高中生物一輪復(fù)習(xí)教案
發(fā)表時(shí)間:2020-11-24高三數(shù)學(xué)一輪復(fù)習(xí)學(xué)案17-25共9份。
一名優(yōu)秀的教師就要對(duì)每一課堂負(fù)責(zé),作為高中教師就要精心準(zhǔn)備好合適的教案。教案可以更好的幫助學(xué)生們打好基礎(chǔ),幫助高中教師緩解教學(xué)的壓力,提高教學(xué)質(zhì)量。您知道高中教案應(yīng)該要怎么下筆嗎?為滿足您的需求,小編特地編輯了“高三數(shù)學(xué)一輪復(fù)習(xí)學(xué)案17-25共9份”,歡迎閱讀,希望您能閱讀并收藏。
山東省樂(lè)陵市第一中學(xué)2012屆高三數(shù)學(xué)一輪復(fù)習(xí)學(xué)案:三角函數(shù)的圖象與性質(zhì)一、考試要求:1.能畫(huà)出y=sinx,y=cosx,y=tanx的圖像,理解三角函數(shù)的性質(zhì);
2.會(huì)用“五點(diǎn)法”畫(huà)正弦函數(shù),余弦函數(shù)的簡(jiǎn)圖;
3.結(jié)合具體實(shí)例,了解的實(shí)際意義;能借助計(jì)算器或計(jì)算機(jī)畫(huà)出的圖象,觀察參數(shù)A,ω,對(duì)函數(shù)圖象變化的影響。
二、知識(shí)梳理:
1.“五點(diǎn)法”做的簡(jiǎn)圖五點(diǎn)的取法是:設(shè)
X=,由X取________,________,________,________,________,來(lái)求相應(yīng)的x值及對(duì)應(yīng)的y值,再描點(diǎn)作圖。
2.當(dāng)函數(shù)表示一個(gè)振動(dòng)量時(shí),則A叫做振幅,叫做周期,叫做頻率,叫做相位,叫做初相。
函數(shù)的周期為_(kāi)___;函數(shù)的周期為_(kāi)____
3.正弦曲線y=sinx的對(duì)稱軸為_(kāi)_____________,對(duì)稱中心為_(kāi)_______________;
余弦曲線y=sinx的對(duì)稱軸為_(kāi)_____________,對(duì)稱中心為_(kāi)_______________;
函數(shù)y=tanx的圖象的對(duì)稱中心為_(kāi)______________.
三、基礎(chǔ)檢測(cè):
1.函數(shù)的部分圖象如圖,則()
A.B.C.D.
2.函數(shù)y=sin(x+)的圖象()
A.關(guān)于y軸對(duì)稱B.關(guān)于直線x=-對(duì)稱
C.關(guān)于直線x=對(duì)稱D.關(guān)于原點(diǎn)對(duì)稱
3.函數(shù)y=的一個(gè)單調(diào)增區(qū)間是()
A.()B.()C.()D.()
4.函數(shù)f(x)=|sinx+cosx|的最小正周期是()
(A)(B)(C)(D)2
5.函數(shù)在下列哪個(gè)區(qū)間上是減函數(shù)()
A.B.C.D.
6.若0<x<,則下列命題正確的是()
A.sinx<B.sinx>C.sinx<D.sinx>
7.(05,江西)設(shè)函數(shù)為()
A.周期函數(shù),最小正周期為B.周期函數(shù),最小正周期為
C.周期函數(shù),最小正周期為D.非周期函數(shù)
8.已知函數(shù)的圖象和直線y=2圍成一個(gè)封閉的平面圖形,則這個(gè)封閉圖形的面積是____________。
9.已知函數(shù)的兩個(gè)相鄰的最值點(diǎn)為
(,2)和(,-2),則這個(gè)函數(shù)的表達(dá)式為_(kāi)___________________
10.如果函數(shù)y=sin2x+acos2x的圖象關(guān)于直線x=-對(duì)稱,則a=________
11.已知函數(shù).
(I)函數(shù)數(shù)的最小正周期和最大值;
(II)畫(huà)出函數(shù)上的圖象.
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高三數(shù)學(xué)一輪復(fù)習(xí)函數(shù)重點(diǎn)知識(shí)
高三數(shù)學(xué)一輪復(fù)習(xí)函數(shù)重點(diǎn)知識(shí)
注重對(duì)概念的理解
函數(shù)部分的一個(gè)鮮明特點(diǎn)是概念多,對(duì)概念理解的要求高。而在實(shí)際的復(fù)習(xí)中,學(xué)生對(duì)此可能不是很重視,其實(shí),概念能突出本質(zhì),產(chǎn)生解決問(wèn)題的方法。對(duì)概念不重視,題目一定也做不好。
就高考而言,直接針對(duì)函數(shù)概念的考題也不少,例如05年上海春季高考數(shù)學(xué)卷的第16題就是考察學(xué)生是否理解函數(shù)最大值的概念。在高中數(shù)學(xué)的代數(shù)證明問(wèn)題中,函數(shù)問(wèn)題是最多最突出的一個(gè)部分,如函數(shù)的單調(diào)性、奇偶性、周期性的證明等等,而用定義法判斷和證明這些性質(zhì)往往是最直接有效的方法。上海卷連續(xù)兩年都考查了這方面的內(nèi)容與方法,如06年文、理科的第22題,考查的是函數(shù)的單調(diào)性、值域與最值,07年的第19題,文科考察的是函數(shù)奇偶性的判斷與證明,理科在此基礎(chǔ)上還考察了函數(shù)單調(diào)性。
構(gòu)建知識(shí)、方法與技能網(wǎng)
當(dāng)問(wèn)到學(xué)生類似于函數(shù)主要有哪些內(nèi)容?等問(wèn)題時(shí),學(xué)生的回答大多是一些零散的數(shù)學(xué)名詞或局部的細(xì)節(jié),這說(shuō)明學(xué)生對(duì)知識(shí)還缺少整體把握。所以復(fù)習(xí)的首要任務(wù)是立足于教材,將高中所學(xué)的函數(shù)知識(shí)進(jìn)行系統(tǒng)梳理,用簡(jiǎn)明的圖表形式把基礎(chǔ)知識(shí)進(jìn)行有機(jī)的串聯(lián),以便于找出自己的缺漏,明確復(fù)習(xí)的重點(diǎn),合理安排復(fù)習(xí)計(jì)劃。
就函數(shù)部分而言,大體分為三個(gè)層次的內(nèi)容:
1、函數(shù)的概念與基本性質(zhì),主要有函數(shù)的概念與運(yùn)算、單調(diào)性、奇偶性與對(duì)稱性、周期性、最值與值域、圖像等。
2、一些簡(jiǎn)單函數(shù)的研究,主要是二次函數(shù)、冪、指、對(duì)函數(shù)等。
3、函數(shù)綜合與實(shí)際應(yīng)用問(wèn)題,如函數(shù)-方程-不等式的關(guān)系與應(yīng)用,用函數(shù)思想解決的實(shí)際應(yīng)用問(wèn)題等。
當(dāng)然,在這個(gè)過(guò)程中也發(fā)現(xiàn),學(xué)生梳理知識(shí)的過(guò)程過(guò)于被動(dòng)、機(jī)械,只是將課本或是參考書(shū)中的內(nèi)容抄在本子上,缺少了自己的認(rèn)識(shí)與理解,將知識(shí)與方法割裂開(kāi)來(lái),整理的東西成了空中樓閣,自然沒(méi)什么用。這時(shí),就需對(duì)每一個(gè)內(nèi)容細(xì)化,問(wèn)問(wèn)自己復(fù)習(xí)這個(gè)內(nèi)容時(shí)需要解決好哪些問(wèn)題,以此為載體來(lái)提煉與總結(jié)基本方法。
以函數(shù)的單調(diào)性為例,可以從哪些問(wèn)題入手復(fù)習(xí)呢?問(wèn)題一:什么是函數(shù)的單調(diào)性?可以借助一些概念的辨析題來(lái)幫助理解。問(wèn)題二:如何判斷和證明一個(gè)函數(shù)在某個(gè)區(qū)間上的單調(diào)性?對(duì)這個(gè)問(wèn)題的解決,需要的知識(shí)基礎(chǔ)有:理解函數(shù)單調(diào)性的概念,熟知所學(xué)習(xí)過(guò)的各種基本函數(shù)(如一次函數(shù)、二次函數(shù)、反比例函數(shù)、冪、指、對(duì)函數(shù)等)的單調(diào)性,和函數(shù)(如y=x+ax(a0))以及簡(jiǎn)單的復(fù)合函數(shù)單調(diào)性等。基本的方法主要是利用單調(diào)性的定義、以及不等式的性質(zhì)進(jìn)行判斷和證明。問(wèn)題三:函數(shù)的單調(diào)性有哪些簡(jiǎn)單應(yīng)用?主要的應(yīng)用是求函數(shù)的最值,此外還可能涉及到不等式、比較大小等問(wèn)題。最后還可以進(jìn)一步總結(jié)易錯(cuò)、易漏點(diǎn),如討論函數(shù)的單調(diào)性必須在其定義域內(nèi)進(jìn)行,兩個(gè)單調(diào)函數(shù)的積函數(shù)的單調(diào)性不確定等。
抓典型問(wèn)題強(qiáng)化訓(xùn)練
高三學(xué)生在復(fù)習(xí)中大都愿意花大量時(shí)間做題,追求解題技巧,雖然這樣做有一定的作用,但題目做得太多太雜,未必有利于基本方法的落實(shí)。其實(shí)對(duì)于每一個(gè)知識(shí)點(diǎn)都有典型問(wèn)題,抓住它們進(jìn)行訓(xùn)練,將同一知識(shí),同一方法的問(wèn)題集中在一起練習(xí),并努力使自己表達(dá)規(guī)范、正確,相信能達(dá)到更高效的復(fù)習(xí)效果。
還是以函數(shù)的單調(diào)性的判斷與證明為例,一般也就兩類典型問(wèn)題。第一是正確判斷與證明某個(gè)函數(shù)的單調(diào)性,寫(xiě)出單調(diào)區(qū)間,要注意函數(shù)的各種形式,如分式的(如y=x+32x+1),和函數(shù)(如y=x+(a0)),簡(jiǎn)單的復(fù)合函數(shù)(如y=log2(x2-2x-3)),以及帶有根式和絕對(duì)值的等等。第二是它的逆問(wèn)題,知道函數(shù)在某個(gè)區(qū)間上的單調(diào)性如何求字母參數(shù)的取值范圍,如函數(shù)y=ax2+x+2在區(qū)間[5,10]上遞增,求實(shí)數(shù)a的取值范圍等。
另一方面,可以在同一個(gè)問(wèn)題的背景下,自己做一些小小的變化與發(fā)展,從中做一些深入的探究。例如將函數(shù)y=log2(x2-2x-3)變化為y=loga(x2-2x-3)單調(diào)性會(huì)怎樣變化?如果變化為y=log2(ax2-2x-3)情況又如何?再?gòu)?fù)雜一些,如變化為y=loga(x2-2x-a)呢?反之,如果函數(shù)y=log2(ax2-2x-3)在區(qū)間(-,1)上單調(diào)遞減,a的取值范圍是什么?在此基礎(chǔ)上再想一想還能提出什么問(wèn)題來(lái)研究呢?例如函數(shù)y=log2(ax2-2x-3)的值域?yàn)镽,a的取值范圍是什么?函數(shù)y=log2(ax2-2x-3)是否可以有最大值,如果有,a的取值范圍是什么?對(duì)自己提出的問(wèn)題加以解決,能使自己的復(fù)習(xí)更有針對(duì)性,真正掌握解題的規(guī)律和方法,并幫助自己跳出盲目的題海戰(zhàn)。
總之,在復(fù)習(xí)中把握函數(shù)的基本概念,將知識(shí)、方法和技能有機(jī)地整合起來(lái),建立一個(gè)立體網(wǎng)絡(luò),就一定能達(dá)到良好的復(fù)習(xí)效果。
高三理科數(shù)學(xué)一輪直線和圓的方程總復(fù)習(xí)教學(xué)案
一名合格的教師要充分考慮學(xué)習(xí)的趣味性,高中教師要準(zhǔn)備好教案,這是高中教師的任務(wù)之一。教案可以讓學(xué)生們能夠在上課時(shí)充分理解所教內(nèi)容,使高中教師有一個(gè)簡(jiǎn)單易懂的教學(xué)思路。關(guān)于好的高中教案要怎么樣去寫(xiě)呢?急您所急,小編為朋友們了收集和編輯了“高三理科數(shù)學(xué)一輪直線和圓的方程總復(fù)習(xí)教學(xué)案”,供大家借鑒和使用,希望大家分享!
