1、温馨提示： 此套题为Word版，请按住Ctrl,滑动鼠标滚轴，调节合适的观看比例，答案解析附后。关闭Word文档返回原板块。第5章 动力学中的图像问题(科学思维科学推理)角度1动力学中的图像问题的解题思路(难度)(1)合理选取研究对象，明确图像关系。一个物理量与另一个物理量之间的变化关系，一般都可以画出相应的图像，如位移时间图像(st图像)、速度时间图像(vt图像)和力时间的图像(Ft图像)等。(2)先对物体受力分析，再分析其运动过程。图像的类型包括两种：已知受力情况，分析运动情况；已知物体在运动过程中的速度、加速度情况，分析受力情况。(3)将物体的运动过程和图像一一对应。明确该图像的物理意义
2、，依照遵循的物理规律，列式求解或做出正确的判断。(4)对于复杂的图像，通过列解析式进行判断。 求解力与运动的关系问题的关键是理解图像的物理意义，理解图像的轴、点、线、面积、截距等的含义。角度2图像问题分析的方法(难度)(1)Ft图像：对Ft图像要结合物体受到的力，根据牛顿第二定律分别求出各段的加速度，分析每一时间段的运动性质。(2)at图像：对at图像，要注意加速度的正、负，分析每一段的运动情况，然后结合物体的受力情况根据牛顿第二定律列方程。(3)Fa图像：对Fa图像，首先要根据具体的物理情景，对物体进行受力分析，然后根据牛顿第二定律推导出a与F间的函数关系式，由函数关系式明确图像的斜率、截距
3、的意义，从而求出未知量。(2020浙江7月选考)如图1所示，有一质量m200 kg 的物件在电机的牵引下从地面竖直向上经加速、匀速、匀减速至指定位置。当加速运动到总位移的时开始计时，测得电机的牵引力随时间变化的Ft图线如图2所示，t34 s末速度减为0时恰好到达指定位置。若不计绳索的质量和空气阻力(g取10 m/s2)，求物件：(1)做匀减速运动的加速度大小和方向；(2)匀速运动的速度大小；(3)总位移的大小。【解析】(1)由图2可知026 s内物件匀速运动，2634 s物件匀减速运动，在匀减速运动过程根据牛顿第二定律有mgFTma，根据图2得此时FT1 975 N，则有ag0.125 m/s
4、2，方向竖直向下。(2)结合图2根据运动学公式有vat20.125(3426) m/s1 m/s。(3)根据图像可知匀速上升的位移h1vt1126 m26 m，匀减速上升的位移h2t28 m4 m，匀加速上升的位移为总位移的，则匀速上升和减速上升的位移为总位移的，则有h1h2h，所以总位移为h40 m。答案：(1)0.125 m/s2竖直向下(2)1 m/s(3)40 m1(水平2)货物随升降机运动的vt图像如图所示(竖直向上为正)，则货物受到升降机的支持力F与时间t关系的图像可能是()【解析】选B。由题图可知，货物与升降机的运动过程依次为加速下降、匀速下降、减速下降、加速上升、匀速上升、减速
5、上升，故升降机与货物所处的状态依次为失重、平衡、超重、超重、平衡、失重，B正确。2(水平4)11月9日是全国消防日，它的由来与火警电话号码“119”是分不开的。某社区为加强居民的安全防火意识，于11月9日组织了一次消防演习。其中有个项目“模拟营救被困人员”，某消防员作为伤员在被救楼层等待营救，一名选手在消防队员的指导下，背起伤员沿安全绳由静止开始往地面滑行，经过3 s时间安全落地。为了获得演习中的一些数据，以提高训练质量，研究人员测出了下滑过程中安全绳受到的拉力与伤员和选手总重力的比值随时间变化的情况如图所示，g取10 m/s2，求：(1)伤员与选手下滑的最大速度；(2)伤员被救楼层距离地面的
6、高度。【解析】(1)01 s匀加速下降，产生的加速度为a16 m/s21 s末的速度为va1t161 m/s6 m/s。(2)01 s下降的高度为h1a1t3 m12 s内匀速下降，下降的高度为h2vt261 m6 m23 s内匀减速下降a34 m/s2下降高度为h3vt3a3t4 m所以伤员被救楼层距离地面的高度为hh1h2h3(364)m13 m。答案：(1)6 m/s(2)13 m【拔高题组】1如图甲所示，物块的质量m1 kg，初速度v010 m/s，在一水平向左的恒力F作用下从O点沿粗糙的水平面向右运动，某时刻恒力F突然反向，整个过程中物块速度的平方随位置坐标变化的关系图像如图乙所示，
7、(g10 m/s2)。则()A.05 s内物块做匀减速运动B在t5 s时刻恒力F反向C恒力F大小为10 ND物块与水平面间的动摩擦因数为0.3【解析】选D。物块匀减速直线运动的加速度大小为：a1 m/s210 m/s2，匀加速直线运动的加速度大小为：a2 m/s24 m/s2，根据牛顿第二定律得：Ffma1，Ffma2，联立两式解得：F7 N，f3 N，则动摩擦因数为：0.3，物体匀减速直线运动的时间：t1 s1 s，即在01 s内做匀减速直线运动，1 s后恒力F反向，做匀加速直线运动。故D正确，A、B、C错误。2如图甲所示，质量为1.0 kg的物体置于固定斜面上，斜面的倾角30，对物体施以平
