高考物理 母题题源系列 专题19 力与运动综合计算题(含解析)-人教版高三全册物理试题.doc
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1、专题19 力与运动综合计算题【母题来源一】 2017年江苏卷【母题原题】如图所示,两个半圆柱A、B紧靠着静置于水平地面上,其上有一光滑圆柱C,三者半径均为RC的质量为m,A、B的质量都为,与地面的动摩擦因数均为现用水平向右的力拉A,使A缓慢移动,直至C恰好降到地面整个过程中B保持静止设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度为g求:(1)未拉A时,C受到B作用力的大小F;(2)动摩擦因数的最小值min;(3)A移动的整个过程中,拉力做的功W【答案】(1) (2) (3) (3)C下降的高度 A的位移摩擦力做功的大小根据动能定理 解得【考点定位】物体的平衡 动能定理【名师点睛】本题的重点的C恰好降
2、落到地面时,B物体受力的临界状态的分析,此为解决第二问的关键,也是本题分析的难点【母题来源二】 2017年新课标卷【母题原题】【2017新课标卷】(20分)如图,两个滑块A和B的质量分别为mA=1 kg和mB=5 kg,放在静止于水平地面上的木板的两端,两者与木板间的动摩擦因数均为1=0.5;木板的质量为m=4 kg,与地面间的动摩擦因数为2=0.1。某时刻A、B两滑块开始相向滑动,初速度大小均为v0=3 m/s。A、B相遇时,A与木板恰好相对静止。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,取重力加速度大小g=10 m/s2。求(1)B与木板相对静止时,木板的速度;(2)A、B开始运动时,两者之间的距离。
3、【答案】(1)1 m/s (2)1.9 m由牛顿第二定律得设在t1时刻,B与木板达到共同速度,设大小为v1。由运动学公式有联立式,代入已知数据得(2)在t1时间间隔内,B相对于地面移动的距离为设在B与木板达到共同速度v1后,木板的加速度大小为a2,对于B与木板组成的体系,由牛顿第二定律有由式知,aA=aB;再由可知,B与木板达到共同速度时,A的速度大小也为v1,但运动方向与木板相反。由题意知,A和B相遇时,A与木板的速度相同,设其大小为v2,设A的速度大小从v1变到v2所用时间为t2,则由运动学公式,对木板有对A有(也可用如图的速度时间图线求解)【考点定位】牛顿运动定律、匀变速直线运动规律【名
4、师点睛】本题主要考查多过程问题,要特别注意运动过程中摩擦力的变化情况,A、B相对木板静止的运动时间不相等,应分阶段分析,前一阶段的末状态即后一阶段的初状态。【命题意图】平抛运动的规律、动能定理、牛顿第二定律、牛顿第三定律。曲线运动(平抛和圆周)的两大处理方法:一是运动的分解;二是动能定理。用图像法求变力做功,功能关系;势能是保守力做功才具有的性质,即做功多少与做功的路径无关(重力势能弹性势能、电势能、分子势能、核势能),而摩擦力做功与路径有关,所以摩擦力不是保守力,没有“摩擦力势能”的概念。【考试方向】力学综合试题往往呈现出研究对象的多体性、物理过程的复杂性、已知条件的隐含性、问题讨论的多样性
5、、数学方法的技巧性和一题多解的灵活性等特点,能力要求较高具体问题中可能涉及到单个物体单一运动过程,也可能涉及到多个物体,多个运动过程,在知识的考查上可能涉及到运动学、动力学、功能关系等多个规律的综合运用【得分要点】 对于多体问题,要灵活选取研究对象,善于寻找相互联系。选取研究对象和寻找相互联系是求解多体问题的两个关键选取研究对象需根据 不同的条件,或采用隔离法,即把研究对象从其所在的系统中抽取出来进行研究;或采用整体法,即把几个研究对象组成的系统作为整体来进行研究;或将隔离法与整体法交叉使用 对于多过程问题,要仔细观察过程特征,妥善运用物理规律。观察每一个过程特征和寻找过程之间的联系是求解多过
