高三物理知识点综合复习检测3Word文档下载推荐.docx
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延安质检)如图所示为某物体做直线运动的vt图像,关于这个物体在4s内的运动情况,下列说法中正确的是( )
A.物体始终向同一方向运动
B.4s末物体离出发点最远
C.加速度大小不变,方向与初速度方向相同
D.4s内通过的路程为4m,而位移为零
[解析] 图像的斜率不变,因此物体做匀变速直线运动,开始时速度方向与加速度方向相反,物体减速运动,t=2s时,物体速度减为零,然后物体反向加速运动,t=4s时,回到起始点,由图可知物体所经历的路程为s=2×
2×
m+2×
m=4m,位移为零,A、B、C错误,D正确。
[答案] D
[题后感悟]
运用物理图像解题,还需要进一步建立物理图像和物理情境的联系,根据物理图像,想象出图像所呈现的物理现象、状态、过程和物理变化的具体情景,因为这些情景中隐含着许多解题条件,这些过程中体现了物理量相互制约的规律,这些状态反映了理论结果是否能与合理的现实相吻合,这些正是“审题”、“分析”、“审视答案”等解题环节所需要解决的。
[针对训练]
1.(2013·
全国新课标Ⅰ)2012年11月,“歼15”舰载机在“辽宁号”航空母舰上着舰成功。
图甲为利用阻拦系统让舰载机在飞行甲板上快速停止的原理示意图。
飞机着舰并成功钩住阻拦索后,飞机的动力系统立即关闭,阻拦系统通过阻拦索对飞机施加一作用力,使飞机在甲板上短距离滑行后停止。
某次降落,以飞机着舰为计时零点,飞机在t=0.4s时恰好钩住阻拦索中间位置,其着舰到停止的速度-时间图线如图乙所示。
假如无阻拦索,飞机从着舰到停止需要的滑行距离约为1000m。
已知航母始终静止,重力加速度的大小为g。
则( )
甲 乙
A.从着舰到停止,飞机在甲板上滑行的距离约为无阻拦索时的1/10
B.在0.4s~2.5s时间内,阻拦索的张力几乎不随时间变化
C.在滑行过程中,飞行员所承受的加速度大小会超过2.5g
D.在0.4s~2.5s时间内,阻拦系统对飞机做功的功率几乎不变
解析:
选AC 设着舰时舰载机的速度为v,无阻拦索时舰载机加速度大小为a,所以a=
=
m/s2=2.45m/s2,从着舰到停止,飞机在甲板上滑行的距离即为vt图像下的面积,即为x2=
70×
0.4-
×
2.45×
0.42+
2.1+
10×
0.5
m=113.275m,约为无阻拦索时的1/10,A正确;
在0.4s~2.5s时间内,飞机做匀减速直线运动,即阻拦索的张力的合力恒定不变,又阻拦索的夹角逐渐减小,故张力逐渐减小,B错误;
在滑行过程中,0.4s~2.5s时间内加速度最大,加速度大小为a=
m/s2≈28.1m/s2>2.5g,飞行员所承受的最大加速度超过2.5g,C正确;
在0.4s~2.5s时间内,阻拦系统对飞机做功的功率P=Fv,F不变,v逐渐减小,功率P减小,D错误。
2.(2014·
江西师大附中摸底考试)M、N是某电场中一条电场线上的两点,若在M点释放一个初速度为零的电子,电子仅受电场力作用,并沿电场线由M点运动到N点,其电势能随位移变化的关系如图所示,则下列说法正确的是( )
A.电子在N点的动能小于在M点的动能
B.该电场有可能是匀强电场
C.该电子运动的加速度越来越小
D.电子运动的轨迹为曲线
选C 电子从不动到动,电势能逐渐减小,动能逐渐增加,A错误;
根据电势能的图像可以看出电势能是非线性减小的,由Ep=qφ知电势是非线性减小的,再根据U=Ed推知场强是非固定值,因此该电场是非匀强电场,B错误;
由牛顿第二定律得qE=ma,加速度逐渐减小,C正确;
轨迹与电场线重合,表明电场力与轨迹重合,因此轨迹只能是直线,D错误。
3.(2014·
茂名模拟)我国“蛟龙号”在某次试验时,深潜器内的显示屏上显示出了从水面开始下潜到最后返回水面的10min内全过程的深度曲线(a)和速度图像(b),则下列说法正确的有( )
A.图(a)中h3代表本次下潜最大深度为360m
B.全过程中最大加速度是0.025m/s2
C.潜水员感到超重体验发生在0~1min和8min~10min内
D.整个潜水器在8min~10min时间段内机械能守恒