第八章直線和圓的方程
高考導(dǎo)航
考試要求重難點(diǎn)擊命題展望
1.在平面直角坐標(biāo)系中,結(jié)合具體圖形,確定直線位置的幾何要素.
2.理解直線的傾斜角和斜率的概念,掌握過(guò)兩點(diǎn)的直線的斜率的計(jì)算公式.
3.能根據(jù)兩條直線的斜率判定這兩條直線平行或垂直.
4.掌握確定直線位置的幾何要素,掌握直線方程的幾種形式(點(diǎn)斜式、兩點(diǎn)式及一般式),了解斜截式與一次函數(shù)的關(guān)系.
5.掌握用解方程組的方法求兩條相交直線的交點(diǎn)坐標(biāo).
6.掌握兩點(diǎn)間的距離公式、點(diǎn)到直線的距離公式,會(huì)求兩條平行線間的距離.
7.掌握確定圓的幾何要素,掌握?qǐng)A的標(biāo)準(zhǔn)方程與一般方程.
8.能根據(jù)給定直線、圓的方程,判斷直線與圓、圓與圓的位置關(guān)系.
9.能用直線和圓的方程解決簡(jiǎn)單的問(wèn)題.
10.初步了解用代數(shù)方法處理幾何問(wèn)題的思想.
11.了解空間直角坐標(biāo)系,會(huì)用空間直角坐標(biāo)表示點(diǎn)的位置,會(huì)推導(dǎo)空間兩點(diǎn)間的距離公式.本章重點(diǎn):1.傾斜角和斜率的概念;2.根據(jù)斜率判定兩條直線平行與垂直;3.直線的點(diǎn)斜式方程、一般式方程;4.兩條直線的交點(diǎn)坐標(biāo);5.點(diǎn)到直線的距離和兩條平行直線間的距離的求法;6.圓的標(biāo)準(zhǔn)方程與一般方程;7.能根據(jù)給定直線,圓的方程,判斷直線與圓的位置關(guān)系;8.運(yùn)用數(shù)形結(jié)合的思想和代數(shù)方法解決幾何問(wèn)題.
本章難點(diǎn):1.直線的斜率與它的傾斜角之間的關(guān)系;2.根據(jù)斜率判定兩條直線的位置關(guān)系;3.直線方程的應(yīng)用;4.點(diǎn)到直線的距離公式的推導(dǎo);5.圓的方程的應(yīng)用;6.直線與圓的方程的綜合應(yīng)用.本章內(nèi)容常常與不等式、函數(shù)、向量、圓錐曲線等知識(shí)結(jié)合起來(lái)考查.
直線和圓的考查,一般以選擇題、填空題的形式出現(xiàn),屬于容易題和中檔題;如果和圓錐曲線一起考查,難度比較大.同時(shí),對(duì)空間直角坐標(biāo)系的考查難度不大,一般為選擇題或者填空題.本章知識(shí)點(diǎn)的考查側(cè)重考學(xué)生的綜合分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力,以及函數(shù)思想和數(shù)形結(jié)合的能力等.
知識(shí)網(wǎng)絡(luò)
8.1直線與方程
典例精析
題型一直線的傾斜角
【例1】直線2xcosα-y-3=0,α∈[π6,π3]的傾斜角的變化范圍是()
A.[π6,π3]B.[π4,π3]
C.[π4,π2]D.[π4,2π3]
【解析】直線2xcosα-y-3=0的斜率k=2cosα,
由于α∈[π6,π3],所以12≤cosα≤32,k=2cosα∈[1,3].
設(shè)直線的傾斜角為θ,則有tanθ∈[1,3],
由于θ∈[0,π),所以θ∈[π4,π3],即傾斜角的變化范圍是[π4,π3],故選B.
【點(diǎn)撥】利用斜率求傾斜角時(shí),要注意傾斜角的范圍.
【變式訓(xùn)練1】已知M(2m+3,m),N(m-2,1),當(dāng)m∈時(shí),直線MN的傾斜角為銳角;當(dāng)m=時(shí),直線MN的傾斜角為直角;當(dāng)m∈時(shí),直線MN的傾斜角為鈍角.
【解析】直線MN的傾斜角為銳角時(shí),k=m-12m+3-m+2=m-1m+5>0m<-5或m>1;
直線MN的傾斜角為直角時(shí),2m+3=m-2m=-5;
直線MN的傾斜角為鈍角時(shí),k=m-12m+3-m+2=m-1m+5<0-5<m<1.
題型二直線的斜率
【例2】已知A(-1,-5),B(3,-2),直線l的傾斜角是直線AB的傾斜角的2倍,求直線l的斜率.
【解析】由于A(-1,-5),B(3,-2),所以kAB=-2+53+1=34,
設(shè)直線AB的傾斜角為θ,則tanθ=34,
l的傾斜角為2θ,tan2θ=2tanθ1-tan2θ=2×341-(34)2=247.
所以直線l的斜率為247.
【點(diǎn)撥】直線的傾斜角和斜率是最重要的兩個(gè)概念,應(yīng)熟練地掌握這兩個(gè)概念,扎實(shí)地記住計(jì)算公式,傾斜角往往會(huì)和三角函數(shù)的有關(guān)知識(shí)聯(lián)系在一起.
【變式訓(xùn)練2】設(shè)α是直線l的傾斜角,且有sinα+cosα=15,則直線l的斜率為()
A.34B.43C.-43D.-34或-43
【解析】選C.sinα+cosα=15sinαcosα=-1225<0
sinα=45,cosα=-35或cosα=45,sinα=-35(舍去),
故直線l的斜率k=tanα=sinαcosα=-43.
題型三直線的方程
【例3】求滿足下列條件的直線方程.
(1)直線過(guò)點(diǎn)(3,2),且在兩坐標(biāo)軸上截距相等;
(2)直線過(guò)點(diǎn)(2,1),且原點(diǎn)到直線的距離為2.
【解析】(1)當(dāng)截距為0時(shí),直線過(guò)原點(diǎn),直線方程是2x-3y=0;當(dāng)截距不為0時(shí),設(shè)方程為xa+ya=1,把(3,2)代入,得a=5,直線方程為x+y-5=0.
故所求直線方程為2x-3y=0或x+y-5=0.
(2)當(dāng)斜率不存在時(shí),直線方程x-2=0合題意;
當(dāng)斜率存在時(shí),則設(shè)直線方程為y-1=k(x-2),即kx-y+1-2k=0,所以|1-2k|k2+1=2,解得k=-34,方程為3x+4y-10=0.
故所求直線方程為x-2=0或3x+4y-10=0.
【點(diǎn)撥】截距可以為0,斜率也可以不存在,故均需分情況討論.
【變式訓(xùn)練3】求經(jīng)過(guò)點(diǎn)P(3,-4),且橫、縱截距互為相反數(shù)的直線方程.
【解析】當(dāng)橫、縱截距都是0時(shí),設(shè)直線的方程為y=kx.
因?yàn)橹本€過(guò)點(diǎn)P(3,-4),所以-4=3k,得k=-43.此時(shí)直線方程為y=-43x.
當(dāng)橫、縱截距都不是0時(shí),設(shè)直線的方程為xa+y-a=1,
因?yàn)橹本€過(guò)點(diǎn)P(3,-4),所以a=3+4=7.此時(shí)方程為x-y-7=0.
綜上,所求直線方程為4x+3y=0或x-y-7=0.
題型四直線方程與最值問(wèn)題
【例4】過(guò)點(diǎn)P(2,1)作直線l分別交x、y軸的正半軸于A、B兩點(diǎn),點(diǎn)O為坐標(biāo)原點(diǎn),當(dāng)△ABO的面積最小時(shí),求直線l的方程.
【解析】方法一:設(shè)直線方程為xa+yb=1(a>0,b>0),
由于點(diǎn)P在直線上,所以2a+1b=1.
2a1b≤(2a+1b2)2=14,
當(dāng)2a=1b=12時(shí),即a=4,b=2時(shí),1a1b取最大值18,
即S△AOB=12ab取最小值4,
所求的直線方程為x4+y2=1,即x+2y-4=0.
方法二:設(shè)直線方程為y-1=k(x-2)(k<0),
直線與x軸的交點(diǎn)為A(2k-1k,0),直線與y軸的交點(diǎn)為B(0,-2k+1),
由題意知2k-1<0,k<0,1-2k>0.
S△AOB=12(1-2k)2k-1k=12[(-1k)+(-4k)+4]≥12[2(-1k)(-4k)+4]=4.
當(dāng)-1k=-4k,即k=-12時(shí),S△AOB有最小值,
所求的直線方程為y-1=-12(x-2),即x+2y-4=0.
【點(diǎn)撥】求直線方程,若已知直線過(guò)定點(diǎn),一般考慮點(diǎn)斜式;若已知直線過(guò)兩點(diǎn),一般考慮兩點(diǎn)式;若已知直線與兩坐標(biāo)軸相交,一般考慮截距式;若已知一條非具體的直線,一般考慮一般式.
【變式訓(xùn)練4】已知直線l:mx-(m2+1)y=4m(m∈R).求直線l的斜率的取值范圍.
【解析】由直線l的方程得其斜率k=mm2+1.
若m=0,則k=0;
若m>0,則k=1m+1m≤12m1m=12,所以0<k≤12;
若m<0,則k=1m+1m=-1-m-1m≥-12(-m)(-1m)=-12,所以-12≤k<0.
綜上,-12≤k≤12.
總結(jié)提高
1.求斜率一般有兩種類型:其一,已知直線上兩點(diǎn),根據(jù)k=y(tǒng)2-y1x2-x1求斜率;其二,已知傾斜角α或α的三角函數(shù)值,根據(jù)k=tanα求斜率,但要注意斜率不存在時(shí)的情形.
2.求傾斜角時(shí),要注意直線傾斜角的范圍是[0,π).
3.求直線方程時(shí),應(yīng)根據(jù)題目條件,選擇合適的直線方程形式,從而使求解過(guò)程簡(jiǎn)單明確.設(shè)直線方程的截距式,應(yīng)注意是否漏掉過(guò)原點(diǎn)的直線;設(shè)直線方程的點(diǎn)斜式時(shí),應(yīng)注意是否漏掉斜率不存在的直線.
8.2兩條直線的位置關(guān)系
典例精析
題型一兩直線的交點(diǎn)
【例1】若三條直線l1:2x+y-3=0,l2:3x-y+2=0和l3:ax+y=0不能構(gòu)成三角形,求a的值.
【解析】①l3∥l1時(shí),-a=-2a=2;
②l3∥l2時(shí),-a=3a=-3;
③由將(-1,-1)代入ax+y=0a=-1.
綜上,a=-1或a=2或a=-3時(shí),l1、l2、l3不能構(gòu)成三角形.
【點(diǎn)撥】三條直線至少有兩條平行時(shí)或三條直線相交于一點(diǎn)時(shí)不能構(gòu)成三角形.
【變式訓(xùn)練1】已知兩條直線l1:a1x+b1y+1=0和l2:a2x+b2y+1=0的交點(diǎn)為P(2,3),則過(guò)A(a1,b1),B(a2,b2)的直線方程是.
【解析】由P(2,3)為l1和l2的交點(diǎn)得
故A(a1,b1),B(a2,b2)的坐標(biāo)滿足方程2x+3y+1=0,
即直線2x+3y+1=0必過(guò)A(a1,b1),B(a2,b2)兩點(diǎn).
題型二兩直線位置關(guān)系的判斷
【例2】已知兩條直線l1:ax-by+4=0和l2:(a-1)x+y+b=0,求滿足下列條件的a,b的值.
(1)l1⊥l2,且l1過(guò)點(diǎn)(-3,-1);
(2)l1∥l2,且坐標(biāo)原點(diǎn)到兩條直線的距離相等.
【解析】(1)由已知可得l2的斜率存在,
所以k2=1-a,若k2=0,則1-a=0,即a=1.
因?yàn)閘1⊥l2,直線l1的斜率k1必不存在,即b=0,
又l1過(guò)點(diǎn)(-3,-1),所以-3a+b+4=0,
而a=1,b=0代入上式不成立,所以k2≠0.
因?yàn)閗2≠0,即k1,k2都存在,
因?yàn)閗2=1-a,k1=ab,l1⊥l2,所以k1k2=-1,即ab(1-a)=-1,
又l1過(guò)點(diǎn)(-3,-1),所以-3a+b+4=0,
聯(lián)立上述兩個(gè)方程可解得a=2,b=2.
