[高中考]专题十 高中考综合问题研究.docVIP

PAGE  PAGE 24 专题十五 高考综合问题研究 高中物理分为力学、热学、电磁学、光学和原子物理五大部分，每一部分不仅有各自研究的主要问题、突破问题的方法和规律，而且各部分之间也有一些共性问题。本章选几个既是高考热点又是难点的问题进行讨论。 第一节 最大速度类专题 最大速度是指物体运动过程中速度达到的最大值。它可能出现在运动过程中的某一时刻，也可能是运动过程最终的收尾速度。具有最大速度的运动，可以是直线运动，也可以是曲线运动。本章要研究的是加速度逐渐变小的变加速直线(或曲线)运动中的最大速度问题，也是高考考查最多考生感到较难的问题。 在变加速直线运动中，最大速度出现在作用在物体上的外力的合力递减到为零的时刻；在变加速曲线运动中，最大速度出现在作用在物体上的各力在曲线切线方向上的各个分力之和为零的时刻。 如果一个物体受到同一直线上的动力和阻力作用，并且从静止开始运动时，当它满足下列条件之一时，都将做加速度越来越小的变加速直线运动，最终存在最大的收尾速度vmax，此刻物体受到的合外力一定为零。 ①动力随速度增大而减小，阻力随速度增大而增大。 ②动力恒定不变，阻力随速度增大而增大。 ③动力随速度增大而减小，阻力恒定不变。 下面举例说明物体做加速度越来越小的变加速直线运动和变加速曲线运动中的最大速度问题。 〖典型例题透析〗 (一)直线运动中的最大速度 〖例题1〗(1994年上海高考)如图所示，轻质长绳水平地跨在相距2L的两个小定滑轮A、B上，质量为m的物块悬在绳上O点，O点与A、B两滑轮的距离相等。在轻绳两端C、D分别施加竖直向下的恒力F=mg。先拖住物块，使绳处于水平拉直状态，静止释放物块，在物块下落过程中，保持C、D两端的拉力不变。 ⑴当物块下落距离h为多大时。物块的加速度为零？ ⑵在物块下落上述距离的过程中，克服C端恒力F做功W为多少？ ⑶求物块下落过程中的最大速度vm和最大距离H。 〖解题思路〗 令两绳拉力的合力为F合，因两绳的拉力大小不变，故F合随两绳夹角θ的变小而???大，从而，物块下降时，由mg-F合=ma，知a不断变小，但由于运动方向与a的方向相同，物块做a逐渐变小的加速直线运动。当F合=mg时，a=0，速度最大，而后F合mg，运动方向与a的方向相反，做a逐渐变大的减速直线运动。直到速度为零，达到最低点。 ⑴加速度a=0时，物块受的合力为零，因绳中拉力F恒为mg，所以此时悬点所受的三个拉力的方向互成1200。如图所示。 ⑵物块下落h时，C端上升距离 克服C端恒力F做功： ⑶由动能定理得：…………① 因a=0时速度最大，故把 代入①式 解得最大速度 物块下落最大距离H时，速度v=0。 由①式得： 解之得：H=0(舍去)， 〖说明〗 若本题没有⑴⑵问仅求⑶问，分析与计算量并不减少。解本题的关键是要知道a=0时的位置是加速运动和减速运动的分界点，在此时速度最大，然后利用能的观点解题。 〖探讨评价〗 这是一道力学考题，属中等以上难度。该题属动力不变阻力增大的变速直线运动问题。在解该题过程中，运用了能量观点。 〖例2〗(1989年全国高考)如图，AB、CD是两根足够长的固定平行金属导轨，两导轨间的距离为上，导轨平面与水平面的夹角为θ。在整个导轨平面内都有垂直于导轨平面斜向上方的匀强磁场，磁感应强度为B。在导轨的AC端连接一个阻值为R的电阻。一根垂直于导轨放置的金属棒ab，质量为m，从静止开始沿导轨下滑，求ab棒的最大速度。要求画出ab棒的受力图。已知ab与导轨的动摩擦因数为μ，导轨和金属棒的电阻都不计。 〖命题意图〗 考查左、右手定则，安培力，欧姆定律，物体受力分析；在能力上主要考查分析、判断、综合运用物理知识的能力。 〖解题思路〗 ab棒沿导轨向下运动时，要切割磁感线，产生感应电动势E，产生电流，ab也就受到沿导轨向上的安培力。运动时ab棒受力如图所示。起初，mgsinθf+F，棒做加速运动，随v的增大，F变大。f=μN=μmgcosθ不变，由mgsinθ-f-F=ma可知，a变小，棒做加速度逐渐变小的加速运动。当mgsinθ=f+F，即a=0时，棒速最大。 〖解法1〗 棒做的是加速度逐渐变小的变加速运动，当棒受的合力为零时，棒速度最大。因此有： mgsinθ-f-F=0 mgsinθ-μmgcosθ-=0 〖解法2〗 棒达最大速度之后就做匀速下滑，由能量守恒定律，棒减少的重力势能等于回路中产生的热能和因摩擦产生的内能之和。令匀速运动时间为t，则有： 〖探讨评价〗 本题为电磁学综合题，涉及的物理知识较多，是锻炼能力的好题。解