选A 最大深度h3=(2×
60+4×
60)×
m=360m,A正确;
最大加速度am=
m/s2=
m/s2,B错误;
在0~1min和8min~10min内潜水员的加速度方向均向下,故潜水员有失重感,C错误;
8min~10min内,潜水器的加速度方向向下,大小为a=
m/s2=0.025m/s2,故除重力以外,其他力的合力方向向上,机械能增大,D错误。
类型二
图像选择
题目中给出某种情景,通过对情景的物理过程分析找出与之对应的图像并描绘出来(如给出物体的受力情景,选择物体的运动图像;
或给出物体的运动图像,选择物体的受力图像等)。
(2013·
福建高考)如图甲所示,矩形闭合导体线框在匀强磁场上方,由不同高度静止释放,用t1、t2分别表示线框ab边和cd边刚进入磁场的时刻。
线框下落过程形状不变,ab边始终保持与磁场水平边界线OO′平行,线框平面与磁场方向垂直。
设OO′下方磁场区域足够大,不计空气影响,则下列哪一个图像不可能反映线框下落过程中速度v随时间t变化的规律( )
甲
乙
[解析] 线框进入磁场过程中可能做:
(1)匀速运动;
(2)减速运动,一直减速或先减速后匀速;
(3)加速运动,一直加速或先加速后匀速。
线框做减速、加速运动时,其加速度都是减小的。
由此可知A图像反映的规律是不可能的。
[答案] A
此类题目一般是先在题干中叙述有关物理情境,然后根据所学物理规律,判断某些物理量的变化情况,有些题目的四个选项是同一个物理量的变化情况,有些题目的四个选项是不同物理量的变化情况,要想解答此类题目,必须正确地分析物理过程。
4.(2014·
成都模拟)如图甲所示,质量为m的滑块以一定初速度滑上倾角为θ的固定斜面,同时施加一沿斜面向上的恒力F=mgsinθ。
已知滑块与斜面间的动摩擦因数μ=tanθ,取出发点为参考点,能正确描述滑块运动到最高点过程中产生的热量Q、滑块的动能Ek、势能Ep、机械能E随时间t、位移x变化的是( )
选CD 滑块在斜面方向共受三个力,一个重力沿斜面向下的分力mgsinθ,沿斜面向下的摩擦力μmgcosθ=mgsinθ,沿斜面向上的拉力F=mgsinθ,滑块做匀减速运动,加速度大小a=gsinθ,因此位移x=v0t-
gsinθ·
t2,那么运动过程中产生的热量Q=fx=mgsinθ
,与时间不成正比,A错误;
动能Ek=
mv2=
m(v0-gsinθ·
t)2,不是关于时间t的一次函数关系,B错误;
重力势能Ep=mgh=mgxsinθ,与位移x成正比,C正确;
整个运动过程,拉力和摩擦力的合力等于零,只有重力做功,机械能守恒,D正确。
5.(2014·
长宁三模)汽车在平直公路上以速度v0匀速行驶,发动机功率为P,快进入闹市区时,司机减小了油门,使汽车的功率立即减小一半并保持该功率继续行驶。
设汽车行驶时所受的阻力恒定,则下面四个图像中,哪个图像能正确表示从司机减小油门开始汽车的速度与时间的关系( )
选B 开始时汽车以速度v0匀速运动,牵引力F=f;
当汽车的功率减小一半并保持该功率继续行驶时,根据P=Fv,则开始的牵引力减为原来的一半,根据f-F=ma,汽车做减速运动,随着速度的减小,牵引力逐渐变大,加速度逐渐减小,最后当牵引力再次等于阻力时,汽车将以v0/2做匀速运动,B正确。
6.(2014·
辽师大附中三模)如图甲所示,空间存在水平向里、磁感应强度大小为B的匀强磁场,磁场内有一足够长的绝缘直杆,它与水平面的倾角为θ,一带电荷量为-q、质量为M的带负电小球套在直杆上,从A点由静止沿杆下滑,小球与杆之间的动摩擦因数μ<
tanθ。
则小球运动过程中的速度—时间图像可能是图乙中的( )
选C 带电小球静止时受到竖直向下的重力G、垂直斜面向上的支持力N和沿斜面向上的摩擦力f,小球下滑后,再受到一个垂直直杆向上的洛伦兹力F,沿斜面方向有Mgsinθ-μ(Mgcosθ-F)=Ma,在垂直于斜面方向有N+F=Mgcosθ,由于小球加速,据F=qvB,F增大而支持力N减小,据f=μN,摩擦力减小,导致加速度a增加;
当速度v1增加到某个值时,出现Mgcosθ-F=0,有Mgsinθ=Ma,此时加速度最大,此后,F>
Mgcosθ,支持力N反向,且速度越大支持力N越大,摩擦力f也随之增加,最后出现Mgsinθ+μMgcosθ=μF,之后小球匀速下滑,C正确,A、B、D错误。
