備戰(zhàn)2019高考物理二輪復(fù)習(xí) 專項攻關(guān)高分秘籍 專題03 牛頓運動定律學(xué)案

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1、專題03 牛頓運動定律 【備考建議】 牛頓運動定律是高考的必考內(nèi)容，考查頻率最好的是動力學(xué)的兩類基本問題和動力學(xué)的圖像問題，既有選擇題，也有計算題。計算題往往結(jié)合運動圖像生活中的運動實例，有時還與電場中的帶電體的運動相結(jié)合，涉及多過程或多物體的綜合，難度較大。考生應(yīng)熟練掌握牛頓第二定律及其應(yīng)用，尤其是物體的受力分析、運動分析的方法。 【經(jīng)典例題】 一、 與圖像有關(guān)的加速度問題 【典例1】如圖甲所示為某小區(qū)供兒童娛樂的滑梯示意圖，其中AB為斜面滑槽，BC為水平滑槽，t＝0時刻兒童從頂端A處開始下滑，其運動的速率v隨時間t變化的圖線如圖乙所示．若重力加速度及圖中的v1

2、、v2、t1、t2、t3均為已知量，兒童可視為質(zhì)點，兒童與滑槽間的動摩擦因數(shù)處處相同，經(jīng)過B處前后瞬間的速度大小不變，則可求出(　　) 甲　　　　　　　　　　乙 A．兒童的質(zhì)量 B．兒童與斜面間的動摩擦因數(shù) C．斜面滑槽的傾角 D．斜面滑槽頂端A與水平滑槽間的高度 二、滑塊-傳送帶模型 【典例2】一長木板置于粗糙水平地面上，木板左端放置一小物塊；在木板右方有一墻壁，木板右端與墻壁的距離為4.5 m，如圖(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＝1 s時木板與墻壁碰撞(碰撞時間極短)．碰撞前后木板速度大小不變，方向相反；運動過程中小物塊

3、始終未離開木板．已知碰撞后1 s時間內(nèi)小物塊的v-t圖線如圖(b)所示．木板的質(zhì)量是小物塊質(zhì)量的15倍，重力加速度大小g取10 m/s2.求： (a)　　　　　　　　　　　　(b) (1)木板與地面間的動摩擦因數(shù)μ1及小物塊與木板間的動摩擦因數(shù)μ2； (2)木板的最小長度； (3)木板右端離墻壁的最終距離． 式中，t1＝1 s，s0＝4.5 m是木板碰撞前的位移，v0是小物塊和木板開始運動時的速度． 聯(lián)立①②③式和題給條件得 μ1＝0.1 ④ 在木板與墻壁碰撞后，木板以－v1的初速度向左做勻變速運動，小物塊以v1的初速度向右做勻變速運 (2)設(shè)碰撞后木板的加速度為a3

4、，經(jīng)過時間 Δt，木板和小物塊剛好具有共同速度v3.由牛頓第二定律及 小物塊相對木板的位移為 Δs＝s2－s1 ? 聯(lián)立⑥⑧⑨⑩???式，并代入數(shù)值得 Δs＝6.0 m ? 因為運動過程中小物塊沒有脫離木板，所以木板的最小長度應(yīng)為6.0 m. (3)在小物塊和木板具有共同速度后，兩者向左做勻變速運動直至停止，設(shè)加速度為a4，此過程中小物塊和木板運動的位移為s3.由牛頓第二定律及運動學(xué)公式得 三、超重和失重問題 【典例3】（浙江新高考2018年4月選考科目物理試題）如圖所示，小芳在體重計上完成下蹲動作，下列F-t圖像能反應(yīng)體重計示數(shù)隨時間變化的是 A.

5、B. C. D. 【參考答案】 C 【點睛】人在加速下蹲的過程中，有向下的加速度，處于失重狀態(tài)，在減速下蹲的過程中，加速度方向向上，處于超重狀態(tài)。 四、與加速度相關(guān)的連接體問題 【典例4】如圖所示，物塊A、B疊放在粗糙的水平桌面上，水平外力F作用在B上，使A、B一起沿水平桌面向右加速運動。設(shè)A、B之間的摩擦力為，B與水平桌面間的摩擦力為.在始終保持A、B相對靜止的情況下逐漸增大F，則摩擦力和的大小 （ ） A. 不變、變大 B. 變大、不變 C. 和都變大 D. 和都不變 【答案】 B 【解析】根據(jù)牛頓第二定律得