(2)因?yàn)閘2的斜率存在,又l1∥l2,所以k1=k2,即ab=(1-a),
因?yàn)樽鴺?biāo)原點(diǎn)到這兩條直線的距離相等,且l1∥l2,
所以l1,l2在y軸的截距互為相反數(shù),即4b=b,
聯(lián)立上述方程解得a=2,b=-2或a=23,b=2,
所以a,b的值分別為2和-2或23和2.
【點(diǎn)撥】運(yùn)用直線的斜截式y(tǒng)=kx+b時(shí),要特別注意直線斜率不存在時(shí)的特殊情況.求解兩條直線平行或垂直有關(guān)問(wèn)題時(shí),主要是利用直線平行和垂直的充要條件,即“斜率相等”或“斜率互為負(fù)倒數(shù)”.
【變式訓(xùn)練2】如圖,在平面直角坐標(biāo)系xOy中,設(shè)三角形ABC的頂點(diǎn)分別為A(0,a),B(b,0),C(c,0).點(diǎn)P(0,p)是線段AO上的一點(diǎn)(異于端點(diǎn)),這里a,b,c,p均為非零實(shí)數(shù),設(shè)直線BP,CP分別與邊AC,AB交于點(diǎn)E,F(xiàn),某同學(xué)已正確求得直線OE的方程為(1b-1c)x+(1p-1a)y=0,則直線OF的方程為.
【解析】由截距式可得直線AB:xb+ya=1,直線CP:xc+yp=1,兩式相減得(1c-1b)x+(1p-1a)y=0,顯然直線AB與CP的交點(diǎn)F滿足此方程,又原點(diǎn)O也滿足此方程,故所求直線OF的方程為(1c-1b)x+(1p-1a)y=0.
題型三點(diǎn)到直線的距離
【例3】已知△ABC中,A(1,1),B(4,2),C(m,m)(1<m<4),當(dāng)△ABC的面積S最大時(shí),求m的值.
【解析】因?yàn)锳(1,1),B(4,2),所以|AB|=(4-1)2+(2-1)2=10,
又因?yàn)橹本€AB的方程為x-3y+2=0,
則點(diǎn)C(m,m)到直線AB的距離即為△ABC的高,
設(shè)高為h,則h=|m-3m+2|12+(-3)2,S=12|AB|h=12|m-3m+2|,
令m=t,則1<t<2,所以S=12|m-3m+2|=12|t2-3t+2|=12|(t-32)2-14|,
由圖象可知,當(dāng)t=32時(shí),S有最大值18,此時(shí)m=32,所以m=94.
【點(diǎn)撥】運(yùn)用點(diǎn)到直線的距離時(shí),直線方程要化為一般形式.求最值可轉(zhuǎn)化為代數(shù)問(wèn)題,用處理代數(shù)問(wèn)題的方法解決.
【變式訓(xùn)練3】若動(dòng)點(diǎn)P1(x1,y1)與P2(x2,y2)分別在直線l1:x-y-5=0,l2:x-y-15=0上移動(dòng),求P1P2的中點(diǎn)P到原點(diǎn)的距離的最小值.
【解析】方法一:因?yàn)镻1、P2分別在直線l1和l2上,
所以
(①+②)÷2,得x1+x22-y1+y22-10=0,所以P1P2的中點(diǎn)P(x1+x22,y1+y22)在直線x-y-10=0上,點(diǎn)P到原點(diǎn)的最小距離就是原點(diǎn)到直線x-y-10=0的距離d=102=52.所以,點(diǎn)P到原點(diǎn)的最小距離為52.
方法二:設(shè)l為夾在直線l1和l2之間且和l1與l2的距離相等的直線.
令l:x-y-c=0,則5<c<15,且|c-5|2=|c-15|2,
解得c=10.所以l的方程為x-y-10=0.
由題意知,P1P2的中點(diǎn)P在直線l上,點(diǎn)P到原點(diǎn)的最小距離就是原點(diǎn)到直線l的距離d=102=52,所以點(diǎn)P到原點(diǎn)的最小距離為52.
總結(jié)提高
1.求解與兩直線平行或垂直有關(guān)的問(wèn)題時(shí),主要是利用兩直線平行或垂直的條件,即“斜率相等”或“互為負(fù)倒數(shù)”.若出現(xiàn)斜率不存在的情況,可考慮用數(shù)形結(jié)合的方法去研究.
2.學(xué)會(huì)用分類討論、數(shù)形結(jié)合、特殊值檢驗(yàn)等基本的數(shù)學(xué)方法和思想.特別是注意數(shù)形結(jié)合思想方法,根據(jù)題意畫(huà)出圖形不僅易于找到解題思路,還可以避免漏解和增解,同時(shí)還可以充分利用圖形的性質(zhì),挖掘出某些隱含條件,找到簡(jiǎn)捷解法.
3.運(yùn)用公式d=|C1-C2|A2+B2求兩平行直線之間的距離時(shí),要注意把兩直線方程中x、y的系數(shù)化成分別對(duì)應(yīng)相等.
8.3圓的方程
典例精析
題型一求圓的方程
【例1】求經(jīng)過(guò)兩點(diǎn)A(-1,4),B(3,2)且圓心在y軸上的圓的方程.
【解析】方法一:設(shè)圓的方程為x2+y2+Dx+Ey+F=0,則圓心為(-D2,-E2),
由已知得即
解得D=0,E=-2,F(xiàn)=-9,所求圓的方程為x2+y2-2y-9=0.
方法二:經(jīng)過(guò)A(-1,4),B(3,2)的圓,其圓心在線段AB的垂直平分線上,
AB的垂直平分線方程為y-3=2(x-1),即y=2x+1.
令x=0,y=1,圓心為(0,1),r=(3-0)2+(2-1)2=10,
圓的方程為x2+(y-1)2=10.
【點(diǎn)撥】圓的標(biāo)準(zhǔn)方程或一般方程都有三個(gè)參數(shù),只要求出a、b、r或D、E、F,則圓的方程確定,所以確定圓的方程需要三個(gè)獨(dú)立條件.
【變式訓(xùn)練1】已知一圓過(guò)P(4,-2)、Q(-1,3)兩點(diǎn),且在y軸上截得的線段長(zhǎng)為43,求圓的方程.
【解析】設(shè)圓的方程為x2+y2+Dx+Ey+F=0,①
將P、Q兩點(diǎn)的坐標(biāo)分別代入①得
令x=0,由①得y2+Ey+F=0,④
由已知|y1-y2|=43,其中y1、y2是方程④的兩根.
所以(y1-y2)2=(y1+y2)2-4y1y2=E2-4F=48,⑤
解②、③、⑤組成的方程組,得
D=-2,E=0,F(xiàn)=-12或D=-10,E=-8,F(xiàn)=4,
故所求圓的方程為x2+y2-2x-12=0或x2+y2-10x-8y+4=0.
題型二與圓有關(guān)的最值問(wèn)題
【例2】若實(shí)數(shù)x,y滿足(x-2)2+y2=3.求:
(1)yx的最大值和最小值;
(2)y-x的最小值;
(3)(x-4)2+(y-3)2的最大值和最小值.
【解析】(1)yx=y(tǒng)-0x-0,即連接圓上一點(diǎn)與坐標(biāo)原點(diǎn)的直線的斜率,因此yx的最值為過(guò)原點(diǎn)的直線與圓相切時(shí)該直線的斜率,設(shè)yx=k,y=kx,kx-y=0.
由|2k|k2+1=3,得k=±3,所以yx的最大值為3,yx的最小值為-3.
(2)令x-2=3cosα,y=3sinα,α∈[0,2π).
所以y-x=3sinα-3cosα-2=6sin(α-π4)-2,
當(dāng)sin(α-π4)=-1時(shí),y-x的最小值為-6-2.
(3)(x-4)2+(y-3)2是圓上點(diǎn)與點(diǎn)(4,3)的距離的平方,因?yàn)閳A心為A(2,0),B(4,3),
連接AB交圓于C,延長(zhǎng)BA交圓于D.
|AB|=(4-2)2+(3-0)2=13,則|BC|=13-3,|BD|=13+3,
所以(x-4)2+(y-3)2的最大值為(13+3)2,最小值為(13-3)2.
【點(diǎn)撥】涉及與圓有關(guān)的最值問(wèn)題,可借助圖形性質(zhì),利用數(shù)形結(jié)合求解,一般地:①形如U=y(tǒng)-bx-a形式的最值問(wèn)題,可轉(zhuǎn)化為動(dòng)直線斜率的最值問(wèn)題;②形如(x-a)2+(y-b)2形式的最值問(wèn)題,可轉(zhuǎn)化為圓心已定的動(dòng)圓半徑的最值問(wèn)題.
【變式訓(xùn)練2】已知實(shí)數(shù)x,y滿足x2+y2=3(y≥0).試求m=y(tǒng)+1x+3及b=2x+y的取值范圍.
【解析】如圖,m可看作半圓x2+y2=3(y≥0)上的點(diǎn)與定點(diǎn)A(-3,-1)連線的斜率,b可以看作過(guò)半圓x2+y2=3(y≥0)上的點(diǎn)且斜率為-2的直線的縱截距.
由圖易得3-36≤m≤3+216,-23≤b≤15.
題型三圓的方程的應(yīng)用
【例3】在平面直角坐標(biāo)系xOy中,二次函數(shù)f(x)=x2+2x+b(x∈R)與兩坐標(biāo)軸有三個(gè)交點(diǎn),經(jīng)過(guò)三個(gè)交點(diǎn)的圓記為C.
(1)求實(shí)數(shù)b的取值范圍;
(2)求圓C的方程;
(3)問(wèn)圓C是否經(jīng)過(guò)定點(diǎn)(其坐標(biāo)與b無(wú)關(guān))?請(qǐng)證明你的結(jié)論.
【解析】(1)令x=0,得拋物線與y軸交點(diǎn)是(0,b),
由題意b≠0,且Δ>0,解得b<1且b≠0.
(2)設(shè)所求圓的一般方程為x2+y2+Dx+Ey+F=0,
令y=0,得x2+Dx+F=0,這與x2+2x+b=0是同一個(gè)方程,故D=2,F(xiàn)=b.
令x=0,得y2+Ey+F=0,此方程有一個(gè)根為b,代入得出E=-b-1.
所以圓C的方程為x2+y2+2x-(b+1)y+b=0.
(3)圓C必過(guò)定點(diǎn),證明如下:
假設(shè)圓C過(guò)定點(diǎn)(x0,y0)(x0,y0不依賴于b),將該點(diǎn)的坐標(biāo)代入圓C的方程,
并變形為x20+y20+2x0-y0+b(1-y0)=0,(*)
為使(*)式對(duì)所有滿足b<1(b≠0)的b都成立,必須有1-y0=0,
結(jié)合(*)式得x20+y20+2x0-y0=0,
解得或
經(jīng)檢驗(yàn)知,點(diǎn)(0,1),(-2,1)均在圓C上,因此圓C過(guò)定點(diǎn).
【點(diǎn)撥】本題(2)的解答用到了代數(shù)法求過(guò)三點(diǎn)的圓的方程,體現(xiàn)了設(shè)而不求的思想.(3)的解答同樣運(yùn)用了代數(shù)的恒等思想,同時(shí)問(wèn)題體現(xiàn)了較強(qiáng)的探究性.
【變式訓(xùn)練3】(2010安徽)動(dòng)點(diǎn)A(x,y)在圓x2+y2=1上繞坐標(biāo)原點(diǎn)沿逆時(shí)針?lè)较騽蛩傩D(zhuǎn),12秒旋轉(zhuǎn)一周.已知時(shí)間t=0時(shí),點(diǎn)A的坐標(biāo)是(12,32),則當(dāng)0≤t≤12時(shí),動(dòng)點(diǎn)A的縱坐標(biāo)y關(guān)于t(單位:秒)的函數(shù)的單調(diào)遞增區(qū)間是()
A.[0,1]B.[1,7]C.[7,12]D.[0,1]和[7,12]
【解析】選D.由題意知角速度為2π12=π6,故可得y=sin(π6t+π3),0≤t≤12,
π3≤π6t+π3≤π2或32π≤π6t+π3≤52π,所以0≤t≤1或7≤t≤12.
所以單調(diào)遞增區(qū)間為[0,1]和[7,12].
總結(jié)提高
1.確定圓的方程需要三個(gè)獨(dú)立條件,“選標(biāo)準(zhǔn),定參數(shù)”是解題的基本方法.一般來(lái)講,條件涉及圓上的多個(gè)點(diǎn),可選擇一般方程;條件涉及圓心和半徑,可選圓的標(biāo)準(zhǔn)方程.
