2020届高考物理总复习 3.3 牛顿运动定律综合应用课件 新人教版

03牛顿运动定律第三节牛顿运动定律综合应用知识架构答案1．实际无关显示大于向上减速下降小于向下减速上升向下2．加速度整体隔离基础自测1．关于超重和失重的下列说法中，正确的是()A．超重就是物体所受的重力增大了，失重就是物体所受的重力减小了B．物体做自由落体运动时处于完全失重状态，所以做自由落体运动的物体不受重力作用C．物体具有向上的速度时处于超重状态，物体具有向下的速度时处于失重状态D．物体处于超重或失重状态时，物体的重力始终存在且不发生变化解析：重力与物体的运动状态无关，超重或失重时，物体的重力并没有变化，故A错误；物体做自由落体运动时，物体的重力不变，故B错误；当物体的加速度竖直向上时，物体处于超重状态，当物体的加速度竖直向下时，物体处于失重状态，与物体速度的方向无关，故C错误；重力与物体的运动状态无关，物体处于超重或失重状态时，物体的重力始终存在且不发生变化，故D正确．答案：D2．下列关于超重和失重的说法正确的是()A．游泳高手可以静躺在水面上，那时的人处于完全失重状态B．跳水运动员在入水前处于失重状态，入水后短时间内处于超重状态C．飞船利用火箭发射后，上升过程中处于超重状态，返回地面过程中处于失重状态D．给物块一个初速度沿斜面上滑，上滑的过程中物块处于超重状态，到最高点后下滑，下滑的过程中物块处于失重状态解析：物体有向上的加速度处于超重状态，有向下的加速度处于失重状态，A项错误；飞船返回地面时有向上的加速度，处于超重状态，C项错误；物块上滑的过程有向下的加速度，物块处于失重状态，D错误．答案：B3．(2019年甘肃一诊)如图3－3－1所示，在水平面上，有两个质量分别为m1和m2的物体A、B，它们与水平面之间的动摩擦因数均为μ，m1m2，A、B间水平连接着一轻质弹簧测力计．若用大小为F的水平力向右拉B，稳定后B的加速度大小为a1，弹簧测力计示数为F1；如果改用大小为F的水平力向左拉A，稳定后A的加速度大小为a2，弹簧测力计示数为F2.下列关系式正确的是()图3－3－1A．a1＝a2，F1F2B．a1＝a2，F1F2C．a1＝a2，F1＝F2D．a1a2，F1F2解析：以由A、B及弹簧组成的整体为研究对象，由牛顿第二定律得两次运动过程中整体的加速度a＝F－μ（m1＋m2）gm1＋m2，可得a1＝a2＝a.当用F拉B时，以A为研究对象有F1－μm1g＝m1a1，可得F1＝μm1g＋m1a1＝m1Fm1＋m2；同理，当用F拉A时，以B为研究对象，有F2－μm2g＝m2a2，可得F2＝m2Fm1＋m2，由于m1m2，则F1F2，A正确．答案：A4．从地面以一定的速度竖直向上抛出一小球，小球到达最高点的时刻为t1，下落到抛出点的时刻为t2.若空气阻力的大小恒定，则在下图中能正确表示被抛出物体的速率v随时间t的变化关系的图线是()解析：小球在上升过程中做匀减速直线运动，其加速度为a1＝mg＋Ffm，下降过程中做匀加速直线运动，其加速度为a2＝mg－Ffm，即a1a2，且所分析的是速率与时间的关系，C正确．答案：C5．(2019年淮安质检)将质量为m的圆环套在固定的水平直杆上，环的直径略大于杆的截面直径，环与杆间的动摩擦因数为μ，对环施加一位于竖直平面内斜向上且与杆夹角为θ的拉力F，使圆环以加速度a沿杆运动，则F的大小不可能是()图3－3－2A.ma＋μmgcosθ＋μsinθB.ma－μmgcosθ－μsinθC.masinθD.mgsinθ解析：对环受力分析，受重力、拉力、弹力和摩擦力．其中弹力可能向上，也可能向下，也可能等于0.(1)若环受到的弹力为0，则：Fcosθ＝ma，Fsinθ＝mg解得：F＝macosθ或F＝mgsinθ.(2)若环受到的弹力的方向向上，则：Fcosθ－μ(mg－Fsinθ)＝ma所以：F＝ma＋μmgcosθ＋μsinθ.