（通用版）2020版高考物理大二复习 专题一 第3讲 牛顿运动定律课件

1231.(2018全国卷Ⅰ)如图,轻弹簧的下端固定在水平桌面上,上端放有物块P,系统处于静止状态。现用一竖直向上的力F作用在P上,使其向上做匀加速直线运动。以x表示P离开静止位置的位移,在弹簧恢复原长前,下列表示F和x之间关系的图象可能正确的是()123解析:选物块P为研究对象进行受力分析,根据牛顿第二定律有F+FN-mg=ma,系统原来处于静止状态,则F0=ma,F由开始随x增加,FN变小,F变大,选项A正确。答案:A1232.(多选)(2015全国卷Ⅱ)在一东西向的水平直铁轨上,停放着一列已用挂钩连接好的车厢。当机车在东边拉着这列车厢以大小为a的加速度向东行驶时,连接某两相邻车厢的挂钩P和Q间的拉力大小为F;当机车在西边拉着车厢以大小为a的加速度向西行驶时,P和Q间的拉力大小仍为F。不计车厢与铁轨间的摩擦,每节车厢质量相同,则这列车厢的节数可能为()A.8B.10C.15D.18解析:设这列车厢的总节数为n,每节车厢质量为m,从P、Q处将车厢分成东、西两部分,东边为x节,西边为(n-x)节,这列车厢以加速度a向东行驶时,F=(n-x)m·a;以加速度,联立得3n=5x,因为n、x取正整数,故选项B、C正确。答案:BC232𝑎3向西行驶时F=xm·23a1233.(多选)(2019全国卷Ⅲ)如图(a),物块和木板叠放在实验台上,物块用一不可伸长的细绳与固定在实验台上的力传感器相连,细绳水平。t=0时,木板开始受到水平外力F的作用,在t=4s时撤去外力。细绳对物块的拉力f随时间t变化的关系如图(b)所示,木板的速度v与时间t的关系如图(c)所示。木板与实验台之间的摩擦可以忽略。重力加速度取10m/s2。由题给数据可以得出()123A.木板的质量为1kgB.2s~4s内,力F的大小为0.4NC.0~2s内,力F的大小保持不变D.物块与木板之间的动摩擦因数为0.2解析:对物块受力分析可知,细绳对物块的拉力f等于木板与物块间的摩擦力。由题图(b)可知,滑动摩擦力Ff=0.2N,设木板质量为m木,对木板:4~5s内的加速度=-0.2m/s2,-Ff=m木a2,可求得m木=1kg,A正确。对木板:2~4s内,F-Ff=m木a1,a1=0.2m/s2,求得F=0.4N,B正确。对木板:0~2s,拉力F与静摩擦力Ff静平衡,F=Ff静=kt,C错误。物块质量未知,无法求正压力,无法求动摩擦因数μ,D错误。答案:ABa2=Δ𝑣Δ𝑡=-0.21m/s2考点1考点2考点3考点4考点5动力学中的图象问题例1(2019山东东营模拟)假设一宇宙飞船完成了预定空间科学和技术实验任务后,返回舱开始从太空向地球表面预定轨道返回。返回舱开始时通过自身制动发动机进行调控减速下降,穿越大气层后在一定高度打开阻力降落伞进一步减速下降。这一过程中若返回舱所受的空气阻力与速度的平方成正比,比例系数(空气阻力系数)为k,所受空气浮力不变,且认为返回舱竖直降落。从某时刻开始计时,返回舱运动的v-t图象如图所示,图中AB是曲线在A点的切线,切线与横轴交点B的坐标为(8,0),CD是曲线AD的切线。假如返回舱总质量为M=400kg,g取10m/s2,求:考点1考点2考点3考点4考点5(1)返回舱在这一阶段的运动状态;(2)在开始时刻v0=160m/s时,返回舱的加速度大小;(3)空气阻力系数k的数值。考点1考点2考点3考点4考点5解析:(1)由题图可以看出,图线的斜率逐渐减小到零,即返回舱做加速度逐渐减小的减速运动,直至做匀速运动。(2)开始时v0=160m/s,过A点切线的斜率大小就是此时加速度的大小,则故加速度大小为20m/s2。(3)设浮力为F,由牛顿第二定律得在t=0时,有k+F-Mg=Ma由题图知返回舱的最终速度为v=4m/s当返回舱做匀速运动时,有kv2+F-Mg=0解得k≈0.31。