（课标Ⅱ卷）2020届高考物理一轮复习 专题三 牛顿运动定律课件

专题三牛顿运动定律高考物理(课标Ⅱ专用)考点一牛顿运动定律的理解五年高考A组统一命题·课标卷题组1.(2016课标Ⅰ,18,6分)(多选)一质点做匀速直线运动。现对其施加一恒力,且原来作用在质点上的力不发生改变,则 ()A.质点速度的方向总是与该恒力的方向相同B.质点速度的方向不可能总是与该恒力的方向垂直C.质点加速度的方向总是与该恒力的方向相同D.质点单位时间内速率的变化量总是不变答案BC由题意知此恒力即为质点所受合外力,若原速度与该恒力在一条直线上,则质点做匀变速直线运动,质点单位时间内速率的变化量总是不变的;原速度与该恒力不在一条直线上,则质点做匀变速曲线运动,速度与恒力间夹角逐渐减小,质点单位时间内速度的变化量是不变的,但速率的变化量是变化的,A、D项错误,B项正确;由牛顿第二定律知,质点加速度的方向总与该恒力方向相同,C项正确。考点二牛顿运动定律的综合应用2.(2019课标Ⅲ,20,6分)(多选)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 ()图(a) 图(b)图(c)A.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答案AB本题考查牛顿运动定律的综合应用,体现了物理学科科学推理的核心素养。分析知木板受到的摩擦力f'=f。0~2s,木板静止,F=f',F逐渐增大,所以C错误。4s~5s,木板加速度大小a2= m/s2=0.2m/s2,对木板受力分析,f'=ma2=0.2N,得m=1kg,所以A正确。2s~4s,对木板有F-f'=ma1,F=f'+ma1=0.2N+1× N=0.4N,所以B正确。由于无法确定物块的质量,则尽管知道滑动摩擦力大小,仍无法确定物块与木板间的动摩擦因数,故D错误。思路分析以木板为研究对象,通过f-t与v-t图像对相应过程进行受力分析、运动分析,列方程解出相应的问题。0.40.210.4023.(2015课标Ⅱ,20,6分)(多选)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.1823答案BC如图所示,假设挂钩P、Q东边有x节车厢,西边有y节车厢,每节车厢质量为m。当向东行驶时,以y节车厢为研究对象,则有F=mya;当向西行驶时,以x节车厢为研究对象,则有F= mxa,联立两式有y= x。可见,列车车厢总节数N=x+y= x,设x=3n(n=1,2,3,…),则N=5n,故可知选项B、C正确。 2323534.(2018课标Ⅰ,15,6分)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之间关系的图像可能正确的是 ()  答案A本题考查胡克定律、共点力的平衡及牛顿第二定律。设系统静止时弹簧压缩量为x0,由胡克定律和平衡条件得mg=kx0。力F作用在P上后,物块受重力、弹力和F,向上做匀加速直线运动,由牛顿第二定律得,F+k(x0-x)-mg=ma。联立以上两式得F=kx+ma,所以F-x图像中图线是一条不过原点的倾斜直线,故A正确。易错点拨注意胡克定律中形变量的含义胡克定律中的形变量指的是压缩量或伸长量。本题中x表示P离开静止位置的位移,此时的形变量为x0-x而不是x。5.(2015课标Ⅰ,20,6分)(多选)如图(a),一物块在t=0时刻滑上一固定斜面,其运动的v-t图线如图(b)所示。若重力加速度及图中的v0、v1、t1均为已知量,则可求出 () A.斜面的倾角B.物块的质量C.物块与斜面间的动摩擦因数D.