1)在图乙中画出质点Q 的振动图象(至少画出一个周期)；(2)从t ＝0到Q 点第二次振动到波谷的这段时间内质点P 通过的路程． 答案 (1)见解析图 (2)0.22 m 解析 (1)图象如图所示(2)从t ＝0到质点Q 第二次到达波谷所需时间 t ＝Δxv ＋T ＝3.2＋0.4－0.82s ＋0.8 s ＝2.2 s(或由质点Q 的振动图象得质点Q 在t ＝2.2 s 时第二次到达波谷) 在这2.2 s 内质点P 经历t ＝2.20.8T ＝234T因而通过的路程为s ＝234×4A ＝22 cm ＝0.22 m.图1822．(10分)(2016·余姚市联考)为了测定等腰玻璃三棱镜的折射率，如图18所示，我们测出了等腰玻璃三棱镜ABC 的顶角为30°，让激光由空气垂直AB 面进入棱镜，由AC 面进入空气中，我们又测出了其折射光线与入射光线之间的夹角为30°.已知光在真空中速度为3.0×108 m/s ，请回答下列问题： (1)请作出光路图； (2)求棱镜的折射率；(3)光在这种玻璃中的传播速度． 答案 (1)见解析图 (2) 3 (3)3×108 m/s解析 (1)光路图如图所示．(2)由图得，入射角i ＝30°，折射角r ＝60°，由光的折射定律得n ＝sin 60°sin 30°，解得n ＝ 3(3)根据公式v ＝cn可得v ＝3×108 m/s.23．(10分)为从军事工事内部观察外面的目标，在工事壁上开一圆柱形孔，如图19所示．设工事壁厚d ＝20 3 cm ，孔的直径L ＝20 cm ，孔内嵌入折射率n ＝3的玻璃砖．图19(1)嵌入玻璃砖后，工事内部人员观察到外界的视野的最大张角为多少？(2)要想使外界180°范围内的景物全被观察到，应嵌入至少多大折射率的玻璃砖？ 答案 (1)120° (2)2解析 (1)光路图如图所示，由折射定律得n ＝sim θ1sim θ2.由几何关系得sin θ2＝L L 2＋d2由以上两式解得θ1＝60°，θ2＝30° 则视野的最大张角为θ＝2θ1＝120°(2)为使外界180°范围内的景物全被观察到，则当θ1＝90°时，θ2＝30°应是光线在该玻璃砖中的临界角，即sin 30°＝1n ′. 解得玻璃砖的折射率应为n ′＝2.。
2018年高考物理《步步高》（全国通用
2018年高考物理《步步高》（全国通用•含答案及详细解析）一轮微专题复习题（10套“微专题”题+1套章末综合练习题，共11套题）第二章牛顿运动定律1．考点及要求：(1)牛顿运动定律(Ⅱ)；(2)牛顿运动定律的应用(Ⅱ).2.方法与技巧：作用力与反作用力的关系可总结为“三同、三异、三无关”．三同：同大小、同变化、同消失．三异：异体、异向、异效．三无关：与物体的种类无关、与物体的状态无关，与是否与其他物体相互作用无关．1．(对惯性的理解)(多选)伽利略根据小球在斜面上运动的实验和理想实验，提出了惯性的概伽利略根据小球在斜面上运动的实验和理想实验，提出了惯性的概念，从而奠定了牛顿力学的基础．早期物理学家关于惯性有下列说法，其中正确的是() A．物体抵抗运动状态变化的性质是惯性B．没有力的作用，物体只能处于静止状态C．行星在圆周轨道上保持匀速率运动的性质是惯性D．运动物体如果没有受到力的作用，将继续以同一速度沿同一直线运动2．(对牛顿第一定律的研究)伽利略对“自由落体运动”和“运动和力的关系”的研究，开创了科学实验和逻辑推理相结合的重要科学研究方法．图1中a、b分别表示这两项研究中实验和逻辑推理的过程，对这两项研究，下列说法正确的是() 图1 A．图a通过对自由落体运动的研究，合理外推得出小球在斜面上做匀变速运动B．图a中先在倾角较小的斜面上进行实验，可“冲淡”重力，使时间测量更容易C．图b中完全没有摩擦阻力的斜面是实际存在的，实验可实际完成中完全没有摩擦阻力的斜面是实际存在的，实验可实际完成D．图b的实验为“理想实验”，通过逻辑推理得出物体的运动需要力来维持的实验为“理想实验”，通过逻辑推理得出物体的运动需要力来维持3．(对牛顿第三定律的理解)牛顿在总结C·雷恩、J·沃利斯和C·惠更斯等人的研究结果后，提出了著名的牛顿第三定律，阐述了作用力和反作用力的关系，从而与牛顿第一和第二定律形成了完整的牛顿力学体系．下列关于作用力和反作用力的说法正确的是() A．物体先对地面产生压力，然后地面才对物体产生支持力．物体先对地面产生压力，然后地面才对物体产生支持力B．物体对地面的压力和地面对物体的支持力互相平衡．物体对地面的压力和地面对物体的支持力互相平衡C．人推车前进，人对车的作用力大于车对人的作用力．人推车前进，人对车的作用力大于车对人的作用力D．物体在地面上滑行，不论物体的速度多大，物体对地面的摩擦力与地面对物体的摩擦力始终大小相等始终大小相等4．(牛顿第三定律在受力分析中的应用)电视台体育频道讲解棋局节目中棋盘竖直放置，棋盘由磁石做成，棋子都可视为被磁石吸引的小磁体，若某棋子静止，则() A．棋盘面可选足够光滑的材料．棋盘面可选足够光滑的材料B．棋盘对棋子的作用力比棋子对棋盘的作用力大．棋盘对棋子的作用力比棋子对棋盘的作用力大C．棋盘对棋子的作用力比棋子的重力大．棋盘对棋子的作用力比棋子的重力大D．若棋盘对棋子的磁力越大，则对其摩擦力也越大．若棋盘对棋子的磁力越大，则对其摩擦力也越大5．一物体受绳子的拉力作用由静止开始前进，先做加速运动，然后改为匀速运动，再改做减速运动，则下列说法中正确的是() A．加速前进时，绳子拉物体的力大于物体拉绳子的力．加速前进时，绳子拉物体的力大于物体拉绳子的力B．减速前进时，绳子拉物体的力小于物体拉绳子的力．减速前进时，绳子拉物体的力小于物体拉绳子的力C．只有匀速前进时，绳子拉物体的力才与物体拉绳子的力大小相等．只有匀速前进时，绳子拉物体的力才与物体拉绳子的力大小相等D．不管物体如何前进，绳子拉物体的力与物体拉绳子的力大小总相等．不管物体如何前进，绳子拉物体的力与物体拉绳子的力大小总相等6．伽利略利用如图2所示的装置做如下实验：小球从左侧斜面上的O点由静止释放后运动至右侧斜面上升．斜面上先后铺垫三种粗糙程度逐渐减小的材料时，小球沿右侧斜面上升到的最高位置依次为1、2、3.对比三次实验结果，可直接得到的结论是() 图2 A．如果斜面光滑，小球可以上升到比O′点更高的位置′点更高的位置B．如果小球不受力，它将一直保持匀速运动或静止状态．如果小球不受力，它将一直保持匀速运动或静止状态C．小球受到斜面的阻力越小，其上升的位置越高．小球受到斜面的阻力越小，其上升的位置越高D．自由落体运动是匀变速直线运动．自由落体运动是匀变速直线运动7.一个箱子放在水平地面上，箱内有一固定的竖直杆，在杆上套着一个环，箱与杆的总质量为M ，环的质量为m ，如图3所示，已知环沿杆匀加速下滑时，杆对环的摩擦力大小为f ，则此时箱对地面的压力大小为多少？则此时箱对地面的压力大小为多少？图3 答案解析1．AD [物体保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质叫惯性，即物体抵抗运动状态变化的性质，则A 项正确．没有力的作用，物体可能保持匀速直线运动状态或静止状态，则B 错．行星在圆周轨道上保持匀速率运动是由于受到改变运动状态的向心力作用，其运动状态是不断变化的，则C 错．D 项符合惯性定义，是正确的．]2．B [图a 是先在倾角较小的斜面上进行实验，“冲淡”重力，使时间测量更容易，A 项错误，B 项正确；完全没有摩擦阻力的斜面并不存在，C 项错；图b 中实验通过逻辑推理得出物体的运动不需要力来维持，D 项错．]3．D [由牛顿第三定律可知，作用力和反作用力同时产生，同时消失，选项A 错误；压力和支持力作用在两个不同的物体上，而平衡力是作用在同一个物体上，选项B 错误；作用力与反作用力等大反向，故人对车的作用力等于车对人的作用力，选项C 错误；物体对地面的摩擦力大小等于地面对物体的摩擦力，选项D 正确．]4．C [根据竖直方向上二力平衡知：f 静＝G ，则G 应不超过最大静摩擦力，有f 静<f m ＝μF N ，F N 一定，要使棋子不滑下，应增大最大静摩擦力，为此应增大μ，棋盘面应选取较粗糙的材料，故A 错误；棋盘对棋子的作用力与棋子对棋盘的作用力是一对作用力与反作用力，大小相等，方向相反．故B 错误；棋盘对棋子的摩擦力与重力大小相等，棋盘对棋子的作用力是支持力与摩擦力的合力，所以比棋子的重力大，故C 正确；棋盘对棋子的静摩擦力与棋子的重力平衡，棋盘对棋子的磁力增大，摩擦力大小不变，故D 错误．]5．D [绳子拉物体的力与物体拉绳子的力是一对作用力和反作用力，大小相等，方向相反，与物体的运动状态和作用效果无关，与物体的运动状态和作用效果无关，加速前进、加速前进、匀速前进或减速前进时，匀速前进或减速前进时，绳子拉物体的力都绳子拉物体的力都等于物体拉绳子的力，故A 、B 、C 错误，D 正确．]6．C [在此实验中，若斜面光滑，只有重力做功，机械能守恒，小球最高只能上升到O ′位置，A 项错误．此实验说明小球受到的阻力越小，机械能损失越少，上升的位置越高，但不能直接说明小球不受力时，它将一直保持匀速运动或静止状态，更不能直接说明自由落体运动是匀变速直线运动，所以C项正确，B、D两项错误．]7．f＋Mg解析箱子在竖直方向上受力情况如图所示，其受重力Mg、地面对它的支持力F N及环对它的摩擦力f′，由牛顿第三定律知f′＝f. 由于箱子处于平衡状态，可得：F N＝f′＋Mg＝f＋Mg. 根据牛顿第三定律，箱子对地面的压力大小等于地面对箱子的弹力大小，则F N′＝F N＝f＋Mg. 1．考点及要求：(1)牛顿运动定律(Ⅱ)；(2)牛顿运动定律的应用(Ⅱ).2.方法与技巧：(1)刚性绳(或接触面)：一种不发生明显形变就能产生弹力的物体，剪断(或脱离)后，弹力立即改变或消失，不需要形变恢复时间，一般题目中所给的细线、轻杆和接触面在不加特殊说明时，均可按此模型处理；(2)弹簧(或橡皮绳)：此种物体的特点是形变量大，形变恢复需要较长时间，在瞬时问题中，其弹力的大小往往可以看成是不变的．间，在瞬时问题中，其弹力的大小往往可以看成是不变的．1．(弹簧模型)如图1所示，质量均为m的木块A和B用一轻弹簧相连，竖直放在光滑的水平面上，木块A上放有质量为2m的木块C，三者均处于静止状态．现将木块C迅速移开，若重力加速度为g，则在木块C移开的瞬间() 图1 A．木块B对水平面的压力迅速变为2mgB．弹簧的弹力大小为mgC．木块A的加速度大小为2gD．弹簧的弹性势能立即减小．弹簧的弹性势能立即减小2．(杆模型)如图2所示，质量为m的小球用水平轻弹簧系住，并用倾角为30°的光滑木板AB托住，小球恰好处于静止状态．当木板AB突然向下撤离的瞬间，小球的加速度大小为() 图2 A.233g B．0 C．g D.33g3. 3. ((多选)如图3所示，A、B两物块质量均为m，用一轻弹簧相连，将A用长度适当的轻绳悬挂于天花板上，系统处于静止状态，B物块恰好与水平桌面接触，此时轻弹簧的伸长量为x，现将悬绳剪断，则下列说法正确的是() 图3 A．悬绳剪断瞬间A物块的加速度大小为2gB．悬绳剪断瞬间A物块的加速度大小为gC．悬绳剪断后A物块向下运动距离2x时速度最大时速度最大D．悬绳剪断后A物块向下运动距离x时加速度最小时加速度最小4.如图4所示，质量为M的框架放在水平地面上，一轻弹簧上端固定在框架上，下端连接一个质量为m的小球，小球上下振动时，框架始终没有跳起．当框架对地面压力为零瞬间，小球的加速度大小为( ) 图4 A ．gB.M －m m g C ．0 D.M ＋m m g5．(多选)如图5所示，弹簧p 和细绳q 的上端固定在天花板上，下端用小钩钩住质量为m的小球C ，弹簧、细绳和小钩的质量均忽略不计．静止时p 、q 与竖直方向的夹角均为60°60°..下列判断正确的有( ) 图5 A ．若p 和球突然脱钩，则脱钩后瞬间q 对球的拉力大小为mgB ．若p 和球突然脱钩，则脱钩后瞬间球的加速度大小为32g C ．若q 和球突然脱钩，则脱钩后瞬间p 对球的拉力大小为12mgD ．若q 和球突然脱钩，则脱钩后瞬间球的加速度大小为g6. (多选多选)如图6所示，在动摩擦因数μ＝0.2的水平面上，质量m ＝2 kg 的物块与水平轻弹簧相连，物块在与水平方向成θ＝45°角的拉力F 作用下处于静止状态，此时水平面对物块的弹力恰好为零，g 取10 m/s 2，以下说法正确的是( ) 图6 A ．此时轻弹簧的弹力大小为20 N B ．当撤去拉力F 的瞬间，物块的加速度大小为8 m/s 2，方向向左，方向向左C ．若剪断弹簧，则剪断的瞬间物块的加速度大小为8 m/s 2，方向向右，方向向右D ．若剪断弹簧，则剪断的瞬间物块的加速度为0 7.物块A 1和A 2、B 1和B 2质量均为m ，A 1、A 2用刚性轻杆相连，B 1、B 2用轻质弹簧连接，两个装置都放在水平支托物上，处于平衡状态，个装置都放在水平支托物上，处于平衡状态，如图如图7所示．今突然迅速地撤去支托物，让物块下落，在撤去支托物的瞬间，A 1、A 2受到的合力分别为F A 1和F A 2，B 1、B 2受到的合力分别为F B 1和F B 2，则( ) 图7 A ．F A 1＝0，F A 2＝2mg ，FB 1＝0，F B 2＝2mgB ．F A 1＝mg ，F A 2＝mg ，F B 1＝0，F B 2＝2mgC ．F A 1＝0，F A 2＝2mg ，F B 1＝mg ，F B 2＝mgD ．F A 1＝mg ，F A 2＝mg ，F B 1＝mg ，F B 2＝mg答案解析1．C 2．A [撤离木板之前，小球处于三力平衡状态，木板对小球的弹力大小等于233mg .当木板突然撤离的瞬间，木板的弹力消失，突然撤离的瞬间，木板的弹力消失，但小球的重力不变，但小球的重力不变，但小球的重力不变，弹簧的弹力也不变，重力与弹簧的弹簧的弹力也不变，重力与弹簧的弹力的合力大小依旧等于木板对小球的弹力233mg ，根据牛顿第二定律有233mg ＝ma ，得a ＝233g ，选项A 正确．] 3．AC [剪断悬绳前，对B 受力分析，B 受到重力和弹簧的弹力，知弹力F ＝mg ，剪断瞬间，对A 分析，A 的合力为F 合＝mg ＋F ＝2mg ，根据牛顿第二定律，得a ＝2g ，故选项A 正确，B 错误．弹簧开始处于伸长状态，弹簧开始处于伸长状态，弹力弹力F ＝mg ＝kx .当向下压缩，mg ＝F ′＝kx ′时，速度最大，x ′＝x ，所以下降的距离为2x ，选项C 正确，D 错误．]4．D [以框架为研究对象进行受力分析可知，当框架对地面压力为零时，其重力与弹簧对其弹力平衡，即F ＝Mg ，故可知弹簧处于压缩状态，再以小球为研究对象分析受力可知F＋mg ＝ma ，联立可解得，小球的加速度大小为a ＝M ＋m m g ，故选项D 正确．] 5．BD [原来p 、q 对球的拉力大小均为mg .p 和球脱钩后，球将开始沿圆弧运动，将q 受的力沿法向和切线正交分解，如图甲，得F －mg cos 60°＝m v 2r ＝0，即F ＝12mg ，合力为mg sin 60°＝ma ，故a ＝32g ，选项A 错误，B 正确；q 和球突然脱钩后瞬间，p 的拉力未来得及改变，仍为mg ，因此合力为mg ，如图乙，球的加速度大小为g .故选项C 错误，D 正确．] 6．AB [物块在重力、拉力F 和弹簧的弹力作用下处于静止状态，由平衡条件得kx ＝F cos θ，mg ＝F sin θ，解得弹簧的弹力kx ＝mg tan 45°＝20 20 N N ，故选项A 正确；撤去拉力F 的瞬间，由牛顿第二定律得kx －μmg ＝ma 1，解得a 1＝8 m/s 2，方向向左，故选项B 正确；剪断弹簧的瞬间，弹簧的弹力消失，则F cos θ＝ma 2，解得a 2＝10 m/s 2，方向向右，故选项C 、D 错误．] 7．B [撤去支托物的瞬间，由于轻杆是刚体(认为无形变)，所以弹力马上发生变化，A 1、A 2立即做自由落体运动，轻杆与A 1、A 2间弹力为零，所以F A 1＝F A 2＝mg ；撤去支托物前，由平衡条件知弹簧弹力大小为mg ，撤去支托物的瞬间，弹簧的形变因物块静止的惯性而不能马上改变，弹力仍保持原值，所以B 1受的合力F B 1＝0，B 2受的合力F B 2＝2mg ，故选项B 正确．]1．考点及要求：(1)牛顿运动定律的应用(Ⅱ)；(2)匀变速直线运动的公式(Ⅱ).2.方法与技巧：(1)抓住两个分析：受力分析和运动过程分析；(2)解决动力学问题时对力的处理方法：合成法和正交分解法；(3)求解加速度是解决问题的关键．求解加速度是解决问题的关键．1．(已知运动分析受力)如图1所示，一物体从倾角为30°的斜面顶端由静止开始下滑，s 1段光滑，s 2段有摩擦，已知s 2＝2s 1，物体到达斜面底端的速度刚好为零，求s 2段的动摩擦因数μ.(g 取10 m/s 2) 图1 2．(已知受力分析运动)如图2所示，在质量为m B ＝30 30 kg kg 的车厢B 内紧靠右壁，放一质量m A ＝20 kg 的小物体A (可视为质点)，对车厢B 施加一水平向右的恒力F ，且F ＝120 N ，使之从静止开始运动．测得车厢B 在最初t ＝2.0 s 内移动s ＝5.0 m ，且这段时间内小物块未与车厢壁发生过碰撞．车厢与地面间的摩擦忽略不计．车厢壁发生过碰撞．车厢与地面间的摩擦忽略不计．图2 (1)计算B 在2.0 s 的加速度；的加速度；(2)求t ＝2.0 s 末A 的速度大小；的速度大小；(3)求t ＝2.0 s 内A 在B 上滑动的距离．上滑动的距离．3．如图3甲所示，在风洞实验室里，一根足够长的固定的均匀直细杆与水平方向成θ＝37°角，质量m ＝1 1 kgkg 的小球穿在细杆上且静止于细杆底端O 处，开启送风装置，有水平向右的恒定风力F 作用于小球上，在t 1＝2 s 时刻风停止．小球沿细杆运动的部分v －t 图象如图乙所示，g 取10 m/s 2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，忽略浮力．求：，忽略浮力．求：图3 (1)小球在0～2 s 内的加速度a 1和2～5 s 内的加速度a 2；(2)小球与细杆间的动摩擦因数μ和水平风力F 的大小．的大小．4．如图4所示为四旋翼无人机，它是一种能够垂直起降的小型遥控飞行器，目前正得到越来越广泛的应用．一架质量m ＝2 kg 的无人机，其动力系统所能提供的最大升力F ＝36 N ，运动过程中所受空气阻力大小恒为f ＝4 N ．g 取10 m/s 2. 图4 (1)无人机在地面上从静止开始，以最大升力竖直向上起飞．求在t ＝5 s 时离地面的高度h . (2)当无人机悬停在距离地面高度H ＝100 m 处，由于动力设备故障，无人机突然失去升力而坠落．求无人机坠落地面时的速度v . (3)在无人机从离地高度H ＝100 m 处坠落过程中，在遥控设备的干预下，动力设备重新启动提供向上最大升力．为保证安全着地，求飞行器从开始下落到恢复升力的最长时间t 1.答案解析1.32解析 设物体的质量为m ，在s 1段物体做匀加速直线运动，在s 2段物体做匀减速运动，在s 1段由牛顿第二定律得： mg sin θ＝ma 1，解得a 1＝g sin θ＝5 m/s 2 在s 2段：μmg cos θ－mg sin θ＝ma 2，解得a 2＝μg cos θ－g sin θ 设s 1段结束时的速度为v ，根据运动学方程，在s 1段：v 2＝2a 1s 1在s 2段：v 2＝2a 2s 2，又s 2＝2s 1解得：μ＝322．(1)2.5 m /s 2 (2)4.5 m/s (3)0.5 m 解析 (1)设t ＝2.0 s 内车厢的加速度为a B ，由s ＝12a B t 2得 a B ＝2.5 m/s 2(2)对B ，由牛顿第二定律：F －f ＝m B a B ，得f ＝45 N 对A ，据牛顿第二定律得A 的加速度大小为a A ＝2.25 m/s 2所以t ＝2.0 s 末A 的速度大小为：v A ＝a A t ＝4.5 m/s. (3)在t ＝2.0 s 内A 运动的位移为s A ＝12a A t 2＝4.5 m ， A 在B 上滑动的距离Δs ＝s －s A ＝0.5 m. 3．(1)15 m /s 2，方向沿杆向上，方向沿杆向上10 m/s 2，方向沿杆向下，方向沿杆向下 (2)0.5 50 N 解析 (1)取沿细杆向上的方向为正方向，由题图可知，在0～2 s 内，a 1＝Δv 1Δt 1＝15 m/s 2(方向沿杆向上) 在2～5 s 内，a 2＝Δv 2Δt 2＝－10 m/s 2(“－”表示方向沿杆向下)． (2)有风力F 时的上升过程，由牛顿第二定律，有 F cos θ－μ(mg cos θ＋F sin θ)－mg sin θ＝ma 1，停风后的上升阶段，由牛顿第二定律，有－μmg cos θ－mg sin θ＝ma 2， 联立解得μ＝0.5，F ＝50 N. 4．(1)75 m (2)40 m/s (3)535 5 s s 解析 (1)由牛顿第二定律：F －mg －f ＝ma 得a ＝6 m/s 2高度h ＝12at 2 解得h ＝75 m (2)下落过程中mg －f ＝ma 1 a 1＝8 m/s 2落地时v 2＝2a 1H 解得v ＝40 m/s (3)恢复升力后向下减速运动过程F －mg ＋f ＝ma 2 a 2＝10 m/s 2设恢复升力时的速度为v m ，则有v 2m 2a 1＋v 2m2a 2＝H 得v m ＝4053 m/s 由v m ＝a 1t 1 解得t 1＝553 s 1．考点及要求：超重和失重(Ⅰ).2.方法与技巧：(1)从受力的角度判断，当物体所受向上的拉力(或支持力)大于重力时物体处于超重状态，小于重力时处于失重状态，等于零时处于完全失重状态；(2)从加速度的角度判断，当物体具有向上的加速度时处于超重状态，具有向下的加速度时处于失重状态，向下的加速度为重力加速度时处于完全失重状态．下的加速度时处于失重状态，向下的加速度为重力加速度时处于完全失重状态．1．(对超重和失重的理解)小明家住十层，他乘电梯从一层直达十层．则下列说法正确的是( ) A ．他始终处于超重状态．他始终处于超重状态B ．他始终处于失重状态．他始终处于失重状态C ．他先后处于超重、平衡、失重状态．他先后处于超重、平衡、失重状态D ．他先后处于失重、平衡、超重状态．他先后处于失重、平衡、超重状态2．(超重和失重的分析)如图1所示，四个质量、形状相同的斜面体放在粗糙的水平面上，将四个质量相同的物块放在斜面顶端，因物块与斜面的摩擦力不同，四个物块运动情况不同，放上A 物块后A 物块匀加速下滑，B 物块获一初速度后匀速下滑，C 物块获一初速度后匀减速下滑，放上D 物块后D 物块静止在斜面上，四个斜面体均保持静止．四种情况下斜面对地面的压力依次为F 1、F 2、F 3、F 4，则它们的大小关系是( ) 图1 A ．F 1＝F 2＝F 3＝F 4B ．F 1>F 2>F 3>F 4C ．F 1<F 2＝F 4<F 3D ．F 1＝F 3<F 2<F 43.在德国首都柏林举行的世界田径锦标赛女子跳高决赛中，克罗地亚选手弗拉西奇以2.04 m 的成绩获得冠军．弗拉西奇的身高约为1.93 m ，忽略空气阻力，g 取10 m/s 2，如图2所示．则下列说法正确的是( ) 图2 A ．弗拉西奇在下降过程中处于完全失重状态．弗拉西奇在下降过程中处于完全失重状态B ．弗拉西奇起跳以后在上升的过程中处于超重状态．弗拉西奇起跳以后在上升的过程中处于超重状态C ．弗拉西奇起跳时地面对她的支持力等于她所受的重力．弗拉西奇起跳时地面对她的支持力等于她所受的重力D ．弗拉西奇起跳时的初速度大约为3 m/s 4．(多选)2013年12月2日1时30分，“嫦娥三号”探测器由长征三号乙运载火箭从西昌卫星发射中心成功发射；12月14日21时，“嫦娥三号”到达距月球表面4 4 mm 处，关闭所有发动机，首次实现软着陆.12月15日晚，“嫦娥三号”着陆器和巡视器顺利互拍成像，“嫦娥三号”任务取得圆满成功．则下列说法正确的是( ) A ．发射初期，“嫦娥三号”处于超重状态．发射初期，“嫦娥三号”处于超重状态B ．发射初期，“嫦娥三号”处于失重状态．发射初期，“嫦娥三号”处于失重状态C ．从距月球表面4 m 处到着陆的过程中，“嫦娥三号”处于失重状态处到着陆的过程中，“嫦娥三号”处于失重状态D ．从距月球表面4 m 处到着陆的过程中，“嫦娥三号”处于超重状态处到着陆的过程中，“嫦娥三号”处于超重状态5.如图3所示，物体A 被平行于斜面的细线拴在斜面的上端，整个装置保持静止状态，斜面被固定在台秤上，物体与斜面间无摩擦，被固定在台秤上，物体与斜面间无摩擦，装置稳定后，当细线被烧断，装置稳定后，当细线被烧断，装置稳定后，当细线被烧断，物体下滑时与静止时物体下滑时与静止时比较，台秤的示数( ) 图3 A ．增加．增加B ．减小．减小C ．不变．不变D ．无法确定．无法确定6．如图4所示，质量为M 的木楔ABC 静置于粗糙水平面上，在斜面顶端将一质量为m 的物体，以一定的初速度从A 点沿平行斜面的方向推出，物体m 沿斜面向下做减速运动，在减速运动过程中，下列说法中正确的是( ) 图4 A ．地面对木楔的支持力大于(M ＋m )gB ．地面对木楔的支持力小于(M ＋m )gC ．地面对木楔的支持力等于(M ＋m )gD ．地面对木楔的摩擦力为0 7．举重运动员在地面上能举起120 120 kg kg 的重物，而在运动着的升降机中却只能举起100 100 kg kg 的重物，求升降机运动的加速度；若在以2.5 m /s 2的加速度加速下降的升降机中，此运动员能举起质量多大的重物？(取g ＝10 m/s 2) 答案解析1．C [小明乘坐电梯从一层直达十层过程中，一定是先向上加速，再向上匀速，最后向上减速，减速，运动过程中加速度方向最初向上，运动过程中加速度方向最初向上，运动过程中加速度方向最初向上，中间为零，最后向下，因此先后对应的状态应该是中间为零，最后向下，因此先后对应的状态应该是超重、平衡、失重三个状态，C 对．] 2．C [设物块和斜面的总重力为G . A 物块匀加速下滑，加速度沿斜面向下，具有竖直向下的分加速度，存在失重现象，则F 1<G ；B 物块匀速下滑，合力为零，斜面体保持静止状态，合力也为零，则系统的合力也为零，故F 2＝G . C 物块匀减速下滑，加速度沿斜面向上，具有竖直向上的分加速度，存在超重现象，则F 3>G ；D 物块静止在斜面上，合力为零，斜面体保持静止状态，合力也为零，则系统的合力也为零，故F 4＝G .故有F 1<F 2＝F 4<F 3，故C 正确，A 、B 、D 错误．] 3．A [在上升和下降过程中，弗拉西奇的加速度等于重力加速度，处于完全失重状态，选项A 正确，选项B 错误；弗拉西奇起跳时地面对她的支持力大于她所受的重力，选项C 错误；弗拉西奇在上升的过程中做竖直上抛运动，由运动学公式v 20＝2gh可得初速度v 0＝2gh＝20×(2.04－1.932)m /s≈4.6 m/s ，选项D 错误．] 4．AC [发射初期，“嫦娥三号”加速上升，加速度向上，处于超重状态；从距月球表面4 m 处到着陆的过程中，关闭所有发动机，“嫦娥三号”加速度为重力加速度，处于失重状态，选项A 、C 正确，B 、D 错误．]5．B [细线被烧断物体沿斜面下滑时不受摩擦力，物体A 将加速下滑，则物体A 的加速度沿竖直向下方向的分量不为0，A 处于失重状态，故台秤的示数将减小，选项B 正确．] 6．A [物体m 沿斜面向下做减速运动，加速度方向沿斜面向上，则其沿竖直向上的方向有分量，系统处于超重状态，故A 正确，B 、C 错误；物体加速度沿水平方向的分量向右，说明地面对木楔的摩擦力方向水平向右，故D 错误．]7．2 m/s 2，方向向上，方向向上160 kg 解析 运动员在地面上能举起m 0＝120 kg 的重物，则运动员能发挥的向上的最大支撑力 F ＝m 0g ＝1 200 N. 在运动着的升降机中只能举起m 1＝100 100 kgkg 的重物，可见该重物超重了，升降机应具有向上的加速度，设此加速度为a 1，对重物由牛顿第二定律得F －m 1g ＝m 1a 1，解得a 1＝2 2 m m /s 2.当升降机以a 2＝2.5 m/s 2的加速度加速下降时，重物失重．设此时运动员能举起的重物质量为m 2，对重物由牛顿第二定律得m 2g －F ＝m 2a 2，解得m 2＝160 kg. 1．考点及要求：(1)图象(Ⅱ)；(2)牛顿运动定律(Ⅱ)；(3)力的合成与分解(Ⅱ).2.方法与技巧：。
【新步步高】2018版浙江高考物理《选考总复习》第五章必考计算题4动力学方法和能量观点的综合应用
图3
1
2
3
4
5
6
(1)大猴从A点水平跳离时速度的最小值；
解析
设猴子从 A点水平跳离时速度的最小值为vmin ，根据平抛运动规 ①
②
律，有 1 2 h1＝2 gt x1＝vmint
联立①②式，得vmin＝8 m/s
答案 8 m/s
③
解析答案
1
2
3
4
5
6
(2)猴子抓住青藤荡起时的速度大小；
解析
猴子抓住青藤后荡到右边石头上的运动过程中机械能守恒，设 ④
解析答案
(2)水平轨道BC的长度x；
1 2 解析 根据竖直方向上的自由落体运动可得，2R＝ 2 gt ， 4×2.5 4R 所以运动的时间为t＝ ＝ s＝1 s， 10 g
水平轨道 BC 的长度即为平抛运动的水平位移的大小，所以 x＝ vDt＝ 5×1 m＝5 m.
