2021屆高考物理一輪復(fù)習(xí)第三章牛頓運(yùn)動定律第13講牛頓運(yùn)動定律的綜合應(yīng)用1教學(xué)案新人教版

1、第13講牛頓運(yùn)動定律的綜合應(yīng)用(1)基礎(chǔ)命題點(diǎn)超重和失重1實(shí)重與視重實(shí)重：物體實(shí)際所受的重力。物體所受重力不會因物體運(yùn)動狀態(tài)的改變而變化。視重：當(dāng)物體掛在彈簧測力計(jì)下或放在水平臺秤上時，彈簧測力計(jì)或臺秤的示數(shù)稱為視重，大小等于彈簧測力計(jì)所受的拉力或臺秤所受的壓力。超重與失重不是重力本身變了，而是視重變了。2超重與失重特征狀態(tài)加速度視重(f)與重力關(guān)系運(yùn)動情況受力示意圖平衡a0fmg靜止或勻速直線運(yùn)動超重向上fm(ga)mg向上加速或向下減速失重向下fm(ga)m，有x1x2 b若msin，有x1x2 d若sin，有x1f2，當(dāng)運(yùn)動達(dá)到穩(wěn)定時，彈簧的伸長量為()a. b.c. d.答案d解析以a

2、、b、彈簧組成的整體為研究對象，整體的加速度為a；隔離a，對a受力分析，根據(jù)牛頓第二定律有：f1fma，根據(jù)胡克定律得fkx，解得彈簧的伸長量：x，故d正確，a、b、c錯誤。3(多選)如圖所示，質(zhì)量為m的小物塊以初速度v0沿足夠長的固定斜面上滑，斜面傾角為，物塊與該斜面間的動摩擦因數(shù)tan，下圖中表示該物塊的速度v和所受摩擦力ff隨時間t變化的圖線(以初速度v0的方向?yàn)檎较?，可能正確的是()答案ac解析物塊先向上做勻減速直線運(yùn)動，所受滑動摩擦力為mgcos，方向沿斜面向下，達(dá)到最高點(diǎn)后由于tan，即mgsinmgcos，物塊不會向下滑動，而是保持靜止，靜摩擦力的大小等于重力沿斜面向下的分力

3、mgsin，小于上滑時的摩擦力mgcos，a、c正確。4某人在地面上最多可舉起50 kg的物體，當(dāng)他在豎直向上運(yùn)動的電梯中最多舉起了60 kg的物體時，電梯加速度的大小和方向?yàn)?g10 m/s2)()a2 m/s2，豎直向上 b m/s2，豎直向上c2 m/s2，豎直向下 d m/s2，豎直向下答案d解析由題意可知，在地面上，人能承受的最大壓力為fmmg500 n，在電梯中人能舉起60 kg的物體，物體一定處于失重狀態(tài)，對60 kg的物體：mgfmma，即a m/s2 m/s2，方向豎直向下，所以d正確。5(多選)如圖甲所示，一足夠長的粗糙斜面固定在水平地面上，斜面的傾角37，現(xiàn)有質(zhì)量m2.2

4、 kg的物體在水平向左的外力f的作用下由靜止開始沿斜面向下運(yùn)動，經(jīng)過2 s撤去外力f，物體在04 s內(nèi)運(yùn)動的速度與時間的關(guān)系圖線如圖乙所示。已知sin370.6，cos370.8，g10 m/s2，則()a物體與斜面間的動摩擦因數(shù)為0.5b水平外力f5.5 nc水平外力f4 nd物體在04 s內(nèi)的位移為24 m答案ac解析根據(jù)vt圖象的斜率表示加速度，知24 s內(nèi)物體的加速度為：a2 m/s22 m/s2，由牛頓第二定律有：mgsinmgcosma2，解得：0.5，故a正確；02 s內(nèi)物體的加速度為：a1 m/s24 m/s2，由牛頓第二定律有：mgsinfcos(mgcosfsin)ma1，

5、解得：f4 n，故b錯誤，c正確；由圖乙可知物體在04 s內(nèi)的位移為：x m2 m28 m，故d錯誤。6如圖所示，傾斜固定直桿與水平方向成60角，直桿上套有一個圓環(huán)，圓環(huán)通過一根細(xì)線與一只小球相連接，當(dāng)圓環(huán)沿直桿下滑時，小球與圓環(huán)保持相對靜止，細(xì)線伸直，且與豎直方向成30角。下列說法中正確的是()a圓環(huán)不一定加速下滑b圓環(huán)可能勻速下滑c圓環(huán)與桿之間一定沒有摩擦d圓環(huán)與桿之間一定存在摩擦答案d解析以小球?yàn)檠芯繉ο螅瑢π∏蜻M(jìn)行受力分析，小球受到豎直向下的重力和沿繩子收縮方向的拉力，小球的合外力不為零，不可能勻速下滑，小球與圓環(huán)相對靜止，圓環(huán)也不可能勻速下滑，故b錯誤；對小球，沿桿方向有mgsin6