物块沿斜面向上滑行的最大高度答案ACD设物块的质量为m、斜面的倾角为θ,物块与斜面间的动摩擦因数为μ,物块沿斜面上滑和下滑时的加速度大小分别为a1和a2,根据牛顿第二定律有:mgsinθ+μmgcosθ=ma1,mgsinθ-μmgcosθ=ma2。再结合v-t图线斜率的物理意义有:a1= ,a2= 。由上述四式可见,无法求出m,可以求出θ、μ,故B错,A、C均正确。0~t1时间内的v-t图线与横轴包围的面积大小等于物块沿斜面上滑的最大距离,θ已求出,故可以求出物块上滑的最大高度,故D正确。考查点牛顿第二定律、受力分析、v-t图像思路指导①分别写出上滑和下滑时加速度大小的表达式。②利用v-t图像求出上滑与下滑时的加速度。温馨提示斜面上物体的“重力分解效果”及“受力分析特点”是考试中常见的问题,应当熟记。01vt11vt6.(2015课标Ⅱ,25,20分)下暴雨时,有时会发生山体滑坡或泥石流等地质灾害。某地有一倾角为θ=37°(sin37°= )的山坡C,上面有一质量为m的石板B,其上下表面与斜坡平行;B上有一碎石堆A(含有大量泥土),A和B均处于静止状态,如图所示。假设某次暴雨中,A浸透雨水后总质量也为m(可视为质量不变的滑块),在极短时间内,A、B间的动摩擦因数μ1减小为 ,B、C间的动摩擦因数μ2减小为0.5,A、B开始运动,此时刻为计时起点;在第2s末,B的上表面突然变为光滑,μ2保持不变。已知A开始运动时,A离B下边缘的距离l=27m,C足够长。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。取重力加速度大小g=10m/s2。求:(1)在0~2s时间内A和B加速度的大小;(2)A在B上总的运动时间。3538答案(1)3m/s21m/s2(2)4s解析(1)在0~2s时间内,A和B的受力如图所示,其中f1、N1是A与B之间的摩擦力和正压力的大小,f2、N2是B与C之间的摩擦力和正压力的大小,方向如图所示。由滑动摩擦力公式和力的平衡条件得 f1=μ1N1 ①N1=mgcosθ ②f2=μ2N2 ③N2=N1+mgcosθ ④规定沿斜面向下为正方向。设A和B的加速度分别为a1和a2,由牛顿第二定律得mgsinθ-f1=ma1 ⑤mgsinθ-f2+f1=ma2 ⑥联立①②③④⑤⑥式,并代入题给条件得a1=3m/s2 ⑦a2=1m/s2 ⑧(2)在t1=2s时,设A和B的速度分别为v1和v2,则v1=a1t1=6m/s⑨v2=a2t1=2m/s⑩tt1时,设A和B的加速度分别为a1'和a2'。此时A与B之间的摩擦力为零,同理可得a1'=6m/s2  a2'=-2m/s2  即B做减速运动。设经过时间t2,B的速度减为零,则有v2+a2't2=0  联立   式得t2=1s 在t1+t2时间内,A相对于B运动的距离为s= - =12m27m 此后B静止不动,A继续在B上滑动。设再经过时间t3后A离开B,则有l-s=(v1+a1't2)t3+ a1'   可得t3=1s(另一解不合题意,舍去)  设A在B上总的运动时间为t总,有t总=t1+t2+t3=4s (也可利用下面的速度图线求解)2211121211'22atvtat2221222211'22atvtat1223t考查点牛顿第二定律、受力分析易错警示注意当B上表面光滑时,B从加速向下运动变为减速向下运动。7.(2015课标Ⅰ,25,20分)一长木板置于粗糙水平地面上,木板左端放置一小物块;在木板右方有一墙壁,木板右端与墙壁的距离为4.5m,如图(a)所示。t=0时刻开始,小物块与木板一起以共同速度向右运动,直至t=1s时木板与墙壁碰撞(碰撞时间极短)。碰撞前后木板速度大小不变,方向相反;运动过程中小物块始终未离开木板。已知碰撞后1s时间内小物块的v-t图线如图(b)所示。