答案:(1)先做加速度逐渐减小的减速运动,直至做匀速运动(2)20m/s2(3)0.31a=Δ𝑣Δ𝑡=0-1608m/s2=20m/s2𝑣02考点1考点2考点3考点4考点5方法归纳解决图象综合问题的三点提醒(1)分清图象的类别:即分清横、纵坐标所代表的物理量,明确其物理意义,掌握物理图象所反映的物理过程,会分析临界点。(2)注意图线中特殊点的物理意义:图线与横、纵坐标的交点,图线的转折点,两图线的交点等。(3)明确能从图象中获得的信息:把图象与具体的题意、情境结合起来,再结合斜率、特殊点、面积等的物理意义,确定从图象中提取出来的有用信息,这些信息往往是解题的突破口或关键点。考点1考点2考点3考点4考点5对应训练1.(2019湖北联考)质量m=1.0kg的物块在一竖直向上的恒力F作用下以初速度v0=10m/s开始竖直向上运动,该过程中物块速度的二次方随路程x变化的关系图象如图所示。g取10m/s2,物块在运动过程中受到与运动方向相反且大小恒定的阻力。下列说法中正确的是()A.恒力F大小为6NB.在t=1s时,物块运动开始反向C.2s末~3s末物块做匀减速运动D.在物块运动路程为13m的过程中,重力势能增加130J考点1考点2考点3考点4考点5解析:根据公式v2-𝑣02=2ax可得v2=2ax+𝑣02,v2-x图象斜率的绝对值表示加速度大小的2倍,在运动0~5m过程中,由牛顿第二定律可得mg+Ff-F=ma1,其中a1=12×1005m/s2=10m/s2,即Ff-F=0,在运动5~13m过程中,根据牛顿第二定律可得mg-Ff-F=ma2,其中a2=12×64-013-5m/s2=4m/s2,解得F=Ff=3N,A错误;初速度v0=10m/s,故t=𝑣0𝑎1=1010s=1s时,速度减小到零,即在t=1s时,物块运动开始反向,之后向下做匀加速直线运动,B正确,C错误;在物块运动路程为13m的过程中,先上升5m,然后从最高点下降8m,即位移为3m,在抛出点下方,所以重力做正功,重力势能减小,ΔEp=mgh=1.0×10×3J=30J,D错误。答案:B考点1考点2考点3考点4考点5动力学中的瞬时、临界、极值问题例2(多选)(2019河南平顶山阶段性检测)如图所示,一轻质弹簧的下端固定在水平面上,上端叠放两个质量均为M的物体A、B(B物体与弹簧连接),弹簧的劲度系数为k,初始时物体处于静止状态。现用竖直向上的拉力F作用在物体A上,使物体A开始向上做加速度为a(ag)的匀加速运动,重力加速度为g,则下列说法不正确的是()A.施加外力F大小恒为M(g+a)B.A、B分离时,弹簧弹力恰好为零D.弹簧恢复到原长时,物体B的速度达到最大值C.A、B分离时,A上升的距离为𝑀(𝑔-𝑎)𝑘考点1考点2考点3考点4考点5解析:施加F前,物体A、B整体平衡,根据平衡条件有2Mg=kx,解得x=2𝑀𝑔𝑘,加外力F后到物体A、B分离前,对A、B整体有F-2Mg+F弹=2Ma,又因F弹=kx,由于压缩量x减小,故F为变力,物体A、B分离时,A、B具有共同的v和a,且FAB=0,对A有F-Mg=Ma,解得此时F=M(g+a),选项A错误;A、B分离后,B将做加速度减小的加速运动,当F弹=Mg时,B达到最大速度,选项B、D均错误;对B有F弹-Mg=Ma,解得F弹=M(g+a),此时弹簧的压缩量为x2=𝑀(𝑔+𝑎)𝑘,故弹簧的压缩量减小了Δx=x1-x2=𝑀(𝑔-𝑎)𝑘,即A上升的距离h=𝑀(𝑔-𝑎)𝑘,选项C正确。答案:ABD考点1考点2考点3考点4考点5方法归纳解答临界、极值问题的常用方法(1)极限法:把物理问题(或过程)推向极端,使临界现象(或状态)显现出来,以达到正确解决问题的目的。(2)假设法:临界问题存在多种可能,特别是非此即彼两种可能时,或变化过程中可能出现临界条件,也可能不出现临界条件时,往往用假设法解决问题。(3)数学方法:将物理过程转化为数学公式,根据数学表达式解出临界条件。考点1考点2考点3考点4考点5对应训练2.