8、行于斜面向上的拉力F，经1.0 s后将拉力撤去，物体运动的 vt图像如图乙( 设斜向上为正，g10 m/s2 )，试求：(1)拉力F的大小； (2)物体与斜面的动摩擦因数。 (3)若现改用水平恒力F0推物体，物体以2.0 m/s2的加速度沿斜面加速运动，求F0。【解析】(1)由图像可求加速度大小：a112 m/s2；a2 m/s26 m/s2，根据牛顿第二定律，得：拉力撤去前：Fmg sin mg cos ma1；拉力撤去后：mg sin mg cos ma2；代入数据解得：F18 N(2)联立得：(3)根据牛顿第二定律得：F0cos 30mgsin 30(F0sin 30mg cos 30)
9、ma，代入数据，整理得：F09.9 N答案：(1)18 N(2) (3)9.9 N 动力学中的连接体问题(科学思维科学推理)角度1动力学中的连接体类型(难度)问题类型情境建构模型弹簧连接体既可有拉力，也可有压力物物叠放连接体既可有支持力，也可有压力轻绳连接体只有拉力，没有压力轻杆连接体既可有拉力，也可有压力，还可提供侧向弹力角度2动力学中的临界问题(难度)临界状态临界条件两物体接触或脱离弹力FN0两物体由相对静止开始相对运动静摩擦力达到最大值绳子断裂张力等于绳子所能承受的最大张力绳子松弛张力FT0加速度最大或最小所受合力最大时，具有最大加速度；合力最小时，具有最小加速度速度最大加速度为零 在分
10、析和求解临界问题时，要注意通过分析物理过程，并根据条件变化或随过程引起受力情况和状态变化，找到临界点和临界条件。通常采用极限思想、假设推理和数学方法。(2019海南高考)如图，两物块P、Q置于水平地面上，其质量分别为m、2m，两者之间用水平轻绳连接。两物块与地面之间的动摩擦因数均为，重力加速度大小为g，现对Q施加一水平向右的拉力F，使两物块做匀加速直线运动，轻绳的张力大小为()A.F2mgBFmgCFmg DF【解析】选D。将两物块看作一个整体，两物块受重力和支持力，这两个力平衡，还受拉力F和摩擦力f，f(m2m)g3mg，由牛顿第二定律得Ff3ma，则a；对于物块P，根据牛顿第二定律得Tmg
11、ma，整理得T，选项D正确，A、B、C错误。1(水平2)如图，水平桌面上的物体A和B通过轻绳相连，在水平外力F的作用下做匀速直线运动。已知绳中拉力为T，桌面对两物体的摩擦力分别是fA和fB，则有()A.FfAfBT BFfAfBTCFfB DTfA【解析】选D。选择物体A为研究对象，物体A在水平方向受到绳子的拉力T(方向向右)和桌面对物体A的摩擦力fA作用，处于平衡状态，有TfA，故D正确；选择物体B为研究对象，物体B在水平方向受到水平外力F、绳子的拉力T(方向向左)和桌面对物体B的摩擦力fB作用，处于平衡状态，有FfBT，故C错误；选择物体A和B整体为研究对象，系统在水平方向受到水平外力F、
12、桌面对物体的摩擦力fA和fB作用，处于平衡状态，有FfAfB，故A、B错误。2(水平4)如图所示，在水平向右运动的小车上，有一倾角为的光滑斜面，质量为m的小球被平行于斜面的细绳系住并静止在斜面上，当小车加速度发生变化时，为使小球相对于小车仍保持静止，求小车加速度的允许范围。【解析】如图所示，对小球进行受力分析有：水平方向：T cos N sin ma竖直方向：T sin N cos mg0由两式知，当N0时，加速度a取最大值，此时amax当绳中拉力T0时，加速度a取最小值，此时aming tan 负号表示加速度方向与速度方向相反，小车向右做减速运动。故小车加速度的允许范围为g tan a，负号
13、表示加速度方向向左。答案：g tan a，负号表示加速度方向向左【拔高题组】1如图所示，质量分别为2m和3m的两个小球置于光滑水平面上，且固定在劲度系数为k的轻质弹簧的两端。现在质量为2m的小球上沿弹簧轴线方向施加大小为F的水平拉力，使两球一起做匀加速直线运动，则此时弹簧的伸长量为()ABC D【解析】选B。根据牛顿第二定律，对整体：F5ma，对质量为3m的小球：F弹3ma；联立解得，弹簧的弹力大小为：F弹F；根据胡克定律可得：kxF。则此时弹簧的伸长量为：x，故B正确，A、C、D错误。2如图所示，质量M2.0 kg的木板静止在光滑水平桌面上，木板上放有一质量m1.0 kg的小铁块(可视为质点)，铁块与木板间的动摩擦因数为0.2。现用一水平向右的拉力F作用在木板上，使木板和铁块由静止开始运动，设木板与铁块间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g取10 m/s2。求：(1)当拉力为3 N时，铁块受到的摩擦力大小；(2)若要铁块相对木板静止，求拉力的最大值。【解析】(1)对整体由牛顿第二定律得：F1(Mm)a1，由牛顿第二定律得铁块受到的摩擦力为：f1ma1，解得：f11 N；(2)铁块受到的最大静摩擦力为：f2mg，由牛顿第二定律得铁块的最大加速度为：a2g2 m/s2，对整体由牛顿第二定律得：F2(Mm)a2，解得：F26 N。答案：(1)1 N(2)6 N关闭Word文档返回原板块