2.解決與圓有關(guān)的問(wèn)題,應(yīng)充分運(yùn)用圓的幾何性質(zhì)幫助解題.解決與圓有關(guān)的最值問(wèn)題時(shí),可根據(jù)代數(shù)式子的幾何意義,借助于平面幾何知識(shí),數(shù)形結(jié)合解決.也可以利用圓的參數(shù)方程解決最值問(wèn)題.
8.4直線與圓、圓與圓的位置關(guān)系
典例精析
題型一直線與圓的位置關(guān)系的判斷
【例1】已知圓的方程x2+y2=2,直線y=x+b,當(dāng)b為何值時(shí),
(1)直線與圓有兩個(gè)公共點(diǎn);
(2)直線與圓只有一個(gè)公共點(diǎn).
【解析】方法一:(幾何法)
設(shè)圓心O(0,0)到直線y=x+b的距離為d,d=|b|12+12=|b|2,半徑r=2.
當(dāng)d<r時(shí),直線與圓相交,|b|2<2,-2<b<2,
所以當(dāng)-2<b<2時(shí),直線與圓有兩個(gè)公共點(diǎn).
當(dāng)d=r時(shí),直線與圓相切,|b|2=2,b=±2,
所以當(dāng)b=±2時(shí),直線與圓只有一個(gè)公共點(diǎn).
方法二:(代數(shù)法)
聯(lián)立兩個(gè)方程得方程組
消去y得2x2+2bx+b2-2=0,Δ=16-4b2.
當(dāng)Δ>0,即-2<b<2時(shí),有兩個(gè)公共點(diǎn);
當(dāng)Δ=0,即b=±2時(shí),有一個(gè)公共點(diǎn).
【點(diǎn)撥】解決直線與圓的位置關(guān)系的問(wèn)題時(shí),要注意運(yùn)用數(shù)形結(jié)合思想,既要運(yùn)用平面幾何中有關(guān)圓的性質(zhì),又要結(jié)合待定系數(shù)法運(yùn)用直線方程中的基本關(guān)系,養(yǎng)成勤畫(huà)圖的良好習(xí)慣.
【變式訓(xùn)練1】圓2x2+2y2=1與直線xsinθ+y-1=0(θ∈R,θ≠kπ+π2,k∈Z)的位置關(guān)系是()
A.相離B.相切C.相交D.不能確定
【解析】選A.易知圓的半徑r=22,設(shè)圓心到直線的距離為d,則d=1sin2θ+1.
因?yàn)棣取佴?+kπ,k∈Z.所以0≤sin2θ<1,
所以22<d≤1,即d>r,所以直線與圓相離.
題型二圓與圓的位置關(guān)系的應(yīng)用
【例2】如果圓C:(x-a)2+(y-a)2=4上總存在兩個(gè)點(diǎn)到原點(diǎn)的距離為1,求實(shí)數(shù)a的取值范圍.
【解析】到原點(diǎn)的距離等于1的點(diǎn)在單位圓O:x2+y2=1上.當(dāng)圓C與圓O有兩個(gè)公共點(diǎn)時(shí),符合題意,故應(yīng)滿足2-1<|OC|<2+1,
所以1<a2+a2<3,即22<|a|<322,
所以-322<a<-22或22<a<322為所求a的范圍.
【變式訓(xùn)練2】?jī)蓤A(x+1)2+(y-1)2=r2和(x-2)2+(y+2)2=R2相交于P,Q兩點(diǎn),若點(diǎn)P的坐標(biāo)為(1,2),則點(diǎn)Q的坐標(biāo)為.
【解析】由兩圓的方程可知它們的圓心坐標(biāo)分別為(-1,1),(2,-2),則過(guò)它們圓心的直線方程為x-(-1)2-(-1)=y(tǒng)-1-2-1,即y=-x.
根據(jù)圓的幾何性質(zhì)可知兩圓的交點(diǎn)應(yīng)關(guān)于過(guò)它們圓心的直線對(duì)稱.
故由P(1,2)可得它關(guān)于直線y=-x的對(duì)稱點(diǎn),即點(diǎn)Q的坐標(biāo)為(-2,-1).
題型三圓的弦長(zhǎng)、中點(diǎn)弦的問(wèn)題
【例3】已知點(diǎn)P(0,5)及圓C:x2+y2+4x-12y+24=0.
(1)若直線l過(guò)點(diǎn)P且被圓C截得的線段長(zhǎng)為43,求l的方程;
(2)求圓C內(nèi)過(guò)點(diǎn)P的弦的中點(diǎn)的軌跡方程.
【解析】(1)如圖,AB=43,D是AB的中點(diǎn),則AD=23,AC=4,
在Rt△ADC中,可得CD=2.
設(shè)所求直線的斜率為k,則直線的方程為y-5=kx,即kx-y+5=0.由點(diǎn)C到直線的距離公式|-2k-6+5|k2+1=2,
得k=34,此時(shí)直線l的方程為3x-4y+20=0.
又直線l的斜率不存在時(shí),也滿足題意,此時(shí)的方程為x=0.
所以所求直線為x=0或3x-4y+20=0.(也可以用弦長(zhǎng)公式求解)
(2)設(shè)圓C上過(guò)點(diǎn)P的弦的中點(diǎn)為D(x,y),
因?yàn)镃D⊥PD,所以=0,即(x+2,y-6)(x,y-5)=0,
化簡(jiǎn)得軌跡方程x2+y2+2x-11y+30=0.
【點(diǎn)撥】在研究與弦的中點(diǎn)有關(guān)問(wèn)題時(shí),注意運(yùn)用“平方差法”,即設(shè)弦AB兩端點(diǎn)的坐標(biāo)分別為A(x1,y1),B(x2,y2),中點(diǎn)為(x0,y0),
由得k=y(tǒng)1-y2x1-x2=-x1+x2y1+y2=-x0y0.
該法常用來(lái)解決與弦的中點(diǎn)、直線的斜率有關(guān)的問(wèn)題.
【變式訓(xùn)練3】已知圓的方程為x2+y2-6x-8y=0,設(shè)該圓過(guò)點(diǎn)(3,5)的最長(zhǎng)弦和最短弦分別為AC和BD,則四邊形ABCD的面積為()
A.106B.206C.306D.406
【解析】選B.圓的方程化成標(biāo)準(zhǔn)方程(x-3)2+(y-4)2=25,過(guò)點(diǎn)(3,5)的最長(zhǎng)弦為AC=10,最短弦為BD=252-12=46,S=12ACBD=206.
總結(jié)提高
1.解決直線與圓、圓與圓的位置關(guān)系有代數(shù)法和幾何法兩種,用幾何法解題時(shí)要注意抓住圓的幾何特征,因此常常要比代數(shù)法簡(jiǎn)捷.例如,求圓的弦長(zhǎng)公式比較復(fù)雜,利用l=2R2-d2(R表示圓的半徑,d表示弦心距)求弦長(zhǎng)比代數(shù)法要簡(jiǎn)便.
2.處理直線與圓,圓與圓的位置關(guān)系,要全面地考查各種位置關(guān)系,防止漏解,如設(shè)切線為點(diǎn)斜式,要考慮斜率不存在的情況是否合題意,兩圓相切應(yīng)考慮外切和內(nèi)切兩種情況.
3.處理直線與圓的位置關(guān)系時(shí),特別是有關(guān)交點(diǎn)問(wèn)題時(shí),為避免計(jì)算量過(guò)大,常采用“設(shè)而不求”的方法.
8.5直線與圓的綜合應(yīng)用
典例精析
題型一直線和圓的位置關(guān)系的應(yīng)用
【例1】已知圓C:(x-1)2+(y-2)2=25及直線l:(2m+1)x+(m+1)y=7m+4(m∈R).
(1)求證:不論m為何值,直線l恒過(guò)定點(diǎn);
(2)判斷直線l與圓C的位置關(guān)系;
(3)求直線l被圓截得的弦長(zhǎng)最短時(shí)的弦長(zhǎng)及此時(shí)直線的方程.
【解析】(1)證明:直線方程可寫(xiě)作x+y-4+m(2x+y-7)=0,
由方程組可得
所以不論m取何值,直線l恒過(guò)定點(diǎn)(3,1).
(2)由(3-1)2+(1-2)2=5<5,
故點(diǎn)(3,1)在圓內(nèi),即不論m取何值,直線l總與圓C相交.
(3)由平面幾何知識(shí)可知,當(dāng)直線與過(guò)點(diǎn)M(3,1)的直徑垂直時(shí),弦|AB|最短.
|AB|=2r2-|CM|2=225-[(3-1)2+(1-2)2]=45,
此時(shí)k=-1kCM,即-2m+1m+1=-1-12=2,
解得m=-34,代入原直線方程,得l的方程為2x-y-5=0.
【點(diǎn)撥】解決弦長(zhǎng)問(wèn)題時(shí),可利用弦長(zhǎng)的幾何意義求解.
【變式訓(xùn)練1】若函數(shù)f(x)=-1beax的圖象在x=0處的切線l與圓C:x2+y2=1相離,則P(a,b)與圓C的位置關(guān)系是()
A.在圓外B.在圓內(nèi)C.在圓上D.不能確定
【解析】選B.f(x)=-1beaxf′(x)=-abeaxf′(0)=-ab.
又f(0)=-1b,所以切線l的方程為y+1b=-ab(x-0),即ax+by+1=0,
由l與圓C:x2+y2=1相離得1a2+b2>1a2+b2<1,即點(diǎn)P(a,b)在圓內(nèi),故選B.
題型二和圓有關(guān)的對(duì)稱問(wèn)題
【例2】設(shè)O為坐標(biāo)原點(diǎn),曲線x2+y2+2x-6y+1=0上有兩點(diǎn)P、Q關(guān)于直線x+my+4=0對(duì)稱,又滿足=0.
(1)求m的值;
(2)求直線PQ的方程.
【解析】(1)曲線方程可化為(x+1)2+(y-3)2=9,是圓心為(-1,3),半徑為3的圓.
因?yàn)辄c(diǎn)P,Q在圓上且關(guān)于直線x+my+4=0對(duì)稱,
所以圓心(-1,3)在直線x+my+4=0上,代入得m=-1.
(2)因?yàn)橹本€PQ與直線y=x+4垂直,所以設(shè)P(x1,y1),Q(x2,y2),
則直線PQ的方程為y=-x+b.將直線y=-x+b代入圓的方程,得2x2+2(4-b)x+b2-6b+1=0,Δ=4(4-b)2-4×2(b2-6b+1)>0,解得2-32<b<2+32.
x1+x2=b-4,x1x2=b2-6b+12,
y1y2=(-x1+b)(-x2+b)=b2-b(x1+x2)+x1x2=b2+2b+12,
因?yàn)椋?,所以x1x2+y1y2=0,
即b2-6b+12+b2+2b+12=0,得b=1.
故所求的直線方程為y=-x+1.
【點(diǎn)撥】平面向量與圓的交匯是平面解析幾何的一個(gè)熱點(diǎn)內(nèi)容,解題時(shí),一方面要能夠正確地分析用向量表達(dá)式給出的題目的條件,將它們轉(zhuǎn)化為圖形中相應(yīng)的位置關(guān)系,另一方面還要善于運(yùn)用向量的運(yùn)算解決問(wèn)題.
【變式訓(xùn)練2】若曲線x2+y2+x-6y+3=0上兩點(diǎn)P、Q滿足①關(guān)于直線kx-y+4=0對(duì)稱;②OP⊥OQ,則直線PQ的方程為.
【解析】由①知直線kx-y+4=0過(guò)圓心(-12,3),所以k=2,故kPQ=-12.
設(shè)直線PQ的方程為y=-12x+t,與圓的方程聯(lián)立消去y,
得54x2+(4-t)x+t2-6t+3=0.(*)
設(shè)P(x1,y1),Q(x2,y2),由于OP⊥OQ,所以x1x2+y1y2=0,
即x1x2+(-12x1+t)(-12x2+t)=0,所以(x1+x2)(-12t)+54x1x2+t2=0.
由(*)知,x1+x2=4(t-4)5,x1x2=4(t2-6t+3)5,代入上式,解得t=32或t=54.
此時(shí)方程(*)的判別式Δ>0.從而直線的方程為y=-12x+32或y=-12x+54,
即x+2y-3=0或2x+4y-5=0為所求直線方程.
題型三與圓有關(guān)的最值問(wèn)題
【例3】求與直線x+y-2=0和曲線x2+y2-12x-12y+54=0都相切的半徑最小的圓的標(biāo)準(zhǔn)方程.
【解析】曲線x2+y2-12x-12y+54=0可化為
(x-6)2+(y-6)2=18,它表示圓心為(6,6),半徑為32的圓.