答案 5 m
解析答案
(3)小球开始下落的高度h.
方法感悟
解析答案
[题组阶梯突破]
3
4
3.一质量为M＝2 kg的小物块随足够长的水平传送带一起运动，被一水平
向左飞来的子弹击中，子弹从物块中穿过，如图5 甲所示，地面观察者
记录了小物块被击穿后的速度随时间的变化关系，如图乙所示(图中取向
右运动的方向为正方向)，已知传送带的速度保持不变，g取10 m/s2.
动员驾驶功率始终为P＝1.8 kW的摩托车在AB段加速，通过B点时速度
已达到最大vm＝20 m/s，再经t＝13 s的时间通过坡面到达E点，此刻关
闭发动机水平飞出.已知人和车的总质
量m＝180 kg，坡顶高度h＝5 m，落
地点与E点的水平距离s＝16 m，重力
【步步高】2018版浙江省高考物理《选考总复习》文档讲义：第五章实验7探究做功与物体速度变化的关系
[考试标准]实验方案一1．实验原理图1重物通过滑轮牵引小车，当小车的质量比重物的质量大得多且摩擦力忽略不计时，可以把重物所受的重力当作小车受到的牵引力．如图1所示．改变重物的质量或者改变小车运动的距离，也就改变了牵引力做的功，从而探究牵引力做的功与小车获得的速度间的关系．2．实验器材 小车、一端带滑轮的长木板、砝码、钩码、天平、打点计时器、纸带、刻度尺等．3．实验步骤(1)垫高木板不带滑轮的一端，平衡摩擦力．(2)在小车中放入砝码，把纸带穿过打点计时器，连在小车后端、用细线绕过滑轮连接小车和钩码．(3)将小车停在打点计时器附近，先接通电源，再释放小车，关闭打点计时器电源．(4)改变钩码的数量，更换纸带重复进行操作．4．注意事项(1)实验前必须首先平衡摩擦力．(2)必须保证所悬挂钩码的重力远小于小车的重力，这时钩码重力才近似等于小车所受的合外力．5．数据处理(1)小车受到的合外力F ：大小近似等于所挂钩码的重力mg ，故用天平测出钩码的质量m 可求F ≈mg .(2)通过纸带测小车的位移l .(3)求出合力对小车做的功W ＝Fl ＝mgl .(4)通过纸带求出对应位移l 时，小车获得的速度v ＝x n ＋x n ＋12T. 6．结论研究W 与v 的关系，发现合力对小车做的功W 与小车速度的平方成正比，即满足W ∝v 2. 实验方案二1．实验原理(如图2所示)图2(1)一根橡皮筋作用在小车上移动距离x——做功为W.(2)两根橡皮筋作用在小车上移动距离x——做功应为2W.(3)三根橡皮筋作用在小车上移动距离x——做功应为3W.(4)利用打点计时器求出小车离开橡皮筋的速度，列表、作图，由图象可以确定功与速度变化的关系．2．实验器材橡皮筋、小车、木板、打点计时器、纸带、刻度尺、铁钉等．3．实验步骤(1)垫高木板的一端，平衡摩擦力．(2)拉伸的橡皮筋对小车做功：①用一条橡皮筋拉小车——做功W.②用两条橡皮筋拉小车——做功2W.③用三条橡皮筋拉小车——做功3W.(3)测出每次做功后小车获得的速度．(4)分别用各次实验测得的v和W绘制W－v或W－v2、W－v3、……图象，直到明确得出W 和v的关系．4．实验注意事项(1)将木板一端垫高，使小车的重力沿斜面向下的分力与摩擦阻力平衡．方法是轻推小车，由打点计时器打在纸带上的点的均匀程度判断小车是否做匀速运动，找到长木板的一个合适的倾角．(2)测小车速度时，应选纸带上的点均匀的部分，也就是选小车做匀速运动的部分．(3)橡皮筋应选规格一样的．力对小车做的功以一条橡皮筋做的功为单位即可，不必计算出具体数值．(4)小车质量应大一些，使纸带上打的点多一些．5．实验探究的技巧与方法(1)不直接计算W和v的数值，而只是看第2次、第3次……实验中的W和v是第1次的多少倍，简化数据的测量和处理．(2)做W－v图象，或W－v2、W－v3图象，直到作出的图象是一条倾斜的直线．6．实验结论物体速度v与外力做功W间的关系：W与v2成正比.命题点一教材原型实验例1在“探究功与速度变化的关系”实验中，某同学设计了如图3甲所示的实验方案：使小物块在橡皮筋的作用下沿水平桌面被弹出，第二次、第三次…操作时分别改用2根、3根、…同样的橡皮筋将小物块弹出，测出小物块被弹出时的速度，然后找到牵引力对小物块做的功与小物块速度的关系．图3(1)要测得小物块被弹出后的水平速度，需要测量哪些物理量(g已知)：________(填正确答案标号)A．小物块的质量mB．橡皮筋的原长xC．橡皮筋的伸长量ΔxD．桌面到地面的高度hE．小物块抛出点到落地点的水平距离L(2)用测量的物理量表示小物块获得速度大小的表达式________．(3)能够实现橡皮筋对小物块做功整数倍变化的是________．A．增加相同橡皮筋的条数，使小物块每次从相同位置释放B．橡皮筋两端固定，使橡皮筋的伸长量依次加倍C．橡皮筋两端固定，使橡皮筋的长度依次加倍D．释放小物块的位置等间距的变化(4)根据实验数据做出W－v2的图象如图乙所示，图线不通过原点的原因是________________________________________________________________________．解析(1)(2)物块离开桌面后做平抛运动，竖直方向：h＝12gt2，水平方向：L＝v t，解得：v＝L g2h，要测物块被弹出时的速度，需要测量：桌面到地面的高度h，小物块抛出点到落地点的水平距离L，故选D、E.(3)实验时，选择相同的橡皮筋，使橡皮筋的形变量相同，通过改变橡皮筋的条数改变橡皮筋对小车所做的功，故A 正确，B 、C 、D 错误，故选A.(4)物块在桌面上运动时，弹力对物块做正功，摩擦力对物块做负功，由于物块要克服摩擦力做功，则图象不过原点．答案 (1)DE (2)v ＝Lg 2h (3)A (4)物体在桌面上运动时要克服摩擦力做功 题组阶梯突破1．某兴趣小组在探究物体动能大小实验时，让一物体在恒定合外力作用下由静止开始沿直线运动，记录下速度、时间、位置等实验数据，然后分别作出动能E k 随时间变化和动能E k 随位置变化的两个图线，但横坐标没有标出．(1)请你判断物体动能随位置变化的图线应是图4中的________；(2)若图甲中OA 连线的斜率为k 1，图乙中直线的斜率为k 2则物体所受合外力的大小为________，在A 点所对应的瞬时速度的大小为________．图4答案 (1)乙 (2)k 2 2k 1k 2解析 (1)由E k ＝W ＝Fx ，可得：E k 与x 成正比，故乙图是物体动能随位置变化的图线．(2)在乙图中，由E k ＝Fx 得：F ＝E k x 即斜率为：k 2＝E k x① 在甲图中，k 1＝E k t② 由①②得：k 1k 2＝x t③又：在这个过程中平均速度为：v ＝v 2所以：x ＝v 2t ④ 将④代入③得：k 1k 2＝v 2t t 解得：v ＝2k 1k 2. 2．(2016·萧山区模拟)在“探究做功与速度变化关系”的实验中，(1)橡皮筋与小车按图5a 和图b 的两种方式连接，图a 中橡皮筋绕过小车前端的钉子，图b 中橡皮筋系在小车前端的小环中．图5你认为橡皮筋与小车之间的连接方式合理的是________(填“a ”或“b ”)．(2)下列说法中正确的是________．A ．实验时应使长木板保持水平B ．在释放小车后再接通电源，使打点计时器正常工作C ．利用打点计时器打下的纸带来测定小车加速过程中的最大速度D ．利用打点计时器打下的纸带来测定小车加速过程中的平均速度(3)实验时所用的电源如图6所示，则打点计时器应选________(填“电磁打点计时器”或“电火花计时器”)．图6答案(1)a(2)C(3)电磁打点计时器解析(1)为了方便增加橡皮筋，橡皮筋从车顶的钉子上跨过，不从车前的环里穿过，故a图连接更合理．(2) 实验要探究合力做的功与速度变化的关系，并且用橡皮筋做的功代替总功，故必须保证橡皮筋的拉力等于小车所受的合力，由于摩擦不能忽略，所以应该将长木板一端适当垫高以平衡摩擦力，故A错误；在中学阶段，用打点计时器测量时间时，为有效利用纸带，总是先接通电源后释放纸带，故B错误；当橡皮筋做功完毕小车应获得最大速度，由于平衡了摩擦力所以小车以后要做匀速运动，相邻两点间的距离基本相同．所以计算小车速度应该选择相邻距离基本相同的若干个点作为小车的匀速运动阶段，用这些点计算小车的最大速度．故C 正确，D错误．故选C.(2)由于电源是学生电源，电磁打点计时器的电压为4～6 V，所以要选择电磁打点计时器．命题点二拓展创新实验例2某学习小组在“探究功与速度变化关系”的实验中采用了如图7甲所示的实验装置．图7(1)将气垫导轨接通气泵，通过调平螺丝调整气垫导轨使之水平，检查是否调平的方法是____________________．(2)如图乙所示，游标卡尺测得遮光条的宽度Δd ＝______cm ；实验时，将橡皮条挂在滑块的挂钩上，向后拉伸一定的距离，并做好标记，以保证每次拉伸的距离恒定．现测得挂一根橡皮条时，滑块弹离橡皮条后，经过光电门的时间为Δt ，则滑块最后匀速运动的速度表达式为________(用字母表示)．(3)逐条增加橡皮条，记录每次遮光条经过光电门的时间，并计算出对应的速度．则画出的W －v 2图象应是__________．解析 (1)将滑块轻置于气垫导轨之上，看其是否滑动(将滑块置于气垫导轨之上，轻推是否匀速)；(2)游标尺零刻度线对应的主尺上整数部分为5 mm ，游标尺第10条刻度线与主尺某刻度线对齐，10×0.05 mm ＝0.50 mm ，故读数为5.50 mm ＝0.550 cm.光电门测量的是运动物体挡光时间内的平均速度，因为遮光条较窄，所以可看作测量的是瞬时速度．所以v ＝Δd Δt；(3)由动能定理有W ＝12m v 2，画出的W －v 2图象是一条过原点的直线． 答案 (1)将滑块轻置于气垫导轨之上，看其是否滑动(将滑块置于气垫导轨上，轻推是否匀速)(2)0.550 Δd Δt(3)一条过原点的直线 题组阶梯突破3．某兴趣小组在做探究合力做功和物体速度变化关系的实验前，提出了以下几种猜想：①W ∝v ；②W ∝v 2；③W ∝v 3.他们的实验装置如图8所示，PQ 为一块倾斜放置的薄木板，实验开始，他们共同探究如何测量出小车通过斜面底端Q 点的速度．有位同学认为可以通过实验改进，不需要测出小车通过Q 点的速度，也能完成实验．他的方案是：图8①将另一长木板置于水平桌面上．②在薄木板上标出等距离的位置点，然后将薄木板倾斜放置于长木板上并固定．③将小车从薄木板上离长木板最近的第1位置释放，记下小车在长木板上停止的位置x 1.④将小车分别从薄木板第2、第3…位置释放，记下小车在长木板上停止的位置x2，x3，…⑤用刻度尺测量出各位置点离斜面底部的距离．大家经过讨论采纳了该同学的建议，请你思考他们的探究思路并回答下列问题．(1)小车从薄木板上某一位置由静止下滑，下滑过程中合力做功，本实验中通过改变______________来控制合力所做的功成倍增加．(2)该实验中，将小车滑到薄木板底部Q点速度的测量转化为________的测量．答案(1)小车在薄木板上的下滑位置(2)在长木板上滑行的距离解析(1)小车从薄木板上某一位置由静止下滑，下滑过程中合力做功，通过改变小车在薄木板上的下滑位置，使合力做功成倍增加；(2)该实验中，将小车滑到薄木板底部Q点速度的测量转化为在长木板上滑行的距离的测量．4．某中学科技研究小组成员李军同学计划通过物体在斜面上运动的实验探究“合外力做功与物体速度变化的关系”．实验开始前，该同学提出了以下几种猜想：W∝v，W∝v，W∝v2.实验装置如图9甲所示，MN为一块倾斜放置的木板，在N处固定一个速度传感器(用来测量物体每次通过N点的速度)，每次实验，物体都由静止从斜面上释放．图9(1)为了记录实验数据，李军同学设计了以下表格，其中x代表物体在斜面上无初速度释放时的初始位置到速度传感器的距离，v表示物体每次通过N点的速度.填“能”或“不能”)得出W∝v，你对此提出的建议是___________________________________.(2)在此实验中，木板与物体间摩擦力的大小__________(填“会”或“不会”)影响探究的结果．答案(1)见解析图不能应进一步绘制x－v2图象(2)不会解析(1)在坐标系中描点，绘制图象如图所示，由于得到的是一段曲线，所以不能得出W∝v，对此提出的建议是：应进一步绘制x－v2图象．(2)物体下滑时，对物体做功的是重力与摩擦力，只要摩擦力是定值就行，不用管具体的数值．5．某学习小组利用如图10所示的装置探究做功与物体速度变化的关系．图10(1)将气垫导轨调至水平，安装好实验器材，从图中读出两光电门之间的距离s ＝________ cm.(2)测量挡光条的宽度d ，记录挡光条通过光电门1和2所用的时间Δt 1和Δt 2，并从拉力传感器中读出滑块受到的拉力F ，为了完成实验，还需要直接测量的一个物理量是____________．(3)该实验是否需要满足砝码盘和砝码总质量远小于滑块、挡光条和拉力传感器的总质量？________(填“是”或“否”)．答案 (1)50.00 (2)滑块、挡光条和拉力传感器的总质量 (3)否解析 (1)光电门1处刻度尺读数为23.00 cm ，光电门2处刻度尺读数为73.00 cm ，故两光电门之间的距离s ＝73.00 cm －23.00 cm ＝50.00 cm.(2)由于光电门的宽度d 很小，所以我们用很短时间内的平均速度代替瞬时速度，滑块通过光电门1的速度为v 1＝d Δt 1，滑块通过光电门2的速度为v 2＝d Δt 2，根据功能关系需要验证的关系式为Fs ＝12M v 22－12M v 21＝12M (d Δt 2)2－12M (d Δt 1)2，可见还需要测量出M ，即滑块、挡光条和拉力传感器的总质量．(3)该实验中由于已经用拉力传感器测出绳子拉力大小，没有将砝码和砝码盘的重力作为滑块的拉力，故不需要满足砝码和砝码盘的总质量远小于滑块、挡光条和拉力传感器的总质量．。
高2021届高2018级版步步高3-5高中物理第三章 5
5核裂变[学习目标] 1.知道什么是核裂变.2.知道链式反应及链式反应的条件, 并能计算裂变释放的核能.3.了解裂变反应堆的工作原理, 知道如何控制核反应的速度以及如何防止核污染.一、核裂变1.核裂变重核被中子轰击后分裂成两个(或几个)中等质量原子核, 并放出核能的过程.2.铀核裂变用中子轰击铀核时, 铀核发生裂变, 其产物是多种多样的, 其中一种典型的反应是235 92U＋10 n→144 56Ba＋8936Kr＋310n.3.链式反应当一个中子引起一个重核裂变后, 裂变释放的中子再引起其他重核裂变, 且能不断继续下去, 这种反应称为链式反应.4.链式反应的条件(1)铀块的体积大于等于临界体积.(2)有足够数量的慢中子.二、核电站1.核反应堆:利用核能发电的核心设施是核反应堆.它主要由以下几部分组成:(1)燃料:铀棒.(2)减速剂:铀235容易捕获慢中子发生反应, 可采用石墨、重水、普通水作减速剂.(3)控制棒:为控制能量释放的速度, 需控制中子的数目, 采用镉棒作为控制棒来控制链式反应的速度.2.工作原理:核燃料裂变释放的能量, 使反应区温度升高.3.能量输出:利用水或液态的金属钠等流体在反应堆内外循环流动, 把反应堆内的热量传输出去, 用于发电.4.核污染的处理:在反应堆的外面需要修建很厚的水泥层, 用来屏蔽裂变反应放出的各种射线, 核废料具有很强的放射性, 需要装入特制的容器, 深埋地下或海底.[即学即用]1.判断下列说法的正误.(1)铀核的裂变是一种天然放射现象.(×)(2)铀块的体积大于或等于临界体积时链式反应才能不停地进行下去.(√)(3)中子的速度越快, 越容易发生铀核裂变.(×)(4)铀核裂变的产物是钡和氪, 且固定不变.(×)(5)核反应堆是通过调节中子数目以控制反应速度.(√)(6)核反应堆用过的核废料无毒无害.(×)2.当235 92U俘获一个慢中子后发生的裂变反应可以有多种方式, 其中一种可表示为:235 92U＋10 n→139 54Xe＋9438Sr＋310n.已知235 92U的原子质量为235.043 9 u, 10n的原子质量为1.008 7 u, 139 54Xe的原子质量为138.917 8 u, 9438Sr的原子质量为93.915 4 u, 且1 u的质量对应的能量为9.3×102 MeV, 此裂变反应释放出的能量是________MeV.答案 1.8×102解析ΔE＝Δm·c2＝(235.043 9＋1.008 7－138.917 8－93.915 4－3×1.008 7)×9.3×102 MeV≈1.8×102 MeV.一、核裂变及链式反应[导学探究]如图1为铀核裂变示意图.图1(1)什么是裂变？写出上述铀核裂变的核反应方程.(2)只要有中子轰击铀块就可以产生链式反应吗？答案(1)重核分裂成几个中等质量原子核的现象称为核裂变.上面这个过程可以用下面的方程式来表示235 92U＋10n→144 56Ba＋8936Kr＋310n(2)铀块体积应大于或等于临界体积、要有足够数量的慢中子才能发生链式反应.[知识深化]1.常见的裂变方程(1)235 92U＋10n―→139 54Xe＋9538Sr＋210n(2)235 92U＋10n―→144 56Ba＋8936Kr＋310n2.链式反应发生的条件(1)铀块的体积大于或等于临界体积.体积超过临界体积时, 保证中子能够碰到铀核.(2)有足够浓度的铀235.(3)有足够数量的慢中子.3.铀的同位素中铀235比铀238更容易发生链式反应.4.核裂变时发生质量亏损, 放出能量.例1铀核裂变时, 对于产生链式反应的重要因素, 下列说法中正确的是()A.铀块的质量是重要因素, 与体积无关B.为了使裂变的链式反应容易发生, 最好直接利用裂变时产生的中子C.若铀235的体积超过它的临界体积, 裂变的链式反应就能够发生D.能否发生链式反应与铀的质量无关答案 C解析要使铀核裂变产生链式反应, 铀块的体积必须大于或等于临界体积或铀块的质量大于或等于临界质量, 裂变反应中产生的中子为快中子, 这些快中子不能直接引发新的裂变, 如果铀块的质量大, 则其体积大, 若超过临界体积时则发生链式反应, 由此知A、B、D错误, C 正确.二、重核裂变释放的核能的计算[导学探究]下面是铀核裂变反应中的一个核反应方程:235 92U＋10n→136 54Xe＋9038Sr＋1010n.已知铀235的质量为235.043 9 u, 中子的质量为1.008 7 u, 锶90的质量为89.907 7 u, 氙136的质量为135.907 2 u, 则此核反应中质量亏损是多少？释放的总能量是多少？(已知1 u相当于931.5 MeV的能量)答案质量亏损是反应前的总质量减去反应后的总质量:Δm＝(235.043 9＋1.008 7－89.907 7－135.907 2－10×1.008 7)u＝0.150 7 u释放的总能量为ΔE＝931.5×0.150 7 MeV＝140.377 05 MeV.[知识深化]1.铀核裂变为中等质量的原子核, 发生质量亏损, 所以放出能量.一个铀235核裂变时释放的能量如果按200 MeV估算, 1 kg铀235全部裂变放出的能量相当于2 800 t标准煤完全燃烧时释放的能量, 裂变时能产生几百万度的高温.2.计算释放的核能:质量单位为“u”时, 可直接用“1 u的质量亏损放出能量931.5 MeV”计算总能量；当质量单位为“kg”时, 直接乘以(3.0×108)2, 总能量单位为焦耳.例2用中子轰击铀核(235 92U), 其中的一个可能反应是分裂成钡(141 56Ba)和氪(9236Kr)两部分, 放出3个中子.它们的质量如下:m U＝390.313 9×10－27 kg, m n＝1.674 9×10－27 kg；m Ba＝234.001 6×10－27 kg, m Kr＝152.604 7×10－27 kg.试写出核反应方程, 求出反应中释放的核能.答案10n＋235 92U―→141 56Ba＋9236Kr＋310n 3.220 2×10－11 J解析铀核裂变方程为10n＋235 92U―→141 56Ba＋9236Kr＋310n,则核反应前后的质量亏损为Δm＝m U＋m n－m Ba－m Kr－3m n＝3.578×10－28 kg,由爱因斯坦质能方程可得释放的核能为ΔE＝Δmc2＝3.578×10－28×(3×108)2 J＝3.220 2×10－11 J.三、核电站1.核电站的主要组成:核电站的核心设施是核反应堆, 反应堆用的核燃料是铀235, 它的主要部件列表如下:2.核电站发电的优点(1)消耗的核燃料少.(2)作为核燃料的铀、钍等在地球上可采储量大, 所能提供的能量大.(3)对环境的污染要比火力发电小.例3如图2所示是慢中子反应堆的示意图, 对该反应堆的下列说法中正确的是()图2A.铀235容易吸收快中子后发生裂变反应B.快中子跟减速剂的原子核碰撞后能量减少, 变成慢中子, 慢中子容易被铀235俘获而引起裂变反应C.控制棒由镉做成, 当反应过于激烈时, 使控制棒插入浅一些, 让它少吸收一些中子, 链式反应的速度就会慢一些D.要使裂变反应更激烈一些, 应使控制棒插入深一些, 使大量快中子碰撞控制棒后变成慢中子, 链式反应的速度就会快一些答案 B解析快中子容易与铀235“擦肩而过”, 快中子跟减速剂的原子核碰撞后能量减少, 变成慢中子, 慢中子容易被铀235俘获而引起裂变反应, 选项B正确, A错误；控制棒由镉做成, 镉吸收中子的能力很强, 当反应过于激烈时, 使控制棒插入深一些, 让它多吸收一些中子, 链式反应的速度就会慢一些, 要使反应更激烈, 应使控制棒插入浅一些, 选项C、D都错误.1.(对核裂变的理解)(多选)铀核裂变是核电站核能的重要来源, 其一种裂变反应为235 92U＋10 n―→144 56Ba＋8936Kr＋310n, 下列说法正确的有()A.上述裂变反应中伴随着中子放出B.铀块体积对链式反应的发生无影响C.铀核的链式反应可人工控制D.铀核的半衰期会受到环境温度的影响答案AC解析从裂变反应方程式可以看出裂变反应中伴随着中子放出, A对；铀块体积对链式反应的发生有影响, B错；铀核的链式反应可人工控制, C对；铀核的半衰期不会受到环境温度的影响, D错.2.(核反应堆的认识)如图3所示, 镉棒在核反应中的作用是()图3A.使快中子变成慢中子B.使慢中子变成快中子C.使反应速度加快D.控制反应速度, 调节反应速度的快慢答案 D解析在核反应堆中石墨使快中子变为慢中子, 镉棒吸收中子, 控制反应速度, 调节反应速度的快慢.3.(对裂变方程的理解)在众多的裂变反应中, 有一种反应方程为235 92U＋10n→141 56Ba＋9236Kr＋a X, 其中X为某种粒子, a为X的个数, 则()A.X为中子, a＝2B.X为中子, a＝3C.X为质子, a＝2D.X为质子, a＝3答案 B解析根据核电荷数守恒可知, X的电荷数为0, X必为中子10n, 由质量数守恒可知a＝3, 选项B正确.4.(裂变释放核能的计算)铀核(235 92U)裂变成钡(141 56Ba)和氪(9236Kr).已知235 92U、141 56Ba、9236Kr以及中子的质量分别是235.043 9u、140.913 9 u、91.897 3 u和1.008 7 u.(已知1 u相当于931.5 MeV的能量)(1)试写出铀核裂变反应方程, 并计算1个235U核裂变时放出的核能；(2)我国秦山核电站的装机容量为3.0×105 kW, 假如全部235U都能够发生这样的裂变, 释放核能的1.2%可转化为电能, 试由此估算电站1年要消耗多少235 92U?答案(1)235 92U＋10n→141 56Ba＋9236Kr＋310n200.6 MeV(2)9.6×103 kg解析(1)核反应方程为235 92U＋10n→141 56Ba＋9236Kr＋310n,核反应中的质量亏损为Δm＝235.043 9 u－140.913 9 u－91.897 3 u－2×1.008 7 u＝0.215 3 u则一个235U核裂变所释放的能量为ΔE＝0.215 3×931.5 Mev＝200.6 Mev.(2)核电站1年所产生的电能为E＝Pt, t＝365×24×3 600 s.每摩尔235U全部裂变所释放的能量为N A·ΔE, N A为阿伏伽德罗常量, 而235U的摩尔质量为M U＝0.235 kg/mol,所以电站1年要消耗的235 92U的质量m＝PtηN AΔE M U, 其中ΔE＝200.6 MeV＝3.2×10－11 J代入数据得m＝9.6×103 kg.一、选择题考点一重核的裂变及裂变过程1.当一个重核裂变时, 它所产生的两个核()A.含有的总质子数比裂变前重核的质子数少B.含有的总中子数比裂变前重核的中子数多C.裂变时释放的能量等于俘获中子时得到的能量D.可能是多种形式的两个核的组合答案 D解析一个重核裂变时, 在产生两个核的同时, 也放出中子, 所以新产生的两个核的总中子数比裂变前重核的中子数要少, 两个核的总质子数与裂变前重核的质子数相等, 选项A、B错误；裂变时放出的能量主要是反应前后质量亏损而产生的能量, 要远大于俘获中子时得到的能量, C项错误；重核裂变的产物是多种多样的, D项正确.2.1938年哈恩用中子轰击铀核, 发现产物中有原子核钡(Ba)、氪(Kr)、中子和一些γ射线.下列关于这个实验的说法中正确的是()A.这个实验的核反应方程是235 92U＋10n→144 56Ba＋8936Kr＋10nB.这是一个核裂变过程, 反应后粒子质量之和大于反应前粒子质量之和C.这个反应中释放出的能量不可以用爱因斯坦的质能方程来计算D实验中产生的γ射线穿透能力极强答案 D解析根据质量数守恒、电荷数守恒, 铀核裂变的核反应方程应为:235 92U＋10n→144 56Ba＋8936Kr＋310 n, 选项A错误；铀核裂变过程中产生γ射线, 放出能量, 发生质量亏损, 释放的能量可根据爱因斯坦的质能方程计算, 选项B、C错误；核反应中产生的γ射线, 穿透能力极强, 选项D 正确.3.原子核反应有广泛的应用, 如用于核电站等, 在下列核反应中, 属于核裂变反应的是()A.10 5B＋10n→73Li＋42HeB.238 92U→234 90Th＋42HeC.14 7N＋42He→17 8O＋11HD.235 92U＋10n→141 56Ba＋9236Kr＋310n答案 D4.一个235 92U原子核在中子的轰击下发生一种可能的裂变反应的裂变方程为235 92U＋10n→X＋9438Sr ＋210n, 则下列叙述正确的是()A.X原子核中含有86个中子B.X原子核中含有141个核子C.