6、程问题的两个关键分析过程特征需仔细分析每个过程的约束条件,如物体的受力情况、状态参 量等,以便运用相应的物理规律逐个进行研究至于过程之间的联系,则可从物体运动的速度、位移、时间等方面去寻找 对于含有隐含条件的问题,要注重审题,深究细琢,努力挖掘隐含条件。注重审题,深究细琢,综观全局重点推敲,挖掘并应用隐含条件,梳理解题思路或建立辅助方程,是求解的关键通常,隐含条件可通过观察物理现象、认识物理模型和分析物理过程,甚至从试题的字里行间或图象图表中去挖掘 对于存在多种情况的问题,要认真分析制约条件,周密探讨多种情况。解题时必须根据不同条件对各种可能情况进行全面分析,必要时要自己拟定讨论方案,将问题根
7、据一定的标准分类,再逐类进行探讨,防止漏解 对于数学技巧性较强的问题,要耐心细致寻找规律,熟练运用数学方法。耐心寻找规律、选取相应的数学方法是关键求解物理问题,通常采用的数学方法有:方程法、比例法、数列法、不等式法、函数极值法、微元分析法、图象法和几何法等,在众多数学方法的运用上必须打下扎实的基础 对于有多种解法的问题,要开拓思路避繁就简,合理选取最优解法。避繁就简、选取最优解法是顺利解题、争取高分的关键,特别是在受考试时间限制的情况下更应如此这就要求我们具有敏捷的思维能力和熟练的解题技巧,在短时间内进行斟酌、比较、选择并作出决断当然,作为平时的解题训练,尽可能地多采用几种解法,对于开拓解题思
8、路是非常有益的【母题1】如图所示A、B质量分别为mA=1kg,mB=2kg,AB间用弹簧连接着,弹簧弹性系数k=100N/m,轻绳一端系在A上,另一端跨过定滑轮,B为套在轻绳上的光滑圆环,另一圆环C固定在桌边,B被C挡住而静止在C上,若开始时作用在绳子另一端的拉力F为零,此时A处于静止且刚没接触地面。现用恒定拉力F=15N拉绳子,恰能使B离开C但不能继续上升,不计摩擦且弹簧没超过弹性限度,g=10m/s2求:(1)B刚要离开C时A的加速度,(2)若把拉力F改为F/=30N,则B刚要离开C时,A的速度大小。【答案】(1) (2) 【母题2】如图 1 所示,两滑块 A、B 用细线跨过定滑轮相连,B
9、 距地面一定高度,A 可在细线牵引下沿足够长的粗糙斜面向上滑动。已知=2 kg,=4 kg,斜面倾角=37。 某时刻由静止释放 A,测得 A 沿斜面向上运动的图象如图 2 所示。已知 g=10,sin 37=0.6。求: (1) A 与斜面间的动摩擦因数; (2) A 沿斜面向上滑动的最大位移; (3) 滑动过程中细线对 A 的拉力所做的功。【答案】(1) (2) (3) 【解析】【试题分析】根据速度时间图线求出匀加速和匀减速直线运动的加速度大小,结合牛顿第二定律对两个过程列式,可求出动摩擦因数的大小和A的质量根据速度图象的“面积”求出B向上滑行的距离根据动能定理和动能和势能相等的条件列式(1
10、)在0-0.5s内,根据图象,A、B系统的加速度为 对A, 对B, 得: (3)A加速上滑过程中,由动能定理: 得W=12J 【点睛】本题主要考查了牛顿第二定律和动能定理的应用,要求同学们能正确对物体进行受力分析,注意整体法和隔离法的应用【母题3】山谷中有三块石头和一根不可伸长的轻质青藤,其示意图如下图中A、B、C、D均为石头的边缘点,O为青藤的固定点,h11.8 m,h24.0 m,x14.8 m,x28.0 m开始时,质量分别为M10 kg和m2 kg的大、小两只滇金丝猴分别位于左边和中间的石头上,当大猴发现小猴将受到伤害时,迅速从左边石头的A点水平跳至中间石头大猴抱起小猴跑到C点,抓住青
11、藤下端,荡到右边石头上的D点,此时速度恰好为零运动过程中猴子均可看成质点,空气阻力不计,重力加速度g10 m/s2.求: (1)大猴从A点水平跳离时速度的最小值; (2)猴子抓住青藤荡起时的速度大小; (3)猴子荡起时,青藤对猴子的拉力大小【答案】(1) (2) (3) 【解析】试题分析:根据解得则跳离的最小速度【母题4】有一个推矿泉水瓶的游戏节目,规则是:选手们从起点开始用力推瓶一段时间后,放手让瓶向前滑动,若瓶最后停在桌上有效区域内,视为成功;若瓶最后未停在桌上有效区域内或在滑行过程中倒下,均视为失败。其简化模型如下图所示,AC是长度为L15 m的水平桌面,选手们可将瓶子放在A点,从A点开
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