6、：對A物體：，對整體：，可見，當增大時，加速度增大，變大．而，、、都不變，則不變．故選B。 考點：本題考查了靜摩擦力和最大靜摩擦力、滑動摩擦力、整體法和隔離法、牛頓第二定律。 【典例5】（2018云南省玉溪聯(lián)考）如圖所示，光滑水平面上放置質(zhì)量分別為m、2m和3m的三個木塊，其中質(zhì)量為2m和3m的木塊間用一不可伸長的輕繩相連，輕繩能承受的最大拉力為T?，F(xiàn)用水平拉力F拉其中一個質(zhì)量為3m的木塊，使三個木塊以同一加速度運動，則以下說法正確的是 A．質(zhì)量為2m的木塊受到四個力的作用 B．當F逐漸增大到T時，輕繩剛好被拉斷 C．當F逐漸增大到1. 5T時，輕繩還不會被拉斷 D．輕繩剛要被

7、拉斷時，質(zhì)量為m和2m的木塊間的摩擦力為 【參考答案】C 五、牛頓運動定律的綜合問題 【典例6】【2017·新課標Ⅲ卷】如圖，兩個滑塊A和B的質(zhì)量分別為mA=1 kg和mB=5 kg，放在靜止于水平地面上的木板的兩端，兩者與木板間的動摩擦因數(shù)均為μ1=0.5；木板的質(zhì)量為m=4 kg，與地面間的動摩擦因數(shù)為μ2=0.1。某時刻A、B兩滑塊開始相向滑動，初速度大小均為v0=3 m/s。A、B相遇時，A與木板恰好相對靜止。設(shè)最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，取重力加速度大小g=10 m/s2。求 （1）B與木板相對靜止時，木板的速度； （2）A、B開始運動時，兩者之間的距離。 【

8、答案】（1）1 m/s （2）1.9 m 【解析】（1）滑塊A和B在木板上滑動時，木板也在地面上滑動。設(shè)A、B和木板所受的摩擦力大小分別為f1、f2和f3，A和B相對于地面的加速度大小分別是aA和aB，木板相對于地面的加速度大小為a1。在物塊B與木板達到共同速度前有 ① ② ③ 由牛頓第二定律得 ④ ⑤ ⑥ 設(shè)在t1時刻，B與木板達到共同速度，設(shè)大小為v1。由運動學(xué)公式有 ⑦ ⑧ 聯(lián)立①②③④⑤⑥⑦⑧式，代入已知數(shù)據(jù)得⑨ （也可用如圖的速度–時間圖線求解） 【典例7】如圖所示，在豎直方向上A、B兩物體通過勁度系數(shù)為k的輕質(zhì)彈簧相連，A放在水平地

9、面上；B、C兩物體通過細繩繞過輕質(zhì)定滑輪相連，C放在固定的光滑斜面上。用手拿住C，使細線剛剛拉直但無拉力作用，并保證ab段的細線豎直、cd段的細線與斜面平行。已知A、B的質(zhì)量均為m，C的質(zhì)量為4m，重力加速度為g，細線與滑輪之間的摩擦不計，開始時整個系統(tǒng)處于靜止狀態(tài)。釋放C后它沿斜面下滑，A剛離開地面時，B獲得最大速度， 求：（1）當物體A從開始到剛離開地面時，物體C沿斜面下滑的距離 （2）斜面傾角α （3）B的最大速度。 【答案】 （1）（2）30°（3） 【解析】 由①④⑩?式，解得： （1分） 考點：本題考查牛頓運動定律，動能定理，以及胡克定

10、律等。 【走進高考】 1．如圖22所示，a、b分別是A、B兩物體的v-t圖象，以下說法正確的是(　　) 圖22 A．A物體在5 s內(nèi)一直做勻減速直線運動，B物體在5 s內(nèi)一直做勻速直線運動 B．在5 s內(nèi)A、B兩物體的位移差是35 m C．A物體在第3 s末的速度為12 m/s D．前3 s內(nèi)A物體的位移為60 m 2.如圖甲所示，一長木板在水平地面上運動，初速度為v0，在某時刻（t=0）將一相對于地面靜止的物塊輕放到木板上，己知物塊與木板的質(zhì)量相等，設(shè)物塊與木板間及木板與地面間均有摩擦，物塊與木板間的最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，且物塊始終在木板上。在物塊放到木板上之后

