2019-2020年高考物理第一輪復(fù)習(xí) 第三章 物理學(xué)史及物理方法.doc

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2019-2020年高考物理第一輪復(fù)習(xí) 第三章 物理學(xué)史及物理方法 1.(xx全國(guó)卷Ⅰ)圖1是伽利略1604年做斜面實(shí)驗(yàn)時(shí)的一頁手稿照片，照片左上角的三列數(shù)據(jù)如下表。表中第二列是時(shí)間，第三列是物體沿斜面運(yùn)動(dòng)的距離，第一列是伽利略在分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)添加的。根據(jù)表中的數(shù)據(jù)，伽利略可以得出的結(jié)論是(　　) 1 1 32 4 2 130 9 3 298 16 4 526 25 5 824 36 6 1 192 49 7 1 600 64 8 2 104 圖1 A．物體具有慣性 B．斜面傾角一定時(shí)，加速度與質(zhì)量無關(guān) C．物體運(yùn)動(dòng)的距離與時(shí)間的平方成正比 D．物體運(yùn)動(dòng)的加速度與重力加速度成正比 2．(多選)(xx山東高考)伽利略開創(chuàng)了實(shí)驗(yàn)研究和邏輯推理相結(jié)合探索自然規(guī)律的科學(xué)方法，利用這種方法伽利略發(fā)現(xiàn)的規(guī)律有(　　) A．力不是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因 B．物體之間普遍存在相互吸引力 C．忽略空氣阻力，重物與輕物下落得同樣快 D．物體間的相互作用力總是大小相等、方向相反 高頻考點(diǎn)二：超重與失重 3．(多選)(xx山東高考)將地面上靜止的貨物豎直向上吊起，貨物由地面運(yùn)動(dòng)至最高點(diǎn)的過程中，vt圖像如圖2所示。以下判斷正確的是(　　) 圖2 A．前3 s內(nèi)貨物處于超重狀態(tài) B．最后2 s內(nèi)貨物只受重力作用 C．前3 s內(nèi)與最后2 s內(nèi)貨物的平均速度相同 D．第3 s末至第5 s末的過程中，貨物的機(jī)械能守恒 4．(xx浙江高考)如圖3所示，A、B兩物體疊放在一起，以相同的初速度上拋(不計(jì)空氣阻力)。下列說法正確的是(　　) 圖3 A．在上升和下降過程中A物體對(duì)B物體的壓力一定為零 B．上升過程中A物體對(duì)B物體的壓力大于A物體受到的重力 C．下降過程中A物體對(duì)B物體的壓力大于A物體受到的重力 D．在上升和下降過程中A物體對(duì)B物體的壓力等于A物體受到的重力 高頻考點(diǎn)三：牛頓運(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用 5．(多選)(xx海南高考)如圖4，木箱內(nèi)有一豎直放置的彈簧，彈簧上方有一物塊；木箱靜止時(shí)彈簧處于壓縮狀態(tài)且物塊壓在箱頂上。若在某一時(shí)間內(nèi)，物塊對(duì)箱頂剛好無壓力，則在此段時(shí)間內(nèi)，木箱的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)可能為(　　) 圖4 A．加速下降　　　　　 B．加速上升 C．減速上升 D．減速下降 6．(xx安徽高考)如圖5所示，放在固定斜面上的物塊以加速度a沿斜面勻加速下滑，若在物塊上再施加一個(gè)豎直向下的恒力F，則(　　) 圖5 A．物塊可能勻速下滑 B．物塊仍以加速度a勻加速下滑 C．物塊將以大于a的加速度勻加速下滑 D．物塊將以小于a的加速度勻加速下滑 7.(xx大綱卷)一物塊沿傾角為θ的斜坡向上滑動(dòng)。當(dāng)物塊的初速度為v時(shí)，上升的最大高度為H，如圖6所示；當(dāng)物塊的初速度為時(shí)，上升的最大高度記為h。重力加速度大小為g。物塊與斜坡間的動(dòng)摩擦因數(shù)和h分別為(　　) 圖6 A．tan θ和 B．tan θ和 C．tan θ和 D．