类型三
图像变换
给出研究对象某个量的变化图像,分析其他量的变化图像(如给出磁感应强度随时间的变化图像,分析感应电流、导体棒受到的安培力、导体棒运动状态等物理量随时间变化的图像)。
华中师大附中模拟)如图甲所示,正三角形导线框abc放在匀强磁场中静止不动,磁场方向与线框平面垂直,磁感应强度B随时间t的变化关系如图乙所示,t=0时刻,磁感应强度的方向垂直纸面向里,图丙中能表示线框的ab边受到的磁场力F随时间t的变化关系的是(规定向左为力的正方向)( )
丙
[解析] 在第1s内,磁感应强度是均匀减小的,因此电流在线框里面是顺时针流动的,结合左手定则,ab边所受安培力水平向左,图像应在横轴以上,B错误;
再由闭合电路的欧姆定律可知,电流大小是恒定的,但磁感应强度是线性变小的,因此安培力也是线性变小的,A错误;
在第6s内,安培力是向右的,是负值,C错误,D正确。
对于图像转换问题,应划分不同的时间段或者运动过程,逐过程画出与之对应的图像。
7.(2013·
山东高考)将一段导线绕成图甲所示的闭合电路,并固定在水平面(纸面)内,回路的ab边置于垂直纸面向里的匀强磁场Ⅰ中。
回路的圆环区域内有垂直纸面的磁场Ⅱ,以向里为磁场Ⅱ的正方向,其磁感应强度B随时间t变化的图像如图乙所示。
用F表示ab边受到的安培力,以水平向右为F的正方向,能正确反映F随时间t变化的图像是( )
选B 由法拉第电磁感应定律和楞次定律可知,0~
和
~T时间内,电流的大小相等,方向相反,ab边受到安培力的方向先向左后向右,大小不变,B正确。
8.如图甲所示为起重机沿竖直方向提起的过程中重物运动的速度—时间图像,则该过程中起重机的输出功率最接近图乙中的( )
选D 由vt图像可知运动过程可划分为三个阶段,第一阶段F1>
mg,F1-mg=ma1,F1=m(g+a1),P1=F1v1=m(g+a1)a1t1;
第二阶段F2=mg,P2=mg·
vm<
m(g+a1)vm,A、B错误;
第三阶段F3<
mg,F3=m(g-a1),P3=m(g-a1)vm<
mgvm,C错误,D正确。
9.一矩形线圈位于一个方向垂直线圈平面向里的磁场中,如图甲所示,磁感应强度B随时间t的变化规律如图乙所示。
以i表示线圈中的感应电流,以图甲线圈上箭头所示方向的电流为正,图丙中的it图像正确的是( )
A B
C D
选A 在0~1s内,据E=
S可知感应电动势恒定,感应电流恒定,且电流为逆时针方向,在图像中为负,C、D错误;
1s~2s内,B不变,i=0;
2s~3s内,由E=
S同理知电流恒定,方向为正,B错误,A正确。
类型四
图像的综合应用
题目涉及的考点较多,跨度较大,需要较高的逻辑思维能力和运算能力(如电磁感应中图像问题,一道题可能涉及的知识有运动学公式、牛顿运动定律、功能关系、法拉第电磁感应定律、楞次定律等)。
通化二模)如图甲所示,质量为m=1kg的物体置于倾角为θ=37°
的固定斜面上(斜面足够长),对物体施一平行于斜面向上的拉力F,t=2s时撤去拉力,物体运动的部分vt图像如图乙所示(g取10m/s2,sin37°
=0.6,cos37°
=0.8),求:
(1)拉力F的大小;
(2)4s末物体速度的大小v。
[解析]
(1)物体在前2s内沿斜面加速上升,根据牛顿第二定律得
F-mgsin37°
-μmgcos37°
=ma1
由题图乙可知加速度a1=5m/s2
在第3s内物体减速上升,根据牛顿第二定律得
-mgsin37°
=ma2
由题图乙可知加速度a2=-10m/s2
联立解得F=15N
(2)在第4s内物体沿斜面向下加速下滑,根据牛顿第二定律得
mgsin37°
=ma3
解得加速度a3=2m/s2
根据速度公式可知4s末物体速度大小
v=a3t=2×
1m/s=2m/s
[答案]
(1)15N
(2)2m/s
此类问题属图像信息题,因此解题的关键是深入挖掘图像隐含信息,并且与物体的实际运动情况相结合,从而选择相应的物理规律作答。
10.(2014·
内江联考)如图甲所示,两个平行金属板P、Q正对竖直放置,两板间加上如图乙所示的交变电压。