11、，木板運動的速度-時間圖象可能是圖乙中的 3.高空云層中水氣遇冷后凝聚成雨滴下落，設(shè)有大小不同的兩個雨滴a、b，a 雨滴較大．它們在下落的過程中受到的阻力f=ksv2．其中s是雨滴的橫截面積，v是雨滴下落的速度，k為一常數(shù)．取雨落下落時為t=0，設(shè)雨滴為球形，則a、b兩雨滴下落過程中的速度隨時間變化的v—t圖象為 4.（2018中原名校聯(lián)盟）A、B、C、D四個物體在同一條直線上做直線運動，A物體的x－t、B物體的v－t、C物體和D物體的a－t圖象依次如圖所示，規(guī)定水平向右為正，已知物體在t＝0時的速度均為零，且此時C物體在D物體的左邊1．75m處，則 A．其中0～4s內(nèi)物體運

12、動位移最大的是B物體 B．其中0～4s內(nèi)物體運動位移最大的是C物體 C．t＝2．5s時C物體追上D物體 D．t＝3．5s時C物體追上D物體 5.（2016湖南省12校聯(lián)考）我國“蛟龍?zhí)枴鄙顫撈鹘?jīng)過多次試驗，終于在2012年6月24日以7020 m深度創(chuàng)下世界最新紀錄（國外最深不超過6500 m）．這預(yù)示著它可以征服全球99．8%的海底世界，假設(shè)在某次實驗時，深潛器內(nèi)的顯示屏上顯示出了從水面開始下潛到最后返回水面10 min內(nèi)全過程的深度曲線（a）和速度圖象（b），則下列說法中正確的是 A．圖中h3代表本次最大深度 B．全過程中最大加速度是0．025m/s2

13、C．潛水員感到超重發(fā)生在3～4 min和6～8 min的時間段內(nèi) D．整個潛水器在8～10 min時間段內(nèi)機械能守恒． 6.（2018江西南昌三模）如圖所示，光滑水平桌面放置著物塊A，它通過輕繩和輕質(zhì)滑輪懸掛著物塊B。已知A的質(zhì)量為m，B的質(zhì)量為3m，重力加速度大小為g。靜止釋放物塊A、B后 A．相同時間內(nèi)，A、B運動的路程之比為2:1 B．物塊A、B的加速度之比為1:1 C．細繩的拉力為 D．當B下落高度h時，速度為 7.（山西省運城市康杰中學(xué)2018屆高考模擬（四））如圖所示，A、B兩物體用兩根輕質(zhì)細線分別懸掛在天花板上，兩細線與水平方向夾角分別為60°和45°，A、B間

14、拴接的輕質(zhì)彈簧恰好處于水平狀態(tài)，則下列判斷正確的是( ) A. A、B的質(zhì)量之比為1︰ B. A、B所受彈簧彈力大小之比為 C. 懸掛A、B的細線上拉力大小之比為1︰ D. 快速撤去彈簧的瞬間，A、B的瞬時加速度大小之比為1︰ 8.（多選）傳送帶以v1的速度勻速運動，物體以v2的速度滑上傳送帶，物體速度方向與傳送帶運行方向相反，如圖所示，已知傳送帶長度為L，物體與傳送帶之間的動摩擦因數(shù)為μ，則以下判斷正確的是： （ ） A．當v2、μ、L滿足一定條件時，物體可以從A端離開傳送帶，且物體在傳送帶上運動的時間與v1無關(guān) B．當v2、μ、L滿足一定條件時

15、，物體可以從B端離開傳送帶，且物體離開傳送帶時的速度可能大于v1 C．當v2、μ、L滿足一定條件時，物體可以從B端離開傳送帶，且物體離開傳送帶時的速度可能等于v1 D．當v2、μ、L滿足一定條件時，物體可以從B端離開傳送帶，且物體離開傳送帶時的速度可能小于v1 9.如右圖甲所示，質(zhì)量m＝1kg的物塊（可視為質(zhì)點）以v0＝10m／s的初速度從粗糙斜面上的P點沿斜面向上運動到達最高點后，又沿原路返回，其速率隨時間變化的圖像如圖乙所示，已知斜面固定且足夠長．且不計空氣阻力，取g＝10m／s2．下列說法中正確的是 （ ） A．物塊所受的重力與摩擦力之比為3 ：2 B．

16、在t＝1s到t＝6s的時間內(nèi)物塊所受重力的平均功率為50W C．在t＝6s時物體克服摩擦力做功的功率為20W D．在t＝0到t＝1s時間內(nèi)機械能的變化量大小與t＝1s到t＝6s時間內(nèi)機械能變化量大小之比為1 ：5 10.如圖所示，質(zhì)量m＝1 kg的小球放在光滑水平面上，一水平放置的輕彈簧一端與墻相連，另一端與小球相連，一不可伸長的輕質(zhì)細繩一端與小球相連，另一端固定在天花板上，細繩與豎直方向成45°角，此時小球處于靜止狀態(tài)，且水平面對小球的彈力恰為零，取，則在燒斷輕繩的瞬間，下列說法正確的是 （ ） A．小球所受合外力為零 B．小球加速度大小為，方向向左 C．