tan θ和 8．(xx全國(guó)卷Ⅱ)一物塊靜止在粗糙的水平桌面上。從某時(shí)刻開始，物塊受到一方向不變的水平拉力作用。假設(shè)物塊與桌面間的最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力。以a表示物塊的加速度大小，F(xiàn)表示水平拉力的大小。能正確描述F與a之間關(guān)系的圖像是(　　) 圖7 高頻考點(diǎn)四：整體法與隔離法 9．(2011大綱卷)如圖8，在光滑水平面上有一質(zhì)量為m1的足夠長(zhǎng)的木板，其上疊放一質(zhì)量為m2的木塊。假定木塊和木板之間的最大靜摩擦力和滑動(dòng)摩擦力相等。現(xiàn)給木塊施加一隨時(shí)間t增大的水平力F＝kt(k是常數(shù))，木板和木塊加速度的大小分別為a1和a2。下列反映a1和a2變化的圖線中正確的是(　　) 圖8 圖9 10．(xx江蘇高考)如圖10所示，一夾子夾住木塊，在力F作用下向上提升。夾子和木塊的質(zhì)量分別為m、M，夾子與木塊兩側(cè)間的最大靜摩擦力均為f。若木塊不滑動(dòng)，力F的最大值是(　　) 圖10 A． B. C．－(m＋M)g D.＋(m＋M)g 高頻考點(diǎn)五：動(dòng)力學(xué)的兩類基本問題 11．(xx安徽高考)質(zhì)量為0.1 kg的彈性球從空中某高度由靜止開始下落，該下落過程對(duì)應(yīng)的vt圖像如圖11所示。球與水平地面相碰后離開地面時(shí)的速度大小為碰撞前的。設(shè)球受到的空氣阻力大小恒為f，取g＝10 m/s2，求： 圖11 (1)彈性球受到的空氣阻力f的大?。? (2)彈性球第一次碰撞后反彈的高度h。 12．(xx浙江高考)為了研究魚所受水的阻力與其形狀的關(guān)系，小明同學(xué)用石蠟做成兩條質(zhì)量均為m、形狀不同的“A魚”和“B魚”，如圖12所示。在高出水面H處分別靜止釋放“A魚”和“B魚”，“A魚”豎直下潛hA后速度減小為零，“B魚”豎直下潛hB后速度減小為零?！棒~”在水中運(yùn)動(dòng)時(shí)，除受重力外，還受到浮力和水的阻力。已知“魚”在水中所受浮力是其重力的倍，重力加速度為g，“魚”運(yùn)動(dòng)的位移值遠(yuǎn)大于“魚”的長(zhǎng)度。假設(shè)“魚”運(yùn)動(dòng)時(shí)所受水的阻力恒定，空氣阻力不計(jì)。求： 圖12 (1)“A魚”入水瞬間的速度vA1； (2)“A魚”在水中運(yùn)動(dòng)時(shí)所受阻力fA； (3)“A魚”和“B魚”在水中運(yùn)動(dòng)時(shí)所受阻力之比fA∶fB。 13.(xx上海高考)如圖13，將質(zhì)量m＝0.1 kg的圓環(huán)套在固定的水平直桿上。環(huán)的直徑略大于桿的截面直徑。環(huán)與桿間動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.8。對(duì)環(huán)施加一位于豎直平面內(nèi)斜向上，與桿夾角θ＝53的拉力F，使圓環(huán)以a＝4.4 m/s2的加速度沿桿運(yùn)動(dòng)，求F的大小。(取sin 53＝0.8，cos 53＝0.6，g＝10 m/s2) 圖13 14．(xx豫東豫北十校聯(lián)考)如圖14所示，與水平方向成37角的傳送帶以恒定速度v＝2 m/s沿順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，兩傳動(dòng)輪間距L＝5 m?，F(xiàn)將質(zhì)量為1 kg且可視為質(zhì)點(diǎn)的物塊以v0＝4 m/s的速度沿傳送帶向上的方向自底端滑上傳送帶。物塊與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ＝0.5，取g＝10 m/s2，已知sin 37＝0.6，cos 37＝0.8，計(jì)算時(shí)，可認(rèn)為滑動(dòng)摩擦力近似等于最大靜摩擦力，求物塊在傳送帶上上升的最大高度。 圖14 高頻考點(diǎn)六：滑塊、滑板模型 15．