t=0时,Q板比P板电势高U0,在两板的正中央M点有一电子在电场力作用下由静止开始运动(电子所受重力可忽略不计),已知电子在0~4t0时间内未与两板相碰。
则电子速度方向向左且速度大小逐渐减小的时间是( )
甲 乙
A.0<
t<
t0B.t0<
2t0
C.2t0<
3t0D.3t0<
4t0
选D 开始时Q板电势比P板高,电场线向左,负电荷受力向右,因此在0<
t0内,电子向右加速运动,A错误;
t0时刻电场反向,电子开始向右减速运动,到2t0时刻,速度恰好减小到零,B错误;
在2t0<
3t0时间内,电子向左加速运动,C错误;
在3t0时刻,电场再次反向,电子开始向左减速运动,到4t0时刻,速度刚好减小到零,D正确。
11.(2014·
达州质检)某物体由静止开始做直线运动,物体所受合力F随时间t变化的图像如图所示,在0~8s内,下列说法正确的是( )
A.物体在第2s末速度和加速度都达到最大值
B.物体在第6s末的位置和速率,都与第2s末相同
C.物体在第4s末离出发点最远,速率为零
D.物体在第8s末速度和加速度都为零,且离出发点最远
选D 由图线可知,物体在第2s末所受合力达到最大,所以加速度达到最大值,2s~4s物体受力减小,加速度减小,物体仍然加速,所以4s末速度达到最大;
4s~6s物体做减速运动,6s末速率与第2s末相同,但位置不同;
根据图像,物体在第8s末合力减到零,速度和加速度都为零,且离出发点最远,D正确。
12.(2014·
江西师大附中模拟)如图甲所示,一足够长阻值不计的光滑平行金属导轨MN、PQ之间的距离L=1.0m,NQ两端连接阻值R=1.0Ω的电阻,磁感应强度为B的匀强磁场垂直于导轨所在平面向上,导轨平面与水平面间的夹角θ=30°
。
一质量m=0.20kg、阻值r=0.50Ω的金属棒垂直于导轨放置并用绝缘细线通过光滑的定滑轮与质量M=0.60kg的重物相连。
细线与金属导轨平行。
金属棒沿导轨向上滑行的速度v与时间t之间的关系如图乙所示,已知金属棒在0~0.3s内通过的电荷量是0.3s~0.6s内通过电荷量的
,g=10m/s2,求:
(1)0~0.3s内金属棒通过的位移;
(2)金属棒在0~0.6s内产生的热量。
(1)由题图乙知金属棒0.3s后的速度v=1.5m/s,则其在0.3s~0.6s内通过的电荷量q1=I1t1=
设金属棒在0~0.3s内通过的位移为x2,则金属棒在0~0.3s内通过的电荷量
q2=
由题中的电荷量关系得
解得x2=0.3m
(2)金属棒在0~0.6s内通过的总位移为
x=x1+x2=vt1+x2
解得x=0.75m
根据能量守恒定律得
Mgx-mgxsinθ-Q=
(M+m)v2
解得整个电路在0~0.6s内产生的热量Q=2.85J
由于金属棒与电阻R串联,电流相等,根据焦耳定律得Q热=I2Rt,得到它们产生的热量与电阻成正比,所以金属棒在0~0.6s内产生的热量Qr=
Q=0.95J。
答案:
(1)0.3m
(2)0.95J
物理学科的研究对象是自然界物质的结构和最普遍的运动形式,对于那些纷繁复杂事物的研究,首先抓住其主要的特征,而舍去次要的因素,形成一种经过抽象概括的理想化“模型”,这种以模型概括复杂事物的方法,是对复杂事物的合理的简化。
如运动员的跳水问题是一个“竖直上抛”运动的物理模型;
人体心脏收缩使血液在血管中流动可简化为一个“做功”的模型等。
物理模型是同类通性问题的本质体现和核心归整。
高中物理学中常见的物理模型有质点、斜面体、连接体、传送带、点电荷、电容器、导轨、速度选择器、霍尔元件等。
现将高考中出现频率较高的模型——板块模型、斜面模型、传送带模型和导轨模型做进一步的阐述。
模型一
板块模型
物块与木板(或物块)组合在一起,是高中力学中常见的物理模型。
在这一模型中考查二者之间的相互作用问题,根据运动状态可分为:
平衡状态下的物块与木板、做匀变速运动的物块与木板、做变加速运动的物块与木板。
解答本类问题的思路是运动分析→受力分析→功能关系分析。
贵州六校联考)如图所示,质量m=1kg的小滑块放在质量M=1kg的长木板左端,木板放在光滑的水平面上,滑块与木板之间的动摩擦因数为0.1,木板长L=75cm,开始时两者都处在静止状态。
现用水平向右的恒力F拉小滑块向木板的右端运动,为了在0.5s末使滑块从木板右端滑出,拉力F应多大?