因为裂变时释放能量, 根据E＝mc2, 所以裂变后的总质量数增加D.因为裂变时释放能量, 出现质量亏损, 所以生成物的总质量数减少答案 A解析X原子核中的核子数为(235＋1)－(94＋2)＝140个, B错误；中子数为140－(92－38)＝86个, A正确；裂变时释放能量, 出现质量亏损, 但是其总质量数是不变的, C、D错误.考点二核电站5.原子反应堆是实现可控制的重核裂变链式反应的一种装置, 它的主要组成部分是()A.原子燃料、减速剂、冷却系统和控制调节系统B.原子燃料、减速剂、发热系统和传热系统C.原子燃料、调速剂、碰撞系统和热系统D.原子燃料、中子源、原子能聚存和输送系统答案 A解析核反应堆的主要部分包括①燃料, 即浓缩铀235；②减速剂, 采用石墨、重水或普通水；③控制调节系统, 用控制棒控制链式反应的速度；④冷却系统, 水或液态金属钠等流体在反应堆内外循环流动, 把反应堆的热量传输出去, 用于发电, 故A正确, B、C、D错误.6.(多选)为使链式反应平稳进行, 可采用下列办法中的()A.铀块可制成任何体积B.铀核裂变释放的中子可直接去轰击另外的铀核C.通过慢化剂使产生的中子减速D.用镉棒作为控制棒, 控制反应的剧烈程度, 使反应平稳进行答案CD解析铀块小于临界体积将不会发生裂变反应, A错；中子的速度不能太快, 否则会与铀核“擦肩而过”, 铀核不能“捉”住它, 不能发生核裂变, B错；镉棒吸收中子, 控制反应剧烈程度, 使反应平稳进行, D对；通过慢化剂使中子减速, 目的是使中子更容易被铀核俘获, 发生链式反应, C 对.考点三 核裂变释放核能的计算7.(多选)核电站的核能来源于235 92U 核的裂变, 下列说法中正确的是( )A.反应后的核废料已不具有放射性, 不需要进一步处理B.235 92U 的一种可能的裂变是变成两个中等质量的原子核, 如139 54Xe 和9538Sr, 反应方程式为235 92U ＋10n →139 54Xe ＋9538Sr ＋210n C.235 92U 原子核中有92个质子、143个中子 D.一个235 92U 核裂变的质量亏损为Δm ＝0.215 5 u, 则释放的核能约201 MeV答案 BCD解析 反应后的核废料仍然具有放射性, 需要进一步处理, 故A 错误；发生核反应的过程满足电荷数守恒和质量数守恒, 可判断B 正确；92为U 元素的质子数, 中子数为235－92＝143, 故C 正确；根据质能方程与质量亏损可知, 裂变时释放的能量是ΔE ＝0.215 5×931.5 MeV ≈201 MeV, 故D 正确.8.一个铀235吸收一个中子发生核反应时大约放出196 MeV 的能量, 则1 g 纯235 92U 完全发生核反应时放出的能量为(N A 为阿伏伽德罗常量)( )A.N A ×196 MeVB.235N A ×196 MeVC.235×196 MeVD.N A 235×196 MeV 答案 D解析 由于1 mol 的铀核质量为235 g,1 g 铀235为1235mol, 因此1 g 纯235 92U 完全发生核反应时释放的能量ΔE ＝N A 235×196 MeV , 故D 正确. 二、非选择题9.(裂变释放核能的计算)现有的核电站常用的核反应之一是:235 92U ＋10n ―→143 60Nd ＋Zr ＋310n ＋8 0－1e ＋ν(1)核反应方程中的ν是反中微子, 它不带电, 质量数为零, 试确定生成物锆(Zr)的电荷数与质量数；(2)已知铀核的质量为235.043 9 u, 中子的质量为1.008 7 u, 钕(Nd)核的质量为142.909 8 u, 锆(Zr)核的质量为89.904 7 u, 试计算1 kg 铀235裂变释放的能量为多少？(1 u ＝1.660 6×10－27kg)答案 (1)40 90 (2)8.1×1013 J解析 (1)锆的电荷数Z ＝92－60＋8＝40,质量数A ＝236－146＝90.核反应方程中用符号9040Zr 表示.(2)1 kg 铀235中铀核的个数为n ＝1235.043 9×1.660 6×10－27(个)＝2.56×1024(个) 不考虑核反应中生成的电子质量,1个铀235核裂变产生的质量亏损为Δm ＝0.212 u,释放的能量为ΔE ＝0.212×931.5 MeV ≈197.5 MeV则1 kg 铀235完全裂变释放的能量为E ＝n ΔE ＝2.56×1024×197.5 MeV ≈8.1×1013 J.10.(核裂变反应的综合应用)在可控核反应堆中需要使快中子减速, 轻水、重水和石墨等常用作减速剂.中子在重水中可与21H 核碰撞减速, 在石墨中与12 6C 核碰撞减速.上述碰撞可简化为弹性碰撞模型.某反应堆中快中子与静止的靶核发生对心正碰, 通过计算说明, 仅从一次碰撞考虑, 用重水和石墨作减速剂, 哪种减速效果更好？答案 用重水作减速剂减速效果更好解析 设中子质量为M n , 靶核质量为M , 由动量守恒定律得M n v 0＝M n v 1＋M v 212M n v 02＝12M n v 12＋12M v 22 解得v 1＝M n －M M n ＋M v 0在重水中靶核质量M H ＝2M n ,v 1H ＝M n －M H M n ＋M Hv 0＝－13v 0 在石墨中靶核质量M C ＝12M n ,v 1C ＝M n －M C M n ＋M Cv 0＝－1113v 0 与重水靶核碰后中子速度较小, 故重水减速效果更好.。
【步步高】2018版浙江省高考物理《选考总复习》文档讲义：第三章第1讲-牛顿运动三定律、力学单位制
[考试标准]一、牛顿第一定律1．内容一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态．2．意义(1)指出力不是维持物体运动的原因，而是改变物体运动状态的原因，即力是产生加速度的原因．(2)指出了一切物体都有惯性，因此牛顿第一定律又称为惯性定律．(3)牛顿第一定律描述的只是一种理想状态，而现实中不受力作用的物体是不存在的，当物体受外力但所受合力为零时，其运动效果跟不受外力作用时相同，物体将保持静止或匀速直线运动状态．3．惯性(1)定义：物体具有保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质．(2)量度：质量是物体惯性大小的唯一量度，质量大的物体惯性大，质量小的物体惯性小．(3)普遍性：惯性是物体的固有属性，一切物体都有惯性，与物体的运动情况和受力情况无关．[深度思考]判断下列说法是否正确．(1)牛顿第一定律不能用实验验证．(√)(2)在水平面上滑动的木块最终停下来，是因为没有外力维持木块运动的结果．(×)(3)物体运动时受到惯性力的作用．(×)(4)物体匀速运动时才有惯性，加速时没有惯性．(×)二、牛顿第二定律物体加速度的大小跟它受到的作用力成正比，跟它的质量成反比，加速度的方向跟作用力的方向相同．表达式：F＝ma.三、力学单位制1．力学中的基本物理量及单位(1)力学中的基本物理量是长度、质量、时间．(2)力学中的基本单位：基本物理量的所有单位都是基本单位．如：毫米(mm)、克(g)、毫秒(ms)等等．三个基本物理量的单位在国际单位制中分别为米(m)、千克(kg)、秒(s)．2．单位制(1)由基本单位和导出单位组成的单位系统叫做单位制．(2)国际单位制(SI)：国际计量大会制定的国际通用的、包括一切计量领域的单位制，叫做国际单位制．3．单位制的应用问题中的已知量的单位都用国际单位制表示时，计算的结果也是用国际单位制表示的．因此，用国际单位制进行计算时，可以不必一一写出各个已知量的单位，只在数字后面写出正确的单位就可以了．高中阶段进行物理量的计算时，一律采用国际单位制．在进行计算或检查的过程中，如果发现所求结果的单位与采用的单位制中该量的单位不一致，那么该公式或计算结果肯定是错误的．[深度思考]判断下列说法是否正确．(1)在力学范围内，国际单位制规定长度、质量、力为三个基本物理量．(×)(2)后人为了纪念牛顿，把“牛顿”作为力学中的基本单位．(×)(3)1 N＝1 kg·m·s－2.(√)(4)“秒”“克”“摄氏度”都属于国际单位制中的基本单位．(×)四、牛顿第三定律1．作用力和反作用力：两个物体之间的作用总是相互的，一个物体对另一个物体施加了力，另一个物体同时对这个物体也施加了力．2．牛顿第三定律：(1)内容：两个物体之间的作用力与反作用力总是大小相等，方向相反，作用在同一条直线上．(2)表达式：F＝－F′.[深度思考]由于作用力与反作用力大小相等、方向相反，所以作用效果可以抵消，合力为零，这种认识对吗？答案不对．解析作用力与反作用力作用在两个物体上，不可相互抵消．1．以下说法正确的是()A．物体不受外力作用时，一定处于静止状态B．要物体运动必须有力作用，没有力的作用，物体将静止C．要物体静止必须有力作用，没有力的作用，物体将运动D．物体不受外力作用时，总保持原来的匀速直线运动状态或静止状态答案 D2．下列说法正确的是()A．物体运动速度很大，受到的合外力不可能为零B．物体运动速度变化越快，它受的合外力越大C．物体速度方向一定与合外力的方向相同D．由F＝ma可知，物体所受合外力与物体的质量和加速度都成正比答案 B3．(2015·浙江1月学考·1)在国际单位制中，速度单位的符号是()A．N·kg B．kg/NC．m/s D．m/s2答案 C4．关于作用力与反作用力，下列说法中正确的是()A．物体相互作用时，先有作用力而后才有反作用力B．作用力与反作用力大小相等、方向相反，作用在同一条直线上，因此它们的合力为零C．弹力的反作用力一定是弹力D．马能将车拉动，是因为马拉车的力大于车拉马的力答案 C命题点一牛顿第二定律例1如图1所示，A、B两木块间连一轻质弹簧，A、B质量相等，一起静止地放在一块木板上，若将此木板突然抽去，在此瞬间，A、B两木块的加速度分别是()图1A．a A＝0，a B＝2gB．a A＝g，a B＝gC．a A＝0，a B＝0D．a A＝g，a B＝2g解析由抽出木板前的平衡状态可知弹簧的弹力F＝mg，抽出木板的瞬间，弹簧的弹力不变，上面木块受到的合外力仍然为零，加速度为零，下面木块受到弹力和重力的作用，合外力为2mg，故加速度为2g.答案 A求解瞬时加速度问题时应抓住“两点”1．物体的受力情况和运动情况是时刻对应的，当外界因素发生变化时，需要重新进行受力分析和运动分析．2．加速度可以随着力的突变而突变，而速度的变化需要一个过程的积累，不会发生突变．题组阶梯突破1．(多选)(2016·余姚市调研)关于速度、加速度、合外力之间的关系，正确的是()A．物体的速度越大，则加速度越大，所受的合外力也越大B．物体的速度为零，则加速度为零，所受的合外力也为零C．物体的速度为零，但加速度可能很大，所受的合外力也可能很大D．物体的速度很大，但加速度可能为零，所受的合外力也可能为零答案CD解析物体的速度大小与加速度大小及所受合外力大小无关，故C、D正确，A、B错误．2．(2016·台州市联考)人站在地面，竖直向上提起质量为1 kg的物体，物体获得的加速度为5 m/s2(g取10m/s2)．则此过程中人对物体的作用力为()A．5 N B．10 N C．15 N D．20 N答案 C解析根据牛顿第二定律，物体在竖直方向上有F－mg＝ma，求得F＝15 N.3．(多选)一个质量为2 kg的物体，在5个共点力的作用下保持静止，若同时撤去其中大小分别为15 N和10 N的两个力，其余的力保持不变，此时该物体的加速度大小可能是() A．2 m/s2B．3 m/s2C．12 m/s2D．15m/s2答案BC解析由平行四边形定则可知，15 N和10 N的两个力的合力的大小范围是5 N≤F合≤25 N，即加速度的大小范围是2.5 m/s2≤a≤12.5 m/s2，所以可能的是B、C.命题点二牛顿第三定律例2如图2所示，质量相等的甲、乙两人所用绳子相同，甲拉住绳子悬在空中处于静止状态；乙拉住绷紧绳子的中点把绳子拉断了，则()图2A．绳子对甲的拉力小于甲的重力B．绳子对甲的拉力大于甲对绳子的拉力C．乙拉断绳子前瞬间，绳上的拉力一定小于乙的重力D．乙拉断绳子前瞬间，绳上的拉力一定大于乙的重力解析由平衡条件可知，绳子对甲的拉力大小等于甲受到的重力，A错；由作用力与反作用力的关系可知，绳子对甲的拉力等于甲对绳子的拉力，B错；乙能把绳子拉断，对于具有同样承受能力的绳子，说明乙拉断绳子前的瞬间绳上的拉力一定大于绳子的承受力，而甲拉的绳子能承受甲的重力，甲、乙质量相等，因此绳上的拉力一定大于乙的重力，C错，D对．答案 D相互作用力与平衡力1．作用力与反作用力的“三同、三异、三无关”(1)“三同”：①大小相同；②性质相同；③变化情况相同．(2)“三异”：①方向不同；②受力物体不同；③产生的效果不同．(3)“三无关”：①与物体的种类无关；②与物体的运动状态无关；③与物体是否和其他物体存在相互作用无关．2．相互作用力与平衡力的比较题组阶梯突破4．如图3所示，物块P与木板Q叠放在水平地面上，木板Q对物块P的支持力的反作用力是()图3A．物块P受到的重力B．地面对木板Q的弹力C．物块P对木板Q的压力D．地球对木板Q的吸引力答案 C解析两个物体之间的作用力和反作用力总是大小相等，方向相反，作用在同一条直线上，且作用在两个相互作用的物体上，所以Q对P的支持力的反作用力是P对Q的压力，选项C 正确．5．一物体受绳的拉力作用由静止开始前进，先做加速运动，然后做匀速运动，最后做减速运动，则下列说法中正确的是()A．加速前进时，绳拉物体的力大于物体拉绳的力B．减速前进时，绳拉物体的力小于物体拉绳的力C．只有在匀速前进时，绳拉物体的力与物体拉绳的力大小才相等D．不管物体如何前进，绳拉物体的力与物体拉绳的力大小总相等答案 D解析“绳”与“物”是一对相互作用的物体，“绳”与“物”之间的作用力与反作用力永远遵循牛顿第三定律，与相互作用的性质、物体的运动状态均无关系，总是等大、反向、作用在不同物体上且在同一条直线上．6．手拿一个锤头敲在一块玻璃上把玻璃敲碎了．对于这一现象，下列说法正确的是() A．锤头敲玻璃的力大于玻璃对锤头的作用力，所以玻璃才碎裂B．锤头受到的力大于玻璃受到的力，只是由于锤头能够承受比玻璃更大的力才没有碎裂C．锤头和玻璃之间的作用力应该是等大的，只是由于锤头能够承受比玻璃更大的力才没有碎裂D．因为不清楚锤头和玻璃的其他受力情况，所以无法判断它们之间的相互作用力的大小答案 C解析锤头敲玻璃的力与玻璃对锤头的作用力是作用力与反作用力，总是大小相等，方向相反，但因作用在不同的物体上，因物体的承受能力不同，产生不同的作用效果，故C正确，A、B、D均错误．命题点三实验4：探究作用力与反作用力的关系1．探究过程：如图4所示，把A、B两个弹簧测力计连接在一起，B的一端固定，用手拉弹簧测力计A，可以看到两个弹簧测力计的指针同时移动．这时，弹簧测力计A受到B的拉力F′，弹簧测力计B则受到A的拉力F.注意观察F与F′的大小是如何变化的．图42．实验结论：在拉弹簧测力计的整个过程中，两个拉力的方向相反，A、B弹簧测力计示数总是满足大小相等．例3(2015·浙江9月选考·14)在“探究作用力与反作用力的关系”实验中，某同学用两个力传感器进行实验．(1)将两个传感器按图5甲方式对拉，在计算机屏上显示如图乙所示，横坐标代表的物理量是________，纵坐标代表的物理量是________．图5(2)由图乙可得到的实验结论是()A．两传感器间的作用力与反作用力大小相等B．两传感器间的作用力与反作用力方向相同C．两传感器间的作用力与反作用力同时变化D．两传感器间的作用力与反作用力作用在同一物体上答案(1)时间(t)力(F)(2)AC题组阶梯突破7．(2016·扬州模拟)如图6所示，在“探究作用力与反作用力的关系”实验中，关于A、B两个弹簧测力计示数的大小关系，下列说法中正确的是()图6A．F A>F B B．F A＝F BC．F A<F B D．以上三种情况都有可能答案 B8．如图7所示，小孙同学用力传感器A和B做“探究作用力与反作用力的关系”实验，当用A匀速拉动固定在滑块上的B时()图7A．A对应示数比B大B．B对应示数比A大C．A和B对应示数有时不相等D．A和B对应示数任何时刻都相等答案 D解析根据牛顿第三定律，A对B的作用力和B对A的作用力是作用力和反作用力，总是大小相等、方向相反、作用在同一条直线上，故A和B对应示数任何时刻都相等，故D正确，A、B、C错误．(建议时间：30分钟)1．下列说法中，正确的是( )A ．力学中的基本单位只有米(m)、千克(kg)和秒(s)B ．牛顿(N)是力学的基本单位，但不是国际单位制中的基本单位C ．帕斯卡(Pa)、焦耳(J)是国际单位制中的单位D ．长度是国际单位制中的基本单位答案 C解析 力学中所有长度、质量、时间的单位都是基本单位，如厘米、毫克、小时等都是基本单位，而不是只有米、千克、秒，A 错；牛顿(N)不是力学的基本单位，B 错；帕斯卡是根据公式p ＝F S导出的单位，1 Pa ＝1 N /m 2＝1 kg /(m·s 2)，焦耳是根据公式W ＝Fx 导出的单位，1 J ＝1 N·m ＝1 kg·m 2/s 2，两者都是国际单位制中的导出单位，C 对；长度是物理量，而非单位，D 错．2．伽利略创造的把实验、假设和逻辑推理相结合的科学方法，有力地促进了人类科学认识的发展．利用如图1所示的装置做如下实验：小球从左侧斜面上的O 点由静止释放后沿斜面向下运动，并沿右侧斜面上升．斜面上先后铺垫三种粗糙程度逐渐降低的材料时，小球沿右侧斜面上升到的最高位置依次为1、2、3.根据三次实验结果的对比，可以得到的最直接的结论是( )图1A ．如果斜面光滑，小球将上升到与O 点等高的位置B ．如果小球不受力，它将一直保持匀速直线运动或静止状态C ．如果小球受到力的作用，它的运动状态将发生改变D ．小球受到的力一定时，质量越大，它的加速度越小答案 A解析根据题意，铺垫材料粗糙程度降低时，小球上升的最高位置逐渐升高，当斜面光滑时，小球在斜面上可以上升到与O点等高的位置，而B、C、D三个选项，从题目中不能直接得出，所以选项A正确．3．(多选)关于力、运动状态及惯性的说法，正确的是()A．伽利略根据理想实验推出，如果没有摩擦，在水平面上的物体，一旦具有某一个速度，将保持这个速度继续运动下去B．伽利略对牛顿第一定律的建立做出了贡献C．一个运动的物体，如果不再受力了，它总会逐渐停下来，这说明，静止状态才是物体长时间不受力时的“自然状态”D．牛顿认为力的真正效应是改变物体的速度答案ABD解析伽利略根据理想实验推出，如果没有摩擦，在水平面上运动的物体将以恒定的速度运动下去，选项A正确；伽利略对牛顿第一定律的建立做出了巨大的贡献，选项B正确；一个运动的物体，如果不再受力了，它将以原来的速度做匀速直线运动，选项C错误；力是改变物体运动状态的原因，选项D正确．4．如图2所示，冰壶在冰面运动时受到的阻力很小，可以在较长时间内保持运动速度的大小和方向不变，我们可以说冰壶有较强的抵抗运动状态变化的“本领”．这里所指的“本领”是冰壶的惯性，则惯性的大小取决于()图2A．冰壶的速度B．冰壶的质量C．冰壶受到的推力D．冰壶受到的阻力答案 B解析一个物体惯性的大小，与其运动状态、受力情况是没有任何关系的，衡量物体惯性大小的唯一因素是质量，故B正确．5．下列关于惯性的说法正确的是()A．开车系安全带可防止由于人的惯性而造成的伤害B．子弹飞出枪膛后，因惯性受到向前的力而继续飞行C．飞机起飞时飞得越来越快，说明它的惯性越来越大D．物体在粗糙水平面上比光滑水平面上难推动，说明物体在粗糙水平面上惯性大答案 A解析若开车时不系安全带，刹车时由于惯性，人会继续向前运动，可能会对人造成伤害，A对；子弹离开枪口后向前飞行是由于它的惯性，但它并不受力，B错；物体的惯性只与它的质量有关，与物体的运动状态、受不受摩擦等因素无关，C、D错．6．(2016·宿迁模拟)2016年里约奥运会，马龙获得乒乓球男子单打冠军，将世界乒乓球运动推向一个全新的高度．如图3所示，冠军马龙在回球时()图3A．球拍对乒乓球的作用力大于乒乓球对球拍的作用力B．球拍对乒乓球的作用力与乒乓球对球拍的作用力大小相等C．球拍对乒乓球的作用力与乒乓球的重力是一对平衡力D．球拍对乒乓球的作用力与乒乓球对球拍的作用力是一对平衡力答案 B解析球拍对乒乓球的作用力和乒乓球对球拍的作用力是一对作用力和反作用力，大小相等，故A、D错误，B正确；球拍对乒乓球的作用力与乒乓球的重力方向不在同一直线上，不可能是一对平衡力，故C错误．7．(2016·台州月考)手用力向下压住架在两本书之间的尺子，尺子发生了弹性形变．手对尺子的压力为F1，尺子对手的弹力为F2，下列说法中正确的是()A．F1大于F2B．F1小于F2C．F1和F2是一对平衡力D．F1和F2是一对作用力和反作用力答案 D8．如图4所示，用细绳把小球悬挂起来，当小球静止时，下列说法中正确的是()图4A．小球受到的重力和细绳对小球的拉力是一对作用力和反作用力B．小球受到的重力和小球对细绳的拉力是一对作用力和反作用力C．小球受到的重力和细绳对小球的拉力是一对平衡力D ．小球受到的重力和小球对细绳的拉力是一对平衡力答案 C解析 小球受到的重力与细绳对小球的拉力均作用在小球上，且等大反向，是一对平衡力，A 、D 错误，C 正确；小球对细绳的拉力与细绳对小球的拉力才是一对作用力和反作用力，故B 错误．9．如图5所示，将两弹簧测力计a 、b 连接在一起，当用力缓慢拉a 弹簧测力计时，发现不管拉力F 多大，a 、b 两弹簧测力计的示数总是相等，这个实验说明( )图5A ．这是两只完全相同的弹簧测力计B ．弹力的大小与弹簧的形变量成正比C ．作用力与反作用力大小相等D ．力是改变物体运动状态的原因答案 C解析 a 、b 两弹簧测力计的示数分别显示b 弹簧的拉力和a 弹簧的拉力，这是一对作用力与反作用力，它们的示数总是相等，说明作用力与反作用力大小相等，与弹簧测力计无关，故两只弹簧测力计不一定完全相同．故A 错误，C 正确；此实验不能说明弹力的大小与弹簧的形变量成正比．故B 错误；此实验不能说明力是改变物体运动状态的原因．故D 错误．10．声音在空气中的传播速度v 与空气的密度ρ、压强p 有关．根据单位制，下列关于空气中声速的表达式(k 为比例系数，无单位)正确的是( )A ．v ＝kp ρB ．v ＝ kp ρC ．v ＝kρp D ．v ＝kpρ答案 B 解析 压强p 的单位：1 Pa ＝1 N 1 m 2＝1 kg·m/s 2m2＝1 kg /(m·s 2)，密度ρ的单位：kg/m 3，代入A 选项得单位为m 2/s 2，显然不是速度的单位，选项A 错误；代入B 项得单位为m/s ，选项B 正确；代入C 项得单位为s /m ，也不是速度的单位，选项C 错误；同理代入D 项得单位为kg/(m 2·s)，选项D 错误．11．如图6所示，用手提一轻弹簧，弹簧下端挂一金属球．在将整个装置匀加速上提的过程中，手突然停止不动，则在此后一小段时间内(不计空气阻力)( )图6A ．小球立即停止运动B ．小球继续向上做减速运动C ．小球的速度与弹簧的形变量都要减小D ．小球的加速度减小答案 D解析 手突然停止不动，此后一小段时间内，弹力大于重力，合力向上，小球加速度方向与速度方向相同，因此小球做加速运动，随着形变量减小，由a ＝kx －mg m知，小球的加速度减小，选项D 正确．12．(多选)如图7所示，一木块在光滑水平面上受一恒力F作用，前方固定一足够长的弹簧，则当木块接触弹簧后()图7A．木块立即做减速运动B．木块在一段时间内速度仍可增大C．当F等于弹簧弹力时，木块速度最大D．弹簧压缩量最大时，木块加速度为0答案BC解析当木块接触弹簧后，水平方向受到向右的恒力F和弹簧水平向左的弹力作用．弹簧的弹力先小于恒力F，后大于恒力F，木块所受的合力方向先向右后向左，则木块先做加速运动，后做减速运动，当弹力大小等于恒力F时，木块的速度最大，加速度为0.当弹簧压缩量最大时，弹力大于恒力F，合力向左，加速度不为0，故B、C正确，A、D错误．13．如图8所示，质量为60 kg的人站在水平地面上，用定滑轮装置将质量为m＝40 kg的重物送入井中．当重物以2 m/s2的加速度加速下落时，忽略绳子和定滑轮的质量及定滑轮的摩擦，则人对地面的压力大小为(g取10 m/s2)()图8A．200 NB．280 NC．320 ND．920 N答案 B解析根据牛顿第二定律有mg－F T＝ma，得绳子的拉力大小F T＝320 N，然后再对人进行受力分析，由物体的平衡知识得Mg＝F T＋F N，得F N＝280 N，根据牛顿第三定律可知人对地面的压力大小为280 N．B正确．14．某实验小组在用拉力传感器探究作用力与反作用力关系的实验中，获得了如图9所示的图线．根据这个图线，你可以得出的结论是：__________________________________________.图9答案作用力与反作用力大小相等，方向相反，同时产生，同时消失解析根据这个图线，可以得出的结论是：作用力与反作用力大小相等，方向相反，同时产生，同时消失．15．如图10所示，轻质弹簧上端拴一质量为m的小球，平衡时弹簧的压缩量为x，在沿竖直方向上下振动的过程中，当小球运动到最低点时，弹簧的压缩量为2x，试求：图10(1)此时小球的加速度；(2)此时弹簧对地面的压力．答案(1)g，方向竖直向上(2)2mg，方向竖直向下解析(1)小球平衡时有：mg＝kx，在最低点，取向上为正方向，有：2kx－mg＝ma，解得：a＝g，方向竖直向上．(2)由牛顿第三定律可知，弹簧对地面的压力大小等于其弹力大小，故F N＝2kx＝2mg，方向竖直向下．。
【步步高】2018版浙江省高考物理《选考总复习》模块检测卷六-选修3-5