(xx海南高考)圖15甲中，質(zhì)量為m的物塊疊放在質(zhì)量為2m的足夠長(zhǎng)的木板上方右側(cè)，木板放在光滑的水平地面上，物塊與木板之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ＝0.2。在木板上施加一水平向右的拉力F，在0～3 s內(nèi)F的變化如圖乙所示，圖中F以mg為單位，重力加速度g＝10 m/s2。整個(gè)系統(tǒng)開始時(shí)靜止。 (1)求1 s、1.5 s、2 s、3 s末木板的速度以及2 s、3 s末物塊的速度； (2)在同一坐標(biāo)系中畫出0～3 s內(nèi)木板和物塊的vt圖像，據(jù)此求0～3 s內(nèi)物塊相對(duì)于木板滑過的距離。 圖15 16．(xx江蘇高考)如圖16所示，將小砝碼置于桌面上的薄紙板上，用水平向右的拉力將紙板迅速抽出，砝碼的移動(dòng)很小，幾乎觀察不到，這就是大家熟悉的慣性演示實(shí)驗(yàn)。若砝碼和紙板的質(zhì)量分別為m1和m2，各接觸面間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為μ，重力加速度為g。 圖16 (1)當(dāng)紙板相對(duì)砝碼運(yùn)動(dòng)時(shí)，求紙板所受摩擦力的大??； (2)要使紙板相對(duì)砝碼運(yùn)動(dòng)，求所需拉力的大??； (3)本實(shí)驗(yàn)中，m1＝0.5 kg，m2＝0.1 kg，μ＝0.2，砝碼與紙板左端的距離d＝0.1 m，取g＝10 m/s2。若砝碼移動(dòng)的距離超過l＝0.002 m，人眼就能感知。為確保實(shí)驗(yàn)成功，紙板所需的拉力至少多大？ 答 案 1．選C　由表可以看出第二列數(shù)據(jù)與第一列為二次方關(guān)系，而第三列數(shù)據(jù)與第一列在誤差范圍內(nèi)成正比，說明物體沿斜面通過的距離與時(shí)間的二次方成正比，故選項(xiàng)C正確。 2．選AC　本題考查物理學(xué)史，意在考查考生對(duì)物理學(xué)發(fā)展歷程的認(rèn)識(shí)。伽利略利用理想斜面實(shí)驗(yàn)和邏輯推理相結(jié)合的方法否定了亞里士多德“力是維持物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因”的錯(cuò)誤結(jié)論，正確地指出力不是維持物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因，A項(xiàng)正確；牛頓提出萬有引力定律，B項(xiàng)錯(cuò)；伽利略首先運(yùn)用邏輯推理的方法發(fā)現(xiàn)物體下落的快慢和它的重量無關(guān)，C項(xiàng)正確；牛頓提出了物體間的相互作用力總是等大反向的結(jié)論，D項(xiàng)錯(cuò)。 3．選AC　由vt圖像可知前3 s內(nèi)，a＝＝2 m/s2，貨物具有向上的加速度，故處于超重狀態(tài)，選項(xiàng)A正確；最后2 s內(nèi)加速度a′＝＝－3 m/s2，小于重力加速度，故吊繩拉力不為零，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；根據(jù)＝v＝3 m/s可知選項(xiàng)C正確；第3 s末至第5 s末的過程中，貨物勻速上升，貨物機(jī)械能增加，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 4．選A　本題考查牛頓運(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用——超重和失重的知識(shí)。A、B兩物體拋出以后處于完全失重狀態(tài)，無論是上升還是下降，A物體對(duì)B物體的壓力一定為零，A選項(xiàng)正確。 5．選BD　因?yàn)槟鞠潇o止時(shí)彈簧處于壓縮狀態(tài)，且物塊壓在頂板上，則有：FT＝mg＋FN，某時(shí)間內(nèi)物塊對(duì)頂板剛好無壓力，說明彈簧的長(zhǎng)度沒有變化，則彈力沒有變化，由于FN＝0，故物塊所受的合外力為F合＝FT－mg，方向豎直向上，故木箱有向上的加速度，而有向上的加速度的直線運(yùn)動(dòng)有兩種：加速上升和減速下降。 