作出直線x+y-2=0與圓(x-6)2+(y-6)2=18,
由圖形可知,當(dāng)所求圓的圓心在直線y=x上時(shí),半徑最小.
設(shè)其半徑為r,點(diǎn)(6,6)到直線x+y=2的距離為52,所以2r+32=52,即r=2,
點(diǎn)(0,0)到直線x+y=2的距離為2,
所求圓的圓心為(22cos45°,22sin45°),即(2,2),
故所求圓的標(biāo)準(zhǔn)方程為(x-2)2+(y-2)2=2.
【點(diǎn)撥】解決與圓有關(guān)的最值問(wèn)題時(shí),要借助圖形的幾何性質(zhì),利用數(shù)形結(jié)合求解.
【變式訓(xùn)練3】由直線y=x+1上的點(diǎn)向圓C:(x-3)2+(y+2)2=1引切線,則切線長(zhǎng)的最小值為()
A.17B.32C.19D.25
【解析】選A.設(shè)M為直線y=x+1上任意一點(diǎn),過(guò)點(diǎn)M的切線長(zhǎng)為l,則l=|MC|2-r2,當(dāng)|MC|2最小時(shí),l最小,此時(shí)MC與直線y=x+1垂直,即|MC|2min=(3+2+12)2=18,故l的最小值為17.
總結(jié)提高
1.解決直線與圓的綜合問(wèn)題時(shí),一方面,我們要注意運(yùn)用解析幾何的基本思想方法(即幾何問(wèn)題代數(shù)化),把它轉(zhuǎn)化為代數(shù)問(wèn)題,通過(guò)代數(shù)的計(jì)算,使問(wèn)題得到解決;另一方面,由于直線與圓和平面幾何聯(lián)系得非常緊密,因此,我們要勤動(dòng)手,準(zhǔn)確地作出圖形,并充分挖掘幾何圖形中所隱含的條件,利用幾何知識(shí)使問(wèn)題較為簡(jiǎn)捷地得到解決,即注意圓的幾何性質(zhì)的運(yùn)用.
2.解決直線與圓的綜合問(wèn)題時(shí),經(jīng)常要用到距離,因此兩點(diǎn)間的距離公式、點(diǎn)到直線的距離公式要熟練掌握,靈活運(yùn)用.
3.綜合運(yùn)用直線的有關(guān)知識(shí)解決諸如中心對(duì)稱、軸對(duì)稱等一些常見(jiàn)的問(wèn)題.
高三物理一輪復(fù)習(xí)學(xué)案:磁場(chǎng)
20xx屆高三物理一輪復(fù)習(xí)學(xué)案:磁場(chǎng)
教學(xué)目標(biāo)
1.了解磁場(chǎng)的產(chǎn)生和基本特性,加深對(duì)場(chǎng)的客觀性、物質(zhì)性的理解。
2.通過(guò)磁場(chǎng)與電場(chǎng)的聯(lián)系,進(jìn)一步使學(xué)生了解和探究看不見(jiàn)、摸不著的場(chǎng)的作用的方法.掌握描述磁場(chǎng)的各種物理量。
3.掌握安培力的計(jì)算方法和左手定則的使用方法和應(yīng)用。
4.使學(xué)生掌握帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的規(guī)律。
5.培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用平面幾何知識(shí)解決物理問(wèn)題的能力。
6.進(jìn)行理論聯(lián)系實(shí)際的思想教育。
教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)分析
1.對(duì)磁感強(qiáng)度、磁通量的物理意義的理解及它們?cè)诟鞣N典型磁場(chǎng)中的分布情況。
2.對(duì)安培力和電磁力矩的大小、方向的分析。
3.如何確定圓運(yùn)動(dòng)的圓心和軌跡。
4.如何運(yùn)用數(shù)學(xué)工具解決物理問(wèn)題。
教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)
一、基本概念
1.磁場(chǎng)的產(chǎn)生
(1)磁極周圍有磁場(chǎng)。
(2)電流周圍有磁場(chǎng)(奧斯特)。
安培提出分子電流假說(shuō)(又叫磁性起源假說(shuō)),認(rèn)為磁極的磁場(chǎng)和電流的磁場(chǎng)都是由電荷的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的。(不等于說(shuō)所有磁場(chǎng)都是由運(yùn)動(dòng)電荷產(chǎn)生的。)
(3)變化的電場(chǎng)在周圍空間產(chǎn)生磁場(chǎng)(麥克斯韋)。
磁場(chǎng)是一種特殊的物質(zhì),我們看不到,但可以通過(guò)它的作用效果感知它的存在,并對(duì)它進(jìn)行研究和描述。它的基本特征是對(duì)處于其中的通電導(dǎo)線、運(yùn)動(dòng)電荷或磁體的磁極能施加力的作用。磁現(xiàn)象的電本質(zhì)是指所有磁現(xiàn)象都可歸納為:運(yùn)動(dòng)電荷之間通過(guò)磁場(chǎng)而發(fā)生的相互作用。
2.磁場(chǎng)的基本性質(zhì)
磁場(chǎng)對(duì)放入其中的磁極和電流有磁場(chǎng)力的作用(對(duì)磁極一定有力的作用;對(duì)電流只是可能有力的作用,當(dāng)電流和磁感線平行時(shí)不受磁場(chǎng)力作用)。這一點(diǎn)應(yīng)該跟電場(chǎng)的基本性質(zhì)相比較。
3.磁感應(yīng)強(qiáng)度
電場(chǎng)和磁場(chǎng)都是無(wú)法直接看到的物質(zhì)。我們?cè)诿枋鲭妶?chǎng)時(shí)引入電場(chǎng)強(qiáng)度E這個(gè)物理量,描述磁場(chǎng)則是用磁感應(yīng)強(qiáng)度B。研究這兩個(gè)物理量采用試探法,即在場(chǎng)中引入試探電荷或試探電流元,研究電磁場(chǎng)對(duì)它們的作用情況,從而判定場(chǎng)的分布情況。試探法是一種很好的研究方法,它能幫助我們研究一些因無(wú)法直接觀察或接近而感知的物質(zhì),如電磁場(chǎng)。
磁感強(qiáng)度的定義式為:B=F/IL(條件是勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,或ΔL很小,并且L⊥B)
其中電流元(IL)受的磁場(chǎng)力的大小與電流方向相關(guān)。因此采用電流與磁場(chǎng)方向垂直時(shí)受的最大力F來(lái)定義B。
研究電場(chǎng)、磁場(chǎng)的基本方法是類似的。但磁場(chǎng)對(duì)電流的作用更復(fù)雜一些,涉及到方向問(wèn)題。我們分析此類問(wèn)題時(shí)要多加注意。
磁感應(yīng)強(qiáng)度B的單位是特斯拉,符號(hào)為T,1T=1N/(Am)=1kg/(As2)
磁感強(qiáng)度矢量性:磁感強(qiáng)度是描述磁場(chǎng)的物理量。因此它的大小表征了磁場(chǎng)的強(qiáng)弱,而它的方向,也就是磁場(chǎng)中某點(diǎn)小磁針靜止時(shí)N極的指向,則代表該處磁場(chǎng)的方向。同時(shí),它也滿足矢量疊加的原理:若某點(diǎn)的磁場(chǎng)幾個(gè)場(chǎng)源共同形成,則該點(diǎn)的磁感強(qiáng)度為幾個(gè)場(chǎng)源在該點(diǎn)單獨(dú)產(chǎn)生的磁感強(qiáng)度的矢量和。
4.磁感線
(1)用來(lái)形象地描述磁場(chǎng)中各點(diǎn)的磁場(chǎng)方向和強(qiáng)弱的曲線。磁感線上每一點(diǎn)的切線方向就是該點(diǎn)的磁場(chǎng)方向,也就是在該點(diǎn)小磁針靜止時(shí)N極的指向。磁感線的疏密表示磁場(chǎng)的強(qiáng)弱。
特點(diǎn):磁體外方向N極指向S極(內(nèi)部反之)。
(2)磁感線是封閉曲線(和靜電場(chǎng)的電場(chǎng)線不同)。
(3)要熟記常見(jiàn)的幾種磁場(chǎng)的磁感線:
(4)安培定則(右手螺旋定則):對(duì)直導(dǎo)線,四指指磁感線方向;對(duì)環(huán)行電流,大拇指指中心軸線上的磁感線方向;對(duì)長(zhǎng)直螺線管大拇指指螺線管內(nèi)部的磁感線方向。
【例題1】如圖所示,兩根垂直紙面平行放置的直導(dǎo)線A、C由通有等大電流,在紙面上距A、C等遠(yuǎn)處有一點(diǎn)P。若P點(diǎn)磁感強(qiáng)度及方向水平向左,則導(dǎo)線A、C中的電流方向是如下哪種說(shuō)法?
A.A中向紙里,C中向紙外
B.A中向紙外,C中向紙里
C.A、C中均向紙外
D.A、C中均向紙里
5.磁通量
如果在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中有一個(gè)與磁場(chǎng)方向垂直的平面,其面積為S,則定義B與S的乘積為穿過(guò)這個(gè)面的磁通量,用U表示。U是標(biāo)量,但是有方向(進(jìn)該面或出該面)。單位為韋伯,符號(hào)為Wb。1Wb=1Tm2=1Vs=1kgm2/(As2)。
穿過(guò)磁場(chǎng)中某一面積的磁感線條數(shù)稱為穿過(guò)這一面積的磁通量。定義式為:U=BS⊥(S⊥為垂直于B的面積)。磁感強(qiáng)度是描述磁場(chǎng)某點(diǎn)的性質(zhì),而磁通量是描述某一面積內(nèi)磁場(chǎng)的性質(zhì)。由B=U/S⊥可知磁感強(qiáng)度又可稱為磁通量密度。在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,當(dāng)B與S的夾角為α?xí)r,有U=BSsinα。
【例題2】如圖所示,在水平虛線上方有磁感強(qiáng)度為2B,方向水平向右的勻強(qiáng)磁場(chǎng),水平虛線下方有磁感強(qiáng)度為B,方向水平向左的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的正方形線圈放置在兩個(gè)磁場(chǎng)中,線圈平面與水平面成α角,線圈處于兩磁場(chǎng)中的部分面積相等,則穿過(guò)線圈平面的磁通量大小為多少?
分析:注意到B與S不垂直,應(yīng)把S投影到與B垂直的方向上;水平虛線上下兩部分磁場(chǎng)大小與方向的不同。應(yīng)求兩部分磁通量按標(biāo)量疊加,求代數(shù)和。
解:(以向右為正)U=U1+U2=[(2BL2/2)-(BL2/2)]sinα=BL2sinα/2
二、安培力(磁場(chǎng)對(duì)電流的作用力)
討論如下幾種情況安培力的大小計(jì)算,并用左手定則對(duì)其方向進(jìn)行判斷。
安培力大?。篎=B⊥IL.B⊥為磁感強(qiáng)度與電流方向垂直分量。
方向:左手定則(內(nèi)容略)。注意安培力總是與磁場(chǎng)方向和電流方向決定的平面垂直(除了二者平行,安培力為0的情況)。
1.安培力方向的判定
(1)用左手定則。
(2)用“同性相斥,異性相吸”(只適用于磁鐵之間或磁體位于螺線管外部時(shí))。
(3)用“同向電流相吸,反向電流相斥”(反映了磁現(xiàn)象的電本質(zhì))??梢园褩l形磁鐵等效為長(zhǎng)直螺線管(不要把長(zhǎng)直螺線管等效為條形磁鐵)。
只要兩導(dǎo)線不是互相垂直的,都可以用“同向電流相吸,反向電流相斥”判定相互作用的磁場(chǎng)力的方向;當(dāng)兩導(dǎo)線互相垂直時(shí),用左手定則判定。
【例題3】如圖所示,可以自由移動(dòng)的豎直導(dǎo)線中通有向下的電流,不計(jì)通電導(dǎo)線的重力,僅在磁場(chǎng)力作用下,導(dǎo)線將如何移動(dòng)?
