高三物理第二輪復習教案6

1、第三講 變加速運動一、特殊提示 所謂變加速運動,即加速度（大小或方向或兩者同時）變化的運動,其軌跡可以是直線,也可以是曲線；從牛頓其次定律的角度來分析,即物體所受的合外力是變化的；本章涉及的中學物理中幾種典型的變加速運動如：簡諧運動, 圓周運動, 帶電粒子在電場、磁場和重力場等的復合場中的運動,原子核式結構模型中電子繞原子核的圓周運動等；故涉及到力學、電磁學及原子物理中的圓周運動問題；二、典型例題例 1 一電子在如圖3-1 所示按正弦規(guī)律變化的外力作用下由靜止釋放,就物體將：A、作往復性運動 B、t1 時刻動能最大 C、始終朝某一方向運動 D、t1 時刻加速度為負的最大；評析 電子在如下列圖的

2、外力作用下運動,依據(jù)牛頓其次定律知,先向正方向作加速度增大的加速運動,歷時t1；再向正方向作加速度減小的加速運動,歷時t 2t1；0t 2整段時間的速度始終在增大；緊接著在 t 2t3的時間內,電子將向正方向作加速度增大的減速運動,歷時 t 3t2；t3t4的時間內,電子向正方向作加速度減小的減速運動,根據(jù)對稱性可知,t4 時刻的速度變?yōu)?0（也可以按動量定理得,0t4 時間內合外力的沖量為 0,沖量即圖線和坐標軸圍成的面積）；其中（0t2）時間內加速度為正；t2t4時間內加速度為負；正確答案為： C；v 1留意at公式Fv 0ma中 F、 a 間的關系是瞬時對應關系,一段時間內可以是變力；而

3、公式v0或st1 at 22只適用于勻變速運動,但在變加速運動中,也可以用之定性地爭論變加速運動速度及位移隨時間的變化趨勢；上題中,假如 F-t 圖是余弦曲線如圖3-2 所示,就情形又如何？假如 F-t 圖是余弦曲線,就答案為 A、B；例 2 如圖 3-3 所示,兩個完全相同的小球 a 和 b ,分別在光滑的水平面和淺凹形光滑曲面上滾過相同的水平距離,且始終不離開 接觸面； b 球是由水平面運動到淺凹形光滑曲線面,再運動到水平面的,所用的時間分別為 t1 和 t2,試比較 t 1、t2 的大小關系：A、t1t 2 B、t1=t 2 C、t1t2 D、無法判定評析 b 小球滾下去的時候受到凹槽對

4、它的支持力在水平向分 力使之在水平方向作加速運動；而后滾上去的時候凹槽對它的支持力在水平方向分力使之在水平方向作減速運動,依據(jù)機械能守恒定律知,最終滾到水平面上時速度大小與原先相等；故 b 小球在整個過程中水平方向平均速度大,水平距離一樣,就 b 所用時間短；答案： A；例 3 如圖 3-4 所示,輕彈簧的一端固定在地面上,另一端與木塊 B相連；木塊 A 放在 B 上；兩木塊質量均為 m ,豎直向下的力 F 作用在 A上, A、B 均靜止,問：（1）將力 F 瞬時撤去后, A、B 共同運動到最高點,此時 B 對 A 的彈力多大？（2）要使 A 、B 不會分開、力 F 應滿意什么條件？評析（ 1

5、）假如撤去外力后,A、B 在整個運動過程中互不分別,就系統(tǒng)在豎直向上作簡揩運動,最低點和最高點關于平穩(wěn)位置對稱,如圖 3-5 所示,設彈簧自然長度為 0l ,A、B 放在彈簧上面不外加壓力 F 且系統(tǒng)平穩(wěn)時, 假如彈簧壓至 O 點,壓縮量為 b,就：2 mg Kb；外加壓力 F 后等系統(tǒng)又處于平穩(wěn)時,設彈簧又壓縮了 A,就：2 mg F K b A ,即：F KA；當撤去外力 F 后,系統(tǒng)將以 O 點的中心,以 A 為振幅在豎直平面內上下作簡諧運動；在最低點：F 合 k b A 2 mg KA F,方向向上, 利用牛頓其次定律知,該瞬時加速度：a F,方向向上； 按對稱性知系統(tǒng)在最高點時：a