6．選C　對(duì)物塊進(jìn)行受力分析，設(shè)斜面的角度為θ，可列方程mgsin θ－μmgcos θ＝ma，sin θ－μcos θ＝，當(dāng)加上力F后，由牛頓第二定律得(mg＋F)sin θ－μ(mg＋F)cos θ＝ma1，即mgsin θ－μmgcos θ＋Fsin θ－μFcos θ＝ma1，ma＋Fsin θ－μFcos θ＝ma1，F(xiàn)sin θ－μFcos θ＝F(sin θ－μcos θ)＝，大于零，代入上式知，a1大于a。物塊將以大于a的加速度勻加速下滑。只有C項(xiàng)正確。 7.選D　物塊沿斜坡向上運(yùn)動(dòng)過程中，對(duì)其受力分析，如圖所示，根據(jù)牛頓第二定律可得N＝mgcos θ，μN(yùn)＋mgsin θ＝ma，可得a＝μgcos θ＋gsin θ。由圖中幾何關(guān)系和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式可得v2＝2a， ＝2a，可得h＝，μ＝tan θ，選項(xiàng)D正確，選項(xiàng)A、B、C錯(cuò)誤。 8．選C　本題考查摩擦力、牛頓第二定律等基礎(chǔ)知識(shí)點(diǎn)，意在考查考生應(yīng)用相關(guān)知識(shí)分析問題、解決問題的能力。設(shè)物塊所受滑動(dòng)摩擦力為f，在水平拉力F作用下，物塊做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，由牛頓第二定律，F(xiàn)－f＝ma，F(xiàn)＝ma＋f，所以能正確描述F與a之間關(guān)系的圖像是C，選項(xiàng)C正確，A、B、D錯(cuò)誤。 9．選A　本題中開始階段兩物體一起做加速運(yùn)動(dòng)，有F＝(m1＋m2)a，即a＝，兩物體加速度相同且與時(shí)間成正比。當(dāng)兩物體間的摩擦力達(dá)到μm2g后兩者發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)。對(duì)m2有F－f＝ma2，在相對(duì)滑動(dòng)之前f逐漸增大，相對(duì)滑動(dòng)后f＝μm2g 不再變化，a2＝，故其圖像斜率增大；而對(duì)m1 ，在發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)后，有μm2g＝m1a1，故a1＝為定值。故A選項(xiàng)正確。 10．選A　當(dāng)夾子與木塊兩側(cè)間的摩擦力達(dá)到最大摩擦力f時(shí)，拉力F最大，系統(tǒng)向上的加速度為a。先以m為研究對(duì)象，進(jìn)行受力分析，根據(jù)牛頓第二定律可知： F－2f－mg＝ma， 再以M為研究對(duì)象，進(jìn)行受力分析，根據(jù)牛頓第二定律可知：2f－Mg＝Ma， 兩式聯(lián)立可解得F＝，A正確。 11．解析： (1)設(shè)彈性球第一次下落過程中的加速度大小為a1，由圖知 a1＝＝ m/s2＝8 m/s2 根據(jù)牛頓第二定律，得 mg－f＝ma1 f＝m(g－a1)＝0.2 N。 (2)由圖知彈性球第一次到達(dá)地面時(shí)的速度大小為v1＝4 m/s，設(shè)球第一次離開地面時(shí)的速度大小為v2，則 v2＝v1＝3 m/s 第一次離開地面后，設(shè)上升過程中球的加速度大小為a2，則mg＋f＝ma2 a2＝12 m/s2 于是，有0－v22＝－2a2h 解得h＝ m。 答案：(1)0.2 N　(2) m 12．解析：(1)“A魚”在入水前做自由落體運(yùn)動(dòng)，有vA12－0＝2gH① 得：vA1＝。② (2)“A魚”在水中運(yùn)動(dòng)時(shí)受重力、浮力和阻力的作用，做勻減速運(yùn)動(dòng)，設(shè)加速度為aA，有F合＝F?。