細研評分細則,臨場再練答題規範力學計算題

2021-03-04 03:59:28 字數 4645 閱讀 7340

(20分)(2015·新課標全國ⅰ·25)一長木板置於粗糙水平地面上,木板左端放置一小物塊;在木板右方有一牆壁,木板右端與牆壁的距離為4.5m,如圖14(a)所示.t=0時刻開始,小物塊與木板一起以共同速度向右運動,直至t=1s時木板與牆壁碰撞(碰撞時間極短).碰撞前後木板速度大小不變,方向相反;運動過程中小物塊始終未離開木板.已知碰撞後1s時間內小物塊的vt圖線如圖(b)所示.木板的質量是小物塊質量的15倍,重力加速度大小g取10m/s2.求:

圖14(1)木板與地面間的動摩擦因數μ1及小物塊與木板間的動摩擦因數μ2;

(2)木板的最小長度;

(3)木板右端離牆壁的最終距離.

評分細則

1.第(1)問7分,①~⑦式各1分.

2.第(2)問8分,⑧~式各1分,式2分.

3.第(3)問5分,式1分,式各2分.

4.題目中給出的符號解析中必須要一致,若μ1、μ2用錯,則扣結果分.

5.無單位、單位錯誤,相應的得分點不給分.

6.用其他方法求解,正確的,參照上述答案酌情給分.

[答題規則]

1.審題規範:此題屬於「滑塊—木板模型」問題,與牆壁碰前相對靜止,一起運動可以作為整體分析,與牆壁碰後,兩者間存在相對運動,必須隔離分析,求加速度.

2.思維要規範:對於牛頓運動定律和勻變速運動的多過程問題,先要隔離研究物件,後對物體進行受力分析和運動過程分析,要會尋找題目的切入點,會找臨界狀態、隱含條件等.

3.解答要規範:書寫物理表示式要以課本原始公式為依據,牛頓第二定律的表示式為f合=ma,要分步列式,盡量不要列綜合式,否則容易失分;符號使用要規範,與題目提供的符號要一致,再者木板和物塊的加速度不同,若都用a表示不加以區分,將不得分;加強運用數學知識分析物理問題的能力,起碼簡單的數**算結果要正確.

1.(12分)(2015·忻州四校聯考)如圖15所示,底座a上裝有l=0.5m長的直立杆,底座和杆的總質量為m=1.0kg,底座高度不計,桿上套有質量為m=0.

2kg的小環b,小環與杆之間有大小恆定的摩擦力.當小環從底座上以v0=4.0m/s的初速度向上飛起時,恰好能到達桿頂,然後沿杆下降,取g=10 m/s2.求:

圖15(1)在環飛起過程中,底座對水平面的壓力大小;

(2)此環下降過程需要多長時間.

2.(14分)(2015·邯鄲市二模)泥石流是在雨季由於暴雨、洪水將含有沙石且鬆軟的土質山體經飽和稀釋後形成的洪流,它的面積、體積和流量都較大.泥石流流動的全過程雖然只有很短時間,但由於其高速前進,具有強大的能量,因而破壞性極大.某課題小組對泥石流的威力進行了模擬研究,他們設計了如下的模型:如圖16甲所示,在水平地面上放置乙個質量為m=5kg的物體,讓其在隨位移均勻減小的水平推力作用下運動,推力f隨位移x變化如圖乙所示,已知物體與地面間的動摩擦因數為μ=0.6,g=10m/s2.

圖16(1)物體在運動過程中的最大加速度為多少?

(2)在距出發點多遠處,物體的速度達到最大?

(3)物體在水平地面上運動的最大位移是多少?

(20分)(2015·新課標全國ⅰ·25)一長木板置於粗糙水平地面上,木板左端放置一小物塊;在木板右方有一牆壁,木板右端與牆壁的距離為4.5m,如圖14(a)所示.t=0時刻開始,小物塊與木板一起以共同速度向右運動,直至t=1s時木板與牆壁碰撞(碰撞時間極短).碰撞前後木板速度大小不變,方向相反;運動過程中小物塊始終未離開木板.已知碰撞後1s時間內小物塊的vt圖線如圖(b)所示.木板的質量是小物塊質量的15倍,重力加速度大小g取10m/s2.求:

圖14(1)木板與地面間的動摩擦因數μ1及小物塊與木板間的動摩擦因數μ2;

(2)木板的最小長度;

(3)木板右端離牆壁的最終距離.

規範解析

(1)根據圖(b)可以判定碰撞前小物塊與木板共同速度為v=4m/s

碰撞後木板速度水平向左,大小也是v=4m/s①

小物塊受到滑動摩擦力而向右做勻減速直線運動,加速度大小

a2=m/s2=4 m/s2.②

根據牛頓第二定律有μ2mg=ma2,解得μ2=0.4③

木板與牆壁碰撞前,勻減速運動時間t=1s,位移x=4.5m,末速度v=4m/s

其逆運動則為勻加速直線運動可得x=vt+a1t2④

解得a1=1m/s2⑤

小物塊和木板整體受力分析,滑動摩擦力提供合外力,由牛頓第二定律得:

