第頁共頁高中物理力學題目(含解析)高中物理力學題目(含解析)1、如圖2－1所示，一木塊放在程度桌面上，在程度方向上共受三個力，F1，F2和摩擦力，處于靜止狀態。其中F1=10N，F2=2N。假設撤去力F1那么木塊在程度方向受到的合外力為〔〕A.10N向左B.6N向右C.2N向左D.0【解答】由于木塊原來處于靜止狀態，所以所受摩擦力為靜摩擦力。根據牛二定律有F1-F2-f=0此時靜摩擦力為8N方向向左。撤去F1后，木塊程度方向受到向左2N的力，有向左的運動趨勢，由于F2小于最大靜摩擦力，所以所受摩擦力仍為靜摩擦力。此時－F2+f′=0即合力為零。故D選項正確。【小結】摩擦力問題主要應用在分析^p物體運動趨勢和相對運動的情況，所謂運動趨勢，一般被解釋為物體要動還未動這樣的狀態。沒動是因為有靜摩擦力存在，阻礙相對運動產生，使物體間的相對運動表現為一種趨勢。由此可以確定運動趨勢的方向的方法是假設靜摩擦力不存在，判斷物體沿哪個方向產生相對運動，該相對運動方向就是運動趨勢的方向。假設去掉靜摩擦力無相對運動，也就無相對運動趨勢，靜摩擦力就不存在。2、如圖2－2所示程度放置的粗糙的長木板上放置一個物體m，當用力緩慢抬起一端時，木板受到物體的壓力和摩擦力將怎樣變化？【解答】以物體為研究對象，如圖2－3物體受重力、摩擦力、支持力。物體在緩慢抬起過程中先靜止后滑動。靜止時可以根據錯解一中的解法，可知θ增加，靜摩擦力增加。當物體在斜面上滑動時，可以同錯解二中的方法，據f=μN，分析^pN的變化，知f滑的變化。θ增加，滑動摩擦力減小。在整個緩慢抬起過程中y方向的方程關系不變。根據錯解中式②知壓力一直減小。所以抬起木板的過程中，摩擦力的變化是先增加后減小。壓力一直減小。【小結】物理問題中有一些變化過程，不是單調變化的。在平衡問題中可算是一類問題，這類問題應抓住研究變量與不變量的關系。可從受力分析^p入手，列平衡方程找關系，也可以利用圖解，用矢量三角形法那么解決問題。如此題物體在未滑動時，處于平衡狀態，加速度為零。所受三個力圍成一閉合三角形。如圖2－4。類似問題如圖2－5用繩將球掛在光滑的墻面上，繩子變短時，繩的拉力和球對墻的壓力將如何變化。從對應的矢量三角形圖2－6不難看出，當繩子變短時，θ角增大，N增大，T變大。圖2－7在AC繩上懸掛一重物G，在AC繩的中部O點系一繩BO，以程度力F牽動繩BO，保持AO方向不變，使BO繩沿虛線所示方向緩緩向上挪動。在這過程中，力F和AO繩上的拉力變化情況怎樣？用矢量三角形〔如圖2－8〕可以看出T變小，F先變小后變大。這類題的特點是三個共點力平衡，通常其中一個力大小、方向均不變，另一個力方向不變，大小變，第三個力大小、方向均改變。還有時是一個力大小、方向不變，另一個力大小不變，方向變，第三個力大小、方向都改變。3、如圖2-9天花板上用細繩吊起兩個用輕彈簧相連的兩個質量一樣的小球。兩小球均保持靜止。當突然剪斷細繩時，上面小球A與下面小球B的加速度為[]A．a1=ga2=gB．a1=2ga2=gC．a1=2ga2=0D．a1=0a2=g【解答】分別以A，B為研究對象，做剪斷前和剪斷時的受力分析^p。剪斷前A，B靜止。如圖2-10，A球受三個力，拉力T、重力mg和彈力F。B球受三個力，重力mg和彈簧拉力F′A球：T－mg-F=0①B球：F′－mg=0②由式①，②解得T=2mg，F=mg剪斷時，A球受兩個力，因為繩無彈性剪斷瞬間拉力不存在，而彈簧有形米，瞬間形狀不可改變，彈力還存在。如圖2-11，A球受重力mg、彈簧給的彈力F。同理B球受重力mg和彈力F′。A球：－mg－F=maA③B球：F′－mg=maB④由式③解得aA=－2g〔方向向下〕由式④解得aB=0故C選項正確。