玣A－mg③ F合＝maA④ 0－vA12＝－2aAhA⑤ 由題意：F浮＝mg 綜合上述各式，得fA＝mg(－)。⑥ (3)考慮到“B魚”的受力、運(yùn)動(dòng)情況與“A魚”相似，有fB＝mg(－)⑦ 綜合⑥、⑦兩式，得＝。 答案：(1)　(2)mg(－)　(3) 13．解析：令Fsin 53－mg＝0，解得F＝1.25 N。由于＝7.5 m/s2≠4.4 m/s2，則F≠1.25 N，它的取值分大于和小于1.25 N兩種情況。 甲 當(dāng)F＜1.25 N時(shí)，環(huán)與桿的上部接觸，受力示意圖如圖甲所示 由牛頓第二定律得 Fcos θ－μFN＝ma 又Fsin θ＋FN＝mg 聯(lián)立解得F＝ 代入數(shù)據(jù)得F＝1 N 乙 當(dāng)F＞1.25 N時(shí)，環(huán)與桿的下部接觸，受力示意圖如圖乙所示 由牛頓第二定律得 Fcos θ－μFN＝ma 又Fsin θ＝mg＋FN 聯(lián)立解得F＝ 代入數(shù)據(jù)得F＝9 N。 答案：1 N或9 N 14．解析：剛滑上傳送帶時(shí)，物塊相對(duì)傳送帶向上運(yùn)動(dòng)，受到摩擦力沿傳送帶向下，將勻減速上滑，直至與傳送帶等速，由牛頓第二定律得mgsin θ＋μmgcos θ＝ma1 則a1＝g(sin θ＋μcos θ)＝10 m/s2 位移x1＝＝0.6 m 物塊與傳送帶相對(duì)靜止瞬間，由于最大靜摩擦力f＝μmgcos θ＜mgsin θ，相對(duì)靜止?fàn)顟B(tài)不能持續(xù)，物塊速度會(huì)繼續(xù)減小。此后，物塊受到滑動(dòng)摩擦力沿傳送帶向上，但合力沿傳送帶向下，故繼續(xù)勻減速上升，直到速度為零 由mgsin θ－μmgcos θ＝ma2 得a2＝g(sin θ－μcos θ)＝2 m/s2 位移x2＝＝1 m 則物塊沿傳送帶上升的最大高度為 H＝(x1＋x2)sin 37＝0.96 m。 答案：0.96 m 15．解析：(1)設(shè)木板和物塊的加速度分別為a和a′，在t時(shí)刻木板和物塊的速度分別為vt和vt′，木板和物塊之間摩擦力的大小為f。根據(jù)牛頓第二定律、運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得 對(duì)物塊f＝ma′?、? f＝μmg?、? 當(dāng)vt′＜vt時(shí)vt2′＝vt1′＋a′(t2－t1)　③ 對(duì)木板F－f＝(2m)a?、? vt2＝vt1＋a(t2－t1)?、? 由①②③④⑤式與題給條件得v1＝4 m/s，v1.5＝4.5 m/s，v2＝4 m/s，v3＝4 m/s v2′＝4 m/s，v3′＝4 m/s。 (2)由(1)的結(jié)果得到物塊與木板運(yùn)動(dòng)的vt圖像，如圖所示。在0～3 s內(nèi)物塊相對(duì)于木板滑過的距離Δs等于木板和物塊vt圖線下的面積之差，即圖中陰影部分的面積。陰影部分由兩個(gè)三角形組成：上面的三角形面積代表0.25 m，下面的三角形面積代表2 m，因此Δs＝2.25 m。 答案：(1)4 m/s、4.5 m/s、4 m/s、4 m/s、4 m/s、4 m/s (2)圖見解析　2.25 m 16．解析：(1)砝碼對(duì)紙板的摩擦力f1＝μm1g 桌面對(duì)紙板的摩擦力f2＝μ(m1＋m2)g f＝f1＋f2 解得f＝μ(2m1＋m2)g (2)設(shè)砝碼的加速度為a1，紙板的加速度為a2，則 f1＝m1a1 F－f1－f2＝m2a2 發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)a2>a1 解得F>2μ(m1＋m2)g。 (3)紙板抽出前，砝碼運(yùn)動(dòng)的距離x1＝a1t12 紙板運(yùn)動(dòng)的距離d＋x1＝a2t12 紙板抽出后，砝碼在桌面上運(yùn)動(dòng)的距離 x2＝a3t22 l＝x1＋x2 由題意知a1＝a3，a1t1＝a3t2 解得F＝2μg 代入數(shù)據(jù)得F＝22.4 N。 答案：(1)μ(2m1＋m2)g　(2)F>2μ(m1＋m2)g　(3)22.4 N