模块检测卷六 选修3－5第Ⅰ卷一、选择题Ⅰ(本题共13小题，每小题3分，共39分．每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，不选、多选、错选均不得分) 1．下列说法中正确的是( ) A ．光波是电磁波B ．干涉现象说明光具有粒子性C ．光电效应现象说明光具有波动性D ．光的偏振现象说明光是纵波 答案 A解析 光波是电磁波，故A 正确；干涉和衍射现象说明光具有波动性，故B 错误；光电效应现象说明光具有粒子性，故C 错误；偏振现象是横波的性质，故光的偏振现象说明光是横波，故D 错误．2．下列有关原子结构和原子核的认识，其中正确的是( ) A ．γ射线是高速运动的电子流B ．氢原子辐射光子后，其绕核运动的电子动能增大C ．太阳辐射能量的主要来源是太阳中发生的重核裂变D ． 210 83Bi 的半衰期是5天，100克210 83Bi 经过10天后还剩下50克答案 B解析 β射线是高速电子流，而γ射线是一种电磁波，选项A 错误．氢原子辐射光子后，绕核运动的电子距核更近，动能增大，选项B 正确．太阳辐射能量的主要来源是太阳内部氢核的聚变，选项C 错误.10天为两个半衰期，剩余的210 83Bi 为100×(12)t τ g ＝100×(12)2 g ＝25 g ，选项D错误．3．如图1所示，一玻璃管中有从左向右的可能是电磁波或某种粒子流形成的射线，若在其下方放一通电直导线AB，射线发生如图所示的偏转，AB中的电流方向由B到A，则该射线的本质为()图1A．电磁波B．带正电的高速粒子流C．带负电的高速粒子流D．不带电的高速中性粒子流答案 C解析射线在电流形成的磁场中发生偏转，即可确定该射线是由带电粒子构成的粒子流．根据安培定则可知，AB上方的磁场是垂直于纸面向里的．粒子向下偏转，由左手定则可知射线所形成的电流方向向左，与粒子的运动方向相反，故粒子带负电．4．如图2所示，甲木块的质量为m1，以速度v沿光滑水平地面向前运动，正前方有一静止的、质量为m2的乙木块，乙上连有一水平轻质弹簧．甲木块与弹簧接触后()图2A．甲木块的动量守恒B．乙木块的动量守恒C．甲、乙两木块所组成的系统动量守恒D．甲、乙两木块所组成的系统动能守恒答案 C解析 甲木块与弹簧接触后，由于弹簧弹力的作用，甲、乙的动量要发生变化，但对于甲、乙所组成的系统，因所受合力的冲量为零，故动量守恒，故A 、B 错误，C 正确；甲、乙两木块所组成系统的动能，一部分转化为弹簧的弹性势能，故系统动能不守恒，故D 错误． 5．如图3所示，在光滑水平面上质量分别为m A ＝2 kg 、m B ＝4 kg ，速率分别为v A ＝5 m /s 、v B ＝3 m/s 的A 、B 两小球沿同一直线相向运动，下述说法正确的是( )图3A ．它们碰撞前的总动量是18 kg·m/s ，方向水平向右B ．它们碰撞后的总动量是18 kg·m/s ，方向水平向左C ．它们碰撞前的总动量是2 kg·m/s ，方向水平向右D ．它们碰撞后的总动量是2 kg·m/s ，方向水平向左 答案 D6．按照玻尔的理论，氢原子的能级是氢原子处于各个定态时的能量值，它包括氢原子系统的电势能和电子在轨道上运动的动能．当一个氢原子从n ＝4能级向低能级跃迁时，下列说法正确的是( )A ．氢原子系统的电势能增加，电子的动能增加B ．氢原子系统的电势能减小，电子的动能减小C ．氢原子可能辐射6种不同波长的光D ．氢原子可能辐射3种不同波长的光 答案 D解析 当一个氢原子从n ＝4能级向低能级跃迁时，可能发生4→3,4→2,4→1三种情况，切记不是大量氢原子，故C 错误，D 正确；当向低能级跃迁时，轨道半径减小，根据公式k q 2r 2＝m v 2r可得电子的动能增加，电势能减小，故A 、B 错误．7．如图4是某金属在光的照射下产生的光电子的最大初动能E k 与入射光频率ν的关系图象．由图象可知不正确的是( )图4A ．该金属的逸出功等于EB ．该金属的逸出功等于hνcC ．入射光的频率为2νc 时，产生的光电子的最大初动能为ED ．入射光的频率为νc 2时，产生的光电子的最大初动能为E2答案 D解析 根据E k ＝hν－W 0得，金属的截止频率等于νc ；纵轴截距的绝对值等于金属的逸出功，所以逸出功等于E ，且E ＝hνc ，故A 、B 正确；根据光电效应方程有：E k ＝hν－W 0，其中W 0为金属的逸出功且W 0＝hνc ，所以有：E k ＝hν－hνc ，由此结合图象可知，当入射光的频率为2νc 时，代入方程可知产生的光电子的最大初动能为E ，故C 正确．当入射光的频率为νc2时，小于极限频率，不能发生光电效应，故D 错误．8．氢原子的能级图如图5所示，一群氢原子处于n ＝3的激发态，这群氢原子辐射出的光子的能量不可能是( )图5A ．13.6 eVB ．12.09 eVC ．10.2 eVD ．1.89 eV答案 A解析 一群氢原子处于n ＝3的激发态可能发生的跃迁有3→2,3→1,2→1，根据公式hν＝E m －E n 可得，若3→2，放出的光子能量为1.89 eV ，若3→1，放出的光子能量为12.09 eV ；若2→1，放出的光子能量为10.2 eV ，故A 不可能． 9．现有三个核反应①2311Na ―→2412Mg ＋0-1e②235 92U ＋10n ―→141 56Ba ＋9236Kr ＋310n ③21H ＋31H ―→42He ＋10n下列说法正确的是( )A ．①是裂变，②是β衰变，③是聚变B ．①是聚变，②是裂变，③是β衰变C ．①是β衰变，②是裂变，③是聚变D ．①是β衰变，②是裂变，③是裂变 答案 C10．小车静止在光滑水平面上，站在车上的人练习打靶(人相对于小车静止不动)，靶装在车上的另一端，如图6所示，已知车、人、枪和靶的总质量为M (不含子弹)，子弹的质量为m ，若子弹离开枪口的水平速度大小为v 0(空气阻力不计)，子弹打入靶中且留在靶里，则子弹射入靶后，小车获得的速度大小为( )图6A ．0B.m v 0MC.m v 0M ＋mD.m v 0M －m答案 A解析 车、人、枪、靶和子弹组成的系统所受合外力为零，系统动量守恒，以子弹的初速度方向为正方向，射击前系统动量为零，由动量守恒定律可知，子弹射入靶后系统动量也为零，车的速度为零．11．A 、B 两物体发生正碰，碰撞前后物体A 、B 都在同一直线上，其位移－时间图象如图7所示．由图可知，物体A 、B 的质量之比为( )图7A ．1∶1B ．1∶2C ．1∶3D ．2∶1答案 C解析 由图象知：碰前v A ＝4 m /s ，v B ＝0.碰后v A ′＝v B ′＝1 m/s ，由动量守恒可知m A v A ＋0＝m A v A ′＋m B v B ′，解得m B ＝3m A .故选项C 正确．12．质量为M 的人在远离任何星体的太空中，与他旁边的飞船相对静止．由于没有力的作用，他与飞船总保持相对静止的状态．这个人手中拿着一个质量为m 的小物体，他以相对飞船为v 的速度把小物体抛出，在抛出物体后他相对飞船的速度大小为( ) A.m M v B.Mmv C.M ＋m mvD.m M ＋mv 答案 A解析 人和物体组成的系统不受外力作用，系统动量守恒，以v 的方向为正方向，根据动量守恒定律得：m v ＝M v 1 ，解得：v 1＝mMv ，故A 正确．13．1966年，在地球的上空完成了用动力学方法测质量的实验．实验时，用双子星号宇宙飞船m 1去接触正在轨道上运行的火箭组m 2(后者的发动机已熄火)．接触以后，开动双子星号飞船的推进器，使飞船和火箭组共同加速．推进器的平均推力F＝895 N，推进器开动时间Δt ＝7 s，测出飞船和火箭组的速度变化Δv＝0.91 m/s.已知双子星号飞船的质量m1＝3 400 kg.由以上实验数据可计算出火箭组的质量m2为()A．3 400 kg B．3 485 kgC．6 265 kg D．6 885 kg答案 B解析根据动量定理FΔt＝(m1＋m2)Δv，可得m2≈3 485 kg，B正确．二、选择题Ⅱ(本题共3小题，每小题2分，共6分．每小题列出的四个备选项中至少有一个是符合题目要求的．全部选对的得2分，选对但不全的得1分，有选错的得0分)14．下列说法正确的是()A．β衰变说明原子核里有电子B．天然放射现象的发现揭示了原子核是可分的C．光电效应现象中，极限频率越大的金属材料逸出功越大D．氢原子从基态跃迁到激发态时，吸收光子，原子势能增加答案BCD解析β衰变是原子核内一个中子转化为一个质子放出一个电子，并不是原子核内有电子，A 错误；天然放射现象说明原子核是可再分的，B正确；由W0＝hνc得极限频率越大的金属材料，逸出功越大，C正确；氢原子从基态跃迁到激发态时，吸收光子，势能增大，D正确．15．(2015·广东理综·18)科学家使用核反应获取氚，再利用氘和氚的核反应获得能量，核反应方程分别为：X＋Y→42He＋31H＋4.9 MeV和21H＋31H→42He＋X＋17.6 MeV，下列表述正确的有()A．X是中子B．Y的质子数是3，中子数是6C．两个核反应都没有质量亏损D ．氘和氚的核反应是核聚变反应 答案 AD解析 根据核反应中质量数和电荷数守恒，可知X 是10X ，所以为中子，A 正确；Y 应为63Y ，所以Y 的质子数为3，核子数为6，中子数为3，B 错误；两个核反应均有能量释放，根据爱因斯坦质能方程，两个核反应都有质量亏损，C 错误；由聚变反应概念知，D 正确． 16．如图8所示，一个质量为0.2 kg 的垒球，以20 m /s 的水平速度飞向球棒，被球棒打击后反向水平飞回，速度大小变为40 m/s ，设球棒与垒球的作用时间为0.01 s ．下列说法正确的是( )图8A ．球棒对垒球的平均作用力大小为1 200 NB ．球棒对垒球的平均作用力大小为400 NC ．球棒对垒球做的功为120 JD ．球棒对垒球做的功为40 J 答案 AC解析 设球棒对垒球的平均作用力为F ，由动量定理得F ·t ＝m (v t －v 0)，取v t ＝40 m /s ，则v 0＝－20 m/s ，代入上式，得F ＝1 200 N ，由动能定理得W ＝12m v 2t －12m v 20＝120 J ，选项A 、C 正确．第Ⅱ卷三、非选择题(本题共7小题，共55分)17．(5分)小明用金属铷为阴极的光电管，观测光电效应现象，实验装置示意图如图9甲所示．已知普朗克常量h ＝6.63×10－34J·s.图9(1)图甲中电极A为光电管的____________(填“阴极”或“阳极”)；(2)实验中测得铷的遏止电压U c与入射光频率ν之间的关系如图乙所示，则铷的截止频率νc ＝________Hz，逸出功W0＝________J；(3)如果实验中入射光的频率ν＝7.00×1014 Hz，则产生的光电子的最大初动能E k＝________J.答案(1)阳极(2)5.15×1014 3.41×10－19(3)1.23×10－1918．(5分)已知氘核质量为2.013 6 u，中子质量为1.008 7 u，32He的质量为3.015 0 u.(1)写出两个氘核聚变成32He的核反应方程______________________；(2)计算上述核反应中释放的核能ΔE＝________MeV(结果保留三位有效数字)．答案(1)21H＋21H―→32He＋10n(2)3.26解析(1)根据电荷数守恒、质量数守恒知，两个氘核聚变成32He的核反应方程为：21H＋21H―→3He＋10n2(2)释放的核能为：ΔE＝Δmc2＝(2×2.013 6－3.015 0－1.008 7)×931.5 MeV＝3.26 MeV.19．(6分)如图10为“碰撞实验器”，它可以验证动量守恒定律，即研究两个小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系．图10(1)实验中必须要求的条件是()A．斜槽轨道尽量光滑以减小误差B．斜槽轨道末端的切线必须水平C．入射球和被碰球的质量必须相等，且大小相同D．入射球每次必须从轨道的同一位置由静止释放(2)图中O点是小球抛出点在地面上的垂直投影，实验时，先让入射球m1多次从斜轨上S位置由静止释放，找到其平均落地点的位置P，测出平抛射程OP.然后，把被碰小球m2静置于轨道的水平部分，再将入射球m1从斜轨上S位置由静止释放，与小球m2相碰，并多次重复操作．本实验还需要完成的必要步骤是________(填选项前的符号)．A．用天平测量两个小球的质量m1、m2B．测量抛出点距地面的高度HC．分别找到m1、m2相碰后平均落地点的位置M、ND．测量平抛射程OM、ON(3)某次实验中得出的落点情况如图11所示，假设碰撞过程中动量守恒，则入射小球质量m1和被碰小球质量m2之比为__________．图11答案 (1)BD (2)ACD (3)4∶1解析 (1)小球碰撞前后的水平速度可以用水平位移的数值表示，小球与斜槽间的摩擦对实验没有影响，选项A 错误；小球离开轨道后做平抛运动，斜槽末端切线必须水平，选项B 正确；为保证入射小球不反弹，入射小球的质量应大于被碰小球的质量，选项C 错误；小球离开轨道后做平抛运动，由于小球抛出点的高度相等，它们在空中的运动时间相等，小球的水平位移与小球的初速度成正比，所以入射球必须从同一高度释放，选项D 正确．(2)实验需要验证m 1·OP ＝m 1·OM ＋m 2·ON ，因此本实验还要完成的步骤是找到平均落地点M 、N 的位置，测出平抛射程OM 、ON ，用天平测出两个小球的质量m 1和m 2.(3)将数据代入m 1·OP ＝m 1·OM ＋m 2·ON ，解得m 1∶m 2＝4∶1.20．(9分)氢原子处于基态时，原子的能量为E 1＝－13.6 eV ，当处于n ＝3的激发态时，能量为E 3＝－1.51 eV ，则：(1)当氢原子从n ＝3的激发态跃迁到n ＝1的基态时，向外辐射的光子的波长是多少？(2)若要使处于基态的氢原子电离，至少要用多大频率的电磁波照射原子？(3)若有大量的氢原子处于n ＝3的激发态，则在跃迁过程中可能释放出几种频率的光子？其中最长波长是多少？答案 (1)1.03×10－7 m (2)3.28×1015 Hz (3)3种 6.58×10－7 m 解析 (1)λ＝hc E 3－E 1≈1.03×10－7 m. (2)ν＝0－E 1h≈3.28×1015 Hz. (3)若有大量的氢原子处于n ＝3的激发态，则在跃迁过程中可能释放出3种频率的光子，其中波长最长的是从n ＝3到n ＝2释放的光子，λ′＝hcE 3－E 2＝hc E 3－E 14≈6.58×10－7 m. 21．(10分)起跳摸高是学生常进行的一项活动．某中学生身高1.80 m ，质量80 kg.他站立举臂，手指摸到的高度为2.10 m ．在一次摸高测试中，如果他先下蹲，再用力蹬地向上跳起，同时举臂，离地后手指摸到的高度为2.55 m ．设他从蹬地到离开地面所用的时间为0.2 s ．不计空气阻力(g 取10 m/s 2)．求：(1)他跳起刚离地时的速度大小；(2)上跳过程中他对地面平均压力的大小．答案 (1)3 m/s (2)2.0×103 N解析 (1)跳起后重心升高h ＝2.55 m －2.10 m ＝0.45 m根据机械能守恒定律，12m v 2＝mgh 解得v ＝2gh ＝3 m/s(2)对人由动量定理知，(F －mg )t ＝m v －0即F ＝m v t＋mg 解得F ＝2.0×103 N根据牛顿第三定律可知，人对地面的平均压力大小为：F ′＝2.0×103 N.22．(10分)一质量为0.5 kg 的小物块放在水平地面上的A 点，距离A 点5 m 的位置B 处是一面墙，如图12所示．该物块以v 0＝9 m /s 的初速度从A 点沿AB 方向运动，在与墙壁碰撞前瞬间的速度为7 m/s ，碰后以6 m /s 的速度反向运动直至静止．g 取10 m/s 2.图12(1)求物块与地面间的动摩擦因数μ；(2)若碰撞时间为0.05 s ，求碰撞过程中墙面对物块平均作用力的大小F ；(3)求物块在反向运动过程中克服摩擦力所做的功W .答案 (1)0.32 (2)130 N (3)9 J解析 (1)对小物块从A 运动到B 处的过程中应用动能定理，则－μmgs ＝12m v 2－12m v 20 代入数值解得μ＝0.32(2)取向右为正方向，碰后物块速度v ′＝－6 m/s由动量定理得：F Δt ＝m v ′－m v解得F ＝－130 N其中“－”表示墙面对物块的平均作用力方向向左．(3)对物块反向运动过程中应用动能定理得－W ＝0－12m v ′2 解得W ＝9 J.23．(10分)如图13，质量为M 的小车静止在光滑水平面上，小车AB 段是半径为R 的四分之一圆弧光滑轨道，BC 段是长为L 的水平粗糙轨道，两段轨道相切于B 点．一质量为m 的滑块在小车上从A 点由静止开始沿轨道滑下，重力加速度为g .图13(1)若固定小车，求滑块运动过程中对小车的最大压力；(2)若不固定小车，滑块仍从A 点由静止下滑，然后滑上BC 轨道，最后从C 点滑出小车．已知滑块质量m ＝M 2，在任一时刻滑块相对地面速度的水平分量是小车速度大小的2倍，滑块与轨道BC 间的动摩擦因数为μ，求：①滑块运动过程中，小车的最大速度大小v m ；②滑块从B 到C 运动过程中，小车的位移大小x .答案 (1)3mg (2)①gR 3 ②13L 解析 (1)滑块滑到B 点时对小车压力最大，从A 到B 机械能守恒，则mgR ＝12m v 2B 滑块在B 点处，由牛顿第二定律知F N －mg ＝m v 2B R解得F N ＝3mg由牛顿第三定律知，滑块运动过程中对小车的最大压力为3mg(2)①滑块下滑到达B 点时，小车速度最大．由机械能守恒，则mgR ＝12M v 2m ＋12m (2v m )2，解得v m ＝ gR 3②设滑块运动到C 点时，小车速度大小为v C ，由功能关系：mgR －μmgL ＝12M v 2C ＋12m (2v C )2 设滑块从B 到C 过程中，小车运动的加速度大小为a ，由牛顿第二定律：μmg ＝Ma由运动学规律：v 2C －v 2m ＝－2ax解得x ＝13L .。
【步步高】2018版浙江省高考物理《选考总复习》文档讲义：第三章第2讲-牛顿运动定律的应用
[考试标准]一、牛顿运动定律应用1．已知物体的受力情况，求解物体的运动情况解这类题目，一般是应用牛顿第二定律求出物体的加速度，再根据物体的初始条件，应用运动学公式，求出物体的运动情况．2．已知物体的运动情况，求解物体的受力情况解这类题目，一般是应用运动学公式求出物体的加速度，再应用牛顿第二定律求出物体所受的合外力，进而求出物体所受的某个力．[深度思考]解决动力学两类基本问题的关键是做好哪两个分析？答案物体的受力分析和物体的运动过程分析．二、超重与失重1．超重(1)定义：物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)大于物体所受重力的现象．(2)产生条件：物体具有向上的加速度．2．失重(1)定义：物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)小于物体所受重力的现象．(2)产生条件：物体具有向下的加速度．3．完全失重(1)定义：物体对支持物的压力(或对竖直悬挂物的拉力)等于零的现象称为完全失重现象．(2)产生条件：物体的加速度a＝g，方向竖直向下．4．实重和视重(1)实重：物体实际所受的重力，与物体的运动状态无关．(2)视重①当物体挂在弹簧测力计下或放在水平台秤上时，弹簧测力计或台秤的示数称为视重．②视重大小等于弹簧测力计所受物体的拉力或台秤所受物体的压力大小．[深度思考]判断下列说法是否正确．(1)超重说明物体的重力增大了．(×)(2)失重说明物体的重力减小了．(×)(3)物体超重时，加速度向上，速度也一定向上．(×)(4)物体失重时，也可能向上运动．(√)1．如图1所示，若战机从“辽宁号”航母上起飞滑行的距离相同，牵引力相同．则( )图1A ．携带弹药越多，加速度越大B ．加速度相同，与携带弹药的多少无关C ．携带弹药越多，获得的起飞速度越大D ．携带弹药越多，滑行时间越长答案 D2．质量为m kg 的质点，受水平恒力作用，由静止开始做匀加速直线运动，它在t s 内的位移为x m ，则水平恒力的大小为(单位为N)( ) A.2mx t 2 B.2mx 2t －1 C.2mx 2t ＋1 D.2mx t －1答案 A3．下列说法中正确的是( )A ．体操运动员双手握住单杠吊在空中不动时处于失重状态B ．蹦床运动员在空中上升和下落过程中都处于失重状态C ．举重运动员在举起杠铃后不动的那段时间内处于超重状态D ．游泳运动员仰卧在水面静止不动时处于失重状态 答案 B4．电梯内有一个物体，质量为m ，用绳子挂在电梯的天花板上，当电梯以g3的加速度竖直加速下降时，细线对物体的拉力为( ) A.2mg 3B.mg 3C.4mg 3D ．mg答案 A命题点一 超重与失重现象例1 一个同学在体重计上做如下实验：由站立突然下蹲．则在整个下蹲的过程中，下列说法正确的是( )A ．同学处于失重状态，体重计的读数小于同学的体重B ．同学处于失重状态，体重计的读数大于同学的体重C ．同学先失重再超重，体重计的读数先小于同学的体重再大于同学的体重D ．同学先超重再失重，体重计的读数先大于同学的体重再小于同学的体重解析 整个下蹲的过程中，先加速后减速，在加速阶段加速度竖直向下，处于失重状态，体重计的读数小于同学的体重，在减速阶段加速度竖直向上，处于超重状态，体重计的读数大于同学的体重，故C 正确． 答案 C超重和失重现象判断的“三”技巧1．从受力的角度判断，当物体所受向上的拉力(或支持力)大于重力时，物体处于超重状态，小于重力时处于失重状态，等于0时处于完全失重状态．2．从加速度的角度判断，当物体具有向上的加速度时处于超重状态，具有向下的加速度时处于失重状态，向下的加速度为重力加速度时处于完全失重状态．3．从速度变化的角度判断(1)物体向上加速或向下减速时，超重；(2)物体向下加速或向上减速时，失重．题组阶梯突破1．如图2所示，A、B两物体叠放在一起，以相同的初速度上抛(不计空气阻力)．下列说法正确的是()A．在上升或下降过程中A对B的压力一定为零B．上升过程中A对B的压力大于A物体受到的重力图2 C．下降过程中A对B的压力大于A物体受到的重力D．在上升和下降过程中A对B的压力等于A物体受到的重力答案 A解析无论物体在上升过程中还是下降过程中，两物体组成的系统都只受重力作用，系统处于完全失重状态，所以在整个过程中，A对B的压力始终为零，故选项A正确．2．质量为60 kg的人，站在升降机内的台秤上，测得体重为480 N，则升降机的运动是(g取10 m/s2)()A．可能是匀速下降B．升降机加速度大小为2 m/s2C．升降机加速度大小为3 m/s2D．可能是减速下降答案 B解析 对人受力分析，受重力和支持力，支持力小于重力，故合力向下，加速度向下，故升降机的加速度也向下，所以升降机的运动是加速下降或减速上升，由牛顿第二定律得mg －F ＝ma ，解得a ＝600－48060 m/s 2＝2 m/s 2，故B 正确．命题点二 动力学中的图象问题例2 (多选)如图3甲所示，地面上有一质量为M 的重物，用力F 向上提它，力F 变化而引起物体加速度变化的函数关系如图乙所示，则以下说法中正确的是( )图3A ．当F 小于图中A 点值时，物体的重力Mg >F ，物体不动B ．图中A 点值即为物体的重力值C ．物体向上运动的加速度和力F 成正比D ．图线延长线和纵轴的交点B 的数值的绝对值等于该地的重力加速度解析 当0≤F ≤Mg 时，物体静止，A 正确；当F >Mg 时，即能将物体提离地面，此时，F －Mg ＝Ma ，a ＝FM －g ，A 点表示的意义即为F ＝Mg ，所以B 正确；由题图乙知a 与F 不成正比，C 错误；B 点数值为－g ，其绝对值等于该地的重力加速度，故D 选项正确． 答案 ABD动力学图象及解题关键1．动力学中常见的图象v －t 图象、x －t 图象、F －t 图象、F －a 图象等． 2．解决图象问题的关键(1)看清图象的横、纵坐标所表示的物理量及单位并注意坐标原点是否从0开始．(2)理解图象的物理意义，能够抓住图象的一些关键点，如斜率、截距、面积、交点、拐点等，判断物体的运动情况或受力情况，再结合牛顿运动定律求解． 题组阶梯突破3．雨滴从空中由静止落下，若雨滴下落时空气对其阻力随雨滴下落速度的增大而增大，如图所示的图象能正确反映雨滴下落运动情况的是( )答案 C解析 雨滴速度增大时，阻力也增大，由牛顿第二定律得a ＝mg －F fm ，故加速度逐渐减小，最终雨滴做匀速运动，故C 正确．4．(2016·绍兴市调研)一个木块以某一水平初速度自由滑上粗糙的水平面，在水平面上运动的v －t 图象如图4所示．已知重力加速度为g ，则根据图象不能求出的物理量是( )图4A ．木块的位移B ．木块的加速度C ．木块所受摩擦力D ．木块与桌面间的动摩擦因数 答案 C解析 位移可由图象与时间轴所围的面积求出，由v －t 图线的斜率可求出加速度a ，由牛顿第二定律知，a ＝μg ，故动摩擦因数μ也可求出，由于不知木块的质量，故不能求出木块所受摩擦力．命题点三 动力学的两类基本问题例3 如图5所示，物体在有动物毛皮的斜面上运动，由于毛皮表面的特殊性，物体的运动有如下特点：①顺着毛的生长方向运动时毛皮产生的阻力可以忽略；②逆着毛的生长方向运动时会受到来自毛皮的滑动摩擦力．图5(1)试判断如图所示情况下，物体在上滑还是下滑时会受到摩擦力？(2)一物体从斜面底端以初速度v 0＝2 m/s 冲上足够长的斜面，斜面的倾角为θ＝30°，过了t ＝1.2 s 后物体回到出发点．若认为毛皮产生滑动摩擦力时，动摩擦因数μ为定值，g 取10 m/s 2，则μ的值为多少？解析 (1)因毛生长的方向是斜向上的，故物体下滑时会受滑动摩擦力的作用(2)物体上滑时的加速度大小a 1＝g sin θ＝5 m/s 2，上滑的时间t 1＝v 0a 1＝0.4 s上滑的位移x ＝v 02t 1＝0.4 m物体下滑时的加速度a 2＝mg sin θ－μmg cos θm ＝g sin θ－μg cos θ下滑时间t 2＝t －t 1＝0.8 s 由x ＝12a 2t 22得a 2＝1.25 m/s 2可求得μ＝34. 答案 (1)下滑时 (2)34解决两类动力学问题的两个关键点 1．把握“两个分析”“一个桥梁”两个分析：物体的受力情况分析和运动过程分析． 一个桥梁：加速度是联系物体运动和受力的桥梁．2．寻找多过程运动问题中各过程间的相互联系．如第一个过程的末速度是下一个过程的初速度，画图找出各过程位移之间的联系． 题组阶梯突破5．(2015·浙江9月选考·16)在平直公路上有A 、B 两辆汽车，质量均为6.0×103 kg ，运动时所受阻力均为车重的115.它们的v －t 图象分别如图6中a 、b 所示．g ＝10 m/s 2，求：图6(1)A 车的加速度a A 的大小和牵引力F A 的大小； (2)0～3 s 内B 车的位移x B 的大小和牵引力F B 的大小． 答案 (1)1.75 m/s 2 1.45×104 N (2)9 m 0 解析 (1)由图可得A 车匀加速运动的加速度为 a A ＝Δv Δt ＝148 m/s 2＝1.75 m/s 2由牛顿第二定律得 F A －kmg ＝ma A 可得F A ＝kmg ＋ma A代入数据可得F A ＝1.45×104 N(2)0～3 s 内B 车的位移等于这段时间内B 车图线与坐标轴围成的面积 x B ＝9 m由图可得B 车匀减速运动的加速度为 a B ＝Δv ′Δt ′＝－23 m/s 2由牛顿第二定律有 F B －kmg ＝ma B 可得F B ＝kmg ＋ma B 代入数据可得F B ＝0.6．