μ1(m+15m)g=(m+15m)a1,即μ1g=a1⑥

解得μ1=0.1⑦

(2)碰撞後,木板向左做勻減速運動,依據牛頓第二定律有μ1(15m+m)g+μ2mg=15ma3⑧

可得a3=m/s2

對物塊,加速度大小為a2=4m/s2

由於a2>a3,所以物塊速度先減小到0,所用時間為t1=1s

此過程中,木板向左運動的位移為x1=vt1-a3t=m, 末速度v1=m/s⑨

物塊向右運動的位移x2=t1=2m⑩

此後,小物塊開始向左加速,加速度大小仍為a2=4m/s2

木板繼續減速,加速度大小仍為a3=m/s2

假設又經歷t2二者速度相等,則有a2t2=v1-a3t2

解得t2=0.5s

此過程中,木板向左運動的位移x3=v1t2-a3t=m,末速度v3=v1-a3t2=2m/s

物塊向左運動的位移x4=a2t=0.5m

此後小物塊和木板一起勻減速運動,二者的相對位移最大,δx=x1+x2+x3-x4=6m

小物塊始終沒有離開木板,所以木板最小的長度為6m

(3)最後階段物塊和木板一起勻減速直到停止,整體加速度大小為a1=1m/s2

向左運動的位移為x5==2m

所以木板右端離牆壁最遠的距離為x=x1+x3+x5=6.5m

答案 (1)0.1 0.4 (2)6m (3)6.5m

評分細則

1.第(1)問7分,①~⑦式各1分.

2.第(2)問8分,⑧~式各1分,式2分.

3.第(3)問5分,式1分,式各2分.

4.題目中給出的符號解析中必須要一致,若μ1、μ2用錯,則扣結果分.

5.無單位、單位錯誤,相應的得分點不給分.

6.用其他方法求解,正確的,參照上述答案酌情給分.

[答題規則]

1.審題規範:此題屬於「滑塊—木板模型」問題,與牆壁碰前相對靜止,一起運動可以作為整體分析,與牆壁碰後,兩者間存在相對運動,必須隔離分析,求加速度.

2.思維要規範:對於牛頓運動定律和勻變速運動的多過程問題,先要隔離研究物件,後對物體進行受力分析和運動過程分析,要會尋找題目的切入點,會找臨界狀態、隱含條件等.

3.解答要規範:書寫物理表示式要以課本原始公式為依據,牛頓第二定律的表示式為f合=ma,要分步列式,盡量不要列綜合式,否則容易失分;符號使用要規範,與題目提供的符號要一致,再者木板和物塊的加速度不同,若都用a表示不加以區分,將不得分;加強運用數學知識分析物理問題的能力,起碼簡單的數**算結果要正確.

1.(12分)(2015·忻州四校聯考)如圖15所示,底座a上裝有l=0.5m長的直立杆,底座和杆的總質量為m=1.0kg,底座高度不計,桿上套有質量為m=0.

2kg的小環b,小環與杆之間有大小恆定的摩擦力.當小環從底座上以v0=4.0m/s的初速度向上飛起時,恰好能到達桿頂,然後沿杆下降,取g=10 m/s2.求:

圖15(1)在環飛起過程中,底座對水平面的壓力大小;

(2)此環下降過程需要多長時間.

2.(14分)(2015·邯鄲市二模)泥石流是在雨季由於暴雨、洪水將含有沙石且鬆軟的土質山體經飽和稀釋後形成的洪流,它的面積、體積和流量都較大.泥石流流動的全過程雖然只有很短時間,但由於其高速前進,具有強大的能量,因而破壞性極大.某課題小組對泥石流的威力進行了模擬研究,他們設計了如下的模型:如圖16甲所示,在水平地面上放置乙個質量為m=5kg的物體,讓其在隨位移均勻減小的水平推力作用下運動,推力f隨位移x變化如圖乙所示,已知物體與地面間的動摩擦因數為μ=0.6,g=10m/s2.

圖16(1)物體在運動過程中的最大加速度為多少?

(2)在距出發點多遠處,物體的速度達到最大?

(3)物體在水平地面上運動的最大位移是多少?

三、力學計算題

規範體驗

1.(1)8.8n (2)0.5s

解析 (1)對環進行受力分析,環受重力及桿給環向下的摩擦力,設上公升階段加速度大小為a1.

由牛頓第二定律,得mg+ff=ma1①

由運動學公式:v=2a1l②

解得a1=16.0m/s2,ff=1.2n③

對底座進行受力分析,由平衡條件得:

mg=fn+ff′,ff′=ff

解得fn=8.8n④

又由牛頓第三定律知,底座對水平面的壓力大小為8.8n.⑤

(2)對環受力分析,設環下降過程的時間是t,下降階段加速度為a2,則有mg-ff″=ma2,ff″=ff⑥

l=a2t2⑦

解得a2=4.0m/s2,t=0.5s⑧

評分標準:①②⑥⑦各2分,③④⑤⑧各1分.

2.(1)10m/s2 (2)2.5m (3)5.33m

解析 (1)當推力f最大時,加速度最大.①

由牛頓第二定律得f-μmg=ma②

a=10m/s2③

(2)由圖乙可知:f隨x變化的函式方程為

f=80-20x④

速度最大時,合外力為零,即f=μmg⑤

所以x=2.5m⑥

(3)位移最大時,末速度一定為0,

由動能定理可得wf-μmgs=0⑦

由圖乙可知,力f做的功為

wf=fx=160j⑧

所以s=m≈5.33m(用分數表示同樣給分)⑨

評分標準:②④⑤⑦⑧每式2分,①③⑥⑨每式1分.

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