【小結】〔1〕牛頓第二定律反映的是力與加速度的瞬時對應關系。合外力不變，加速度不變。合外力瞬間改變，加速度瞬間改變。此題中A球剪斷瞬間合外力變化，加速度就由0變為2g，而B球剪斷瞬間合外力沒變，加速度不變。彈簧和繩是兩個物理模型，特點不同。彈簧不計質量，彈性限度內k是常數。繩子不計質量但無彈性，瞬間就可以沒有。而彈簧因為有形變，不可瞬間發生變化，即形變不會瞬間改變，要有一段時間。4、甲、乙兩人手拉手玩拔河游戲，結果甲勝乙敗，那么甲乙兩人誰受拉力大？【解答】甲、乙兩人互相之間的拉力是互相作用力，根據牛頓第三定律，大小相等，方向相反，作用在甲、乙兩人身上。【小結】生活中有一些感覺不總是正確的，不能把生活中的經歷，感覺當成規律來用，要運用物理規律來解決問題。5、如圖2－12，用繩AC和BC吊起一重物，繩與豎直方向夾角分別為30°和60°，AC繩能承受的最大的拉力為150N，而BC繩能承受的最大的拉力為100N，求物體最大重力不能超過多少？【解答】以重物為研究對象。重物受力如圖2-13，重物靜止，加速度為零。據牛頓第二定律列方程TACsin30°－TBCsin60°=0①TACcos30°+TBCcos60°－G=0②而當TAC=150N時，TBC=86.6＜100N將TAC=150N，TBC=86.6N代入式②解得G=173.32N。所以重物的最大重力不能超過173.2N。6、如圖2－14物體靜止在斜面上，現用程度外力F推物體，在外力F由零逐漸增加的過程中，物體始終保持靜止，物體所受摩擦力怎樣變化？【解答】此題的關鍵在確定摩擦力方向。由于外力的變化物體在斜面上的運動趨勢有所變化，如圖2－15，當外力較小時〔Fcosθ＜mgsinθ〕物體有向下的運動趨勢，摩擦力的方向沿斜面向上。F增加，f減少。與錯解二的情況一樣。如圖2－16，當外力較大時〔Fcosθ＞mgsinθ〕物體有向上的運動趨勢，摩擦力的方向沿斜面向下，外力增加，摩擦力增加。當Fcosθ=mgsinθ時，摩擦力為零。所以在外力由零逐漸增加的過程中，摩擦力的變化是先減小后增加。【小結】假設斜面上物體沿斜面下滑，質量為m，物體與斜面間的摩擦因數為μ，我們可以考慮兩個問題穩固前面的分析^p方法。〔1〕F為怎樣的值時，物體會保持靜止。〔2〕F為怎樣的值時，物體從靜止開始沿斜面以加速度a運動。受前面問題的啟發，我們可以想到F的值應是一個范圍。首先以物體為研究對象，當F較小時，如圖2－15物體受重力mg、支持力N、斜向上的.摩擦力f和F。物體剛好靜止時，應是F的邊界值，此時的摩擦力為最大靜摩擦力，可近似看成f靜=μN〔最大靜摩擦力〕如圖建立坐標，據牛頓第二定律列方程當F從此值開始增加時，靜摩擦力方向開始仍然斜向上，但大小減小，當F增加到FCOSθ=mgsinθ時，即F=mg·tgθ時，F再增加，摩擦力方向改為斜向下，仍可以根據受力分析^p圖2-16列出方程隨著F增加，靜摩擦力增加，F最大值對應斜向下的最大靜摩擦力。要使物體靜止F的值應為關于第二個問題提醒讀者注意題中并未提出以加速度a向上還是向下運動，應考慮兩解，此處不詳解此，給出答案供參考。7、如圖2－17，m和M保持相對靜止，一起沿傾角為θ的光滑斜面下滑，那么M和m間的摩擦力大小是多少？【解答】因為m和M保持相對靜止，所以可以將〔m＋M〕整體視為研究對象。受力，如圖2－19，受重力〔M十m〕g、支持力N′如圖建立坐標，根據牛頓第二定律列方程x：(M+m)gsinθ=(M+m)a①解得a=gsinθ沿斜面向下。因為要求m和M間的互相作用力，再以m為研究對象，受力如圖2－20。根據牛頓第二定律列方程因為m，M的加速度是沿斜面方向。需將其分解為程度方向和豎直方向如圖2－21。由式②，③，④，⑤解得f=mgsinθ·cosθ方向沿程度方向m受向左的摩擦力，M受向右的摩擦力。