如图7所示，质量为4 kg 的物体静止于水平面上，物体与水平面之间的动摩擦因数为0.5，现用一个F ＝20 N 、与水平方向成30°角的恒力斜向上拉物体．经过3 s ，该物体的位移为多少？(g 取10 m/s 2)图7答案 2.59 m解析 对物体进行受力分析如图所示．物体受重力mg ，地面的支持力F N ，滑动摩擦力F f 和力F .将力F 正交分解，则F y ＝F sin 30°＝10 N ，F x ＝F cos 30°≈17.3 N.沿y 轴方向有mg －F y －F N ＝0，沿x 轴方向有F x －F f ＝ma ，又因为F f ＝μF N ，联立以上三式，解得a ＝0.575 m/s 2根据运动学公式得x ＝12at 2＝12×0.575×32 m ≈2.59 m.(建议时间：40分钟)1．(多选)小明参加开放性科学实践活动后，从6层乘坐电梯到达1层，走出电梯，准备回家．对于小明在电梯中由6层到1层的过程，下列说法中正确的是( )A ．小明一直处于超重状态B ．小明一直处于失重状态C．小明的速度大小发生了变化D．小明的加速度方向发生了变化答案CD解析电梯从6层开始下降瞬间，即将开始做加速下降，小明与电梯的加速度方向向下，处于失重状态，小明对地板的压力小于其重力；电梯下降到达1层前需要向下减速，小明与电梯的加速度方向向上，小明对地板的压力大于其重力．所以小明先失重，再处于平衡状态，最后超重．2．下列哪一种运动情景中物体将会处于一段持续的完全失重状态()A．高楼正常运行的电梯中B．沿固定于地面上的光滑斜面滑行C．固定在杆端随杆绕对地静止圆心在竖直平面内运动D．不计空气阻力条件下的竖直上抛答案 D解析高楼正常运行的电梯中，不可能处于一段持续的完全失重状态．故A错误；沿固定于地面上的光滑斜面滑行，设斜面的倾角为θ，则其加速度：a＝g sin θ，不是完全失重状态，故B错误；固定在杆端随杆绕对地静止圆心在竖直平面内运动的过程中受到杆的拉力，不会处于一段持续的完全失重状态．故C错误；物体做竖直上抛运动时(不计空气阻力)处于完全失重状态，物体的重力并没有变化，而且始终存在，故D正确．3．2014年2月15日凌晨，在索契冬奥会自由式滑雪女子空中技巧比赛中，中国运动员以83.50分夺得银牌．比赛场地可简化为由图1所示的助滑区、弧形过渡区、着陆坡、减速区等组成．若将运动员视为质点，且忽略空气阻力，下列说法正确的是()图1A．运动员在助滑区加速下滑时处于超重状态B ．运动员在弧形过渡区运动过程中处于失重状态C ．运动员在跳离弧形过渡区至着陆之前的过程中处于完全失重状态D ．运动员在减速区减速过程中处于失重状态答案 C解析 运动员在加速下滑时加速度沿竖直方向的分加速度方向向下，处于失重状态，A 项错；由圆周运动知识可知，运动员在弧形过渡区加速度方向指向圆心，具有竖直向上的分加速度，运动员处于超重状态，B 项错；运动员跳离弧形过渡区到着陆前，只受重力作用，处于完全失重状态，C 项正确；运动员在减速区减速过程中具有竖直向上的分加速度，处于超重状态，D 项错误．4．蹦床运动要求运动员在一张绷紧的弹性网上蹦起、腾空并做空中运动．为了测量运动员跃起的高度，训练时可在弹性网上安装压力传感器，利用传感器记录弹性网所受的压力，并在计算机上作出压力—时间图象，假如作出的图象如图2所示．设运动员在空中运动时可视为质点，则运动员跃起的最大高度是(g 取10 m/s 2)( )图2A ．1.8 mB ．3.6 mC ．5.0 mD ．7.2 m答案 C解析 由图可知，运动员腾空的时间为2 s ，由对称性可得自由下落的时间为1 s ，故运动员跃起的最大高度是h ＝12gt 2＝5.0 m ，C 正确． 5．(多选)一人乘电梯上楼，在竖直上升过程中加速度a 随时间t 变化的图线如图3所示，以竖直向上为a 的正方向，则人对电梯的压力( )图3A．t＝2 s时最大B．t＝2 s时最小C．t＝8.5 s时最大D．t＝8.5 s时最小答案AD解析由题图知，在上升过程中，在0～4 s内，加速度方向向上，F N－mg＝ma，所以向上的加速度越大，电梯对人的支持力就越大，由牛顿第三定律可知，人对电梯的压力就越大，故A正确，B错误；由题图知，在7～10 s内加速度方向向下，由mg－F N＝ma知，向下的加速度越大，人对电梯的压力就越小，故C错误，D正确．6．如图4所示，滑雪爱好者从静止沿山坡匀加速滑下，在水平雪面上匀减速滑行一段距离停止，沿山坡下滑的距离比在水平雪面上滑行的距离大，斜面与水平雪面平滑连接．下列图中x、v、a、F分别表示图4滑雪爱好者位移大小、速度大小、加速度大小以及合力大小．其中正确的是()答案 B解析滑雪爱好者在斜面上做匀加速直线运动，在水平雪面上做匀减速直线运动，而不是匀速直线运动．故A错误．对于匀加速直线运动有：v2＝2a1x1，对于匀减速直线运动有：v2＝2a2x2，因为x1>x2，所以a1<a2.根据v＝at知，匀加速直线运动的加速度小，则时间长．故B正确，C 错误．根据牛顿第二定律F 合＝ma 知，在斜面上所受的合力小于在水平雪面上所受的合力．故D 错误．7．如图5所示，质量为M 、中空为半球形的光滑凹槽放置于光滑水平地面上，光滑槽内有一质量为m 的小铁球，现用一水平向右的推力F 推动凹槽，小铁球与光滑凹槽相对静止时，凹槽圆心和小铁球的连线图5与竖直方向成α角．则下列说法正确的是( )A ．小铁球受到的合外力方向水平向左B ．凹槽对小铁球的支持力为mg sin αC ．系统的加速度为a ＝g tan αD ．推力F ＝Mg tan α答案 C解析 根据小铁球与光滑凹槽相对静止可知，系统有向右的加速度a ＝g tan α，小铁球受到的合外力方向水平向右，凹槽对小铁球的支持力为mg cos α，F ＝(M ＋m )g tan α，选项A 、B 、D 错误，C 正确．8．假设汽车突然紧急制动后所受到的阻力的大小与汽车所受的重力大小差不多，当汽车以20 m/s 的速度行驶时突然制动，它还能继续滑动的距离约为( )A ．40 mB ．20 mC ．10 mD ．5 m答案 B解析 a ＝F f m ＝mg m ＝g ＝10 m/s 2，由v 2＝2ax 得x ＝v 22a ＝2022×10m ＝20 m ，B 对．9．如图6所示，水平放置的传送带以速度v ＝2 m/s 向右运行，现将一小物体轻轻地放在传送带A 端，物体与传送带间的动摩擦因数μ＝0.2，若A 端与B 端相距6 m ．求物体由A 到B 的时间为(g 取10 m/s 2)( )图6A ．2 sB ．2.5 sC ．3.5 sD ．4 s答案 C 解析 物体放在传送带上，传送带对物体有向右的滑动摩擦力，使物体开始做匀加速直线运动，物体与传送带速度相等后滑动摩擦力消失，物体与传送带以相同的速度做匀速直线运动．根据牛顿第二定律，μmg ＝ma ，物体匀加速运动的加速度为a ＝μg ＝2 m/s 2，达到共同速度所用时间t 1＝v a ＝1 s ，发生位移x 1＝v 2t 1＝1 m ，此后匀速运动t 2＝L －x 1v ＝2.5 s 到达B 端，共用时间为3.5 s ，选项C 正确．10．(2016·衢州市调研)行车过程中，如果车距不够，刹车不及时，汽车将发生碰撞，车里的人可能受到伤害，为了尽可能地减轻碰撞引起的伤害，人们设计了安全带．假定乘客质量为70 kg ，汽车车速为90 km/h ，从踩下刹车匀减速运动到车完全停止需要的时间为5 s ，安全带对乘客的作用力大小约为(不计人与座椅间的摩擦)( )A ．450 NB ．400 NC ．350 ND ．300 N答案 C解析 汽车的速度v 0＝90 km /h ＝25 m/s设汽车匀减速的加速度大小为a ，则a ＝v 0t＝5 m/s 2 对乘客应用牛顿第二定律可得：F ＝ma ＝70×5 N ＝350 N ，所以C 正确．11．如图7甲所示，在风洞实验室里，一根足够长的固定的均匀直细杆与水平方向成θ＝37°角，质量m ＝1 kg 的小球穿在细杆上且静止于细杆底端O 处，开启送风装置，有水平向右的恒定风力F 作用于小球上，在t 1＝2 s 时刻风停止．小球沿细杆运动的部分v －t 图象如图乙所示，g 取10 m/s 2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，忽略浮力．求：图7(1)小球在0～2 s 内的加速度a 1和2～5 s 内的加速度a 2.(2)小球与细杆间的动摩擦因数μ和水平风力F 的大小．答案 (1)15 m/s 2，方向沿杆向上 10 m/s 2，方向沿杆向下 (2)0.5 50 N解析 (1)取沿细杆向上的方向为正方向，由图象可知：在0～2 s 内，a 1＝v 1－v 0t 1＝15 m/s 2，方向沿杆向上 在2～5 s 内，a 2＝v 2－v 1t 2＝－10 m/s 2，“－”表示方向沿杆向下． (2)有风力F 时的上升过程，由牛顿第二定律，有F cos θ－μ(mg cos θ＋F sin θ)－mg sin θ＝ma 1停风后的上升阶段，由牛顿第二定律，有－μmg cos θ－mg sin θ＝ma 2联立以上各式解得μ＝0.5，F ＝50 N.12．在海滨游乐场里有一种滑沙运动，如图8所示．某人坐在滑板上从斜坡的最高处A 点由静止开始滑下，滑到斜坡底端B 点后，沿水平的滑道再滑行一段距离停下来．若滑板与斜坡滑道和水平滑道间的动摩擦因数均为μ＝0.50，斜坡的倾角θ＝37°，AB 长度为25 m ， 图8斜坡与水平滑道间是平滑连接的，整个运动过程中空气阻力忽略不计，重力加速度g 取10 m/s 2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8.求：(1)人从斜坡上滑下时的加速度大小；(2)为保证安全，水平滑道BC 的最短长度．答案 (1)2.0 m/s 2 (2)10 m解析 (1)在斜坡上对人进行受力分析，设人在斜坡上滑下的加速度为a 1，由牛顿第二定律有mg sin θ－μF N ＝ma 1，F N ＝mg cos θ联立解得a 1＝g (sin θ－μcos θ)＝2.0 m/s 2(2)解法一：人滑到B 点时速度v B ＝2a 1x AB在水平滑道上运动时a 2＝μg由0－v 2B ＝－2a 2x BC解得x BC ＝v 2B 2a 2＝10 m. 解法二：mgx AB sin θ－μmgx AB cos θ－μmgx BC ＝0解得x BC ＝10 m.13．由于下了大雪，许多同学在课间追逐嬉戏，尽情玩耍，而同学王清和张华却做了一个小实验：他们造出一个方形的雪块，让它以一定的初速度从一斜坡的底端沿坡面冲上该足够长的斜坡(坡上的雪已压实，斜坡表面平整)，发现雪块能沿坡面最大上冲3.2 m ．已知雪块与坡面间的动摩擦因数为μ＝0.05，他们又测量了斜坡的倾角为θ＝37°，如图9所示，他俩就估测出了雪块的初速度．那么：(sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，g 取10 m/s 2)图9(1)请你算出雪块的初速度为多大？(2)求雪块沿坡面向上滑的时间为多长？(3)求雪块沿坡面滑到底端的速度大小？答案 (1) 6.4 m/s (2) 1 s (3) 6 m/s解析 (1)雪块上滑的加速度大小a 1＝mg sin 37°＋μmg cos 37°m＝g sin 37°＋μg cos 37°＝6.4 m/s 2则初速度v 0＝2a 1x ＝2×6.4×3.2 m/s ＝6.4 m/s(2)雪块上滑的时间t ＝v 0a 1＝6.46.4s ＝1 s (3)雪块下滑的加速度大小a 2＝mg sin 37°－μmg cos 37°m＝g sin 37°－μg cos 37°＝5.6 m/s 2则到达底端的速度v ＝2a 2x ＝2×5.6×3.2 m/s ≈6 m/s.。
【步步高】2018版浙江省高考物理《选考总复习》文档讲义：第五章第2讲-动能定理
[考试标准]动能和动能定理 1．动能(1)动能的表达式为E k ＝12m v 2；是标量、状态量．(2)对动能的三点提醒①动能及动能的变化ΔE k 均是标量，只有大小，没有方向．②动能是状态量，只与运动物体的质量及速率有关，而与其运动方向无关，物体运动速度的方向发生变化时，动能不变． 2．动能定理(1)表达式：W ＝12m v 22－12m v 21或W ＝E k2－E k1.(2)物理意义：合外力的功是物体动能变化的量度． 3．对动能定理的理解(1)动能定理说明了合力对物体所做的功和动能变化量间的一种因果关系和数量关系； (2)动能定理中的位移和速度必须是相对于同一个参考系的，一般以地面或相对地面静止的物体为参考系；(3)动能定理的表达式是一个标量式，不能在某方向上应用动能定理． [深度思考] 判断下列说法是否正确．(1)一定质量的物体动能变化时，速度一定变化，但速度变化时，动能不一定变化．( √ ) (2)如果物体所受的合外力为零，那么合外力对物体做功一定为零．( √ ) (3)物体在合外力作用下做变速运动时，动能一定变化．( × ) (4)物体的动能不变，所受的合外力必定为零．( × )1．下列物理量不可能为负值的是( ) A ．加速度 B ．功 C ．动能 D ．重力势能答案 C2．改变汽车的质量和速度，都可以使汽车的动能发生改变，下列有关汽车动能变化的说法中正确的是( )A ．质量不变，速度增大到原来的2倍，动能变为原来的2倍B ．速度不变，质量增大到原来的2倍，动能变为原来的2倍C ．质量减半，速度增大为原来的4倍，动能变为原来的4倍D ．速度减半，质量增大为原来的4倍，动能变为原来的2倍 答案 B3．关于动能定理的表述式W ＝E k2－E k1，下列说法正确的是( ) A ．公式中的W 为不包含重力的其他力做的总功B ．公式中的W 为包含重力在内的所有力做的功，只能先求合外力再求合外力的功C ．公式中的E k2－E k1为动能的增量，当W >0时动能增加，当W <0时，动能减少D ．动能定理适用于直线运动，但不适用于曲线运动，适用于恒力做功，但不适用于变力做功 答案 C4．一物体做变速运动时，下列说法中正确的是( ) A ．合外力一定对物体做功，使物体动能改变 B ．物体所受合外力一定不为零C ．合外力一定对物体做功，但物体动能可能不变D ．以上说法都不对 答案 B5．如图1所示，质量为m 的物块，在恒力F 的作用下，沿光滑水平面运动，物块通过A 点和B 点的速度分别是v A 和v B ，物块由A 点运动到B 点的过程中，力F 对物块做的功W 为( )图1A ．W >12m v 2B －12m v 2A B ．W ＝12m v 2B －12m v 2AC ．W ＝12m v 2A －12m v 2BD ．由于F 的方向未知，W 无法求出 答案 B命题点一 动能定理的理解和应用例1 (2015·浙江10月选考·20)如图2所示是公路上的“避险车道”，车道表面是粗糙的碎石，其作用是供下坡的汽车在刹车失灵的情况下避险．质量m ＝2.0×103 kg 的汽车沿下坡行驶，当驾驶员发现刹车失灵的同时发动机失去动力，此时速度表示数v 1＝36 km/h ，汽车继续沿下坡匀加速直行l ＝350 m 、下降高度h ＝50 m 时到达“避险车道”，此时速度表示数v 2＝72 km/h.(g ＝10 m/s 2)图2(1)求从发现刹车失灵至到达“避险车道”这一过程汽车动能的变化量； (2)求汽车在下坡过程中所受的阻力；(3)若“避险车道”与水平面间的夹角为17°，汽车在“避险车道”受到的阻力是在下坡公路上的3倍，求汽车在“避险车道”上运动的最大位移(sin 17°≈0.3)． 解析 (1)由ΔE k ＝12m v 22－12m v 21 得ΔE k ＝3.0×105 J(2)由动能定理mgh －F f l ＝12m v 22－12m v 21得F f ＝12m v 21－12m v 22＋mgh l＝2.0×103 N(3)设汽车在“避险车道”上运动的最大位移是x ，由动能定理 －(mg sin 17°＋3F f )x ＝0－12m v 22得x ＝12m v 22mg sin 17°＋3F f≈33.3 m答案 (1)3.0×105 J (2)2.0×103 N (3)33.3 m动能定理的应用技巧1．应用动能定理解题，关键是对研究对象进行准确的受力分析及运动过程分析，并画出物体运动过程的草图，借助草图理解物理过程和各量关系． 2．应用动能定理的优越性(1)动能定理既适用于直线运动，也适用于曲线运动． (2)既适用于恒力做功，也适用于变力做功．(3)力可以是各种性质的力，既可以同时作用，也可以分阶段作用． 题组阶梯突破1．物体沿直线运动的v －t 关系图象如图3所示，已知在第1秒内合外力对物体做的功为W ，则( )图3A ．从第1秒末到第3秒末合外力做功为4WB ．从第3秒末到第5秒末合外力做功为－2WC ．从第5秒末到第7秒末合外力做功为－WD ．从第3秒末到第4秒末合外力做功为－0.75W 答案 D解析 由动能定理W 合＝12m v 22－12m v 21知第1 s 内W ＝12m v 2.将动能定理应用于A 、B 、C 、D项知，D 正确，A 、B 、C 错．2．(2016·临海市联考)如图4所示，AB 为四分之一圆弧轨道，BC 为水平直轨道，圆弧的半径为R ，BC 的长度也是R .一质量为m 的物体，与两个轨道间的动摩擦因数都为μ，它由轨道顶端A 从静止开始下落，恰好运动到C 处静止．那么物体在AB 段克服摩擦力所做的功为( ) 图4 A.12μmgR B.12mgR C ．mgR D ．(1－μ)mgR答案 D解析 设物体在AB 段克服摩擦力所做的功为W AB ，对物体从A 到C 的全过程，由动能定理得mgR －W AB －μmgR ＝0，故W AB ＝mgR －μmgR ＝(1－μ)mgR .3．(2016·绍兴市联考)一辆汽车以v 1＝6 m /s 的速度沿水平路面行驶时，急刹车后能滑行x 1＝3.6 m ，如果以v 2＝8 m/s 的速度行驶，在同样的路面上急刹车后滑行的距离x 2应为(不计空气阻力的影响)( ) A ．6.4 mB ．5.6 mC ．7.2 mD ．10.8 m答案 A解析 急刹车后，车只受摩擦阻力F f 的作用，且两种情况下摩擦力大小是相同的，汽车的末速度皆为零．则有 －F f x 1＝0－12m v 21①－F f x 2＝0－12m v 22②②式除以①式得x 2x 1＝v 22v21故汽车滑行的距离x 2＝v 22v21x 1＝⎝⎛⎭⎫862×3.6 m ＝6.4 m.4.一物块沿倾角为θ的斜坡向上滑动．当物块的初速度为v 时，上升的最大高度为H ，如图5所示．当物块的初速度为v2时，上升的最大高度记为h .重力加速度大小为g .物块与斜坡间的动摩擦因数μ和h 分别为( ) 图5 A ．tan θ和H2B.⎝⎛⎭⎫v 22gH －1tan θ和H 2C ．tan θ和H4D.⎝⎛⎭⎫v 22gH －1tan θ和H 4答案 D解析 设物块与斜坡间的动摩擦因数为μ，则物块沿斜坡上滑的过程中，由动能定理 －(mgH ＋μmg cos θH sin θ)＝0－12m v 2①由①得μ＝(v 22gH－1)tan θ当物块的初速度为v2时，由动能定理知－(mgh ＋μmg cos θh sin θ)＝0－12m (v2)2②由①②两式得h ＝H4.5．如图6所示，质量为m ＝4 kg 的物体静止在水平面上，在外力F ＝25 N 作用下开始运动，已知F 与水平方向夹角为37°，物体位移为5 m 时，具有50 J 的动能．求：(g 取10 m/s 2)图6(1)此过程中，物体克服摩擦力所做的功；(sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8) (2)物体与水平面间的动摩擦因数． 答案 (1)50 J (2)0.4解析 (1)运用动能定理：Fl cos 37°－W f ＝12m v 2，代入数据得：W f ＝Fl cos 37°－12m v 2＝50 J.(2)对物体进行受力分析：把拉力在水平方向和竖直方向分解，根据竖直方向平衡和滑动摩擦力公式得出： F f ＝μF N ＝μ(mg －F sin 37°)，根据功的定义式：W f＝μ(mg－F sin 37°)l，代入数据解得μ＝0.4.命题点二用动能定理解决多过程问题例2如图7所示，用一块长L1＝1.0 m的木板在墙和桌面间架设斜面，桌子高H＝0.8 m，长L2＝1.5 m．斜面与水平桌面的倾角θ可在0～60°间调节后固定．将质量m＝0.2 kg的小物块从斜面顶端静止释放，物块与斜面间的动摩擦因数μ1＝0.05，物块与桌面间的动摩擦因数为μ2，忽略物块在斜面与桌面交接处的能量损失．(重力加速度取g＝10 m/s2；最大静摩擦力等于滑动摩擦力)图7(1)求θ角增大到多少时，物块能从斜面开始下滑；(用正切值表示)(2)当θ角增大到37°时，物块恰能停在桌面边缘，求物块与桌面间的动摩擦因数μ2；(已知sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8)(3)继续增大θ角，发现θ＝53°时物块落地点与墙面的距离最大，求此最大距离x m.解析(1)为使小物块下滑，有mg sin θ≥μ1mg cos θθ满足的条件tan θ≥0.05(2)克服摩擦力做功W f＝μ1mgL1cos θ＋μ2mg(L2－L1cos θ)由动能定理得mgL1sin θ－W f＝0代入数据得μ2＝0.8(3)由动能定理得mgL1sin θ－W f＝12m v2代入数据得v ＝1 m/s H ＝12gt 2t ＝0.4 s x 1＝v t x 1＝0.4 m x m ＝x 1＋L 2＝1.9 m答案 (1)tan θ≥0.05 (2)0.8 (3)1.9 m应用动能定理求解多过程问题的基本思路1．运用动能定理解决问题时，有两种思路：一种是全过程列式，另一种是分段列式． 2．全过程列式时，涉及重力、弹簧弹力、大小恒定的阻力或摩擦力做功时，要注意运用它们的功能特点：(1)重力的功取决于物体的初、末位置，与路径无关； (2)大小恒定的阻力或摩擦力的功等于力的大小与路程的乘积． (3)弹簧弹力做功与路径无关． 题组阶梯突破6.如图8所示，将质量为m 的小球以速度v 0由地面竖直向上抛出．小球落回地面时，其速度大小为34v 0.设小球在运动过程中所受空气阻力的大小不变， 图8则空气阻力的大小等于( ) A.34mg B.316mg C.716mg D.725mg答案 D解析 根据动能定理，对全过程有：－2F f H ＝12m (34v 0)2－12m v 20，上升过程：－(mg ＋F f )H ＝－12m v 20，联立两式得：F f＝725mg ，选项D 正确．7.在赛车场上，为了安全起见，车道外围都固定上废旧轮胎作为围栏，当车碰撞围栏时起缓冲器作用．为了检验废旧轮胎的缓冲效果，在一次模拟实验中用轻弹簧来代替废旧轮胎，实验情景如 图9图9所示，水平放置的轻弹簧左侧固定于墙上，处于自然状态，开始赛车在A 处且处于静止状态，距弹簧自由端的距离L 1＝1 m ．当赛车启动时，产生水平向左的恒为F ＝24 N 的牵引力使赛车向左匀加速前进，当赛车接触轻弹簧的瞬间立即关闭发动机，赛车继续压缩轻弹簧，最后被弹回到B 处停下．已知赛车的质量m ＝2 kg ，A 、B 之间的距离L 2＝3 m ，赛车被弹回的过程中离开弹簧时的速度大小v ＝4 m/s ，方向水平向右．取g ＝10 m/s 2.求： (1)赛车和地面间的动摩擦因数； (2)弹簧被压缩的最大距离． 答案 (1)0.2 (2)0.5 m解析 (1)从赛车离开弹簧到B 点停下，由动能定理得 －μmg (L 1＋L 2)＝0－12m v 2解得μ＝0.2(2)设轻弹簧被压缩的最大距离为L ，从赛车加速到离开弹簧，由动能定理得 FL 1－μmg (L 1＋2L )＝12m v 2－0解得L ＝0.5 m.8．如图10所示，一滑块(可视为质点)经水平轨道AB 进入竖直平面内的四分之一圆弧形轨道BC .已知滑块的质量m ＝0.50 kg.滑块经过A 点时的速度v A ＝5.0 m/s ，AB 长x ＝4.5 m ，滑块与水平轨道间的动 图10摩擦因数μ＝0.10，圆弧形轨道的半径R ＝0.50 m ，滑块离开C 点后竖直上升的最大高度h ＝0.10 m ，g 取10 m/s 2.求：(1)滑块第一次经过B 点时速度的大小．(2)滑块刚刚滑上圆弧形轨道时，对轨道上B 点压力的大小． (3)滑块在从B 运动到C 的过程中克服摩擦力所做的功． 答案 (1)4.0 m/s (2)21 N (3)1.0 J解析 (1)滑块由A 到B 的过程中，由动能定理得 －F f x ＝12m v 2B －12m v 2A 又F f ＝μmg 解得vB ＝4.0 m/s.(2)在B 点，滑块开始做圆周运动，由牛顿第二定律可知F N －mg ＝m v 2BR解得轨道对滑块的支持力F N ＝21 N根据牛顿第三定律可知，滑块对轨道上B 点压力的大小也为21 N. (3)滑块从B 经过C 上升到最高点的过程中，由动能定理得 －mg (R ＋h )－W f ′＝0－12m v 2B解得滑块克服摩擦力做的功W f ′＝1.0 J.(建议时间：40分钟)1．(2016·绍兴一中期末)下列关于运动物体所受合外力做功和动能变化的关系正确的是() A．如果物体所受合外力为零，则合外力对物体做的功一定为零B．如果合外力对物体所做的功为零，则合外力一定为零C．物体在合外力作用下做变速运动，动能一定发生变化D．物体的动能不变，所受合外力一定为零答案 A解析如果物体所受合外力为零，则根据W＝Fl可知合外力对物体做的功一定为零，A正确；如果合外力对物体所做的功为零，则合外力不一定为零，例如做匀速圆周运动的物体的向心力，B错误；物体在合外力作用下做变速运动，动能不一定发生变化，例如做匀速圆周运动的物体，C错误；物体的动能不变，所受合外力不一定为零，例如做匀速圆周运动的物体，D错误．2．一质点开始时做匀速直线运动，从某时刻起受到一恒力作用．此后，该质点的动能不可能是()A．一直增大B．先逐渐减小至零，再逐渐增大C．先逐渐增大至某一最大值，再逐渐减小D．