解:先畫(huà)出導(dǎo)線所在處的磁感線,上下兩部分導(dǎo)線所受安培力的方向相反,使導(dǎo)線從左向右看順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng);同時(shí)又受到豎直向上的磁場(chǎng)的作用而向右移動(dòng)(不要說(shuō)成先轉(zhuǎn)90°后平移)。分析的關(guān)鍵是畫(huà)出相關(guān)的磁感線。
【例題4】條形磁鐵放在粗糙水平面上,正中的正上方有一導(dǎo)線,通有圖示方向的電流后,磁鐵對(duì)水平面的壓力將會(huì)(增大、減小還是不變?)。水平面對(duì)磁鐵的摩擦力大小為。
解:本題有多種分析方法。(1)畫(huà)出通電導(dǎo)線中電流的磁場(chǎng)中通過(guò)兩極的那條磁感線(如圖中粗虛線所示),可看出兩極受的磁場(chǎng)力的合力豎直向上。磁鐵對(duì)水平面的壓力減小,但不受摩擦力。(2)畫(huà)出條形磁鐵的磁感線中通過(guò)通電導(dǎo)線的那一條(如圖中細(xì)虛線所示),可看出導(dǎo)線受到的安培力豎直向下,因此條形磁鐵受的反作用力豎直向上。(3)把條形磁鐵等效為通電螺線管,上方的電流是向里的,與通電導(dǎo)線中的電流是同向電流,所以互相吸引。
【例題5】如圖在條形磁鐵N極附近懸掛一個(gè)線圈,當(dāng)線圈中通有逆時(shí)針?lè)较虻碾娏鲿r(shí),線圈將向哪個(gè)方向偏轉(zhuǎn)?
解:用“同向電流互相吸引,反向電流互相排斥”最簡(jiǎn)單:條形磁鐵的等效螺線管的電流在正面是向下的,與線圈中的電流方向相反,互相排斥,而左邊的線圈匝數(shù)多所以線圈向右偏轉(zhuǎn)。(本題如果用“同名磁極相斥,異名磁極相吸”將出現(xiàn)判斷錯(cuò)誤,因?yàn)槟侵贿m用于線圈位于磁鐵外部的情況。)
【例題6】電視機(jī)顯象管的偏轉(zhuǎn)線圈示意圖如右,即時(shí)電流方向如圖所示。該時(shí)刻由里向外射出的電子流將向哪個(gè)方向偏轉(zhuǎn)?
解:畫(huà)出偏轉(zhuǎn)線圈內(nèi)側(cè)的電流,是左半線圈靠電子流的一側(cè)為向里,右半線圈靠電子流的一側(cè)為向外。電子流的等效電流方向是向里的,根據(jù)“同向電流互相吸引,反向電流互相排斥”,可判定電子流向左偏轉(zhuǎn)。(本題用其它方法判斷也行,但不如這個(gè)方法簡(jiǎn)潔)。
2.安培力大小的計(jì)算
F=BLIsinα(α為B、L間的夾角)高中只要求會(huì)計(jì)算α=0(不受安培力)和α=90°兩種情況。
【例題7】如圖所示,光滑導(dǎo)軌與水平面成α角,導(dǎo)軌寬L。勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。金屬桿長(zhǎng)也為L(zhǎng),質(zhì)量為m,水平放在導(dǎo)軌上。當(dāng)回路總電流為I1時(shí),金屬桿正好能靜止。求:(1)B至少多大?這時(shí)B的方向如何?(2)若保持B的大小不變而將B的方向改為豎直向上,應(yīng)把回路總電流I2調(diào)到多大才能使金屬桿保持靜止?
解:畫(huà)出金屬桿的截面圖。由三角形定則可知,只有當(dāng)安培力方向沿導(dǎo)軌平面向上時(shí)安培力才最小,B也最小。根據(jù)左手定則,這時(shí)B應(yīng)垂直于導(dǎo)軌平面向上,大小滿足:BI1L=mgsinα,B=mgsinα/I1L。
當(dāng)B的方向改為豎直向上時(shí),這時(shí)安培力的方向變?yōu)樗较蛴遥貙?dǎo)軌方向合力為零,得BI2Lcosα=mgsinα,I2=I1/cosα。(在解這類題時(shí)必須畫(huà)出截面圖,只有在截面圖上才能正確表示各力的準(zhǔn)確方向,從而弄清各矢量方向間的關(guān)系)。
【例題8】如圖所示,質(zhì)量為m的銅棒搭在U形導(dǎo)線框右端,棒長(zhǎng)和框?qū)捑鶠長(zhǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向豎直向下。電鍵閉合后,在磁場(chǎng)力作用下銅棒被平拋出去,下落h后落在水平面上,水平位移為s。求閉合電鍵后通過(guò)銅棒的電荷量Q。
解:閉合電鍵后的極短時(shí)間內(nèi),銅棒受安培力向右的沖量FΔt=mv0而被平拋出去,其中F=BIL,而瞬時(shí)電流和時(shí)間的乘積等于電荷量Q=IΔt,由平拋規(guī)律可算銅棒離開(kāi)導(dǎo)線框時(shí)的初速度,最終可得。
三、洛倫茲力
1.洛倫茲力
運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中受到的磁場(chǎng)力叫洛倫茲力,它是安培力的微觀表現(xiàn)。
公式的推導(dǎo):如圖所示,整個(gè)導(dǎo)線受到的磁場(chǎng)力(安培力)為F安=BIL;其中I=nesv;設(shè)導(dǎo)線中共有N個(gè)自由電子N=nsL;每個(gè)電子受的磁場(chǎng)力為F,則F安=NF。由以上四式可得F=qvB。條件是v與B垂直。當(dāng)v與B成θ角時(shí),F(xiàn)=qvBsinθ。
2.洛倫茲力方向的判定
在用左手定則時(shí),四指必須指電流方向(不是速度方向),即正電荷定向移動(dòng)的方向;對(duì)負(fù)電荷,四指應(yīng)指負(fù)電荷定向移動(dòng)方向的反方向。
【例題9】磁流體發(fā)電機(jī)原理圖如右。等離子體高速?gòu)淖笙蛴覈娚?,兩極板間有如圖方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。該發(fā)電機(jī)哪個(gè)極板為正極??jī)砂彘g最大電壓為多少?
解:由左手定則,正、負(fù)離子受的洛倫茲力分別向上、向下。所以上極板為正。正、負(fù)極板間會(huì)產(chǎn)生電場(chǎng)。當(dāng)剛進(jìn)入的正負(fù)離子受的洛倫茲力與電場(chǎng)力等值反向時(shí),達(dá)到最大電壓:U=Bdv。當(dāng)外電路斷開(kāi)時(shí),這也就是電動(dòng)勢(shì)E。當(dāng)外電路接通時(shí),極板上的電荷量減小,板間場(chǎng)強(qiáng)減小,洛倫茲力將大于電場(chǎng)力,進(jìn)入的正負(fù)離子又將發(fā)生偏轉(zhuǎn)。這時(shí)電動(dòng)勢(shì)仍是E=Bdv,但路端電壓將小于Bdv。
在定性分析時(shí)特別需要注意的是:
(1)正負(fù)離子速度方向相同時(shí),在同一磁場(chǎng)中受洛倫茲力方向相反。
(2)外電路接通時(shí),電路中有電流,洛倫茲力大于電場(chǎng)力,兩板間電壓將小于Bdv,但電動(dòng)勢(shì)不變(和所有電源一樣,電動(dòng)勢(shì)是電源本身的性質(zhì)。)
(3)注意在帶電粒子偏轉(zhuǎn)聚集在極板上以后新產(chǎn)生的電場(chǎng)的分析。在外電路斷開(kāi)時(shí)最終將達(dá)到平衡態(tài)。
【例題10】半導(dǎo)體靠自由電子(帶負(fù)電)和空穴(相當(dāng)于帶正電)導(dǎo)電,分為p型和n型兩種。p型半導(dǎo)體中空穴為多數(shù)載流子;n型半導(dǎo)體中自由電子為多數(shù)載流子。用以下實(shí)驗(yàn)可以判定一塊半導(dǎo)體材料是p型還是n型:將材料放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,通以圖示方向的電流I,用電壓表比較上下兩個(gè)表面的電勢(shì)高低,若上極板電勢(shì)高,就是p型半導(dǎo)體;若下極板電勢(shì)高,就是n型半導(dǎo)體。試分析原因。
解:分別判定空穴和自由電子所受的洛倫茲力的方向,由于四指指電流方向,都向右,所以洛倫茲力方向都向上,它們都將向上偏轉(zhuǎn)。p型半導(dǎo)體中空穴多,上極板的電勢(shì)高;n型半導(dǎo)體中自由電子多,上極板電勢(shì)低。
注意:當(dāng)電流方向相同時(shí),正、負(fù)離子在同一個(gè)磁場(chǎng)中的所受的洛倫茲力方向相同,所以偏轉(zhuǎn)方向相同。
3.洛倫茲力大小的計(jì)算
帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中僅受洛倫茲力而做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí),洛倫茲力充當(dāng)向心力,由此可以推導(dǎo)出該圓周運(yùn)動(dòng)的半徑公式和周期公式:,。
【例題11】如圖直線MN上方有磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。正、負(fù)電子同時(shí)從同一點(diǎn)O以與MN成30°角的同樣速度v射入磁場(chǎng)(電子質(zhì)量為m,電荷為e),它們從磁場(chǎng)中射出時(shí)相距多遠(yuǎn)?射出的時(shí)間差是多少?
解:正負(fù)電子的半徑和周期是相同的。只是偏轉(zhuǎn)方向相反。先確定圓心,畫(huà)出半徑,由對(duì)稱性知:射入、射出點(diǎn)和圓心恰好組成正三角形。所以兩個(gè)射出點(diǎn)相距2r,由圖還看出經(jīng)歷時(shí)間相差2T/3。答案為射出點(diǎn)相距,時(shí)間差為。關(guān)鍵是找圓心、找半徑和用對(duì)稱。
【例題12】一個(gè)質(zhì)量為m電荷量為q的帶電粒子從x軸上的P(a,0)點(diǎn)以速度v,沿與x正方向成60°的方向射入第一象限內(nèi)的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,并恰好垂直于y軸射出第一象限。求勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B和射出點(diǎn)的坐標(biāo)。
解:由射入、射出點(diǎn)的半徑可找到圓心O/,并得出半徑為,;射出點(diǎn)坐標(biāo)為(0,)。
四、帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)
1.帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)規(guī)律
初速度力的特點(diǎn)運(yùn)動(dòng)規(guī)律
v=0f洛=0靜止
v//Bf洛=0勻速直線運(yùn)動(dòng)
v⊥Bf洛=Bqv勻速圓周運(yùn)動(dòng),半徑,周期
v與B成θ角f洛=Bqv⊥(0<θ<90°)較復(fù)雜的曲線運(yùn)動(dòng),高中階段不要求
2.帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)
(1)穿過(guò)矩形磁場(chǎng)區(qū)。一定要先畫(huà)好輔助線(半徑、速度及延長(zhǎng)線)。偏轉(zhuǎn)角由sinθ=L/R求出。側(cè)移由R2=L2-(R-y)2解出。經(jīng)歷時(shí)間由得出。
注意,這里射出速度的反向延長(zhǎng)線與初速度延長(zhǎng)線的交點(diǎn)不再是寬度線段的中點(diǎn),這點(diǎn)與帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)結(jié)論不同!
(2)穿過(guò)圓形磁場(chǎng)區(qū)。畫(huà)好輔助線(半徑、速度、軌跡圓的圓心、連心線)。偏角可由求出。經(jīng)歷時(shí)間由得出。
注意:由對(duì)稱性,射出線的反向延長(zhǎng)線必過(guò)磁場(chǎng)圓的圓心。
3.解題思路及方法
電荷在洛侖茲力的作用下做勻速圓周運(yùn)動(dòng),圓運(yùn)動(dòng)的圓心的確定方法:
(1)利用洛侖茲力的方向永遠(yuǎn)指向圓心的特點(diǎn),只要找到圓運(yùn)動(dòng)兩個(gè)點(diǎn)上的洛侖茲力的方向,其延長(zhǎng)線的交點(diǎn)必為圓心。
(2)利用圓上弦的中垂線必過(guò)圓心的特點(diǎn)找圓心。
【例題13】氘核、氚核、氦核都垂直磁場(chǎng)方向射入同一勻強(qiáng)磁場(chǎng),求以下幾種情況下,它們軌道半徑之比及周期之比各是多少?(1)以相同速率射入磁場(chǎng);(2)以相同動(dòng)量射入磁場(chǎng);(3)以相同動(dòng)能射入磁場(chǎng)。
解:因?yàn)閹щ娏W釉谕粍驈?qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng),所以圓運(yùn)動(dòng)的半徑,周期。
(1)因?yàn)槿W铀俾氏嗤?,所以,,有?br>
(2)因?yàn)槿W觿?dòng)量相同,所以,,有,
(3)因?yàn)槿W映鮿?dòng)能相同,所以,,有,
通過(guò)例題復(fù)習(xí)基本規(guī)律。由學(xué)生完成,注意公式變換。
【例題14】如圖所示,abcd為絕緣擋板圍成的正方形區(qū)域,其邊長(zhǎng)為L(zhǎng),在這個(gè)區(qū)域內(nèi)存在著磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng).正、負(fù)電子分別從ab擋板中點(diǎn)K,沿垂直擋板ab方向射入場(chǎng)中,其質(zhì)量為m,電量為e。若從d、P兩點(diǎn)都有粒子射出,則正、負(fù)電子的入射速度分別為多少?(其中bP=L/4)
做題過(guò)程中要特別注意分析圓心是怎樣確定的,利用哪個(gè)三角形解題。
提問(wèn):1.怎樣確定圓心?2.利用哪個(gè)三角形求解?