(3)若环受到的弹力的方向向下，则：Fcosθ－μ(Fsinθ－mg)＝ma所以：F＝ma－μmgcosθ－μsinθ.所以A、B、D可能，C不可能，选C.答案：C考点突破1.从受力的角度判断当物体所受向上的拉力(或支持力)大于重力时，物体处于超重状态，小于重力时处于失重状态，等于0时处于完全失重状态．2.从加速度的角度判断当物体具有向上的加速度时处于超重状态，具有向下的加速度时处于失重状态，向下的加速度为重力加速度时处于完全失重状态．3．从速度变化的角度判断(1)物体向上加速或向下减速时，超重；(2)物体向下加速或向上减速时，失重．【典例1】(2018年福建四地六校联考)图3－3－3是张明同学站在力传感器上做下蹲、起跳动作的示意图，点P是他的重心位置．图3－3－4是根据传感器采集到的数据画出的力—时间图线．两图中a～g各点均对应，其中有几个点在图甲中没有画出．重力加速度取g＝10m/s2.根据图象分析可知()图3－3－3图3－3－4A．张明所受重力为1000NB．e点位置张明处于超重状态C．c点位置张明处于失重状态D．张明在d点的加速度小于在f点的加速度【解析】开始时张明处于平衡状态，对传感器的压力是500N，根据牛顿第三定律和力的平衡可知，张明所受重力也是500N，故A错误；e点时张明对传感器的压力大于其重力，处于超重状态，故B正确；c点时张明对传感器的压力大于其重力，处于超重状态，故C错误；张明在d点时有a1＝Fd－Gm＝1500－50050010m/s2＝20m/s2，张明在f点时有a2＝G－0m＝50050010m/s2＝10m/s2，可知张明在d点的加速度大于在f点的加速度，故D错误．【答案】B变式训练1(2019年山西大学附中诊断)(多选)升降机箱内底部放一个质量为m的物体，当箱从高空某处以初速度v0下落时，其速度—时间图象如图3－3－5乙所示，以下说法正确的是()图3－3－5A．物体在0～t1时间内加速度变小B．物体在0～t1时间内加速度变大C．物体在0～t1时间内处于超重状态D．物体在0～t1时间内处于失重状态解析：在题v－t图中，图线的斜率表示物体速度变化的快慢，即斜率表示物体的加速度，由题图乙可知，在0～t1时间内物体的加速度逐渐减小，A正确，B错误；物体在0～t1时间内初速度的方向向下，是向下做减速运动，所以加速度的方向向上，物体处于超重状态，C正确，D错误．答案：AC变式训练2(2019年福建八县一中联考)如图3－3－6所示，一人站在电梯中的体重计上，随电梯一起运动．g取10m/s2.下列各种情况中，体重计的示数最大的是()图3－3－6A．电梯匀减速上升，加速度的大小为1.0m/s2B．电梯匀加速上升，加速度的大小为1.0m/s2C．电梯匀减速下降，加速度的大小为1.5m/s2D．电梯匀加速下降，加速度的大小为1.5m/s2解析：由题意可知，体重计的示数最大时，人应具有向上的最大加速度，处于超重状态，故A、D错误；由F－mg＝ma，可得F＝mg＋ma，则当a＝1.5m/s2时体重计的示数最大，故B错误，C正确．答案：C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．【典例2】(2019年河北正定中学期中)如图3－3－7所示，一固定杆与水平方向夹角为θ，将一质量为m1的滑块套在杆上，通过轻绳悬挂一个质量为m2的小球，杆与滑块之间的动摩擦因数为μ.若滑块与小球保持相对静止以相同的加速度a一起运动，此时绳子与竖直方向夹角为β，且θβ，则滑块的运动情况是()图3－3－7A．沿着杆加速下滑B．沿着杆加速上滑C．沿着杆减速下滑D．沿着杆减速上滑【解析】把滑块和球看成一个整体受力分析，沿杆和垂直杆建立直角坐标系，若速度方向向下，则沿杆方向有(m1＋m2)gsinθ－f＝(m1＋m2)a，垂直杆方向有FN＝(m1＋m2)gcosθ，摩擦力f＝μFN，联立可解得a＝gsinθ－μgcosθ.