精品最新高中物理第一章 能力课Word格式文档下载.docx
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解析 物体冲上斜面先做匀减速直线运动,运动到最高点时,速度为零,然后返回做匀加速直线运动,该过程速度方向发生变化,由于斜面光滑,故物体运动的加速度大小不变,方向不变,上滑与下滑运动距离等大,选项A、B错误;
物体在光滑斜面上运动的加速度大小为gsinθ<
g,选项C的加速度大小为2m/s2,符合事实,选项D的加速度大小为20m/s2,不符合事实,故选项C正确,D错误。
答案 C
解决该类问题一般依据物理过程,运用对应规律,实现公式与图象之间的转化确定某物理量的变化情况,从而确定选项的正确与否。
【变式训练1】 (2018·
阜阳模拟)如图1所示,一物体从静止开始做直线运动的加速度随时间变化的图象,则下列物体运动的v-t图象中正确的是( )
图1
解析 在0~1s内,物体从静止开始沿正方向以2m/s2的加速度做匀加速运动,速度图象是一条倾斜直线,1s末速度v1=a1t=2m/s;
在1~2s内,沿正方向以2m/s的速度做匀速直线运动;
2~3s内物体以1m/s2的加速度做匀加速直线运动,3s末速度为v3=v1+a2t=3m/s;
3~4s内物体以2m/s2的加速度沿正方向做匀减速直线运动,4s末速度v4=v3-a3t=1m/s,故选项A正确。
答案 A
命题角度2 [热考点]图象信息类问题
这类问题是对某一物理情景给出某一物理量的具体变化图象,由图象提取相关信息或将图象反映的物理过程“还原”成数学表达式形式从而对问题做出分析判断作答。
【例2】 (多选)如图2所示为一个质点做直线运动的v-t图象,则下列说法正确的是( )
图2
A.质点在0~5s内的位移为5m
B.质点在整个运动过程中,10~12s内的加速度最大
C.质点在10s末离出发点最远
D.质点在8~12s内的平均速度为4m/s
思路指导 根据v-t图象判断物体运动情况,并从图中得出速度、加速度、位移等物理量,具体思路如下:
解析 根据速度图象中图线与时间轴所围的面积表示位移可知,质点在0~5s内的位移x=
×
2×
5m=5m,选项A正确;
由v-t图象的斜率表示加速度可知,0~5s内的加速度大小a1=
m/s2,8~10s内的加速度大小a2=
m/s2=2m/s2,10~12s内的加速度大小a3=6m/s2,所以质点在整个运动过程中,10~12s内的加速度最大,选项B正确;
质点在11s末离出发点最远,选项C错误;
质点在8~12s内的位移x=8m,平均速度为
=
m/s=2m/s,选项D错误。
答案 AB
解决此类问题时要根据物理情景中遵循的规律,由图象提取信息和有关数据,根据对应的规律公式对问题做出正确的解答。
具体分析过程如下:
【变式训练2】 (2018·
内蒙古部分学校高三联考)P、Q两物体从同一位置由静止开始沿同一直线同向运动,a-t图象如图3所示,下列说法正确的是( )
图3
A.t=6s时,P、Q两物体的速度之比为2∶1
B.t=4s时,P、Q两物体的速度之比为2∶1
C.2~4s内,Q的位移大小为48m
D.4~6s内,Q的位移大小为64m
解析 a-t图象中图线与时间轴所围面积表示速度变化量Δv,由于初速度为零,所以v=Δv,得t=6s时,P、Q两物体的速度之比
,选项A错误;
t=4s时,P、Q两物体的速度之比
,选项B错误;
t=2s时,Q的速度v1=
8m/s=8m/s,2~4s内,Q的位移x1=v1Δt1+
a1(Δt1)2=
m=32m,选项C错误;
2~6s内,Q的位移x2=v1Δt2+
a1(Δt2)2=
m=96m,4~6s内,Q的位移x=x2-x1=64m,选项D正确。
答案 D
【知识拓展】 图象面积意义的拓展
物理图象中,图线与坐标轴所围的“面积”表示“x量”与“y量”乘积,如:
(1)v-t图象的面积表示位移x,且x=v·
t。
(2)a-t图象的面积表示速度的变化量Δv,且Δv=a·
(3)F-s图象的面积表示功W,且W=F·
s。
命题角度3 [冷考点]应用图象巧解物理问题
1.对于实际问题在无法运用物理公式解答的情况下,用图象法则会使思路豁然开朗。
2.运用图象法时,要结合具体的物理过程和相应的物理规律作出函数图象,再结合相应的数学工具(即方程)求出相应的物理量。
【例3】 (2017·
河南联考)为了研究汽车的启动和制动性能,现用甲、乙两辆完全相同的汽车在平直公路上分别进行实验。
让甲车以最大加速度a1加速到最大速度后匀速运动一段时间再以最大加速度a2制动,直到停止;
乙车以最大加速度a1加速到最大速度后立即以加速度
制动,直到停止。
实验测得甲、乙两车的运动时间相等,且两车运动的位移之比为5∶4。
则a1∶a2的值为( )
A.2∶1B.1∶2C.4∶3D.4∶5
解析
根据题述,作出甲、乙两车的速度图象,如图所示。
设甲车加速运动的时间为t1,总时间为t2。
由题意知,甲车制动的加速度是乙车制动加速度的2倍,所以甲车匀速运动时间与减速运动时间相等。
又由x甲∶x乙=5∶4得
∶
vt2=5∶4,解得t1∶t2=1∶2。
可知a1=
,即a1∶a2=1∶2,选项B正确。
答案 B
运用图象解答物理问题的“三个”步骤
(1)认真审题,根据题中所需求解的物理量,结合相应的物理规律确定所需的横、纵坐标表示的物理量。
(2)根据题意,找出两物理量的制约关系,结合具体的物理过程和相应的物理规律作出函数图象。
(3)由所作图象结合题意,运用函数图象进行表达、分析和推理,从而找出相应的变化规律,再结合相应的数学工具(即方程)求出相应的物理量。
【变式训练3】 某同学欲估算飞机着陆时的速度,他假设飞机在平直跑道上做匀减速运动,飞机在跑道上滑行的距离为x,从着陆到停下来所用的时间为t,实际上,飞机的速度越大,所受的阻力越大,则飞机着陆时的速度应是( )
A.v=
B.v=
C.v>
D.