【小結】此題可以視為連接件問題。連接件問題對在解題過程中選取研究對象很重要。有時以整體為研究對象，有時以單個物體為研究對象。整體作為研究對象可以將不知道的互相作用力去掉，單個物體作研究對象主要解決互相作用力。單個物體的選取應以它接觸的物體最少為最好。如m只和M接觸，而M和m還和斜面接觸。另外需指出的是，在應用牛頓第二定律解題時，有時需要分解力，有時需要分解加速度，詳細情況分析^p，不要形成只分解力的認識。8、如圖2－22質量為M，傾角為α的楔形物A放在程度地面上。質量為m的B物體從楔形物的光滑斜面上由靜止釋放，在B物體加速下滑過程中，A物體保持靜止。地面受到的壓力多大？【解答】分別以A，B物體為研究對象。A，B物體受力分別如圖2－24a，2－24b。根據牛頓第二定律列運動方程，A物體靜止，加速度為零。x：Nlsinα-f=0①y：N-Mg-Nlcosα=0②B物體下滑的加速度為a，x：mgsinα=ma③y：Nl-m____osα=0④由式①，②，③，④解得N=Mg＋m____osα根據牛頓第三定律地面受到的壓力為Mg十m____osα。【小結】在解決物體運動問題時，在選取研究對象時，假設要將幾個物體視為一個整體做為研究對象，應該注意這幾個物體必須有一樣的加速度。9、如圖2-25物體A疊放在物體B上，B置于光滑程度面上。A，B質量分別為mA=6kg，mB=2kg，A，B之間的動摩擦因數μ=0.2，開始時F=10N，此后逐漸增加，在增大到45N的過程中，那么[]A．當拉力F＜12N時，兩物體均保持靜止狀態B．兩物體開始沒有相對運動，當拉力超過12N時，開始相對滑動C．兩物體間從受力開始就有相對運動D．兩物體間始終沒有相對運動【解答】首先以A，B整體為研究對象。受力如圖2-26，在程度方向只受拉力F，根據牛頓第二定律列方程F=(mA+mB)a①再以B為研究對象，如圖2-27，B程度方向受摩擦力f=mBa②代入式①F=〔6+2〕×6=48N由此可以看出當F＜48N時A，B間的摩擦力都達不到最大靜摩擦力，也就是說，A，B間不會發生相對運動。所以D選項正確。【小結】物理解題中必須非常嚴密，一點的忽略都會導致錯誤。防止錯誤發生的最好方法就是按標準解題。每一步都要有根據。10、如圖2－28，有一程度傳送帶以2m/s的速度勻速運動，現將一物體輕輕放在傳送帶上，假設物體與傳送帶間的動摩擦因數為0.5，那么傳送帶將該物體傳送10m的間隔所需時間為多少？【解答】以傳送帶上輕放物體為研究對象，如圖2－29在豎直方向受重力和支持力，在程度方向受滑動摩擦力，做v0=0的勻加速運動。據牛二定律：F=ma有程度方向：f=ma①豎直方向：N－mg=0②f=μN③由式①，②，③解得a=5m/s2設經時間tl，物體速度到達傳送帶的速度，據勻加速直線運動的速度公式vt=v0+at④解得t1=0.4s物體位移為0.4m時，物體的速度與傳送帶的速度一樣，物體0.4s后無摩擦力，開始做勻速運動S2=第一v2t2⑤因為S2=S－S1=10-0.4=9.6〔m〕，v2=2m/s代入式⑤得t2=4.8s那么傳送10m所需時間為t=0.4＋4.8=5.2s。【小結】此題是較為復雜的一個問題，涉及了兩個物理過程。這類問題應抓住物理情景，帶出解決方法，對于不能直接確定的問題可以采用試算的方法，如此題中錯解求出一直做勻加速直線運動經過10m用2s，可以拿來計算一下，2s末的速度是多少，計算結果v=5×2=10〔m/s〕，已超過了傳送帶的速度，這是不可能的。當物體速度增加到2m/s時，摩擦力瞬間就不存在了。這樣就可以確定第2個物理過程。11、如圖2-30，一個彈簧臺秤的秤盤質量和彈簧質量都可以不計，盤內放一個物體P處于靜止。