17、小球加速度大小為，方向向左 D．小球所受合外力的方向沿左下方與豎直方向成角 11.物塊、、和的質(zhì)量均為m，A1、A2用剛性輕桿連接，、用輕質(zhì)彈簧連結(jié)，兩個裝置都放在水平的支托物上，處于平衡狀態(tài)，如圖今突然撤去支托物，讓物塊下落，在除去支托物的瞬間，A1、A2受到的合力分別為和，、受到的合力分別為F1和F2，則 （ ） A．Ff1= 0，F(xiàn)f2= 2mg，F(xiàn)1= 0，F(xiàn)2= 2mg B．Ff1= mg， Ff2= mg，F(xiàn)1= 0，F(xiàn)2= 2mg C．Ff1= mg， Ff2=2mg，F(xiàn)1= mg，F(xiàn)2= mg D．Ff1= mg，?Ff2= mg，F(xiàn)1= m

18、g，F(xiàn)2 = mg 12.【2017·新課標Ⅱ卷】（12分）為提高冰球運動員的加速能力，教練員在冰面上與起跑線距離s0和s1（s1

19、的光滑水平面上，放置一長為L＝1m、質(zhì)量為的木板A，一質(zhì)量為的小物體B以初速度滑上A的上表面，A與B之間的動摩擦因數(shù)為，m/s2； （1）當B剛從A上滑落時，A、B的速度分別是多大？ （2）為使B不從木板A的右端滑落，當B滑上A時，在A的右端始終施加一個水平向右的恒力F，求F的大小應(yīng)滿足的條件。 14.如圖所示，有一質(zhì)量為M=2kg的平板小車靜止在光滑的水平地面上，現(xiàn)有質(zhì)量均為m=1kg的小物塊A和B（均可視為質(zhì)點），由車上P處分別以初速度v1=2m/s向左和v2=4m/s向右運動，最終A、B兩物塊恰好停在小車兩端沒有脫離小車。已知兩物塊與小車間的動摩擦因數(shù)都為μ=0.1，取g=10

20、m/s2。求： （1）小車的長度L； （2）A在小車上滑動的過程中產(chǎn)生的熱量； （3）從A、B開始運動計時，經(jīng)5s小車離原位置的距離。 【參考答案】 1、 【答案】BD　【解析】從v-t圖象可知A物體在前1 s內(nèi)和后4 s內(nèi)加速度不同，所以A物體在5 s內(nèi)一直做勻減速直線運動的說法是錯誤的，選項A錯誤；在5 s內(nèi)，可由v-t圖象面積法求得A、B兩物體的位移差Δs＝×1 m＋×10 m＝35 m，選項B正確；由v-t圖象可知A物體在1 s末速度是20 m/s，在1～3 s內(nèi)加速度大小是aA2＝＝ m/s2＝2.5 m/s2，則A物體在第3 s末的速度v′＝v

21、0－aA2t′＝(20－2.5×2) m/s＝15 m/s，選項C錯誤；前3 s內(nèi)A物體的位移sA＝s1＋v0t′－aA2t′2＝×1 m＋(20×2－×2.5×22) m＝60 m，選項D正確． 2、【答案】 A 【解析】 在未達到相同速度之前，木板的加速度為，解得 達到相同速度之后，木板的加速度為，解得， 故圖象A正確． 考點：考查了牛頓第二定律應(yīng)用 3、【答案】 C 【解析】一開始速度為零，加速度為重力加速度，雨滴向下加速，隨著速度的逐漸增大，阻力增大，加速度減小，速度時間圖像斜率大小為加速度大小，最后阻力等于重力時，加速度等于零，雨滴勻速下落，C對； 4、【參考答案】

22、BD 5、【參照答案】AC 6、【參考答案】AC 【命題意圖】 本題考查連接體、隔離法受力分析、勻變速直線運動規(guī)律、牛頓運動定律及其相關(guān)的知識點。 7、【參考答案】 D 【名師解析】對AB兩個物體受力分析,如圖所示: AB都處于靜止狀態(tài),受力平衡,則有: 對物體A: ，對物體B, 所以 ,故A錯誤;同一根彈簧彈力相等,故B錯誤; 對A物體,細線拉力，對B物體,細線拉力 解得： 故C錯誤； 8、【答案】ACD 9、9、【答案】 D 【解析】 由圖線知，物體上滑的加速度a1=10m/s2；下滑的加速度為：a2=2m/s2；由牛頓定律可得：上滑時，m