先逐渐减小至某一非零的最小值，再逐渐增大答案 C解析若该恒力与开始时匀速运动的方向夹角小于90°，则该恒力做正功，该质点的动能一直增大，选项A正确；若该恒力与开始时匀速运动的方向相反，则该恒力先做负功，待速度减小到零后该恒力做正功，该质点的动能先逐渐减小到零，再逐渐增大，选项B正确；若该恒力与开始时匀速运动的方向夹角大于90°，则该恒力先做负功，后做正功，该质点的动能先逐渐减小至某一非零的最小值，再逐渐增大，选项D正确；故本题选C.3．质量不等，但有相同动能的两个物体，在动摩擦因数相同的水平地面上滑行，直至停止，则()A．质量大的物体滑行的距离大B．质量小的物体滑行的距离大C．它们滑行的距离一样大D．它们克服摩擦力所做的功不相等答案 B解析由动能定理可得－F f x＝0－E k，即μmgx＝E k，由于动能相同，动摩擦因数相同，故质量小的物体滑行的距离大，它们克服摩擦力所做的功都等于E k.故本题只有B项正确．4．如图1所示，质量相同的物体分别自斜面AC和BC的顶端由静止开始下滑，物体与斜面间的动摩擦因数相同，物体滑至斜面底部C点时的动能分别为E k1和E k2，下滑过程中克服摩擦力所做的功分别为W1和W2，则() 图1A．E k1>E k2，W1<W2B．E k1>E k2，W1＝W2C．E k1＝E k2，W1>W2D．E k1<E k2，W1>W2答案 B解析设斜面的倾角为θ，斜面的底边长为x，则下滑过程中克服摩擦力做的功为W＝μmg cos θ·xcos θ＝μmgx，所以两种情况下克服摩擦力做的功相等．又由于B的高度比A低，所以由动能定理可知E k1>E k2.故选B.5．质量为m的物体静止在粗糙的水平地面上，若物体受水平力F的作用，由静止起通过位移x时的动能为E k1，当物体受水平力2F的作用，由静止开始通过相同的位移x时动能为E k2，则()A．E k2＝E k1B．E k2＝2E k1C ．E k2>2E k1D ．E k1<E k2<2E k1答案 C解析 根据动能定理Fx －F f x ＝E k1，当外力变为2F 时，摩擦力大小不变，2Fx －F f x ＝E k2，A 、B 错误；如果摩擦力也变为2F f 时，2E k1＝E k2，所以E k2>2E k1，C 正确，D 错误．6．如图2所示，人用手托着质量为m 的小苹果，从静止开始沿水平方向运动，前进距离L 后，速度为v (小苹果与手始终相对静止)，小苹果与手掌之间的动摩擦因数为μ，则下列说法正确的是( )图2A ．手对小苹果的作用力方向竖直向上B ．小苹果所受摩擦力大小为μmgC ．手对小苹果做的功为12m v 2D ．小苹果对手做功－μmgL 答案 C解析 小苹果的加速度方向为水平方向，小苹果的合力方向在水平方向上，小苹果受到重力和手的作用力，而重力在竖直方向上，故手的作用力应为斜上方，故A 错误；两者相对静止，故所受摩擦力为静摩擦力，故B 错误；根据动能定理可得W ＝12m v 2，故手对小苹果做的功为12m v 2，故C 正确；由于手和小苹果之间是静摩擦，大小不一定等于μmg ，D 错误． 7．(多选)质量为1 kg 的物体静止在水平粗糙的地面上，在一水平外力F 的作用下运动，如图3甲所示，外力F 和物体克服摩擦力F f 做的功W 与物体位移x 的关系如图乙所示，重力加速度g 取10 m/s 2.下列分析正确的是( )图3A ．物体与地面之间的动摩擦因数为0.2B ．物体运动的最大位移为13 mC ．物体在前3 m 运动过程中的加速度为3 m/s 2D ．x ＝9 m 时，物体的速度为3 2 m/s 答案 ACD解析 由W f ＝F f x 对应题图乙可知，物体与地面之间的滑动摩擦力F f ＝2 N ，由F f ＝μmg 可得μ＝0.2，A 正确；由W F ＝Fx 对应题图乙可知，前3 m 内，拉力F 1＝5 N ，3～9 m 内拉力F 2＝2 N ，物体在前3 m 内的加速度a 1＝F 1－F f m ＝3 m/s 2，C 正确；由动能定理得：W F －F f x ＝12m v 2可得：x ＝9 m 时，物体的速度为v ＝3 2 m/s ，D 正确；物体运动的最大位移x m ＝W FF f＝13.5 m ，B 错误．8．某消防队员从一平台上跳下，下落2 m 后双脚触地，接着他用双腿弯曲的方法缓冲，使自身的重心又下降了0.5 m ，在着地过程中地面对他双脚的平均作用力估计为( ) A ．自身所受重力的2倍 B ．自身所受重力的5倍 C ．自身所受重力的8倍 D ．自身所受重力的10倍 答案 B解析 设地面对双脚的平均作用力为F ，在全过程中，由动能定理得mg (H ＋h )－Fh ＝0F ＝mg (H ＋h )h ＝2＋0.50.5mg ＝5mg ，B 正确．9.(多选)在平直公路上，汽车由静止开始做匀加速直线运动，当速度达到v max 后，立即关闭发动机直至静止，v －t 图象如图4所示，设汽车的牵引力为F ，受到的摩擦力为F f ，全程中牵引力做功为W 1，克服摩擦力做功为W 2，则( )图4A ．F ∶F f ＝1∶3B ．W 1∶W 2＝1∶1C ．F ∶F f ＝4∶1D ．W 1∶W 2＝1∶3答案 BC解析 对汽车运动的全过程，由动能定理得：W 1－W 2＝ΔE k ＝0，所以W 1＝W 2，选项B 正确，D 错误；由图象知x 1∶x 2＝1∶4.由动能定理得Fx 1－F f x 2＝0，所以 F ∶F f ＝4∶1，选项A 错误，C 正确．10．如图5所示，小球以初速度v 0从A 点沿粗糙的轨道运动到高为h 的B 点后自动返回，其返回途中仍经过A 点，则经过A 点的速度大小为( )图5A.v 20－4ghB.4gh －v 2C.v 20－2ghD.2gh －v 20答案 B解析 在从A 到B 的过程中，重力和摩擦力都做负功，根据动能定理可得mgh ＋W f ＝12m v 20，从B 到A 过程中，重力做正功，摩擦力做负功(因为是沿原路返回，所以两种情况摩擦力做功大小相等)根据动能定理可得mgh －W f ＝12m v 2，两式联立得再次经过A 点的速度为4gh －v 20，选B.11．如图6所示，斜面高h，质量为m的物块，在沿斜面向上的恒力F作用下，能匀速沿斜面向上运动，若把此物块放在斜面顶端，在沿斜面向下同样大小的恒力F作用下，物块由静止向下滑动，滑至底端时其动能的大小为()图6 A．mghB．2mghC．2FhD．Fh答案 B解析物块匀速向上运动，即向上运动过程中物块的动能不变，由动能定理知物块向上运动过程中外力对物块做的总功为0，即W F－mgh－W f＝0①物块向下运动过程中，恒力F与摩擦力对物块做功与向上运动相同，设滑至底端时的动能为E k，由动能定理知W F＋mgh－W f＝E k－0②将①式变形有W F－W f＝mgh，代入②式有E k＝2mgh，则B选项正确．12．飞机在水平跑道上滑行一段时间后起飞．飞机总质量m＝1×104 kg，发动机在水平滑行过程中保持额定功率P＝8 000 kW，滑行距离x＝50 m，滑行时间t＝5 s，然后以水平速度v0＝80 m/s飞离跑道后逐渐上升，飞机在上升过程中水平速度保持不变，同时受到重力和竖直向上的恒定升力(该升力由其他力的合力提供，不含重力)，飞机在水平方向通过距离L＝1 600 m的过程中，上升高度为h＝400 m．取g＝10 m/s2.求：(1)假设飞机在水平跑道滑行过程中受到的阻力大小恒定，求阻力F f的大小；(2)飞机在上升高度为h＝400 m过程时，飞机的动能为多少．答案 (1)1.6×105 N (2)4×107 J解析 (1)飞机在水平滑行过程中，根据动能定理： Pt －F f x ＝12m v 20－0 解得：F f ＝1.6×105 N.(2)该飞机升空后水平方向做匀速运动，竖直方向做初速度为零的匀加速运动，设运动时间为t ，竖直方向加速度为a ，则： 水平方向有：L ＝v 0t 竖直方向有：h ＝12at 2联立解得：t ＝20 s ，a ＝2 m/s 2 竖直分速度大小为：v ⊥＝2ah ＝40 m/s飞机的动能为：E k ＝12m v 2＝12m (v 20＋v 2⊥)＝4×107 J13．如图7所示，光滑水平面AB 与竖直面内粗糙的半圆形导轨在B 点衔接，BC 为导轨的直径，与水平面垂直，导轨半径为R ＝0.4 m ，一个质量为m ＝2.0 kg 的小球将弹簧压缩至A 处．小球从A 处由静止释放被弹开后，以速度v ＝6 m/s 经过B 点进入半圆形轨道，之后向上 图7 运动恰能沿轨道运动到C 点．求： (1)释放小球前弹簧的弹性势能； (2)小球到达C 点时的速度大小；(3)小球由B 到C 运动过程中克服摩擦力做的功． 答案 (1)36 J (2)2 m/s (3)16 J解析 (1)释放小球前弹簧的弹性势能等于小球得到的动能：E p ＝12m v 2＝36 J.(2)小球到达C 点时，根据牛顿定律：mg ＝m v 2CR，解得v C ＝gR ＝2 m/s.(3)小球由B 到C 运动过程，由动能定理： －mg ·2R －W f ＝12m v 2C －12m v 2，解得W f ＝16 J.14．如图8甲所示，轻弹簧左端固定在竖直墙上，右端点在O 位置．质量为m 的物块A (可视为质点)以初速度v 0从距O 点右方x 0的P 点处向左运动，与弹簧接触后压缩弹簧，将弹簧右端压到O ′点位置后，A 又被弹簧弹回．A 离开弹簧后，恰好回到P 点．物块A 与水平面间的动摩擦因数为μ.求：(1)物块A 从P 点出发又回到P 点的过程，克服摩擦力所做的功． (2)O 点和O ′点间的距离x 1.图8(3)如图乙所示，若将另一个与A 完全相同的物块B (可视为质点)与弹簧右端拴接，将A 放在B 右边，向左推A 、B ，使弹簧右端压缩到O ′点位置，然后从静止释放，A 、B 共同滑行一段距离后分离．分离后物块A 向右滑行的最大距离x 2是多少？答案 (1)12m v 20 (2)v 204μg －x 0 (3)x 0－v 208μg解析 (1)物块A 从P 点出发又回到P 点的过程，根据动能定理得克服摩擦力所做的功为W f ＝12m v 20. (2)物块A 从P 点出发又回到P 点的过程，根据动能定理得2μmg (x 1＋x 0)＝12m v 20 解得x 1＝v 204μg－x 0(3)A 、B 在弹簧处于原长处分离，设此时它们的共同速度是v 1，弹出过程弹力做功W F 只有A 时，从O ′到P 有 W F －μmg (x 1＋x 0)＝0－0A 、B 共同从O ′到O 有W F －2μmgx 1＝12×2m v 21 分离后对A 有12m v 21＝μmgx 2 联立以上各式可得x 2＝x 0－v 208μg.。
2018高考物理步步高第三章第1讲
第1讲牛顿第一定律牛顿第三定律一、牛顿第一定律惯性1.牛顿第一定律(1)内容：一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态.(2)意义：①揭示了物体的固有属性：一切物体都有惯性，一因此牛顿第一定律又叫惯性定律;②揭示了力与运动的关力不是维持物体运动的原因，而是改变物体运动状态的原因，即系：力是产生加速度的原因.2.惯性(1)定义：物体具有保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质.(2)量度：质量是惯性大小的唯一量度，质量大的物体惯性大，质量小的物体惯性小.(3)普遍性：惯性是物体的固有属性，一切物体都具有惯性，与物体的运动情况和受力情况无关.判断下列说法是否正确.(1)牛顿第一定律不能用实验验证. (V)(2)在水平面上滑动的木块最终停下来，是因为没有外力维持木块运动的结果. (X )(3)物体运动时受到惯性力的作用. (X )(4)物体匀速运动时才有惯性，加速时没有惯性. (X )二、牛顿第三定律1作用力和反作用力：两个物体之间的作用总是相互的, 一个物体对另一个物体施加了力, 后一个物体同时对前一个物体也施加力.2.内容:两个物体之间的作用力和反作用力总是大小相等、方向相反、作用在同一条直线上.3.表达式:F =—F'.由于作用力与反作用力大小相等、方向相反，所以作用效果可以抵消，合力为零，这种认识对吗？答案不对解析作用力与反作用力作用在两个物体上，不可相互抵消.1．（人教版必修1P70 第1 至3 题改编）（多选）下面对牛顿第一定律和惯性的分析正确的是（）A •飞机投弹时，如果当目标在飞机的正下方时投下炸弹，能击中目标B .地球自西向东自转，你向上跳起来后，还会落到原地C.安全带的作用是防止汽车刹车时由于惯性作用发生危险D •有的同学说，向上抛出的物体，在空中向上运动时，肯定受到了向上的作用力答案BC2.（人教版必修1P82做一做改编）（多选）用计算机辅助实验系统（DIS）做验证牛顿第三定律的实验，把两个测力探头的挂钩钩在一起，向相反方向拉动，观察显示器屏幕上出现的结果（如图1所示），分析两个力传感器的相互作用随着时间变化的曲线，以下结论正确的是（）图1A •作用力与反作用力同时产生B •作用力与反作用力作用在同一物体上C.作用力与反作用力大小相等D.作用力与反作用力方向相反答案ACD3•手拿一个锤头敲在一块玻璃上把玻璃打碎了•对于这一现象，下列说法正确的是（）A .锤头敲玻璃的力大于玻璃对锤头的作用力，所以玻璃才碎裂B .锤头受到的力大于玻璃受到的力，只是由于锤头能够承受比玻璃更大的力才没有碎裂C.锤头和玻璃之间的作用力应该是等大的，只是由于锤头能够承受比玻璃更大的力才没有碎裂D •因为不清楚锤头和玻璃的其他受力情况，所以无法判断它们之间的相互作用力的大小答案C4.（粤教版必修1P71第1题）沼泽的下面蕴藏着丰富的泥炭，泥炭是沼泽地积累的植物残体，它的纤维状和海绵状的物理结构导致人在其表面行走时容易下陷. 若人下陷的过程是先加速后匀速运动，下列判断正确的是（）A •加速运动时人对沼泽地的压力大于沼泽地对他的支持力B .加速运动时人对沼泽地的压力小于沼泽地对他的支持力C・人对沼泽地的压力先大于后等于沼泽地对他的支持力D •人对沼泽地的压力大小总等于沼泽地对他的支持力答案D命题点一牛顿第一定律的理解和应用1 伽利略创造性的把实验、假设和逻辑推理相结合的科学方法，有力地促进了人类科学认识的发展．利用如图2 所示的装置做如下实验：小球从左侧斜面上的O 点由静止释放后沿斜面向下运动，并沿右侧斜面上升．斜面上先后铺垫三种粗糙程度逐渐降低的材料时，小球沿右侧斜面上升到的最高位置依次为1、2、3.根据三次实验结果的对比，可以得到的最直接的结论是( )图1A ．如果斜面光滑，小球将上升到与O 点等高的位置B •如果小球不受力，它将一直保持匀速运动或静止状态C.如果小球受到力的作用，它的运动状态将发生改变D .小球受到的力一定时，质量越大，它的加速度越小答案A解析根据题意，铺垫材料粗糙程度降低时，小球上升的最高位置升高，当斜面绝对光滑时，小球在斜面上没有能量损失，因此可以上升到与O 点等高的位置，而B、C、D 三个选项，从题目不能直接得出，所以选项 A 正确．2 ( 多选) 一汽车在路面情况相同的公路上沿直线行驶，下面关于车速、惯性、质量和滑行位移的讨论，正确的是( )A •车速越大，它的惯性越大B •质量越大，它的惯性越大C.车速越大，刹车后滑行的位移越长D •车速越大，刹车后滑行的位移越长，所以惯性越大答案BC解析要理解质量是惯性大小的唯一决定因素，惯性是物体的固有属性，其大小仅由物体的质量决定，质量越大，惯性越大，所以选项A 错误，B 正确．滑行位移应由刹车时的速度确定，因为刹车过程中，其加速度是一定的，根据V2—v2= 2ax，所以车速越大，其滑行位移越大，而与其惯性大小无关，所以选项 C 正确，D 错误．1．（多选）伽利略根据小球在斜面上运动的实验和理想实验，提出了惯性的概念，从而奠定了牛顿力学的基础．早期物理学家关于惯性有下列说法，其中正确的是（）A •物体抵抗运动状态变化的性质是惯性B •没有力的作用，物体只能处于静止状态C.行星在圆周轨道上保持匀速率运动的性质是惯性D •运动物体如果没有受到力的作用，将继续以同一速度沿同一直线运动答案AD解析物体保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质叫惯性，即物体抵抗运动状态变化的性质，则A项正确•没有力的作用，物体可能保持匀速直线运动状态或静止状态，则B 错•行星在圆周轨道上保持匀速率运动是由于受到改变运动状态的向心力作用，其运动状态是不断变化的，则C错.D项符合惯性定义，是正确的.2.（多选）如图3所示，在匀速前进的磁悬浮列车里，小明将一小球放在水平桌面上，且小球相对桌面静止•关于小球与列车的运动，下列说法正确的是()图3A ．若小球向前滚动，则磁悬浮列车在加速前进B .若小球向后滚动，则磁悬浮列车在加速前进C.磁悬浮列车急刹车时，小球向前滚动D .磁悬浮列车急刹车时，小球向后滚动答案BC3.关于惯性的大小，下列说法中正确的是( )A .高速运动的物体不容易停下来，所以物体运动速度越大，惯性越大B •用相同的水平力分别推放在地面上的两个材料不同的物体，则难以推动的物体惯性大C.两个物体只要质量相同，那么惯性的大小就一定相同D .在月球上举重比在地球上容易，所以同一个物体在月球上比在地球上惯性小答案C4.某同学为了取出如图 4 所示羽毛球筒中的羽毛球，一只手拿着球筒的中部，另一只手用力击打羽毛球筒的上端，则( )图4A •此同学无法取出羽毛球B•羽毛球会从筒的下端出来C.羽毛球筒向下运动过程中，羽毛球受到向上的摩擦力才会从上端出来D •该同学是在利用羽毛球的惯性答案D解析羽毛球筒被手击打后迅速向下运动，而羽毛球具有惯性要保持原来的静止状态，会从筒所以的上端出来，D正确.命题点二牛顿第三定律的理解与应用1.相互作用力的特点：“三同、三异、三无关”.同大小(1)三同同时产生、变化、消失同性质反向(2)三异异体，即作用力、反作用力作用在不同物体上不同效果与物体的种类无关(3)三无关与相互作用的两物体的运动状态无关与是否和其他物体相互作用无关2.一对平衡力与作用力、反作用力的不同点（多选）如图5所示，用水平力F把一个物体紧压在竖直墙壁上静止，下列说法中正确的是（）图5A ．水平力F 跟墙壁对物体的弹力是一对作用力与反作用力B •物体的重力跟墙壁对物体的静摩擦力是一对平衡力C.水平力F与物体对墙壁的压力是一对作用力与反作用力D •物体对墙壁的压力与墙壁对物体的弹力是一对作用力与反作用力①紧压；②静止.答案BD解析水平力F 跟墙壁对物体的弹力作用在同一物体上，大小相等、方向相反，且作用在同一条直线上，是一对平衡力，选项A 错误；物体在竖直方向上受竖直向下的重力以及墙壁对物体竖直向上的静摩擦力的作用，因物体处于静止状态，故这两个力是一对平衡力，选项B正确；水平力F作用在物体上，而物体对墙壁的压力作用在墙壁上，这两个力不是平衡力，也不是相互作用力，选项 C 错误；物体对墙壁的压力与墙壁对物体的弹力是两个物体间的相互作用力，是一对作用力与反作用力，选项 D 正确．5．某人用绳子将一桶水从井内向上提的过程中，不计绳子的重力，以下说法正确的是( )A •只有在桶匀速上升过程中，绳子对桶的拉力才等于桶对绳子的拉力B •桶加速上升的过程中，绳子对桶的拉力大于桶对绳子的拉力C.桶加速上升的过程中，绳子对桶的拉力等于桶对绳子的拉力D .桶减速向上运动的过程中，绳子对桶的拉力小于桶对绳子的拉力答案 C6.(多选)用手托着一块砖，开始时静止不动，后来手突然向上加速运动，下列判断正确的是( )A .静止时，砖受到的支持力等于砖的重力B .加速时，砖对手的压力大于砖的重力C.静止时，砖受到的支持力等于砖对手的压力D .加速时，砖受到的支持力大于砖对手的压力答案ABC解析静止时，重力与支持力是一对平衡力，大小相等， A 正确；不论静止还是加速，支持力和压力都是一对相互作用力，大小相等，故C 正确，D 错误；加速时，支持力大于重力，则压力大于重力，故 B 正确．命题点三“转移研究对象法”在受力分析中的应用1．“转移研究对象法”在受力分析中的应用，其本质是牛顿第三定律的应用．2．由于作用力与反作用力的关系，当待求的某个力不容易求时，可先求它的反作用力，再反过来求待求力．如求压力时，可先求支持力．建筑工人用如图 6 所示的定滑轮装置运送建筑材料．质量为70.0 kg 的工人站在水平地面上，通过定滑轮将20.0 kg 的建筑材料以1.0 m/s2的加速度拉升，忽略绳子和定滑轮的质量及两者间的摩擦，求：地面受到的压力和摩擦力的大小.(g 取10 m/s2，sin 53= 0.8, cos 53= 0.6)图6答案524 N 132 N解析建筑材料受力分析如图甲所示由牛顿第二定律得：F i - mg= ma代入数据解得：F i= 220 N因此绳对人的拉力F2= F i= 220 N工人受力分析如图乙所示由平衡条件得：F2 cos 53 = F fF2 •in 53 半F N= Mg代入数据解得：F N = 524 N , F f = 132 N132 N.由牛顿第三定律得：人对地面的压力大小为524 N ，地面受到的摩擦力大小为7•如图7所示，质量为m的物体放在质量为M、倾角为B的斜面体上，斜面体置于粗糙的水平地面上，用平行于斜面的力 F 拉物体使其沿斜面向下匀速运动，斜面体始终静止，则下列说法正确的是( )图7A .地面对斜面体的摩擦力大小为Feos 0B .地面对斜面体的支持力为（M + m）gC.物体对斜面体的摩擦力的大小为FD .斜面体对物体的作用力竖直向上答案A解析由于斜面体和物体都处于平衡状态，将斜面体和物体看成一个整体，由受力情况可得：地面对斜面体的摩擦力大小为Feos 0，地面对斜面体的支持力大小为（M＋m）g＋Fsin 0，故A 对， B 错；隔离物体进行受力分析，物体对斜面体的摩擦力大小为F＋mgsin 0，故 C 错；将斜面体作为施力物体，则斜面体对物体的作用力即为物体受到的支持力与摩擦力的合力，由力的合成可知斜面体对物体的作用力与物体的重力和 F 的合力大小相等、方向相反，故斜面体对物体的作用力不在竖直方向上， D 错.题组 1 对牛顿第一定律和惯性的理解1．(多选)科学家关于物体运动的研究对树立正确的自然观具有重要作用．下列说法符合历史事实的是( )A .亚里士多德认为，必须有力作用在物体上，物体的运动状态才会改变B •伽利略通过“理想实验”得出结论：一旦物体具有一定速度，如果它不受力，它将以这一速度永远运动下去C.笛卡儿指出：如果运动中的物体没有受到力的作用，它将继续以同一速度沿同一直线运动，既不停下来也不偏离原来的方向D .牛顿认为，物体具有保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质答案BCD解析亚里士多德认为物体的运动需要力来维持， A 错误；伽利略通过“理想实验” 得出：一旦物体具有某一速度，如果它不受力，它将以这一速度永远运动下去， B 正确；笛卡儿指出：如果运动中的物体没有受到力的作用，它将继续以同一速度沿同一直线运动，既不停下来也不偏离原来的方向，C正确；由牛顿第一定律知，D正确.2•—列以速度v匀速行驶的列车内有一水平桌面，桌面上A处有一相对桌面静止的小球. 由于列车运动状态的改变，车厢中的旅客发现小球沿如图(俯视图)中的虚线从A点运动到B点，则说明列车是减速且在向南拐弯的图是( )答案 A解析由于列车原来做匀速运动，小球和列车保持相对静止，现在列车要减速，由于惯性小球必向前运动，C、D 错；又因列车要向南拐弯，由做曲线运动的条件知列车要受到向南的力的作用，即桌子受到向南的力的作用，所以小球相对桌面向北运动，A对，B错.3.如图1所示，在一辆表面光滑且足够长的小车上，有质量为m i和m2的两个小球(m i>m2)随车一起匀速运动，当车突然停止时，若不考虑其他阻力，则两个小球( )图1A .一定相碰B .一定不相碰C.不一定相碰 D .无法确定答案B解析因小车表面光滑，因此小球在水平方向上没有受到外力作用，原来两球与小车有相同的速度，当车突然停止时，由于惯性，两小球的速度将不变，所以不会相碰.4.“严禁超载，严禁超速，严禁疲劳驾驶”是预防车祸的有效办法. 下列说法正确的是( )A .汽车超速会增大汽车的惯性B .汽车超载会减小汽车的刹车距离C.疲劳驾驶会缩短司机的反应时间D •汽车超载会增大汽车的惯性答案D题组 2 对牛顿第三定律的理解5.(多选)如图2所示，用细绳把小球悬挂起来，当小球静止时，下列说法中正确的是()图2A ．小球受到的重力和细绳对小球的拉力是一对作用力和反作用力B .细绳对小球的拉力和小球对细绳的拉力是一对作用力和反作用力C .小球受到的重力和细绳对小球的拉力是一对平衡力D .小球受到的重力和小球对细绳的拉力是一对平衡力答案BC6.(多选)下列关于作用力和反作用力的说法正确的是( )A .物体先对地面产生压力，然后地面才对物体产生支持力B .物体对地面的压力和地面对物体的支持力是一对作用力与反作用力C.人推车前进，人对车的作用力大于车对人的作用力D .物体在地面上滑行，不论物体的速度多大，物体对地面的摩擦力与地面对物体的摩擦力始终大小相等答案BD解析作用力与反作用力同时产生，同时变化，同时消失，物体对地面产生压力的同时地面对物体产生支持力，选项A 错误；物体对地面的压力和地面对物体的支持力是一对作用力与反作用力，选项 B 正确；人推车前进，人对车的作用力与车对人的作用力是作用力与反作用力，大小相等，方向相反，选项 C 错误；物体在地面上滑行，不论物体的速度多大，物体对地面的摩擦力与地面对物体的摩擦力始终大小相等，选项 D 正确.7．（多选）2014年8月18日11时15分，中国在太原卫星发射中心用长征四号运载火箭成功发射高分二号卫星，卫星顺利进入预定轨道，关于这次卫星与火箭上天的情形叙述正确的是（）A •火箭尾部向外喷气，喷出的气体反过来对火箭产生一个反作用力，从而让火箭获得了向前的推力B •火箭尾部喷出的气体对空气产生一个作用力，空气的反作用力使火箭获得飞行的动力C.火箭飞出大气层后，由于没有了空气，火箭虽然向后喷气，但也无法获得前进的动力D •卫星进入预定轨道之后，与地球之间仍存在相互作用答案AD解析火箭升空时，其尾部向下喷气，火箭箭体与被喷出的气体是一对相互作用的物体，火箭向下喷气时，喷出的气体同时对火箭产生向上的反作用力，即火箭上升的推力，此推力并不是由周围的空气对火箭的反作用力提供的，因而与是否飞出大气层、是否在空气中飞行无关，故选项B、C 错误， A 正确；当卫星进入预定轨道后，卫星与地球之间仍然存在着相互吸引力，即地球吸引卫星，卫星也吸引地球，这是一对作用力与反作用力，故选项D正确. & （多选）下列说法中正确的是（）A .人走路时，地对脚的力大于脚蹬地的力，所以人才往前走B •人站在地上不动时，人对地面的压力和地面对人的支持力大小相等、方向相反C.物体A静止在物体B上，A的质量是B的质量的100倍，而A作用于B的力的大小等于 B 作用于A 的力的大小D •以卵击石，石头没损坏而鸡蛋破了，这是因为石头对鸡蛋的作用力大于鸡蛋对石头的作用力答案BC9.汽车拉着拖车在平直的公路上运动，下列说法中正确的是（）A •汽车能拉着拖车前进是因为汽车对拖车的拉力大于拖车对汽车的拉力B .汽车先对拖车施加拉力，然后才产生拖车对汽车的拉力C.匀速前进时，汽车对拖车的拉力等于拖车向后拉汽车的力；加速前进时，汽车对拖车的拉力大于拖车向后拉汽车的力D •拖车加速前进，是因为汽车对拖车的拉力大于地面对拖车的摩擦阻力答案D题组 3 牛顿第三定律在受力分析中的应用10.如图3所示，用细线将A物体悬挂在顶板上，B物体放在水平地面上. A、B间有一劲度系数为100 N/m的轻弹簧，此时弹簧伸长了 2 cm.已知A、B两物体的重力分别是 3 N和5N .则细线的拉力及B对地面的压力分别是（）图3A. 8 N 和0 NB. 5 N 和7 NC. 5 N 和3 ND. 7 N 和7 N答案C解析对A 由平衡条件得F T—G A— kx= 0,解得F T = G A+ kx= 3 N + 100X 0.02 N = 5 N，对B由平衡条件得kx + F N—G B= 0，解得F N = G B— kx= 5 N —100X 0.02 N = 3 N，由牛顿第三定律得B对地面的压力是3 N，故选项C正确.11.如图4所示，倾角为B的斜面体放在水平地面上，质量为m的光滑小球放在墙与斜面体之间处于平衡状态,求小球对斜面体的压力大小和地面对斜面体的摩擦力大小.图4答案衆mgtan°解析小球受力分析如图甲所示，由平衡条件得：竖直方向：F NI cos 0—mg= 0水平方向：F N2—F Ni sin 0= 0对整体受力分析如图乙所示，由平衡条件得:水平方F f —F N2 = 0“mg解得：F N1=cos °F f= mgta n 0由牛顿第三定律得小球对斜面体的压力为, mgF NI = F NI = 'cos 0。