<
v<
该同学假设飞机做匀减速运动,所用的时间为t,画出相应的v-t图象大致如图所示的虚线。
根据图象的意义可知,虚线下方的“面积”表示位移。
因为位移为x,则得出初速度为
。
实际上,当飞机的速度减小时,所受的阻力减小,因而它的加速度会逐渐变小,v-t图象切线的斜率减小,画出相应的v-t图象大致如图所示的实线。
根据图象的意义可知,实线下方的“面积”表示位移。
所以飞机着陆的速度v>
,故选项C正确。
追及与相遇问题
讨论追及、相遇问题的实质,就是分析两物体在相同时间内能否到达相同的空间位置。
1.抓住一个条件,两个关系
(1)一个条件:
二者速度相等。
它往往是能否追上或距离最大、最小的临界条件,也是分析判断的切入点。
(2)两个关系:
即时间关系和位移关系。
可通过画草图找出两物体的位移关系,也是解题的突破口。
2.能否追上的判断方法
常见情形:
物体A追物体B,开始二者相距x0,则
(1)A追上B时,必有xA-xB=x0,且vA≥vB。
(2)要使两物体恰不相撞,必有xA-xB=x0,且vA≤vB。
命题角度1 [常考点]与运动图象相结合的追及相遇问题
近几年的高考追及和相遇问题常以v-t图象的形式考查,因为图象描述两物理量关系时,比较直观、形象且信息量大,体现了数形结合法的应用。
【例4】 (多选)如图4所示,甲、乙两个物体同时从同一地点出发、沿同一直线运动的速度—时间图象。
下列说法正确的是( )
图4
A.在0~2.0s内,甲的加速度小于乙的加速度
B.在2.0s时,乙在甲前面
C.在0~6.0s内,甲和乙的位移相同
D.在0~6.0s内,甲和乙相遇一次
解析 速度—时间图象的斜率的绝对值表示物体加速度的大小,则0~2.0s的过程中,物体甲的加速度大于物体乙的加速度,选项A错误;
图象与时间轴围成的面积表示物体的位移,则由图象可知0~2.0s的时间内,物体甲的位移大小为6m、物体乙的位移大小为10m,显然2.0s时物体乙处在物体甲的前方,选项B正确;
0~6.0s的时间内,物体甲的位移大小为24m、物体乙的位移大小为18m,6.0s时物体甲在物体乙的前方,选项C错误;
由以上分析可知在0~6.0s的时间内,物体乙先在前面,后来物体甲一直在物体乙的前面,则0~6.0s内物体甲和物体乙相遇一次,选项D正确。
答案 BD
用运动图象解答追及和相遇问题的思路
【变式训练4】 (2018·
河北衡水中学调研)甲、乙两辆汽车沿同一平直路面行驶,其v-t图象如图5所示,下列对汽车运动状况的描述正确的是( )
图5
A.在第10s末,乙车改变运动方向
B.在第10s末,甲、乙两车相距150m
C.在第20s末,甲、乙两车相遇
D.若开始时乙车在前,则两车可能相遇两次
解析 由图可知,在20s内,乙车一直沿正方向运动,速度方向没有改变,故选项A错误;
由于不知道初始位置甲、乙相距多远,所以无法判断在10s末两车相距多远,及在20s末能否相遇,故选项B、C错误;
若刚开始乙车在前,且距离为150m,则在10s末两车相遇,之后甲在乙的前面,乙的速度增大,在某个时刻与甲再次相遇,故选项D正确。
命题角度2 [常考点]与实际生活相结合的追及相遇问题
【例5】 一辆汽车在十字路口等候红绿灯,当绿灯亮时汽车以a=3m/s2的加速度开始行驶,恰在这一时刻一辆自行车以v自=6m/s的速度匀速驶来,从旁边超过汽车。
试求:
(1)汽车从路口开动后,在追上自行车之前经过多长时间两车相距最远?
此时距离是多少?
(2)什么时候汽车能追上自行车?
此时汽车的速度是多少?
解析
(1)法一 物理分析法 汽车与自行车的速度相等时相距最远,设此时经过的时间为t1,两车间的距离为Δx,则有v自=at1
所以t1=
=2s
Δx=v自t1-
at
=6m。
法二 相对运动法 以自行车为参考系,则从开始到相距最远的这段时间内,汽车相对这个参考系的各个物理量为
初速度v0=v汽初-v自=0-6m/s=-6m/s
末速度v=v汽车-v自=0
加速度a′=a-a自=3m/s2-0=3m/s2
所以两车相距最远时经历的时间为t1=
最大距离Δx=
=-6m
负号表示汽车在后。
注意 利用相对运动的方法解题,要抓住三个关键:
①选取哪