23、gsinθ+f=ma1；下滑時，mgsinθ-f=ma2，聯(lián)立解得：sinθ=0.6；，選項A錯誤；根據(jù)速度-時間圖象與坐標軸圍成的面積表示位移得：1-6s內(nèi)的位移，則t=1s到t=6s的時間內(nèi)物塊所受重力的平均功率：，故B錯誤；物體所受的摩擦力，則t=6s時物體克服摩擦力做功的功率P=fv=4×10=40W，故C錯誤；因為物體機械能的變化量等于克服阻力做功的大小，所以在t=0到t=1s時間內(nèi)機械能的變化量大小△E1=fx1，t=1s到t=6s時間內(nèi)機械能變化量大小△E2=fx2，則，故D正確． 10、【答案】 B 【解析】 對物體進行受力分析，由平衡條件可知，在燒斷輕繩前，繩上的彈力

24、大小，彈簧的彈力大小.在燒斷輕繩的瞬間，繩上的彈力突然變?yōu)榱?，彈簧彈力不變，物體還受到豎直向上的支持力，該支持力與物體的重力平衡，所以物體所受的合力為10 N，加速度大小為，方向水平向左，故選項B正確． 11、【答案】 B 【解析】 在除去支托物的瞬間，A1、A2一起下落，根據(jù)牛頓第二定律采用整體法和隔離法研究A1、A2所受的合力．采用隔離法B1、B2受到的合力在除去支托物的瞬間，A1、A2由于用剛性輕桿連接，A1、A2與剛性輕桿一起下落，根據(jù)牛頓第二定律，對整體研究得到，整體的加速度等于重力加速度g，則A1、A2受到的合力都等于各自的重力，即FA1=mg，F(xiàn)A2=mg． 在除去

25、支托物前，根據(jù)平衡條件得知，彈簧的彈力大小等于mg，支托物對B2的支持力大小等于2mg．在除去支托物的瞬間，彈簧的彈力沒有來得及變化，B1的受力情況沒有變化，則B1所受合力為零，即FB1=0．B2所受的合力大小等于支托物的支持力大小2mg，即FB2=2mg．故B正確，A、C、D錯誤．故選B．本題是瞬時問題，要抓住剛性物體的彈力可突變，而彈簧的彈力不能突變 12、【答案】（1） （2） 1313、【答案】 （1）A、B的速度分別是m/s和m/s （2） 【解析】（1）假設(shè)B剛從A上滑落時，A、B的速度分別為v1、v2， A的加速度 B的加速度 由位移關(guān)系有代入數(shù)值解得：或 當時

26、 不合題意舍去 ∴ （2）當B經(jīng)過時間t運動至A的最右端時，若A、B具有共同速度v，則此時所施加的恒力F有最小值. 此過程中A做勻加速運動的位移 ① B做勻減速運動的位移 ② （ ） A、B的加速度分別為 ③ ④ 又 ⑤ 聯(lián)立①～⑤，代入數(shù)據(jù)解得 以A為研究對象，根據(jù)牛頓第二定律有 解得 故 14、【答案】 （1） （2） （3） 【解析】 （1）由于開始時物塊A、B給小車的摩擦力大小相等，方向相反，小車不動，物塊A、B做減速運動，加速度a大小一樣，但是A的初速度小，所以A的速度先減為零。 設(shè)A在小車上滑行的時間

27、為t1，位移為s1，由牛頓定律 A做勻減速運動，由運動學(xué)公式 由以上三式可得 ， A在小車上滑動過程中，B也做勻減速運動，B的位移為s2，由運動學(xué)公式 可得 A在小車上停止滑動時，B的速度設(shè)為 v3，有 可得 B繼續(xù)在小車上減速滑動，而小車與A一起向右方向加速。因地面光滑，兩個物塊A、B和小車組成的系統(tǒng)動量守恒，設(shè)三者共同的速度為v，達到共速時B相對小車滑動的距離為 可得 在此過程中系統(tǒng)損失的機械能為 可得 故小車的車長 （2）由于A從開始滑動到相對小車靜止以后，它隨小車一起運動。故C點距小車左端的距離為 摩擦生熱等于滑動摩擦力與相對位移的乘積 （3）小車和A在摩擦力作用下一起做加速運動，由牛頓運動定律 可得小車運動的加速度 小車加速運動的時間為，小車勻速運動的時間為 可得 所以 經(jīng)5s小車離原位置有 可得 考點：牛頓運動定律、動量定理、功能關(guān)系 19