P的質量為12kg，彈簧的勁度系數k=800N/m。現給P施加一個豎直向上的力F，使P從靜止開始向上做勻加速運動。在前0.2s內F是變化的，在0.2s以后F是恒力，那么F的最小值是多少，最大值是多少？【正確解答】解題的關鍵是要理解0.2s前F是變力，0.2s后F是恒力的隱含條件。即在0.2s前物體受力和0.2s以后受力有較大的變化。以物體P為研究對象。物體P靜止時受重力G、稱盤給的支持力N。因為物體靜止，∑F=0N=G=0①N=kx0②設物體向上勻加速運動加速度為a。此時物體P受力如圖2-31受重力G，拉力F和支持力N′據牛頓第二定律有F+N′－G=ma③當0.2s后物體所受拉力F為恒力，即為P與盤脫離，即彈簧無形變，由0～0.2s內物體的位移為x0。物體由靜止開始運動，那么將式①，②中解得的x0=0.15m代入式③解得a=7.5m/s2F的最小值由式③可以看出即為N′最大時，即初始時刻N′=N=kx。代入式③得Fmin=ma+mg－kx0=12×(7.5+10)-800×0.15=90(N)F最大值即N=0時，F=ma+mg=210〔N〕【小結】此題假設稱盤質量不可忽略，在分析^p中應注意P物體與稱盤別離時，彈簧的形變不為0，P物體的位移就不等于x0，而應等于x0-x〔其中x即稱盤對彈簧的壓縮量〕。12、汽車以10m/s的速度行駛5分鐘后突然剎車。如剎車過程是做勻變速運動，加速度大小為5m/s2，那么剎車后3秒鐘內汽車所走的間隔是多少？【解答】依題意畫出運動草圖1-1。設經時間t1速度減為零。據勻變速直線運動速度公式v1=v0+at那么有0=10-5t解得t=2S由于汽車在2S時【小結】物理問題不是簡單的計算問題，當得出結果后，應考慮是否與s=－30m的結果，這個結果是與實際不相符的。應考慮在運用規律中是否出現與實際不符的問題。此題還可以利用圖像求解。汽車剎車過程是勻減速直線運動。據v0，a由此可知三角形v0Ot所包圍的面積即為剎車3s內的位移。13、一個物體從塔頂落下，在到達地面前最后一秒內通過的位移為整個位移的9/25，求塔高〔g=10m/s2〕。【解答】根據題意畫出運動草圖，如圖1－3所示。物體從塔頂落到地面所經歷時間為t，通過的位移為H物體在t—1秒內的位移為h。因為V0=0由①②③解得H=125m【小結】解決勻變速直線運動問題時，對整體與局部，局部與局部過程互相關系的分析^p，是解題的重要環節。如此題初位置記為A位置，t—1秒時記為B位置，落地點為C位置〔如圖1－2所示〕。不難看出既可以把BC段看成整體過程AC與局部過程AB的差值，也可以把BC段看做是物體以初速度VB和加速度g向下做為時1s的勻加速運動，而vB可看成是局部過程AB的末速度。這樣分析^p就會發現其中一些隱含條件。使得求解方便。另外值得一提的是勻變速直線運動的問題有很多題通過v－t圖求解既直觀又方便簡潔。如此題依題意可以做出v－t圖〔如圖1－4〕，由題意14、氣球以10m/s的速度勻速豎直上升，從氣球上掉下一個物體，經17s到達地面。求物體剛脫離氣球時氣球的高度。〔g=10m/s2〕【解答】此題既可以用整體處理的方法也可以分段處理。方法一：可將物體的運動過程視為勻變速直線運動。根據題意畫出運動草圖如圖1－5所示。規定向下方向為正，那么V0=-10m/s，g=10m/s2∴物體剛掉下時離地1275m。方法二：如圖1－5將物體的運動過程分為A→B→C和C→D兩段來處理。A→B→C為豎直上拋運動，C→D為豎直下拋運動。在A→B→C段，據豎直上拋規律可知此階段運動時間為由題意知tCD=17-2=15〔s〕=1275〔m〕方法三：根據題意作出物體脫離氣球到落地這段時間的V-t圖〔如圖1－6所示〕。