此过程产生的热量是多少?
[解析] 分析m,水平方向受拉力F和滑动摩擦力F1作用,设其加速度为a1,由牛顿第二定律得
F-F1=ma1
分析M,水平方向受滑动摩擦力F1作用,设其加速度为a2,由牛顿第二定律得
F1=Ma2
设在0.5s时间内m的位移为x1,M的位移为x2,根据运动学关系有
x1=
a1t2
x2=
a2t2
根据几何关系有x1-x2=L
又F1=μmg
代入数值解得F=8N
此过程产生的热量Q=μmgL=0.75J
[答案] 8N 0.75J
(1)板块模型一般需求解它们之间的摩擦力、相对滑动路程、摩擦生热、多次作用后的速度等。
(2)平衡状态下的木板与滑块:
破题关键是受力分析。
(3)非平衡状态下的木板与滑块:
破题关键是受力分析、运动分析和牛顿第二、三定律。
1.(2014·
宝鸡一模)如图所示,木板质量为M,长度为L,小木块质量为m,水平地面光滑,一根不计质量的轻绳通过定滑轮分别与M和m连接,小木块与木板间的动摩擦因数为μ。
开始时木块静止在木板左端,现用水平向右的拉力F将m拉至右端,拉力F至少做功为( )
A.
μmgLB.μmgL
C.μ(m+M)gLD.
μ(m+M)gL
选B 缓慢拉动时,拉力F做功最少,根据功能关系,拉力做的功等于系统产生的内能,所以W=μmgL,B正确。
自贡一模)如图所示,质量m=10kg和M=20kg的两物块,叠放在光滑水平面上,其中物块m通过处于水平方向的轻弹簧与竖直墙壁相连,初始时刻,弹簧处于原长状态,弹簧的劲度系数k=250N/m。
现用水平力F作用在物块M上,使其缓慢地向墙壁移动,当移动40cm时,两物块间开始相对滑动,在相对滑动前的过程中,下列说法中正确的是( )
A.M受到的摩擦力保持不变
B.物块m受到的摩擦力对物块m不做功
C.推力做的功等于弹簧增加的弹性势能
D.开始相对滑动时,推力F的大小等于200N
选C 对m进行受力分析,水平方向受向右的弹簧弹力和向左的静摩擦力。
由于弹簧在缩短,所以弹力越来越大,由于缓慢地向墙壁移动,物体处于平衡状态,M对m的摩擦力也在增大,所以M受到的摩擦力在增大,A错误;
物块m受到的摩擦力方向向左,m向左运动,所以摩擦力做正功,B错误;
把m和M看成整体进行受力分析,水平方向受向右的弹簧弹力和向左的推力,当移动40cm时,两物块间开始相对滑动,根据胡克定律得F=kx=100N,对整体研究,根据动能定理得WF+W弹=ΔEk=0,弹簧弹力做功等于弹性势能的变化,WF=-W弹=ΔEp,所以推力做的功等于弹簧增加的弹性势能,C正确,D错误。
开封模拟)质量为1kg的木板B静止在水平面上,可视为质点的物块A从木板的左侧沿木板表面水平冲上木板,如图甲所示。
A和B经过1s达到同一速度,后共同减速直至静止,其vt图像如图乙所示,g=10m/s2,求:
(1)A与
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