木板的质量是小物块质量的15倍,重力加速度大小g取10m/s2。求(1)木板与地面间的动摩擦因数μ1及小物块与木板间的动摩擦因数μ2;(2)木板的最小长度;(3)木板右端离墙壁的最终距离。 答案(1)0.10.4(2)6.0m(3)6.5m解析(1)规定向右为正方向。木板与墙壁相碰前,小物块和木板一起向右做匀变速运动,设加速度为a1,小物块和木板的质量分别为m和M。由牛顿第二定律有-μ1(m+M)g=(m+M)a1 ①由图(b)可知,木板与墙壁碰前瞬间的速度v1=4m/s,由运动学公式得v1=v0+a1t1 ②s0=v0t1+ a1  ③式中,t1=1s,s0=4.5m是木板与墙壁碰前瞬间的位移,v0是小物块和木板开始运动时的速度。联立①②③式并结合题给条件得μ1=0.1 ④在木板与墙壁碰撞后,木板以-v1的初速度向左做匀变速运动,小物块以v1的初速度向右做匀变速运动。设小物块的加速度为a2,由牛顿第二定律有-μ2mg=ma2 ⑤由图(b)可得1221ta2=  ⑥式中,t2=2s,v2=0,联立⑤⑥式并结合题给条件得μ2=0.4 ⑦(2)设碰撞后木板的加速度为a3,经过时间Δt,木板和小物块刚好具有共同速度v3。由牛顿第二定律及运动学公式得μ2mg+μ1(M+m)g=Ma3 ⑧v3=-v1+a3Δt ⑨v3=v1+a2Δt ⑩碰撞后至木板和小物块刚好达到共同速度的过程中,木板的位移为s1= Δt  小物块的位移为s2= Δt  小物块相对木板的位移为2121vvtt132vv132vvΔs=s2-s1  联立⑥⑧⑨⑩   式,并代入数据得Δs=6.0m 因为运动过程中小物块没有脱离木板,所以木板的最小长度应为6.0m。(3)在小物块和木板具有共同速度后,两者向左做匀变速运动直至停止,设加速度为a4,此过程中小物块和木板运动的位移为s3。由牛顿第二定律及运动学公式得μ1(m+M)g=(m+M)a4  0- =2a4s3  碰后木板运动的位移为s=s1+s3  联立⑥⑧⑨⑩    式,并代入数据得s=-6.5m 木板右端离墙壁的最终距离为6.5m。[第(1)问7分,①至⑦式各1分;第(2)问8分,⑧至 式各1分, 式2分;第(3)问5分, 至 式各1分,23v 式2分。]考查点牛顿第二定律、运动学公式思路指导每次分析包括受力分析列动力学方程,运动分析列运动学方程,同时还要注意位移关系列位移方程。易错警示注意v-t图像1s末的速度等于木板撞前速度。B组自主命题·省(区、市)卷题组考点一牛顿运动定律的理解1.(2019北京理综,20,6分)国际单位制(缩写SI)定义了米(m)、秒(s)等7个基本单位,其他单位均可由物理关系导出。例如,由m和s可以导出速度单位m·s-1。历史上,曾用“米原器”定义米,用平均太阳日定义秒。但是,以实物或其运动来定义基本单位会受到环境和测量方式等因素的影响,而采用物理常量来定义则可避免这种困扰。1967年用铯-133原子基态的两个超精细能级间的跃迁辐射的频率Δν=9192631770Hz定义s;1983年用真空中的光速c=299792458m·s-1定义m。2018年第26届国际计量大会决定,7个基本单位全部用基本物理常量来定义(对应关系如图,例如,s对应Δν,m对应c)。新SI自2019年5月20日(国际计量日)正式实施,这将对科学和技术发展产生深远影响。下列选项不正确的是 ()A.7个基本单位全部用物理常量定义,保证了基本单位的稳定性B.用真空中的光速c(m·s-1)定义m,因为长度l与速度v存在l=vt,而s已定义C.用基本电荷e(C)定义安培(A),因为电荷量q与电流I存在I=q/t,而s已定义D.因为普朗克常量h(J·s)的单位中没有kg,所以无法用它来定义质量单位答案D本题考查了国际单位制中的基本单