學(xué)生自己求解。
(1)分析:若為正電子,則初態(tài)洛侖茲力方向?yàn)樨Q直向上,該正電子將向上偏轉(zhuǎn)且由d點(diǎn)射出.Kd線段為圓軌跡上的一條弦,其中垂線與洛侖茲力方向延長(zhǎng)線交點(diǎn)必為圓心,設(shè)該點(diǎn)為O1.其軌跡為小于1/4的圓弧。
解:如圖所示,設(shè)圓運(yùn)動(dòng)半徑為R1,則O1K=O1d=R1
由Rt△O1da可知:
而
故
(2)解:若為負(fù)電子,初態(tài)洛侖茲力方向豎直向下,該電子將向下偏轉(zhuǎn)由P點(diǎn)射出,KP為圓軌跡上的一條弦,其中垂線與洛侖茲力方向的交點(diǎn)必為圓心,設(shè)該點(diǎn)為O2,其軌跡為大于1/4圓弧。(如圖所示)
由Rt△KbP可知:
而
故
【例題15】一帶電質(zhì)點(diǎn),質(zhì)量為m,電量為q,以平行于Ox軸的速度v從y軸上的a點(diǎn)射入圖所示第一象限的區(qū)域.為了使該質(zhì)點(diǎn)能從x軸上的b點(diǎn)以垂直于Ox軸的速度v射出,可在適當(dāng)?shù)牡胤郊右粋€(gè)垂直于xy平面、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng).若此磁場(chǎng)僅分布在一個(gè)圓形區(qū)域內(nèi),試求這圓形磁場(chǎng)區(qū)域的最小半徑。重力忽略不計(jì)。
提問(wèn):
1.帶電質(zhì)點(diǎn)的圓運(yùn)動(dòng)半徑多大?
2.帶電質(zhì)點(diǎn)在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡有什么特點(diǎn)?
3.在xy平面內(nèi)什么位置加一個(gè)圓形磁場(chǎng)可使帶電質(zhì)點(diǎn)按題意運(yùn)動(dòng)?其中有什么樣特點(diǎn)的圓形磁場(chǎng)為半徑最小的磁場(chǎng)?常見(jiàn)錯(cuò)誤:
加以aM和bN連線交點(diǎn)為圓心的圓形磁場(chǎng),其圓形磁場(chǎng)最小半徑為R。
分析:帶電質(zhì)點(diǎn)在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng),其半徑為
因?yàn)閹щ娰|(zhì)點(diǎn)在a、b兩點(diǎn)速度方向垂直,所以帶電質(zhì)點(diǎn)在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)軌跡為1/4圓弧,O1為其圓心,如圖所示MN圓弧。
在xy平面內(nèi)加以MN連線為弦,且包含MN圓弧的所有圓形磁場(chǎng)均可使帶電質(zhì)點(diǎn)完成題意運(yùn)動(dòng)。其中以MN連線為半徑的磁場(chǎng)為最小圓形磁場(chǎng)。
解:設(shè)圓形磁場(chǎng)的圓心為O2點(diǎn),半徑為r,則由圖知:
因?yàn)?,所?br>
小結(jié):這是一個(gè)需要逆向思維的問(wèn)題,同時(shí)考查了空間想象能力,即已知粒子運(yùn)動(dòng)軌跡,求所加圓形磁場(chǎng)的位置??紤]問(wèn)題時(shí),要抓住粒子運(yùn)動(dòng)特點(diǎn),即該粒子只在所加磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng),所以粒子運(yùn)動(dòng)的1/4圓弧必須包含在磁場(chǎng)區(qū)域中,且圓運(yùn)動(dòng)起點(diǎn)、終點(diǎn)必須是磁場(chǎng)邊界上的點(diǎn)。然后再考慮磁場(chǎng)的最小半徑。
【例題16】在真空中,半徑為r=3×10-2m的圓形區(qū)域內(nèi),有一勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B=0.2T,方向如圖所示,一帶正電粒子,以初速度v0=106m/s的速度從磁場(chǎng)邊界上直徑ab一端a點(diǎn)處射入磁場(chǎng),已知該粒子荷質(zhì)比為q/m=108C/kg,不計(jì)粒子重力,則(1)粒子在磁場(chǎng)中勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑是多少?(2)若要使粒子飛離磁場(chǎng)時(shí)有最大的偏轉(zhuǎn)角,其入射時(shí)粒子的方向應(yīng)如何(以v0與Oa的夾角θ表示)?最大偏轉(zhuǎn)角多大?
問(wèn)題:
1.第一問(wèn)由學(xué)生自己完成。
2.在圖中畫(huà)出粒子以圖示速度方向入射時(shí)在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌跡圖,并找出速度的偏轉(zhuǎn)角。
3.討論粒子速度方向發(fā)生變化后,粒子運(yùn)動(dòng)軌跡及速度偏轉(zhuǎn)角的比。
分析:(1)圓運(yùn)動(dòng)半徑可直接代入公式求解。
(2)先在圓中畫(huà)出任意一速度方偏轉(zhuǎn)角為初速度與未速度的夾角,且偏轉(zhuǎn)角等于粒子運(yùn)動(dòng)軌跡所對(duì)應(yīng)的圓心角。向入射時(shí),其偏轉(zhuǎn)角為哪個(gè)角?如圖所示。由圖分析知:弦ac是粒子軌跡上的弦,也是圓形磁場(chǎng)的弦。
因此,弦長(zhǎng)的變化一定對(duì)應(yīng)速度偏轉(zhuǎn)角的變化,也一定對(duì)應(yīng)粒子圓運(yùn)動(dòng)軌跡的圓心角的變化。所以當(dāng)弦長(zhǎng)為圓形磁場(chǎng)直徑時(shí),偏轉(zhuǎn)角最大。
解:(1)設(shè)粒子圓運(yùn)動(dòng)半徑為R,則
(2)由圖知:弦長(zhǎng)最大值為ab=2r=6×10-2m
設(shè)速度偏轉(zhuǎn)角最大值為αm,此時(shí)初速度方向與ab連線夾角為θ,則
,故
當(dāng)粒子以與ab夾角為37°斜向右上方入射時(shí),粒子飛離磁場(chǎng)時(shí)有最大偏轉(zhuǎn)角,其最大值為74°。
小結(jié):本題所涉及的問(wèn)題是一個(gè)動(dòng)態(tài)問(wèn)題,即粒子雖然在磁場(chǎng)中均做同一半徑的勻速圓周運(yùn)動(dòng),但因其初速度方向變化,使得粒子運(yùn)動(dòng)軌跡的長(zhǎng)短和位置均發(fā)生變化,要會(huì)靈活運(yùn)用平面幾何知識(shí)去解決.
計(jì)算機(jī)演示:(1)隨粒子入射速度方向的變化,粒子飛離磁場(chǎng)時(shí)速度偏轉(zhuǎn)角的變化。(2)隨粒子入射速度方向的變化,粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的圓心的運(yùn)動(dòng)軌跡。其軌跡為以a點(diǎn)為圓心的一段圓弧。
【例題17】如圖所示,很長(zhǎng)的平行邊界面M、N與N、P間距分別為L(zhǎng)1、L2,其間分別有磁感應(yīng)強(qiáng)度為B1與B2的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū),磁場(chǎng)方向均垂直紙面向里.已知B1≠B2,一個(gè)帶正電的粒子電量為q,質(zhì)量為m,以大小為v0。的速度垂直邊界面M與磁場(chǎng)方向射入MN間磁場(chǎng)區(qū),試討論粒子速度v0應(yīng)滿足什么條件,才能通過(guò)兩個(gè)磁場(chǎng)區(qū),并從邊界面P射出?(不計(jì)粒子重力)
問(wèn)題:
1.該粒子在兩磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)速率是否相同?
2.什么是粒子運(yùn)動(dòng)通過(guò)磁場(chǎng)或不通過(guò)磁場(chǎng)的臨界條件?
3.畫(huà)出軌跡草圖并計(jì)算。
分析:帶電粒子在兩磁場(chǎng)中做半徑不同的勻速圓周運(yùn)動(dòng),但因?yàn)槁鍋銎澚τ肋h(yuǎn)不做功,所以帶電粒子運(yùn)動(dòng)速率不變.粒子恰好不能通過(guò)兩磁場(chǎng)的臨界條件是粒子到達(dá)邊界P時(shí),其速度方向平行于邊界面。粒子在磁場(chǎng)中軌跡如圖所示。再利用平面幾何和圓運(yùn)動(dòng)規(guī)律即可求解。
解:如圖所示,設(shè)O1、O2分別為帶電粒子在磁場(chǎng)B1和B2中運(yùn)動(dòng)軌跡的圓心。則
在磁場(chǎng)B1中運(yùn)動(dòng)的半徑為
在磁場(chǎng)B2中運(yùn)動(dòng)的半徑為
設(shè)角α、β分別為粒子在磁場(chǎng)B1和B2中運(yùn)動(dòng)軌跡所對(duì)應(yīng)圓心角,則由幾何關(guān)系知
,,且α+β=90°
所以
若粒子能通過(guò)兩磁場(chǎng)區(qū),則
小結(jié):
1.洛侖茲力永遠(yuǎn)不做功,因此磁場(chǎng)中帶電粒子的動(dòng)能不變。
2.仔細(xì)審題,挖掘隱含條件。
【例題18】在M、N兩條長(zhǎng)直導(dǎo)線所在的平面內(nèi),一帶電粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡,如圖所示.已知兩條導(dǎo)線M、N只有一條中有恒定電流,另一條導(dǎo)線中無(wú)電流,關(guān)于電流、電流方向和粒子帶電情況及運(yùn)動(dòng)方向,可能是
A.M中通有自上而下的恒定電流,帶正電的粒子從b點(diǎn)向a點(diǎn)運(yùn)動(dòng)
B.M中通有自上而下的恒定電流,帶負(fù)電的粒子從a點(diǎn)向b點(diǎn)運(yùn)動(dòng)
C.N中通有自下而上的恒定電流,帶正電的粒子從b點(diǎn)向a點(diǎn)運(yùn)動(dòng)
D.N中通有自下而上的恒定電流,帶負(fù)電的粒子從a點(diǎn)向b點(diǎn)運(yùn)動(dòng)
讓學(xué)生討論得出結(jié)果。很多學(xué)生會(huì)選擇所有選項(xiàng),或?qū)ΨQ選擇A、D(或B、C)。前者是因?yàn)闆](méi)有考慮直線電流在周圍產(chǎn)生非勻強(qiáng)磁場(chǎng),帶電粒子在其中不做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。后者是在選擇過(guò)程中有很強(qiáng)的猜測(cè)成分。
分析:兩根直線電流在周圍空間產(chǎn)生的磁場(chǎng)為非勻強(qiáng)磁場(chǎng),靠近導(dǎo)線處磁場(chǎng)強(qiáng),遠(yuǎn)離導(dǎo)線處磁場(chǎng)弱。所以帶電粒子在該磁場(chǎng)中不做勻速圓周運(yùn)動(dòng),而是復(fù)雜曲線運(yùn)動(dòng)。因?yàn)閹щ娏W釉谶\(yùn)動(dòng)中始終只受到洛侖茲力作用,所以可以定性使用圓運(yùn)動(dòng)半徑規(guī)律R=mv/Bq。由該規(guī)律知,磁場(chǎng)越強(qiáng)處,曲率半徑越小,曲線越彎曲;反之,曲線彎曲程度越小。
解:選項(xiàng)A、B正確。
小結(jié):這是一道帶電粒子在非勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的問(wèn)題,這時(shí)粒子做復(fù)雜曲線運(yùn)動(dòng),不再是勻速圓周運(yùn)動(dòng)。但在定性解決這類問(wèn)題時(shí)可使用前面所分析的半徑公式。洛侖茲力永遠(yuǎn)不做功仍成立。
五、帶電粒子在混合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)
1.速度選擇器
正交的勻強(qiáng)磁場(chǎng)和勻強(qiáng)電場(chǎng)組成速度選擇器。帶電粒子必須以唯一確定的速度(包括大小、方向)才能勻速(或者說(shuō)沿直線)通過(guò)速度選擇器。否則將發(fā)生偏轉(zhuǎn)。這個(gè)速度的大小可以由洛倫茲力和電場(chǎng)力的平衡得出:qvB=Eq,。在本圖中,速度方向必須向右。
(1)這個(gè)結(jié)論與離子帶何種電荷、電荷多少都無(wú)關(guān)。
(2)若速度小于這一速度,電場(chǎng)力將大于洛倫茲力,帶電粒子向電場(chǎng)力方向偏轉(zhuǎn),電場(chǎng)力做正功,動(dòng)能將增大,洛倫茲力也將增大,粒子的軌跡既不是拋物線,也不是圓,而是一條復(fù)雜曲線;若大于這一速度,將向洛倫茲力方向偏轉(zhuǎn),電場(chǎng)力將做負(fù)功,動(dòng)能將減小,洛倫茲力也將減小,軌跡是一條復(fù)雜曲線。