(多选)(2019河北衡水安平中学月考)如图所示,完全相同的磁铁A、B分别位于铁质车厢竖直面和水平面上,A、B与车厢间的动摩擦因数均为μ,小车静止时,A恰好不下滑,现使小车加速运动,为保证A、B不滑动,则()A.速度可以向左,加速度可以小于μgB.加速度一定向右,不能超过(1+μ)gC.加速度一定向左,不能超过μgD.加速度一定向左,不能超过(1+μ)g解析:小车静止时,A恰好不下滑,所以对A有:mg=μF引,当小车加速运动时,为了保证A不下滑,则FN≥F引,则FN-F引=ma,加速时加速度一定向左,选项B错误;对B有μ(mg+F引)=mam,解得am=(1+μ)g,选项A、D正确,选项C错误。答案:AD考点1考点2考点3考点4考点53.(2019山东泰安模拟)如图所示,小球A置于固定在水平面上的光滑半圆柱体上,小球B用水平轻弹簧拉着,弹簧固定在竖直板上。两小球A、B通过光滑滑轮O用轻质细绳相连,两球均处于静止状态。已知小球B质量为m,O在半圆柱体圆心O1的正上方,OA与竖直方向成30°角,OA长度与半圆柱体半径相等,OB与竖直方向成45°角。现将细绳剪断的瞬间(重力加速度为g),下列说法正确的是()A.弹簧弹力大小为2mgB.小球B的加速度为gC.小球A受到的支持力为2mgD.小球A的加速度为12g考点1考点2考点3考点4考点5解析:剪断细绳前对小球B受力分析如图所示,由平衡条件可得F绳=𝑚𝑔cos45°=2mg,F弹=mgtan45°=mg;剪断细绳瞬间,细绳上弹力立即消失,而弹簧弹力F弹和小球B受到的重力的大小和方向均没有改变,则F合=𝑚𝑔cos45°=2mg,aB=𝐹合𝑚=2g,选项A、B错误;剪断细绳前,小球A受到的重力大小mAg=2F绳cos30°=6mg,剪断细绳瞬间,小球A受到的支持力FNA=mAgcos30°=182mg,选项C错误;剪断细绳瞬间,对小球A由牛顿第二定律有mAgsin30°=mAaA,得小球A的加速度aA=gsin30°=12g,选项D正确。答案:D考点1考点2考点3考点4考点5动力学中的连接体模型例3(2019江西南昌调研)如图所示,在倾角为θ的固定斜面上有两个靠在一起的物体A、B,两物体与斜面间的动摩擦因数μ相同。用平行于斜面的恒力F向上推物体A,使两物体沿斜面向上做匀加速运动,且B对A的压力平行于斜面。下列说法中正确的是()A.只减小A的质量,B对A的压力大小不变B.只减小B的质量,B对A的压力大小会增大C.只减小斜面的倾角,B对A的压力大小不变D.只减小两物体与斜面间的动摩擦因数μ,B对A的压力会增大考点1考点2考点3考点4考点5解析:将A、B看成一个整体,整体在沿斜面方向上受到沿斜面向下的重力的分力,沿斜面向下的滑动摩擦力,沿斜面向上的推力,根据牛顿第二定律可得a=𝐹-(𝑚𝐴+𝑚𝐵)𝑔sin𝜃-𝜇(𝑚𝐴+𝑚𝐵)𝑔cos𝜃𝑚𝐴+𝑚𝐵=𝐹𝑚𝐴+𝑚𝐵-gsinθ-μgcosθ,对B分析,沿斜面方向FN-mBgsinθ-μmBgcosθ=mBa,解得FN=𝑚𝐵𝐹𝑚𝐴+𝑚𝐵,由牛顿第三定律可知,B对A的压力大小FN'=𝑚𝐵𝐹𝑚𝐴+𝑚𝐵,若只减小A的质量,压力变大,若只减小B的质量,压力变小,选项A、B错误;A、B之间的压力与斜面的倾角、斜面间的动摩擦因数无关,选项C正确、D错误。答案:C考点1考点2考点3考点4考点5方法归纳处理连接体问题的一般思路连接体问题涉及多个物体的运动,各物体既相互独立,又通过内力相互联系。处理连接体问题时,整体法与隔离法往往交叉使用,一般思路是:(1)求内力时,先用整体法求加速度,再用隔离法求物体间的作用力。(2)求外力时,先用隔离法求加速度,再用整体法求整体受到的外力。考点1考点2考点3考点4考点5对应训练4.(多选)(2019江西玉山一中模拟)我国自行研制的全球最长高铁列车——16节长编组“复兴号”列车由动车和拖车编组而成,提供动力的车厢叫动车,不提供动力的车厢叫拖车,