内容正文:
第三章 核心素养提升
[科学思维提炼]
1.理想实验法:力不是维持物体运动的原因。
2.控制变量法:探究加速度与物体受力、物体质量的关系。
3.化曲为直法:分析实验中测得的两个物理量的关系时,据描点画出一次函数图像,再通过斜率、截距的物理意义得出所要测量的物理量。例如,用作图法分析物体所受外力一定时,物体的加速度与物体质量的关系时,作a的图像。
4.整体法与隔离法:分析连接体问题。分析整体的加速度或外力时用整体法,分析内力时用隔离法,一般隔离受力较少的物体进行分析。
5.数形结合思想:用数学知识结合题目给定的图像(例如vt图像)解题;或者根据题意作图,运用图像解答问题。
6.透过现象看本质:物体是否超重或失重,要看加速度向上还是向下。
[关键能力提升集训]
一、选择题(本题共6小题)
1.(2021·河北高考)普朗克常量h=6.626×10-34 J·s,光速为c,电子质量为me,则在国际单位制下的单位是( )
A.J/s B.m
C.J·m D.m/s
答案 B
解析 在国际单位制下,h的单位为J·s,c的单位为m/s,me的单位为kg,则的单位为;由Ek=mv2可知,1 J=1 kg·(m/s)2,则的单位为=m,B正确。
2.(2022·辽宁省名校联盟高三上9月联合考试)潜艇从海水高密度区域驶入低密度区域,浮力顿减,称之为“掉深”。我国南海舰队的某常规型潜艇,是目前世界上唯一的一艘遭遇到海底“掉深”后,还能自救脱险的潜艇,创造了世界潜艇发展史上的奇迹。如图甲所示,某总质量为3.0×106 kg的潜艇,在高密度海水区域沿水平方向缓慢航行。t=0时刻,该潜艇“掉深”,在0~30 s时间内潜艇竖直方向的vt图像如图乙所示(设竖直向下为正方向)。重力加速度g取10 m/s2,不计水的粘滞阻力,则( )
A.潜艇在“掉深”前的速度为20 m/s
B.潜艇在高密度海水区域受到的浮力为3.0×106 N
C.潜艇“掉深”后竖直向下的最大位移为100 m
D.潜艇“掉深”后在10~30 s时间内处于超重状态
答案 D
解析 vt图像表示潜艇“掉深”后竖直方向速度的变化情况,潜艇“掉深”前在高密度海水区域沿水平方向缓慢航行,速度未知,A错误;因潜艇在高密度海水区域沿水平方向缓慢航行,受到的浮力等于潜艇的重力,即F浮=mg=3.0×107 N,故B错误;根据vt图像与坐标轴所围的面积表示位移,可得潜艇“掉深”后竖直向下的最大位移为xmax= m=300 m,故C错误;潜艇“掉深”后在10~30 s时间内,竖直方向上加速度方向向上,处于超重状态,故D正确。
3.(2021·湖北省武汉市高三下4月质量检测)血液可视为由红血球和血浆组成。将装有血液的试管竖直放置,红血球会在血液中下沉。假设红血球只受粘滞阻力作用,且所受的粘滞阻力F与下沉速度v成正比,测得一红血球以初速度v0沿直线下沉的最大位移为x1,若该红血球以初速度沿直线下沉的最大位移记为x2,则等于( )
A. B.
C. D.
答案 C
解析 由题意知,粘滞阻力F与下沉速度v成正比,即F=kv,把红血球的下沉过程分成无数小段,把每一小段的运动近似看作匀变速直线运动,则加速度a==-,即Δv=-vΔt=-Δx,得Δx=-,两边对整个过程求和得x1=-=,x2=-=,所以=,故C正确。
4.(2021·山东省青岛市一模)(多选)在物理学发展过程中,最初把相等位移内速度变化相同的直线运动称为“匀变速直线运动”,这种运动的“加速度”定义式为“A=”,其中Δv表示某段位移Δx上的速度变化量。下列关于这种定义下的“匀变速直线运动”物体所受的合力F、速度v、位移x、运动时间t等物理量间的关系图线可能正确的是( )
答案 AC
解析 根据“匀变速直线运动”的“加速度”定义式“A=”,可知vx图像的斜率表示“加速度”,“加速度”一定,则vx图像为倾斜的直线,故A正确;vt图像的斜率k==·,得A===,选项B中k不变,v增大,则A减小,选项C中k减小,v减小,A可能不变,故B错误,C可能正确;根据牛顿第二定律得F=ma=m=m·,得A===,选项D中F不变,v变化,则A变化,故D错误。
5.(2021·福建省厦门市高三三模)(多选)如图所示,5颗完全相同的象棋棋子整齐叠放在水平面上,第5颗棋子最左端与水平面上的a点重合,所有接触面间的动摩擦因数均相同,最大静摩擦力等于滑动摩擦力。现将水平向右的恒力F作用在第3颗棋子上,恒力作用一小段时间后,五颗棋子的位置情况可能是( )
答案 AD
解析 设每颗棋子的质量均为m,所有接触面间的动摩擦因数均为μ,因3对4的滑动摩擦力为3μmg,小于4和5之间的最大静摩擦力4μmg,则4不可能滑动,同理5也不可能滑动,B错误;当力F较