【例題19】某帶電粒子從圖中速度選擇器左端由中點(diǎn)O以速度v0向右射去,從右端中心a下方的b點(diǎn)以速度v1射出;若增大磁感應(yīng)強(qiáng)度B,該粒子將打到a點(diǎn)上方的c點(diǎn),且有ac=ab,則該粒子帶___電;第二次射出時(shí)的速度為_(kāi)____。
解:B增大后向上偏,說(shuō)明洛倫茲力向上,所以為帶正電。由于洛倫茲力總不做功,所以兩次都是只有電場(chǎng)力做功,第一次為正功,第二次為負(fù)功,但功的絕對(duì)值相同。,故。
【例題20】如圖所示,一個(gè)帶電粒子兩次以同樣的垂直于場(chǎng)線的初速度v0分別穿越勻強(qiáng)電場(chǎng)區(qū)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū),場(chǎng)區(qū)的寬度均為L(zhǎng)偏轉(zhuǎn)角度均為α,求E∶B
解:分別利用帶電粒子的偏角公式。在電場(chǎng)中偏轉(zhuǎn):
,在磁場(chǎng)中偏轉(zhuǎn):,由以上兩式可得。可以證明:當(dāng)偏轉(zhuǎn)角相同時(shí),側(cè)移必然不同(電場(chǎng)中側(cè)移較大);當(dāng)側(cè)移相同時(shí),偏轉(zhuǎn)角必然不同(磁場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)角較大)。
2.帶電微粒在重力、電場(chǎng)力、磁場(chǎng)力共同作用下的運(yùn)動(dòng)
(1)帶電微粒在三個(gè)場(chǎng)共同作用下做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。必然是電場(chǎng)力和重力平衡,而洛倫茲力充當(dāng)向心力。
【例題21】一個(gè)帶電微粒在圖示的正交勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)中在豎直面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。則該帶電微粒必然帶_____,旋轉(zhuǎn)方向?yàn)開(kāi)____。若已知圓半徑為r,電場(chǎng)強(qiáng)度為E磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,則線速度為_(kāi)____。
解:因?yàn)楸仨氂须妶?chǎng)力與重力平衡,所以必為負(fù)電;由左手定則得逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng);再由
(2)與力學(xué)緊密結(jié)合的綜合題,要認(rèn)真分析受力情況和運(yùn)動(dòng)情況(包括速度和加速度)。必要時(shí)加以討論。
【例題22】質(zhì)量為m帶電量為q的小球套在豎直放置的絕緣桿上,球與桿間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ。勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)的方向如圖所示,電場(chǎng)強(qiáng)度為E,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。小球由靜止釋放后沿桿下滑。設(shè)桿足夠長(zhǎng),電場(chǎng)和磁場(chǎng)也足夠大,求運(yùn)動(dòng)過(guò)程中小球的最大加速度和最大速度。
解:不妨假設(shè)設(shè)小球帶正電(帶負(fù)電時(shí)電場(chǎng)力和洛倫茲力都將反向,結(jié)論相同)。剛釋放時(shí)小球受重力、電場(chǎng)力、彈力、摩擦力作用,向下加速;開(kāi)始運(yùn)動(dòng)后又受到洛倫茲力作用,彈力、摩擦力開(kāi)始減??;當(dāng)洛倫茲力等于電場(chǎng)力時(shí)加速度最大為g。隨著v的增大,洛倫茲力大于電場(chǎng)力,彈力方向變?yōu)橄蛴?,且不斷增大,摩擦力隨著增大,加速度減小,當(dāng)摩擦力和重力大小相等時(shí),小球速度達(dá)到最大。
若將磁場(chǎng)的方向反向,而其他因素都不變,則開(kāi)始運(yùn)動(dòng)后洛倫茲力向右,彈力、摩擦力不斷增大,加速度減小。所以開(kāi)始的加速度最大為;摩擦力等于重力時(shí)速度最大,為。
高三物理一輪復(fù)習(xí)教學(xué)案
一名優(yōu)秀負(fù)責(zé)的教師就要對(duì)每一位學(xué)生盡職盡責(zé),作為教師就要根據(jù)教學(xué)內(nèi)容制定合適的教案。教案可以讓學(xué)生更好地進(jìn)入課堂環(huán)境中來(lái),幫助教師提前熟悉所教學(xué)的內(nèi)容。教案的內(nèi)容具體要怎樣寫(xiě)呢?為了讓您在使用時(shí)更加簡(jiǎn)單方便,下面是小編整理的“高三物理一輪復(fù)習(xí)教學(xué)案”,僅供參考,希望能為您提供參考!
高三物理一輪復(fù)習(xí)教學(xué)案
課題:運(yùn)動(dòng)學(xué)基本概念
班級(jí)___________姓名_______________學(xué)號(hào)______
一、知識(shí)梳理
1.機(jī)械運(yùn)動(dòng)是指物體相對(duì)于的位置的改變,選擇不同的參照物來(lái)觀察同一個(gè)運(yùn)動(dòng)物體,觀察的結(jié)果往往;
2.質(zhì)點(diǎn)是一種理想化的模型是指;
3.位移表示,位移是量,路程是指,路程是量,只有當(dāng)物體做運(yùn)動(dòng)時(shí)位移的大小才等于路程;
4.時(shí)刻指某,在時(shí)間軸上表示為某一點(diǎn),而時(shí)間指間隔,在時(shí)間軸上表示為兩點(diǎn)間線段的長(zhǎng)度;
5.速度表示質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的,速度是量,它的方向就是物體的方向,也是位移變化的方向,但不一定與位移方向相同;平均速度指,平均速度的方向與位移方向相同,平均速度總是與那一段時(shí)間或那一段位移相對(duì)應(yīng);即時(shí)速度指;
6.勻速直線運(yùn)動(dòng)是指;
二、例題精講
例1.下列關(guān)于質(zhì)點(diǎn)的說(shuō)法正確的是()
A.體積很大的物體不能看成質(zhì)點(diǎn)B.質(zhì)點(diǎn)是一種理想化模型實(shí)際不存在
C.研究車輪的轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)可把車輪看成質(zhì)點(diǎn)D.研究列車從徐州到南京的時(shí)間時(shí)可把車輪看成質(zhì)點(diǎn)
例2.如圖所示,一質(zhì)點(diǎn)沿半徑為R的圓周從A點(diǎn)到B點(diǎn)運(yùn)動(dòng)了半周,它在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中位移大小和路程分別是()
A.πR、πRB.2R、2R
C.2R、πRD.πR、R
例3.關(guān)于時(shí)刻和時(shí)間,下列說(shuō)法正確的是()
A.時(shí)刻表示時(shí)間較短,時(shí)間表示時(shí)間較長(zhǎng)B.時(shí)刻對(duì)應(yīng)位置,時(shí)間對(duì)應(yīng)位移
C.作息時(shí)間表上的數(shù)字均表示時(shí)刻D.1min只能分成60個(gè)時(shí)刻
例4.速度大小是5m/s的甲、乙兩列火車,在同一直路上相向而行。當(dāng)它們相隔2000m時(shí),一只鳥(niǎo)以10m/s的速度離開(kāi)甲車頭向乙車飛去,當(dāng)?shù)竭_(dá)乙車車頭時(shí)立即返回,并這樣連續(xù)在兩車頭間來(lái)回飛著,問(wèn):
(1)當(dāng)兩車頭相遇時(shí),這鳥(niǎo)共飛行了多少時(shí)間?
(2)相遇前這只鳥(niǎo)共飛行了多少中程?
三、隨堂練習(xí)
1.下列說(shuō)法正確的是()
A.參考系就是絕對(duì)不動(dòng)的物體
B.只有選好參考系以后,物體的運(yùn)動(dòng)才能確定
C.同一物體的運(yùn)動(dòng),相對(duì)于不同的參考系,觀察的結(jié)果可能不同
D.我們平常所說(shuō)的樓房是靜止的,是以地球?yàn)閰⒖枷档?br>
2.某運(yùn)動(dòng)員在百米競(jìng)賽中,起跑后第3s未的速度是8m/s,第10s末到達(dá)終點(diǎn)時(shí)的速度是13m/s,他這次跑完全程的平均速度是()
A.11m/sB.10.5m/sC.10m/sD.9.5m/s
四、鞏固提高
1.下列情況中的物體,哪幾種情況可看作質(zhì)點(diǎn)()
A.地面上放一只木箱,在上面箱角處用水平力推它,當(dāng)研究它是先滑動(dòng)還是先翻轉(zhuǎn)時(shí)
B.上述木箱,在外力作用下沿地面作勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)
C.汽車的后輪,在研究牽引力的來(lái)源時(shí)
D.人造衛(wèi)星,在研究它繞地球轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)
2.兩輛汽車在平直公路上勻速并排行駛,甲車內(nèi)一個(gè)人看見(jiàn)窗外樹(shù)木向東移動(dòng),乙車內(nèi)一個(gè)人發(fā)現(xiàn)甲車沒(méi)有運(yùn)動(dòng),如果以大地為參照物,上述事實(shí)說(shuō)明()
A.甲車向西運(yùn)動(dòng),乙車不動(dòng)
B.乙車向西運(yùn)動(dòng),甲車不動(dòng)
C.甲車向西運(yùn)動(dòng),乙車向東運(yùn)動(dòng)
D.甲、乙兩車以相同的速度同時(shí)向西運(yùn)動(dòng)
3.在研究物體的運(yùn)動(dòng)時(shí),下列物體中可以當(dāng)作質(zhì)點(diǎn)處理的是()
A.研究一端固定并可繞該端轉(zhuǎn)動(dòng)的木桿的運(yùn)動(dòng)時(shí)
B.研究用20cm長(zhǎng)的細(xì)線拴著一個(gè)直徑為10cm的小球擺動(dòng)時(shí)
C.研究一體操運(yùn)動(dòng)員在平衡木上動(dòng)作時(shí)
D.研究月球繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)
4.從甲地到乙地的高速公路全長(zhǎng)360km,汽車從甲地出發(fā)歷時(shí)90min,行駛150km,停車10min,然后以v2=120km/h速度繼續(xù)前進(jìn)50min,又停了5min,最后又行駛了45min到達(dá)乙地,則汽車在第一段時(shí)間內(nèi)的平均速度v=km/h,在最后一段時(shí)間內(nèi)的平均速度v=km/h,在全程的平均速度v=km/h。
5.火車從甲站到乙站的正常行駛速度是60km/h,有一次火車從甲站開(kāi)出,由于遲開(kāi)了5分鐘,司機(jī)把速度提高到72km/h,才剛好正點(diǎn)到達(dá)乙站,則甲、乙兩站的距離是km,火車從甲站到乙站正常行駛的時(shí)間為小時(shí)。
6.小球從距地面5m高處落下,被地面反向彈回后,在距地面2m高處被接住,則小球從高處落下到被接住這一過(guò)程中通過(guò)的路程和位移大小分別為()
A.7m,7mB.5m,2mC.5m,3mD.7m,3m
7.如圖是一個(gè)初速度為V0沿直線運(yùn)動(dòng)物體的速度圖象,經(jīng)過(guò)時(shí)間t速度為Vt,則在這段時(shí)間內(nèi)物體的平均速度和加速度a的情況是……………………………()
A.B.
C.a是恒定的D.a是隨時(shí)間t變化的
8一支長(zhǎng)150m的隊(duì)伍沿直線前進(jìn),通訊兵從隊(duì)尾前進(jìn)300m趕到隊(duì)伍前傳達(dá)命令后立即返回。當(dāng)通訊兵到回隊(duì)尾時(shí),隊(duì)伍已前進(jìn)了200m,則此過(guò)程中通訊兵所走的位移是多少?通訊兵所走的路程是多少?