6、F,2 m 2 m方向向下；此時以 B 為爭論對象進行受力分析,如圖 3-6 所示,按牛頓其次定律得：mgNBmaNBm ga mgF2（2）A、B 未分別時,加速度是一樣的,且A 、B 間有彈力,同時最高點最簡單分別；分離的臨界條件是：N B 0 N B mg F 0 F 2 mg（或者：在最高點兩者恰好分別2時對 A 有 ：mg ma,表 明在最 高點彈簧 處于自 然長度 時將要開 始分別 ,即只 要：F 2 mgA b F 2 mg 時 A、B 將分別） ；所以要使 A、B 不分別, 必需：F 2 mg；K K例 4 如圖 3-7 所示,在空間存在水平方向的勻強磁場（圖中未畫出）和方向豎

7、直向上的勻強電場（圖中已畫出）,電場強度為 E,磁感強度為 B；在某點由靜止釋放一個帶電液滴a ,它運動到最低點恰與一個原先處于靜止狀態(tài)的帶電液滴 b 相撞,撞后兩液滴合為一體,并沿水平方向做勻速直線運動,如下列圖,已知a 的質量為 b 的 2 倍, a 的帶電量是 b 的 4 倍（設 a 、b 間靜電力可忽視）；（1）試判定 a 、b 液滴分別帶何種電荷？（2）求當 a 、b 液滴相撞合為一體后,沿水平方向做勻速直線的速度 v 及磁場的方向；（3）求兩液滴初始位置的高度差 h ；評析（ 1）設 b 質量為 m ,就 a 帶電量為 4q,由于假如 a 帶正電, a 要向下偏轉,就必須：2 mg

8、 4 qE；而對 b 原先必需受力平穩(wěn),就：mg qE；前后相沖突,說明 a 帶負電, b帶正電；有：（2）設uA為 a 與 b 相撞前 a 的速度, a 下落的過程中重力、電場力做正功,由動能定理 4 qE2 mg h1.2 mv2；由于 b 原先處于靜止狀態(tài)：mgqE；A2由以上兩式可得：vA6gha 、b 相撞的瞬時動量守恒：2mvA2mm v；得v2vA3 mg,就：v2 E；3而電荷守恒,故：q總4qq3 q負電a 、b 碰撞后粘在一起做勻速直線運動,按平穩(wěn)條件得：3 qvB3qEB所以：h3E22gB2例 5 如圖 3-8 所示,一單匝矩形線圈邊長分別為a 、b,電阻為R,質量為

9、m,從距離有界磁場邊界h 高處由靜止釋放,試爭論并定性作出線圈進入磁場過程中感應電流隨線圈下落高度的可能變化規(guī)律；評析線圈下落高度時速度為：mgh1mv 0 2v 02gh2下 邊 剛 進 入 磁 場 時 切 割 磁 感 線 產(chǎn) 生 的 感 應 電 動 勢 ：EBlv0Bb2gh；產(chǎn)生的感應電流：I=EBb2 gh,受到的,RR安培力：F安BIlB2b22ghR爭論（1）假如mgF安,即：mgB2b22gh,R就：線圈將勻速進入磁場,此時：mgBI0bI0mgBb（變化規(guī)律如圖3-9 所示）（2）假如mgF安,表明 h 較小,就：線圈加速進入磁場,但隨著vF安a有三種可能：線圈全部進入磁場時仍

10、未達到穩(wěn)固電流I0（變化規(guī)律如圖3-10 所示）線圈剛全部進入磁場時達到穩(wěn)固電流I0（變化規(guī)律如圖3-11 所示）線圈未全部進磁場時已達到穩(wěn)固電流I0（變化規(guī)律如圖3-12 所示）（3）假如mgF 安,就：線圈減速進入磁場,但隨著vF 安aF安mmg故線圈將作 a 減小的減速運動；有三種可能：線圈全部進入磁場時仍未達到穩(wěn)固電流 I 0（變化規(guī)律如圖 3-13 所示）線圈剛全部進入磁場時達到穩(wěn)固電流 I0（變化規(guī)律如圖 3-14 所示）線圈未全部進入磁場時已達到穩(wěn)固電流 I0（變化規(guī)律如圖 3-15 所示）例 6 光從液面到空氣時的臨界角 C 為 45 ,如圖 3-16所示, 液面上有一點光源 S 發(fā)出一束光垂直入射到水平放置于液體中且到液面的距離為 d 的平面鏡 M 上,當平面鏡 M 繞垂直過中心 O 的軸以角速度 做逆時針勻速轉動時,觀看者發(fā)覺水面上有一光斑拂過,就觀看者們觀看到的光斑的光斑在水面上拂過的最大速