【新步步高】2018版浙江高考物理《选考总复习》第五章第3讲机械能守恒定律
)
B.弹簧的弹性势能逐渐增加
C.弹簧的弹性势能先增加再减少
√
D.弹簧的弹性势能先减少再增加
图1
1
2
3
4
5
4.下列运动中，物体机械能守恒的是(
)
√
A.做平抛运动的物体
B.被气球吊着加速上升的物体
C.在斜面上匀速下滑的物体 D.以 4 g的加速度在竖直方向上匀加速下降的物体 5
√
B.两球到达各自悬点的正下方时，A球动能较大 C.两球到达各自悬点的正下方时，B球动能较大 D.两球到达各自悬点的正下方时，受到的拉力相等 图3
解析
1
2
3
4
5
6
7
8
9 10 11 12 13 14 15
6.如图4 是娱乐场所中的一种滑梯，滑梯在最底端是处于水平切线方向， 质量为M 、可看成质点的一名滑梯爱好者从高为 h 的滑梯顶端静止下滑， 忽略所有摩擦及阻力，则下列关于滑梯爱好者在下滑过程中的说法正确 的是( ) A.机械能不守恒
0.5 kg的石块从离地面10 m高处以30°角
斜向上方抛出，初速度为v0＝8 m/s.不计
空气阻力，以地面为零势能参考平面，g
取10 m/s2.求：
(1)石块抛出时的动能； 图7
解析
石块抛出时的动能为：
1 1 2 Ek＝2mv0 ＝2×0.5×82 J＝16 J；
答案 16 J
解析答案
1
2
3
4
(2)石块落地时的机械能；
5
6
7
8
6.如图10所示，置于足够长斜面上的盒子 A内放有光滑球 B，B恰与A前、
后壁接触，斜面光滑且固定于水平地面上 .一轻质弹簧的一端与固定在斜
高2021届高2018级版步步高3-5高中物理第三章 4
4 原子核的结合能[学习目标] 1.理解原子核的结合能的概念.2.知道质量亏损的概念, 了解爱因斯坦的质能方程.3.学会根据质能方程和质量亏损的概念进行核能的计算.一、原子核的结合能和比结合能曲线1.结合能:核子结合成原子核时释放的能量或原子核分解为核子时吸收的能量叫做原子核的结合能.2.比结合能:把原子核的结合能ΔE 除以核子数A , 即ΔE A称为原子核的比结合能.比结合能越大, 核就越稳定.3.比结合能曲线(如图1所示)图1由原子核的比结合能曲线可以看出:第一, 比结合能越大, 取出一个核子就越困难, 核就越稳定, 比结合能是原子核稳定程度的量度；第二, 曲线中间高两头低, 说明中等质量的原子核的比结合能最大, 近似于一个常数, 表明中等质量的核最稳定；第三, 质量较大的重核和质量较小的轻核比结合能都较小, 且轻核的比结合能还有些起伏.二、原子核的结合能的计算对质能方程和质量亏损的理解(1)质能方程爱因斯坦的相对论指出, 物体的能量和质量之间存在着密切的联系, 其关系是E＝mc2.(2)质量亏损:核反应中原子核的质量小于组成它的核子的质量.(3)质量亏损与释放核能的关系:ΔE＝Δmc2.[即学即用]1.判断下列说法的正误.(1)一切原子核均具有结合能.(√)(2)组成原子核的核子越多, 它的结合能就越高.(√)(3)结合能越大, 核子结合得越牢固, 原子越稳定.(×)(4)自由核子结合为原子核时, 可能吸收能量.(×)(5)因在核反应中能产生能量, 有质量的转化, 所以系统只有质量数守恒, 系统的总能量和总质量并不守恒.(×)2.已知α粒子(42He)是由2个质子、2个中子组成的, 取质子的质量m p＝1.672 6×10－27 kg, 中子的质量m n＝1.674 9×10－27kg, α粒子的质量mα＝6.646 7×10－27kg, 真空中光速c＝3.0×108 m/s.则α粒子的结合能为________.(计算结果保留两位有效数字)答案 4.3×10－12 J解析组成α粒子的核子与α粒子的质量差Δm＝(2m p＋2m n)－mαα粒子的结合能ΔE＝Δmc2代入数据得ΔE≈4.3×10－12 J.一、对结合能的理解[导学探究]1.设有一个质子和一个中子在核力作用下靠近碰撞并结合成一个氘核.质子和中子结合成氘核的过程中是释放能量还是吸收能量？使氘核分解为质子和中子的过程中呢？答案质子和中子结合成氘核的过程中要释放能量；氘核分解成质子和中子时要吸收能量.2.如图2所示是不同原子核的比结合能随质量数变化的曲线.图2(1)从图中看出, 中等质量的原子核与重核、轻核相比比结合能有什么特点？比结合能的大小反映了什么？(2)比结合能较小的原子核转化为比结合能较大的原子核时是吸收能量还是释放能量？答案(1)中等质量的原子核比结合能较大, 比结合能的大小反映了原子核的稳定性, 比结合能越大, 原子核越稳定.1.中等质量原子核的比结合能最大, 轻核和重核的比结合能都比中等质量原子核的比结合能要小.2.比结合能与原子核稳定的关系(1)比结合能的大小能够反映原子核的稳定程度, 比结合能越大, 原子核就越难拆开, 表示该原子核就越稳定.(2)核子数较小的轻核与核子数较大的重核, 比结合能都比较小, 表示原子核不太稳定；中等核子数的原子核, 比结合能较大, 表示原子核较稳定.(3)当比结合能较小的原子核转化成比结合能较大的原子核时, 就能释放核能.例如, 一个核子数较大的重核分裂成两个核子数小一些的核, 或者两个核子数很小的轻核结合成一个核子数大一些的核, 都能释放出巨大的核能.例1下列关于结合能和比结合能的说法中, 正确的是()A.核子结合成原子核吸收的能量或原子核拆解成核子放出的能量称为结合能B.比结合能越大的原子核越稳定, 因此它的结合能也一定越大C.重核与中等质量的原子核相比较, 重核的结合能和比结合能都大D.中等质量原子核的结合能和比结合能均比轻核的要大答案 D解析核子结合成原子核是放出能量, 原子核拆解成核子是吸收能量, A选项错误；比结合能越大的原子核越稳定, 但比结合能越大的原子核, 其结合能不一定大, 例如中等质量原子核的比结合能比重核大, 但由于核子数比重核少, 其结合能比重核小, B、C选项错误；中等质量原子核的比结合能比轻核的大, 它的核子数又比轻核多, 因此它的结合能也比轻核大, D选项正确.1.核子结合成原子核时一定释放能量, 原子核分开成核子时一定吸收能量, 吸收或释放的能量越大, 表明原子核的结合能越大.2.比结合能越大表明原子核越稳定.一般情况下, 中等质量的原子核比轻核和重核的比结合能大.二、质量亏损和核能的计算[导学探究]如图3所示是原子核转变示意图.图3(1)在核反应过程中质量数、核电荷数是否守恒？(2)在该核反应过程中会释放出能量, 反应前后原子核的质量是否会发生变化？答案(1)在核反应中, 质量数、核电荷数是守恒的.(2)会发生变化, 是减少的.[知识深化]1.质量亏损:所谓质量亏损, 并不是质量消失, 减少的质量在核子结合成核的过程中以能量的形式辐射出去了.反过来, 把原子核分裂成核子, 总质量要增加, 总能量也要增加, 增加的能量要由外部提供.2.质能方程E＝mc2(1)质能方程说明一定的质量总是跟一定的能量相联系.具体地说, 一定质量的物体所具有的总能量是一定的, E＝mc2, 不是单指物体的动能、核能或其他哪一种能量, 而是物体所具有的各种能量的总和.(2)根据质能方程, 物体的总能量与其质量成正比.物体质量增加, 则总能量随之增加；物体质量减少, 总能量也随之减少, 这时质能方程也写成ΔE＝Δmc2.3.核能的计算方法(1)根据质量亏损计算:①根据核反应方程, 计算核反应前和核反应后的质量亏损Δm.②根据爱因斯坦质能方程ΔE＝Δmc2计算核能.其中Δm的单位是千克, ΔE的单位是焦耳.③利用原子质量单位u和电子伏特计算1原子质量单位(u)相当于931.5 MeV的能量, ΔE＝Δm×931.5 MeV, 其中Δm的单位为u, ΔE 的单位为MeV.(2)利用平均结合能来计算核能.原子核的结合能＝核子的平均结合能×核子数.核反应中反应前系统内所有原子核的总结合能与反应后生成的所有新核的总结合能之差, 就是该次核反应所释放(或吸收)的核能.4.判断核反应过程是释放能量还是吸收能量的方法(1)根据反应前后质量的变化情况进行判断, 若质量减少即发生了质量亏损, 则释放能量；若质量增加, 则吸收能量.(2)根据动能变化判断, 若不吸收光子而动能增加则放出能量.例231H的质量是3.016 050 u, 质子的质量是1.007 277 u, 中子的质量为1.008 665 u.求:(质量亏损1 u相当于释放931.5 MeV的能量)(1)一个质子和两个中子结合为氚核时, 是吸收还是放出能量？该能量为多少？(2)氚核的结合能和比结合能各是多少？答案(1)放出能量7.97 MeV(2)7.97 MeV 2.66 MeV解析(1)一个质子和两个中子结合成氚核的反应方程式是11H＋210n―→31H,反应前各核子总质量为m p ＋2m n ＝(1.007 277＋2×1.008 665) u ＝3.024 607 u,反应后新核的质量为m H ＝3.016 050 u,质量亏损为Δm ＝(3.024 607－3.016 050) u ＝0.008 557 u.因反应前的总质量大于反应后的总质量, 故此核反应放出能量.释放的核能为ΔE ＝0.008 557×931.5 MeV ≈7.97 MeV .(2)氚核的结合能即为ΔE ＝7.97 MeV ,它的比结合能为ΔE 3≈2.66 MeV .核能的两种单位换算技巧1.若以kg 为质量亏损Δm 的单位, 则计算时应用公式ΔE ＝Δmc 2, 核能的单位为J.2.若以原子质量单位“u ”为质量亏损Δm 的单位, 则ΔE ＝Δm ×931.5 MeV, 核能的单位为MeV .3.两种单位的换算:1 MeV ＝1×106×1.6×10－19 J ＝1.6×10－13 J.针对训练 一个锂核(73Li)受到一个质子的轰击, 变成两个α粒子.已知质子的质量是1.672 6×10－27 kg, 锂核的质量是11.650 5×10－27 kg, 氦核的质量是6.646 6×10－27 kg.(1)写出上述核反应的方程；(2)计算上述核反应释放出的能量.答案 (1)73Li ＋11H →242He (2)2.691×10－12 J解析 (1)73Li ＋11H →242He (2)核反应的质量亏损Δm ＝m Li ＋m p －2m α＝(11.650 5×10－27＋1.672 6×10－27－2×6.646 6×10－27) kg ＝2.99×10－29 kg 释放的能量ΔE ＝Δmc 2＝2.99×10－29×(3×108)2 J ＝2.691×10－12 J1.(对结合能和比结合能的理解)(多选)关于原子核的结合能, 下列说法正确的是()A.原子核的结合能等于使其完全分解成自由核子所需的最小能量B.一重原子核衰变成α粒子和另一原子核, 衰变产物的结合能之和一定大于原来重核的结合能C.铯原子核(133 55Cs)的结合能小于铅原子核(208 82Pb)的结合能D.比结合能越大, 原子核越不稳定答案ABC解析结合能是把核子分开所需的最小能量, 选项A正确；一重原子核衰变成α粒子和另一原子核, 存在质量亏损, 核子比结合能增大, 衰变产物的结合能之和一定大于原来重核的结合能, 选项B正确；核子数越多, 结合能越大, 选项C正确；比结合能越大, 分开核子所需的能量越大, 原子核越稳定, 选项D错误.2.(质能方程的理解)(多选)关于质能方程, 下列哪些说法是正确的()A.质量减少, 能量就会增加, 在一定条件下质量转化为能量B.物体获得一定的能量, 它的质量也相应地增加一定值C.物体一定有质量, 但不一定有能量, 所以质能方程仅是某种特殊条件下的数量关系D.某一定量的质量总是与一定量的能量相联系的答案BD解析质能方程E＝mc2表明某一定量的质量与一定量的能量是相联系的, 当物体获得一定的能量, 即能量增加某一定值时, 它的质量也相应增加一定值, 并可根据ΔE＝Δmc2进行计算, 所以B、D正确.3.(核能的计算)原子质量单位为u,1 u相当于931.5 MeV的能量, 真空中光速为c, 当质量分别为m1和m2的原子核结合为质量为M的原子核时释放出的能量是()A.(M－m1－m2) u×c2B.(m 1＋m 2－M ) u ×931.5 JC.(m 1＋m 2－M )cD.(m 1＋m 2－M ) u ×931.5 MeV答案 D4.(核能的计算)一个α粒子轰击硼(11 5B)核变成碳14和一个未知粒子, 并放出7.5×105 eV 的能量, 写出核反应方程并求出反应过程中的质量亏损.答案 42He ＋11 5B →14 6C ＋11H 1.3×10－30 kg解析 根据质量数守恒和核电荷数守恒可得42He ＋11 5B →14 6C ＋11HΔE ＝7.5×105×1.6×10－19 J ＝1.2×10－13 J.由ΔE ＝Δmc 2可得 Δm ＝ΔE c 2≈1.3×10－30 kg.一、选择题考点一 对结合能的理解1.下列关于平均结合能的说法正确的是( )A.核子数越多, 平均结合能越大B.核子数越多, 平均结合能越小C.结合能越大, 平均结合能越大D.平均结合能越大, 原子核越稳定答案 D2.关于原子核的结合能与平均结合能, 下列说法中不正确的是( )A.原子核的结合能等于核子与核子之间结合成原子核时, 核力做的功B.原子核的结合能等于核子从原子核中分离, 外力克服核力做的功C.平均结合能是核子与核子结合成原子核时平均每个核子放出的能量D.不同原子核的平均结合能不同, 重核的平均结合能比轻核的平均结合能大答案 D解析原子核中, 核子与核子之间存在核力, 要将核子从原子核中分离, 需要外力克服核力做功.当自由核子结合成原子核时, 核力将做正功, 释放能量.对某种原子核, 平均每个核子的结合能称为比结合能也称为平均结合能.不同原子核的平均结合能不同.重核的平均结合能比中等质量核的平均结合能要小, 轻核的平均结合能比稍重核的平均结合能要小.考点二质能方程的理解、质量亏损和核能的计算3.(多选)对公式ΔE＝Δmc2的正确理解是()A.如果物体的能量减少了ΔE, 它的质量也一定相应地减少ΔmB.如果物体的质量增加了Δm, 它的能量也一定相应地增加Δmc2C.Δm是某原子核在衰变过程中增加的质量D.在把核子结合成原子核时, 若放出的能量是ΔE, 则这些核子的质量和与组成原子核的质量之差就是Δm答案ABD解析一定的质量对应一定的能量, 物体的能量减少了ΔE, 它的质量也一定相应地减少Δm, 即发生质量亏损, 所以选项A、D正确.如果物体的质量增加了Δm, 它的能量一定相应地增加Δmc2, 所以选项B正确.某原子核衰变时, 一定发生质量亏损, 所以选项C错误.4.(多选)一个质子和一个中子结合成氘核, 同时放出γ光子, 核反应方程是11H＋10n→21H＋γ, 以下说法中正确的是()A.反应后氘核的质量一定小于反应前质子和中子的质量之和B.反应前后的质量数不变, 因而质量不变C.γ光子的能量为Δmc2, Δm为反应中的质量亏损, c为光在真空中的速度D.因存在质量亏损Δm, 所以“物质不灭”的说法不正确答案AC解析核反应中质量数与电荷数及能量均守恒.由于反应中要释放核能, 会出现质量亏损, 反应后氘核的质量一定小于反应前质子和中子的质量之和, 所以质量不守恒, 但质量数不变, 且能量守恒, 释放的能量会以光子的形式向外释放, 则光子的能量为Δm·c2(Δm为反应中的质量亏损, c为真空中的光速), 故正确答案为A、C.5.如图1所示是描述原子核核子的平均质量m与原子序数Z的关系曲线, 由图可知下列说法正确的是()图1A.将原子核A分解为原子核B、C可能吸收能量B.将原子核D、E结合成原子核F可能吸收能量C.将原子核A分解为原子核B、F一定释放能量D.将原子核F、C结合成原子核B一定释放能量答案 C解析因B、C核子平均质量小于A的核子平均质量, 故A分解为B、C时, 会出现质量亏损, 故放出核能, 故A错误, 同理可得B、D错误, C正确.6.(多选)在某些恒星内, 3个α粒子结合成1个C原子, C原子的质量是12.000 0 u, He原子的质量是4.002 6 u.已知1 u＝1.66×10－27 kg, 则()A.反应过程中的质量亏损是0.007 8 uB.反应过程中的质量亏损是1.29×10－29 kgC.反应过程中释放的能量是7.26 MeVD.反应过程中释放的能量是1.16×10－19 J答案ABC解析由题意可得核反应方程为342He→12 6C＋ΔE.则核反应中的质量亏损为Δm＝(3×4.002 6－12.000 0) u＝0.007 8 u＝0.007 8×1.66×10－27 kg≈1.29×10－29 kg, 由质能方程得ΔE＝Δmc2＝1.29×10－29×(3×108)2 J＝1.161×10－12 J≈7.26 MeV.故正确答案为A、B、C.7.质子、中子和氘核的质量分别为m1、m2和m3.当一个质子和一个中子结合成氘核时, 释放的能量是(c表示真空中的光速)()A.(m1＋m2－m3)cB.(m1－m2－m3)cC.(m1＋m2－m3)c2D.(m1－m2－m3)c2答案 C解析一个质子和一个中子结合成氘核时, 质量亏损Δm＝m1＋m2－m3, 根据质能方程, 释放的能量ΔE＝Δmc2＝(m1＋m2－m3)c2, 选项C正确, A、B、D错误.8.一个氘核21H 质量为m 1, 一个氚核31H 质量为m 2, 它们结合成一个质量为m 3的氦核.核反应方程如下:21H ＋31H ―→42He ＋X.在这一核反应过程中释放的能量为ΔE .已知真空中光速为c , 则以下判断正确的是( )A.X 是质子B.X 是正电子C.X 的质量为m 1＋m 2－m 3D.X 的质量为m 1＋m 2－m 3－ΔE c 2答案 D解析 由电荷数守恒知, X 的质子数为0, 由质量数守恒知, X 的质量数为1, 故X 为中子, 设X 的质量为m , 反应中的质量亏损Δm ＝m 1＋m 2－m 3－m , 释放的能量ΔE ＝Δmc 2＝(m 1＋m 2－m 3－m )c 2, 则X 的质量为m 1＋m 2－m 3－ΔE c 2, 故选项D 正确. 9.(多选)关于核反应方程234 90Th ―→234 91Pa ＋X ＋ΔE (ΔE 为释放出的核能, X 为新生成的粒子), 已知234 90Th 的半衰期为T , 则下列说法正确的是( )A.234 91Pa 没有放射性 B.234 91Pa 比234 90Th 少1个中子, X 粒子是从原子核中射出的, 此核反应为β衰变 C.N 0个234 90Th 经2T 时间因发生上述核反应而放出的核能为34N 0ΔE (N 0数值很大) D.234 90Th 的比结合能为ΔE 234答案 BC解析 原子序数大于83的原子核都具有放射性, A 项错误；该核反应为β衰变, 是原子核内的一个中子转化为一个质子, 同时释放出一个电子, B 项正确；N 0个234 90Th 原子核经2T 时间发生衰变的个数为34N 0, 由核反应方程知, 放出的核能为34N 0ΔE , C 项正确；由比结合能的定义知, D 项错误.二、非选择题10.(质量亏损与核能的计算)一个静止的镭核226 88Ra 发生衰变放出一个粒子变为氡核222 86Rn.已知镭核226质量为226.025 4 u, 氡核222质量为222.016 3 u, 放出粒子的质量为4.002 6 u,1 u 相当于931.5 MeV 的能量.(1)写出核反应方程；(2)求镭核衰变放出的能量；(3)若衰变放出的能量均转变为氡核和放出粒子的动能, 求放出粒子的动能.答案 (1)226 88Ra →222 86Rn ＋42He (2)6.05 MeV (3)5.94 MeV解析 (1)核反应方程为226 88Ra →222 86Rn ＋42He.(2)镭核衰变放出的能量为ΔE ＝Δm ·c 2＝(226.025 4－4.002 6－222.016 3)×931.5 MeV≈6.05 MeV.(3)镭核衰变前静止, 镭核衰变时动量守恒, 则由动量守恒定律可得m Rn v Rn －m αv α＝0①又因为衰变放出的能量均转变为氡核和α粒子的动能, 则ΔE ＝12m Rn v Rn 2＋12m αv α2② 由①②可得E kα＝m Rn m Rn ＋m α·ΔE ＝222.016 3222.016 3＋4.002 6×6.05 MeV ≈5.94 MeV . 11.(质量亏损与核能的计算)氘核与氚核的核反应为:21H ＋31H →42He ＋b a X ＋17.6×106 eV, 求:(1)核反应式中的X 是什么粒子.(2)这一过程的质量亏损是多少？(3)1 g 氘核完全参与上述反应, 共释放核能多少？氘核的摩尔质量M ＝2 g/mol, 阿伏伽德罗常量N A ＝6.0×1023 mol －1.答案 (1)中子 (2)3.1×10－29 kg (3)8.448×1011 J解析 (1)由质量数和电荷数守恒可知, 氘核与氚核的核反应:21H ＋31H →42He ＋b a X ＋17.6×106eV, X 的质量数是1, 电荷数是0, 故X 是中子.(2)根据爱因斯坦的质能方程ΔE ＝Δmc 2, 得Δm ＝ΔE c 2＝17.6×106×1.6×10－19(3×108)2 kg ≈3.1×10－29 kg(3)1 g 氘核完全与氚核发生反应释放的核能为:ΔE ′＝m MN A ×17.6×106 eV ＝5.28×1030 eV ＝8.448×1011 J.。
【步步高】2018版浙江省高考物理《选考总复习》文档讲义：第一章实验1用打点计时器测速度、实验2