对小球有，若θ＝β，a＝gsinβ，现有θβ，则有agsinβ，所以gsinθ－μgcosθgsinβ，gsinθ－gsinβμgcosθ，因为θβ，所以gsinθ－gsinβ0，但μgcosθ0，所以假设不成立，即速度的方向一定向上．由于加速度方向向下，所以滑块沿杆减速上滑，故D正确．【答案】D【典例3】(2019年达州一诊)在两个足够长的固定的相同斜面体上(其斜面光滑)，分别有如图3－3－8所示的两套装置，斜面体B的上表面水平且光滑，长方体D的上表面与斜面平行且光滑，P是固定的B、D上的挡板，完全相同的两只弹簧一端固定在P上，另一端分别连在A和C上，在A与B、C与D分别保持相对静止状态沿斜面自由下滑的过程中，下列说法正确的是()图3－3－8A．两弹簧都处于拉伸状态B．两弹簧都处于压缩状态C．弹簧L1处于压缩状态，弹簧L2处于原长D．弹簧L1处于拉伸状态，弹簧L2处于压缩状态【解析】A与B保持相对静止，则二者沿斜面向下的加速度是相等的，设它们的总质量为M，则Ma＝Mgsinα，所以α＝gsinα；同理，若以C、D为研究对象，则它们共同的加速度大小也是gsinα.以A为研究对象，A受到重力、斜面体B对其竖直向上的支持力，两力的合力的方向在竖直方向上，由于A在水平方向的加速度ax＝acosα＝gsinαcosα，该加速度由水平方向弹簧对其的弹力提供，所以弹簧L1处于压缩状态；以C为研究对象，C受到重力、斜面的支持力，合力的大小F合＝mgsinα，C受到的重力、斜面的支持力作用，加速度为a＝gsinα，即C不受弹簧的弹力，所以弹簧L2处于原长状态，故C正确．【答案】C变式训练3(2019年广东金山中学期末)如图3－3－9所示，粗糙的水平地面上有三块材料完全相同的木块A、B、C，质量均为m，B、C之间用轻质细绳连接．现用一水平恒力F作用在C上，三者开始一起做匀加速运动，运动过程中把一块橡皮泥粘在某一块上面，系统仍加速运动，且始终没有相对滑动，则在粘上橡皮泥并达到稳定后，下列说法正确的是()图3－3－9A．若粘在A木块上面，绳的拉力不变B．若粘在A木块上面，绳的拉力减小C．若粘在C木块上面，A、B间摩擦力增大D．若粘在C木块上面，绳的拉力和A、B间摩擦力都减小解析：橡皮泥不管粘在哪一个物体上，系统加速度都减小，若粘在A上，分析C的受力可知，绳拉力增大，选项A、B错误；若粘到C上，分析A、B整体受力可知绳拉力减小，分析物体A受力可知，A、B间的静摩擦力减小，选项C错误，D正确．答案：D变式训练4(2019年湖北八校联考)质量分别为M和m的物块形状大小均相同，将它们通过轻绳跨过光滑定滑轮连接，如图3－3－10甲所示，绳子平行于倾角为α的斜面，M恰好能静止在斜面上，不考虑M、m与斜面之间的摩擦．若互换两物块位置，按图3－3－10乙放置，然后释放M，斜面仍保持静止．则下列说法正确的是()图3－3－10A．轻绳的拉力等于MgB．轻绳的拉力等于mgC．M运动的加速度大小为(1－sinα)gD．M运动的加速度大小为M－mMg解析：互换位置前，M静止在斜面上，则有Mgsinα＝mg，互换位置后，对M有Mg－FT＝Ma，对m有FT′－mgsinα＝ma，又FT＝FT′，解得a＝(1－sinα)g＝M－mMg，FT＝mg，故A错，B、C、D对．答案：BCD处理动力学图象问题的一般思路(1)依据题意，合理选取研究对象．(2)对物体先受力分析，再分析其运动过程．(3)将物体的运动过程与图象对应起来．(4)对于相对复杂的图象，可通过列解析式的方法进行判断．【典例4】(2019年广东深圳一模)如图3－3－11甲所示，质量m＝1kg，初速度v0＝6m/s的物块受水平向左的恒力F作用，在粗糙的水平地面上从O点开始向右运动，O点为坐标原点，整个运动过程中物块速率的二次方随位置坐标变化的关系图象如图3－3－11乙所示，g取10m/s2，下列说法中正确的是()图3－3－11A．t＝2