其中△v0otB的面積為A→B的位移△tBtcvc的面積大小為B→C的位移梯形tCtDvDvC的面積大小為C→D的位移即物體分開氣球時距地的高度。那么tB=1s根據豎直上拋的規律tc=2s，tB－tD=17－1=16〔s〕在△tBvDtD中那么可求vD＝160〔m/s〕【小結】在解決運動學的問題過程中，畫運動草圖很重要。解題前應根據題意畫出運動草圖。草圖上一定要有規定的正方向，否那么矢量方程解決問題就會出現錯誤。如分析^p解答方法一中不規定正方向，就會出現15、有一個物體在h高處，以程度初速度v0拋出，落地時的速度為v1，豎直分速度為vy，以下公式能用來計算該物體在空中運動時間的是[]【解答】此題的選項為A，C，D。平拋運動可分解為程度方向的勻速運動和豎直方向的自由落體，分運動與合運動時間具有等時性。程度方向：x=v0t①據式①～⑤知A，C，D。【小結】選擇運動公式首先要判斷物體的運動性質。運動性質確定了，模型確定了，運動規律就確定了。判斷運動性要根據合外力和初速度的關系。當合外力與初速度共線時，物體做直線運動，當合外力與v不共線時，物體做曲線運動。當合外力與v0垂直且恒定時，物體做平拋運動。當物體總與v垂直時，物體做圓運動。16、正在高空程度勻速飛行的飛機，每隔1s釋放一個重球，先后共釋放5個，不計空氣阻力，那么[]A.這5個小球在空中排成一條直線B.這5個小球在空中處在同一拋物線上C.在空中，第1，2兩個球間的間隔保持不變D.相鄰兩球的落地間距相等【解答】釋放的每個小球都做平拋運動。程度方向的速度與飛機的飛行速度相等，在程度方向做勻速直線運動，在豎直方向上做自由落體運動，只是開始的時刻不同。飛機和小球的位置如圖1－7可以看出A，D選項。【小結】解這類題時，決不應是想當然，而應根據物理規律畫出運動草圖，這樣會有很大的幫助。如此題程度方向每隔1s過位移一樣，投小球程度間距一樣，抓住特點畫出各個球的軌跡圖，這樣答案就呈現出來了。17、經檢測汽車A的制動性能：以標準速度20m/s在平直公路上行駛時，制動后40s停下來。現A在平直公路上以20m/s的速度行駛發現前方180m處有一貨車B以6m/s的速度同向勻速行駛，司機立即制動，能否發生撞車事故？【解答】如圖1－8汽車A以v0=20m/s的初速做勻減速直線運動經40s停下來。據加速度公式可求出a=-0.5m/s2當A車減為與B車同速時是A車逼近B車間隔最多的時刻，這時假設能超過B車那么相撞，反之那么不能相撞。△S＝364－168＝196＞180〔m〕所以兩車相撞。【小結】分析^p追擊問題應把兩物體的位置關系圖畫好。如圖1—8，通過此圖理解物理情景。此題也可以借圖像幫助理解圖1-9中。陰影區是A車比B車多通過的最多間隔，這段間隔假設能大于兩車初始時刻的間隔那么兩車必相撞。小于、等于那么不相撞。從圖中也可以看出A車速度成為零時，不是A車比B車多走間隔最多的時刻，因此不能作為臨界條件分析^p。18、如圖1－10所示，一人站在岸上，利用繩和定滑輪，拉船靠岸，在某一時刻繩的速度為v，繩AO段與程度面夾角為θ，不計摩擦和輪的質量，那么此時小船的程度速度多大？【解答】方法一：小船的運動為平動，而繩AO上各點的運動是平動+轉動。以連接船上的A點為研究對象，如圖1-12，A的平動速度為v，轉動速度為vn，合速度vA即與船的平動速度一樣。那么由圖可以看出vA=v/cosθ。【小結】方法二：我們可以把繩子和滑輪看作理想機械。人對繩子做的功等于繩子對船做的功。我們所研究的繩子都是輕質繩，繩上的張力相等。對于繩上的C點來說即時功率P人繩=F·v。對于船上A點來說P繩船=FvAcos解答的方法一，也許學生不易理解繩上各點的運動。從能量角度來講也可以得到同樣的結論。還應指出的是要有實際力、實際加速度、實際速度才可分解