[考试标准]实验1：用打点计时器测速度1．打点计时器是计时仪器，电磁打点计时器是使用4～6 V 交流电源；电火花计时器是使用220 V 交流电源，当电源的频率是50 Hz 时，它每隔0.02_s 打一个点． 2．使用打点计时器打点时，应先接通电源，再释放小车．3．根据v ＝ΔxΔt 可求出任意两点间的平均速度，Δx 是纸带上两点间的距离，Δt 是这两点间的时间间隔．实验2：探究小车速度随时间变化的规律1．实验器材电火花计时器(或电磁打点计时器)、一端附有滑轮的长木板、小车、纸带、细绳、钩码、刻度尺、导线、交流电源、复写纸．2．实验步骤(1)按照实验原理图所示实验装置，把打点计时器固定在长木板无滑轮的一端，接好电源；(2)把一细绳系在小车上，细绳绕过滑轮，下端挂适量的钩码，纸带穿过打点计时器，固定在小车后面；(3)把小车停靠在打点计时器处，先接通电源，后释放小车；(4)小车运动一段时间后，断开电源，取下纸带；(5)换纸带反复做三次，选择一条比较理想的纸带进行测量分析．3．注意事项(1)平行：纸带、细绳要和长木板平行．(2)两先两后：实验中应先接通电源，后释放小车；实验完毕应先断开电源，后取纸带．(3)防止碰撞：在到达长木板末端前应让小车停止运动，防止钩码落地及小车与滑轮相撞．(4)减小误差：小车的加速度宜适当大些，可以减小长度的测量误差，加速度大小以能在约50 cm的纸带上清楚地取出6～7个计数点为宜．1．数据处理 (1)目的通过纸带求解运动的加速度和瞬时速度，确定物体的运动性质等． (2)处理的方法①分析物体的运动性质——测量相邻计数点间的距离，计算相邻计数点距离之差，看其是否为常数，从而确定物体的运动性质． ②利用逐差法求解平均加速度(如图1)图1a 1＝x 4－x 13T 2，a 2＝x 5－x 23T 2，a 3＝x 6－x 33T 2⇒a ＝a 1＋a 2＋a 33 ③利用平均速度求瞬时速度：v n ＝x n ＋x n ＋12T④利用速度—时间图象求加速度a ．作出速度—时间图象，通过图象的斜率求解物体的加速度；b ．剪下相邻计数点的纸带紧排在一起求解加速度． 2．依据纸带判断物体是否做匀变速直线运动 (1)x 1、x 2、x 3…x n 是相邻两计数点间的距离．(2)Δx 是两个连续相等的时间间隔内的位移差：Δx 1＝x 2－x 1，Δx 2＝x 3－x 2，….(3)T 是相邻两计数点间的时间间隔：T ＝0.02n (打点计时器的频率为50 Hz ，n 为两计数点间计时点的间隔数)．(4)Δx ＝aT 2，因为T 是恒量，做匀变速直线运动的小车的加速度a 也为恒量，所以Δx 必然是个恒量．这表明：只要小车做匀变速直线运动，它在任意两个连续相等的时间间隔内的位移之差就一定相等.命题点一教材原型实验例1某同学用如图2甲所示的实验装置探究小车速度随时间变化的规律．图2实验步骤如下：A．安装好实验器材；B．让小车拖着纸带运动，打点计时器在纸带上打下一系列点，重复几次，选出一条点迹比较清晰的纸带，从便于测量的点开始，每五个点取一个计数点，如图乙中a、b、c、d等点；C．测出x1、x2、x3、….结合上述实验步骤，请你继续完成下列问题：(1)实验中，除打点计时器(含纸带、复写纸)、小车、一端附有滑轮的长木板、细绳、钩码、导线及开关外，在下列的仪器和器材中，必须使用的有________．(填选项代号)A．电压合适的50 Hz交流电源B．电压可调的直流电源C ．秒表D ．刻度尺E ．天平F ．重锤G ．弹簧测力计H ．滑动变阻器(2)如果小车做匀加速直线运动，所得纸带如图乙所示，则x 1、x 2、x 3的关系是________，已知打点计时器打点的时间间隔是T ，则打c 点时小车的速度大小是________．解析 (2)因小车做匀加速直线运动，所以x 3－x 2＝x 2－x 1，即2x 2＝x 1＋x 3，c 点是bd 段的时间中点，则c 点的瞬时速度等于该段的平均速度，v c ＝x 2＋x 310T.答案 (1)AD (2)x 3－x 2＝x 2－x 1(或2x 2＝x 1＋x 3)x 2＋x 310T例2 实验中，如图3所示为一次记录小车运动情况的纸带，图中A 、B 、C 、D 、E 为相邻的计数点，相邻计数点间的时间间隔T ＝0.1 s.图3(1)根据纸带可判定小车做________运动．(2)根据纸带计算各点瞬时速度：v D ＝________ m/s ，v C ＝__________ m/s ，v B ＝__________ m/s.以A 点为零时刻，在如图4所示坐标系中作出小车的v －t 图线，并根据图线求出a ＝________.图4(3)将图线延长与纵轴相交，交点的速度的物理意义是________________________________________________________________________. 解析 (1)根据纸带提供的数据可知x BC －x AB ＝x CD －x BC ＝x DE －x CD ＝12.60 cm ， 故小车做匀加速直线运动．(2)根据v 2t ＝v 可知v D ＝(105.60－27.60)×10－20.2 m/s＝3.90 m/sv C ＝(60.30－7.50)×10－20.2 m/s ＝2.64 m/sv B ＝27.60×10－20.2m/s ＝1.38 m/s描点连线得如图所示v －t 图线，根据图线斜率知 a ＝12.60 m/s 2.(3)图线与纵轴交点的速度的物理意义是零时刻小车经过A 点的速度．答案 (1)匀加速直线 (2)3.90 2.64 1.38 见解析图 12.60 m/s 2 (3)零时刻小车经过A 点的速度题组阶梯突破1．当纸带与运动物体连接时，打点计时器在纸带上打出点迹，下列关于纸带上的点迹的说法正确的是()A．点迹记录了物体运动的时间B．点迹记录了物体在不同时刻的位置和某段时间内的位移C．纸带上点迹的分布情况反映了物体的运动情况D．纸带上的点越密，说明物体运动得越快答案ABC解析从打点计时器的用途出发对选项进行筛选．打点计时器每隔一定的时间打下一个点，因而点迹记录了物体运动的时间，也记录了物体在不同时刻的位置和某段时间内的位移；纸带上点迹的分布情况反映了物体的运动情况，点迹越密说明物体运动越慢．2．关于“探究小车速度随时间变化的规律”的实验操作，下列说法中错误的是()A．长木板不能侧向倾斜，也不能一端高一端低B．在释放小车前，小车应停在靠近打点计时器处C．应先接通电源，待打点计时器开始打点后再释放小车D．要在小车到达定滑轮前使小车停止运动答案 A解析长木板不能侧向倾斜，但可以一端高一端低，故选项A错误．3．在做“探究小车速度随时间变化的规律”的实验时，为了能够较准确地测出加速度，将你认为正确的选项前面的字母填在横线上：________.A．把附有滑轮的长木板放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面B ．把打点计时器固定在长木板上没有滑轮的一端，连接好电路C ．再把一条细绳拴在小车上，细绳跨过滑轮，下边挂上合适的钩码，每次必须由静止释放小车D ．把纸带穿过打点计时器，并把它的一端固定在小车的后面E ．把小车停在靠近打点计时器处，接通直流电源后，放开小车，让小车拖着纸带运动，打点计时器就在纸带上打下一系列的点，换上新纸带，重复三次F ．从三条纸带中选择一条比较理想的纸带，舍掉开头比较密集的点，在后边便于测量的地方找一个起始点，并把每打五个点的时间作为时间单位．在选好的起始点下面记作0，往后数五个点作为计数点1，依次标出计数点2、3、4、5、6，并测算出相邻两计数点间的距离G ．根据公式a 1＝x 4－x 13T 2、a 2＝x 5－x 23T 2、a 3＝x 6－x 33T 2及a ＝a 1＋a 2＋a 33，求出a 答案 ABCDFG解析 在实验中应尽可能地保证小车做匀变速直线运动，同时也要求纸带能尽可能地直接反映小车的运动情况，既要减小系统误差又要减小偶然误差．其中E 项中的电源应采用交流电源，而不是直流电源．命题点二 拓展创新实验例3 在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，小车做匀加速直线运动，打点计时器接在50 Hz 的低压交变电源上．某同学在打出的纸带上每5点取一个计数点，共取了A 、B 、C 、D 、E 、F 六个计数点(每相邻两个计数点间的四个点未画出)．从每一个计数点处将纸带剪开分成五段(分别为a 、b 、c 、d 、e 段)，将这五段纸带由短到长紧靠但不重叠地粘在xOy 坐标系中，如图5所示，由此可以得到一条表示v －t 关系的图线，从而求出加速度的大小．图5(1)请你在xOy 坐标系中用最简洁的方法作出能表示v －t 关系的图线．(2)从第一个计数点开始计时，为求出0.15 s 时刻的瞬时速度，需要测出哪一段纸带的长度？(3)若测得a 段纸带的长度为2.0 cm ，e 段纸带的长度为10.0 cm ，则可求出加速度的大小为________ m/s 2.解析 (1)纸带的长度表示位移，由于每条纸带宽度相同，也就是时间相同，因此长度也表示速度的大小，因此各个顶点连线就可以表示v －t 关系的图线．(2)0.15 s 恰好是BC 的中间时刻，因此需要测出BC 的长度，也就是纸带b 的长度． (3)根据匀变速直线运动的规律Δx ＝aT 2，由于相邻两段的时间间隔都是0.1 s ，可得：a ＝x e －x a4T 2＝2.0 m/s 2.答案 (1)如图所示 (2)b (3)2.0题组阶梯突破4．如图6是某同学在做匀变速直线运动实验中获得的一条纸带．图6(1)已知打点计时器电源频率为50 Hz ，则纸带上打相邻两点的时间间隔为________． (2)A 、B 、C 、D 是纸带上四个计数点，每两个相邻计数点间有四个点没有画出．从图中读出A 、B 两点间距x ＝________；C 点对应的速度是________(计算结果保留两位有效数字)． 答案 (1)0.02 s (2)0.70 cm 0.10 m/s解析 (1)打点计时器频率为50 Hz ，周期T ＝1f ＝0.02 s ，故打相邻两点的时间间隔为0.02 s.(2)两相邻计数点间的时间间隔为t ＝0.02×5 s ＝0.1 s ，由图读出x ＝7.0 mm ＝0.70 cm.C 点对应的速度v C ＝x BC ＋x CD 2t ＝0.90＋1.102×0.1cm/s ＝0.10 m/s.5．某同学用如图7甲所示的实验装置“探究小车速度随时间变化的规律”：图7(1)电磁打点计时器接________电源(填“低压直流”“低压交流”或“220 V交流”)．(2)实验时，使小车靠近打点计时器，先________再________．(填“接通电源”或“放开小车”)(3)若所接电源的频率是50 Hz，则每隔________秒打一个点．(4)图乙是绘出的小车速度—时间关系图线，根据图线求出小车的加速度为a＝________ m/s2.(保留三位有效数字)答案(1)低压交流(2)接通电源放开小车(3)0.02(4)0.682解析(1)电磁打点计时器接低压交流电源．(2)实验时，使小车靠近打点计时器，先接通电源再放开小车．(3)若所接电源的频率是50 Hz，则每隔0.02 s打一个点．(4)在v－t图象中图线的斜率表示加速度，即a＝ΔvΔt＝0.682 m/s2.。
2018版浙江省高考物理《选考总复习》教师用书第3章牛顿运动定律Word版含解析
[考纲要求]第1课时牛顿第一定律牛顿第三定律考点一牛顿第一定律(c/－)[基础过关]1．内容一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态。
2．意义(1)指出力不是维持物体运动的原因，而是改变物体运动状态的原因，即力是产生加速度的原因。
(2)指出了一切物体都有惯性，因此牛顿第一定律又称惯性定律。
3．惯性(1)定义：物体具有保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质。
(2)量度：质量是物体惯性大小的唯一量度，质量大的物体惯性大，质量小的物体惯性小。
(3)普遍性：惯性是物体的固有属性，一切物体都有惯性。
与物体的运动情况和受力情况无关。
(4)理想实验：在可知的经验事实基础上，采用科学推理来展开的实验。
【过关演练】1．(2014·浙江7月学考)如图所示为月球车示意图，当该月球车分别在地面和月面以相同的速率行驶时，下面判断正确的是()A．在地面运动时的惯性较大B．在月面运动时的惯性较大C．在地面和月面惯性一样大D．在地面运动时的动能较大解析惯性的大小与物体的质量有关，与物体的运动状态、所处位置等无关，故A、B错误，C正确；当该月球车分别在地面和月面以相同的速率行驶时，质量相同，动能一样大，故D错误。
答案 C2．(2012·浙江6月学考)我国道路交通安全法规定，在各种小型车辆前排乘坐的人必须系好安全带。
安全带能起作用的是汽车在平直公路上()A．加速前进时B．匀速行驶时C．紧急刹车时D．缓慢倒车时解析由于汽车加速时人向后倾，刹车时人向前倾，故选C。
答案 C[要点突破]要点牛顿第一定律的理解1．惯性的表现形式(1)物体在不受外力或所受合外力为零时，惯性表现为物体保持原来的运动状态(静止或匀速直线运动)不变。
(2)物体受到外力时，惯性表现为物体运动状态改变的难易程度。
惯性大，物体运动状态难以改变；惯性小，物体运动状态容易改变。
2．惯性定律与惯性的实质是不同的(1)惯性是物体保持原来运动状态不变的一种性质，与物体是否受力、受力的大小无关。
2018版浙江高中物理学业水平考试物理讲义：1第三章相互作用
考点及考点要求知识内容必考要求重力、基本相互作用 c弹力 c摩擦力 c力的合成 c力的分解 c实验:探究求合力的方法√考点一重力、基本相互作用1．力和力的图示(1)力:物体与物体之间的相互作用．力的单位是牛顿，简称牛，符号________．(2）力的三要素：________、________、________。
(3)力既有大小,又有________，为矢量．（4）力的图示:用一根带箭头的线段（有向线段）把力的三要素表示出来的方法，线段是按一定比例（标度)画出的,如图1所示．图1（5）力的示意图：只需要表示出力的________和作用点的线段．2．重力（1)产生：由于地球的________而使物体受到的力．(2)大小：____________。
(3)g的特点：在地球上同一地点g值是一个不变的常数；g值随着纬度的增大而增大;g值随着高度的增大而减小．(4）方向：____________。
（5）重心：重力的等效作用点，并非物体的全部重力都作用于重心．①重心的位置与____________和____________有关,质量分布均匀、形状规则的物体的重心在其几何中心．②形状不规则或者质量不均匀的薄板,重心可用悬挂法确定．3．四种基本相互作用________________、______________、______________、______________。
1．关于力的概念,下列说法正确的是（)A．没有相互接触的物体间也可能有力的作用B．力是物体位移增加的原因C．施力物体施力在前，受力物体受力在后D．有的物体只是施力物体,而不是受力物体2．关于重力的大小和方向,下列说法中正确的是(）A．在地球各处的重力方向都是相同的B．向上运动的物体所受重力可能小于向下运动的同一物体所受重力C．对某一物体而言，其重力的大小总是一个恒量，不因物体从赤道移到南极而变化D．在地球上方的物体都要受到重力作用，所受的重力与它的运动状态无关，也不管是否存在其他力的作用3．下列关于重心的说法中正确的是（)A．任何有规则形状的物体，它的重心一定与它的几何中心重合B．用一条绳子把一个物体悬挂起来,物体处于完全静止状态,该物体的重心不一定在绳子或绳子的延长线上C．任何物体的重心都在物体内，不可能在物体外D．重心与物体的形状和物体的质量分布有关4．如图2所示，茶杯内装有茶水，随着茶水饮用完毕这一过程，杯和水的共同重心将（）图2A．一直下降B．一直上升C．先升后降D．先降后升5．图3中表示的是小车所受外力F的图示,所选标度都相同，则对于小车的运动，作用效果相同的是（）图3A．F1和F2B．F1和F4C．F1和F3、F4D．都不相同考点二弹力1．弹性形变和弹力（1)弹性形变：物体撤去作用力时能够恢复原状的形变．(2）弹力①概念：发生形变的物体，由于要恢复原状，对与它接触的物体会产生的力．②弹力产生的条件．a．两物体____________．b．接触面之间________________．（3）几种常见的弹力方向①压力或支持力的方向总是________________而指向被压或被支持的物体．②绳子的拉力的方向总是沿着________而指向绳子要收缩的方向．③杆中弹力可能沿杆方向,也可能不沿杆方向．发展提升弹力有无的判断方法—-假设法(1)假设支持面（或绳或杆)不存在．(2）假设存在弹力．2．胡克定律(1）内容:弹簧发生弹性形变时，弹力的大小F跟弹簧伸长(或缩短）的长度x成正比．（2)表达式:F＝kx，k是弹簧的劲度系数，单位为N/m，k的大小由弹簧自身性质决定；x是弹簧长度的变化量．1．杂技演员有高超的技术，能轻松地顶住从高处落下的坛子．如图4所示，关于他顶坛时头顶受到的压力产生的直接原因是（）图4A．坛的形变B．头的形变C．物体受到的重力D．人受到的重力2．下列关于弹力的说法中,正确的是(）A．相互接触的两个物体间必然有弹力存在B．不接触的物体间也可能存在弹力C．只要物体发生形变就一定有弹力D．在相互接触且发生弹性形变的物体间才产生弹力3．（2015·浙江1月学考)如图5所示是我国的极地考察破冰船-—“雪龙号”．为满足破冰航行的要求,其船体结构经过特殊设计，船体下部与竖直方向成特殊角度．则船体对冰块的弹力示意图正确的是(）图54．如图所示，四种情景中物体A均处于静止状态，它与外界的接触面(点)均光滑．其中物体A所受弹力示意图正确的是()5．如图所示,所有接触面都是光滑的，所有物体都处于静止状态．P、Q两个物体之间不存在弹力的是(）6．在水平桌面上一根弹簧在弹性限度内，对其施加30 N的拉力时，其长度为20 cm，对其施加30 N压力时,其长为14 cm,试求该弹簧的自然长度和它的劲度系数．考点三摩擦力1．摩擦力两个相互接触的物体，当它们发生____________或具有____________________时，在接触面上产生的________相对运动或相对运动趋势的力．2．静摩擦力(1)产生条件①接触面是________的．②两物体有__________________．③两物体在接触面上____________(弹力)．(2）方向:总是与接触面相切并且与物体间相对运动趋势的方向相反．（3)静摩擦力的范围______________，F fmax为最大静摩擦力，F f由物体的运动状态及外界对它的施力情况决定．最大静摩擦力一般比滑动摩擦力大些，但有时认为二者是相等的．发展提升静摩擦力的有无和方向判断．(1）____________假设接触面光滑，不存在摩擦力，然后分析这两个物体是否发生相对运动．若无相对运动，说明这两物体间就没有相对运动趋势；若有相对运动,则一物体相对于另一物体的运动方向即为相对运动趋势的方向，其反方向就是静摩擦力的方向．(2)____________当相互接触的两物体处于静止或匀速直线运动状态时，可根据平衡条件判断静摩擦力是否存在．3．滑动摩擦力(1）产生条件①两物体直接接触且在接触面上存在压力．②接触面粗糙．③物体间有相对运动．（2)方向：总是沿着接触面,并且跟物体的相对运动的方向________．(3）大小：__________________。
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[考试标准]
1．实验原理(见实验原理图)
(1)保持质量不变，探究加速度跟合外力的关系．
(2)保持合外力不变，探究加速度与质量的关系．
(3)作出a－F图象和a－1
m图象，确定其关系．
2．实验器材
小车、砝码、小盘、细绳、附有定滑轮的长木板、垫木、打点计时器、低压交流电源、导线两根、纸带、天平、米尺．
3．实验步骤
(1)测量：用天平测量小盘和砝码的质量m′和小车的质量m.
(2)安装：按照如实验原理图所示装置把实验器材安装好，只是不把悬挂小盘的细绳系在小车上(即不给小车牵引力)．
(3)平衡摩擦力：在长木板的不带定滑轮的一端下面垫上一块薄木块，使小车能匀速下滑．
(4)操作：①小盘通过细绳绕过定滑轮系于小车上，先接通电源后放开小车，取下纸带编号码．
②保持小车的质量m不变，改变砝码和小盘的质量m′，重复步骤①.
③在每条纸带上选取一段比较理想的部分，测加速度a.
④描点作图，作a－F的图象．
⑤保持砝码和小盘的质量m′不变，改变小车质量m，重复步骤①和③，作a－1
m图象．
1．注意事项
(1)平衡摩擦力：适当垫高木板的右端，使小车的重力沿斜面方向的分力正好平衡小车和纸带受到的阻力．在平衡摩擦力时，不要把悬挂小盘的细绳系在小车上，让小车拉着穿过打点计时器的纸带匀速运动．
(2)不重复平衡摩擦力．
(3)实验条件：m≫m′.
(4)一先一后一按：改变拉力和小车质量后，每次开始时小车应尽量靠近打点计时器，并应先接通电源，后释放小车，且应在小车到达滑轮前按住小车．
2．误差分析
(1)因实验原理不完善引起的误差：本实验用小盘和砝码的总重力m′g代替小车的拉力，而实际上小车所受的拉力要小于小盘和砝码的总重力．
(2)摩擦力平衡不准确、质量测量不准确、计数点间距测量不准确、纸带和细绳不严格与木板平行都会引起误差．
3．数据处理
(1)利用逐差法求a.
(2)以a为纵坐标，F为横坐标，根据各组数据描点，如果这些点在一条过原点的直线上，说明a与F成正比．
(3)以a为纵坐标，1
m为横坐标，描点、连线，如果该线为过原点的直线，就能判定a与m成反比．
命题点一教材原型实验
例1某实验小组同学用如图1所示装置“探究加速度与力、质量的关系”．
图1
(1)在研究物体加速度与力的关系时，保持不变的物理量是________(只需填A或B)．
A．小车质量
B．塑料桶和桶中砝码的质量
(2)实验中，首先要平衡摩擦力，具体做法是________(只需填A或B)．
A．在塑料桶中添加砝码，使小车带着纸带匀速运动
B ．取下塑料桶，垫起长木板的一端，使小车带着纸带匀速运动
(3)实验中要使小车的质量________(填“远大于”或“远小于”)塑料桶和桶中砝码的质量，才能认为细绳对小车的拉力等于塑料桶和砝码的重力．
解析 (1)该实验采用了“控制变量法”，即在研究加速度与质量、力之间的关系时，要保持另一个物理量不变，因此在研究物体加速度与力的关系时，保持不变的物理量是小车的质量，故A 正确，B 错误．
(2)为了使绳子的拉力等于小车的合外力，在进行实验之前要进行平衡摩擦力，具体做法是：适当垫高长木板不带定滑轮的一端，轻推未挂塑料桶的小车，恰使拖有纸带的小车匀速下滑．故A 错误，B 正确．
(3)设绳子上的拉力为F ，对小车根据牛顿第二定律有：F ＝Ma ①
对塑料桶和砝码有：mg －F ＝ma ②
由①②解得：F ＝mgM m ＋M ＝mg 1＋m M
由此可知当M ≫m 时，才能认为塑料桶和砝码的重力等于绳子的拉力．
答案 (1)A (2)B (3)远大于 题组阶梯突破
1．在“探究加速度与力、质量的关系”实验时，已提供了小车、一端附有定滑轮的长木板、纸带、带小盘的细线、刻度尺、天平、导线．为了完成实验，还须从图2中选取实验器材，其名称是____________；并分别写出所选器材的作用________________．
图2
答案学生电源、电磁打点计时器、钩码、砝码
学生电源为电磁打点计时器提供交流电源；电磁打点计时器记录小车运动的位置和时间；钩码用以改变小车的质量；砝码用以改变小车受到拉力的大小，还可以用于测量小车的质量
解析电磁打点计时器用来打点计时，以便测定加速度，要配备4～6 V学生电源(交流电源)为其供电，通过改变砝码个数来改变拉力大小．钩码放在小车上来调节小车质量．
2．在“探究加速度与力、质量的关系”实验中，必须采用________法；为了探究加速度与力的关系，应保持________不变；为了直观地判断加速度a与力F的数量关系，应该作出
________图象(选填“a－F”或“a－1
F”)．为了探究加速度与质量的关系，应保持________不变；为了直观地判断加速度a与质量m的数量关系，应作________图象(选填“a－m”或
“a－1
m”)．
答案控制变量m a－F F a－1
m
解析为了探究加速度与力的关系，应保持m不变，为了直观地判断加速度a与力F的数量关系，应作出a－F图象．为了探究加速度与质量的关系，应保持F不变，为了直观地判断
加速度a与质量m的数量关系，应作a－1
m图象．
3．(2016·兴平市一模)在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，某小组同学实验时先正确平衡摩擦力，并利用钩码和小车之间连接的力传感器测出细线上的拉力，改变钩码的个数，确定加速度与细线上拉力F的关系．
(1)下列图象中能表示该同学实验结果的是________．
(2)某次实验中打出如图3所示的纸带(打点计时器电源的频率为50 Hz)，则这个加速度值a＝________m/s2(计算结果保留两位有效数字)
图3
答案 (1)A (2)0.80
解析 (1)平衡摩擦力后，细线拉力等于合力，而加速度与合力成正比，其关系图线应该为直线，故选A ；
(2)T ＝5T 0＝0.1 s ，根据公式Δx ＝aT 2得：0.035 3－0.019 3＝2aT 2
代入数据得到：a ＝0.035 3－0.019 32×0.12 m/s 2＝0.80 m/s 2.
命题点二 拓展创新实验
例2 (2016·连云港模拟)用图4甲所示的装置探究加速度与力、质量之间的关系，图乙是其俯视图．两个相同的小车放在光滑水平板上，车左端各系一条细绳，绳跨过定滑轮各挂一个相同的小盘，盘中可放砝码．两个小车右端通过细线用夹子固定，打开夹子，小车在小盘和砝码的牵引下运动，合上夹子，两小车同时停止．实验中可以通过在车中放砝码改变小车的质量．
图4
(1)探究“加速度与质量之间的关系”时，应在小盘中放质量________(选填“相同”或“不相同”)的砝码；
(2)实验中，两小车的加速度之比________(选填“大于”“等于”或“小于”)小车通过的位移之比．
解析 (1)探究“加速度与质量之间的关系”时，要保证拉力不变，则应在小盘中放质量相同的砝码．
(2)根据初速度为零的匀变速直线运动公式x ＝12
at 2，两车的位移之比等于加速度之比． 答案 (1)相同 (2)等于 题组阶梯突破
4．(2016·宿迁模拟)在“探究加速度与力、质量的关系”实验中，某同学使用了如图5甲所示的装置．在实验过程中：
甲
乙
图5
(1)打点计时器应该与________(选填“交流”或“直流”)电源连接；在闭合开关前，将小车放置在________的一端(选填“靠近滑轮”或“靠近打点计时器”)．
(2)在探究过程中，该同学打出了一条纸带，并在纸带上连续取几个计数点，如图乙所示．自A 点起，相邻两点间的距离分别为10.0 mm 、16.0 mm 、22.0 mm 、28.0 mm.已知相邻计数点间的时间间隔为0.1 s ，则打D 点时小车的速度为________m/s ，整个过程中小车的平均加速度为________ m/s 2.
答案 (1)交流 靠近打点计时器 (2)0.25 0.6
解析 (1)打点计时器应该与交流电源连接，为充分利用纸带，应使小车停在靠近打点计时器处；
(2)根据中间时刻的速度等于平均速度得：v D ＝x CE 2T ＝0.022＋0.0280.2
m/s ＝0.25 m/s 根据题意可知，相邻两个计数点之间的距离之差
Δx ＝16.0 mm －10.0 mm ＝22.0 mm －16.0 mm ＝28.0 mm －22.0 mm ＝6 mm
则a ＝Δx T 2＝0.006 0.01
m/s 2＝0.6 m/s 2. 5．某同学利用如图6所示的装置进行“探究加速度与物体质量的关系”的实验．A 为小车，B 为打点计时器，C 为装有砝码的小桶，D 为一端带有定滑轮的长方形木板．实验时，保证砝码和小桶的总质量m 不变，改变小车质量M ，分别测得小车的加速度a 与对应的质量M 的数据如下表：
图6
(1)根据上表数据，为进一步直观地反映F 不变时，a 与M 的关系，在图7中选择适当的物理
量为坐标轴建立坐标系，作出图线．
图7
(2)根据所绘的图线，计算砝码和小桶的总重力为________N，且表明该同学在实验操作中最可能存在的问题：_____________________________________________________________
________________________________________________________________________.
答案(1)图线如图所示
(2)0.5平衡摩擦力过度
解析(1)为画线性关系，纵轴表示加速度a，横轴表示质量的倒数1
M；(2)图象的斜率表示小车所受的合外力，即砝码和小桶的总重力，求出G＝0.5 N；作出的图线与纵轴有截距，说明平衡摩擦力过度．。