6、0tsin30ma，垂直桿方向有mgcos60tcos30，可得加速度ag，圓環(huán)與小球相對靜止，圓環(huán)一定加速下滑，故a錯誤；假設(shè)圓環(huán)與桿之間沒有摩擦，取整體為研究對象，mgsin60ma，加速度agsin60gg，說明假設(shè)不成立，圓環(huán)與桿之間一定存在摩擦，d正確，c錯誤。7(2019全國卷)(多選)如圖a，物塊和木板疊放在實(shí)驗(yàn)臺上，物塊用一不可伸長的細(xì)繩與固定在實(shí)驗(yàn)臺上的力傳感器相連，細(xì)繩水平。t0時，木板開始受到水平外力f的作用，在t4 s時撤去外力。細(xì)繩對物塊的拉力f隨時間t變化的關(guān)系如圖b所示，木板的速度v與時間t的關(guān)系如圖c所示。木板與實(shí)驗(yàn)臺之間的摩擦可以忽略。重力加速度取10 m/s

7、2。由題給數(shù)據(jù)可以得出()a木板的質(zhì)量為1 kgb24 s內(nèi)，力f的大小為0.4 nc02 s內(nèi)，力f的大小保持不變d物塊與木板之間的動摩擦因數(shù)為0.2答案ab解析木板和實(shí)驗(yàn)臺間的摩擦忽略不計(jì)，由題圖b知，2 s后物塊和木板間的滑動摩擦力大小f摩0.2 n。由題圖c知，24 s內(nèi)，木板的加速度大小a1 m/s20.2 m/s2，撤去外力f后的加速度大小a2 m/s20.2 m/s2，設(shè)木板質(zhì)量為m，根據(jù)牛頓第二定律，24 s內(nèi)：ff摩ma1,4 s以后：f摩ma2，解得m1 kg，f0.4 n，a、b正確。02 s內(nèi)，ff，由題圖b知，f隨時間是均勻增加的，c錯誤。因物塊質(zhì)量不可求，故由f摩m

8、物g可知動摩擦因數(shù)不可求，d錯誤。8(2015全國卷)(多選)在一東西向的水平直鐵軌上，停放著一列已用掛鉤連接好的車廂。當(dāng)機(jī)車在東邊拉著這列車廂以大小為a的加速度向東行駛時，連接某兩相鄰車廂的掛鉤p和q間的拉力大小為f；當(dāng)機(jī)車在西邊拉著車廂以大小為a的加速度向西行駛時，p和q間的拉力大小仍為f。不計(jì)車廂與鐵軌間的摩擦，每節(jié)車廂質(zhì)量相同，則這列車廂的節(jié)數(shù)可能為()a8 b10 c15 d18答案bc解析設(shè)每節(jié)車廂的質(zhì)量為m，這列車廂的節(jié)數(shù)為n，東邊車廂的節(jié)數(shù)為x，西邊車廂的節(jié)數(shù)為nx。當(dāng)機(jī)車在東邊拉車廂時，對西邊車廂受力分析，由牛頓第二定律可得f(nx)ma；當(dāng)機(jī)車在西邊拉車廂時，對東邊車廂受力

9、分析，由牛頓第二定律可得fmax，聯(lián)立可得nx，x為3的倍數(shù)，則n為5的倍數(shù)，b、c正確，a、d錯誤。9(2019湖南懷化高考一模)如圖所示，一個箱子內(nèi)放置質(zhì)量為m的物體，現(xiàn)讓箱子以初速度為零從高空釋放，箱子所受的空氣阻力與箱子下落速度成正比，在箱子下落過程中，下列說法正確的是()a箱內(nèi)物體對箱子底部始終沒有壓力b箱內(nèi)物體對箱子底部剛開始存在壓力，但隨著箱子下降，壓力逐漸減小直到為零c箱子接近地面時，箱內(nèi)物體受到的支持力比剛投下時大d箱子接近地面時，箱內(nèi)物體受到的支持力比剛投下時小答案c解析剛釋放時，速度較小，空氣阻力較小，箱子做加速運(yùn)動，空氣阻力與箱子下落速度成正比，阻力不斷變大，故箱子做加

10、速度減小的加速運(yùn)動，當(dāng)加速度減為零時，速度達(dá)到最大，之后做勻速運(yùn)動；對箱內(nèi)物體受力分析，受到重力和支持力，根據(jù)牛頓第二定律，有mgnma，由于a逐漸由g減小到零，故支持力n由0逐漸增大到mg，之后保持不變，c正確。10(2019湖北七市州教研協(xié)作體高三聯(lián)合模擬)(多選)在粗糙水平面上，有一質(zhì)量未知的物體做直線運(yùn)動，在t0時刻受一與運(yùn)動方向相反的恒力f4 n的作用，經(jīng)一段時間后撒去力f，物體運(yùn)動的vt圖象如圖所示，已知g10 m/s2，據(jù)圖可知下列說法正確的是()a物體與水平面間的動摩擦因數(shù)為0.2b物體最后回到t0時刻的位置cf的作用時間為1 sd物體的質(zhì)量為1 kg答案ad解析由圖象可知物體

11、在01 s內(nèi)沿正向做減速運(yùn)動，12 s內(nèi)沿負(fù)向做加速運(yùn)動，2 s后沿負(fù)方向做減速運(yùn)動，則拉力是在2 s末撤去的，拉力f的作用時間為2 s，在23 s內(nèi)物體的加速度大小為a2 m/s2，摩擦力大小為mgma，解得0.2，故a正確，c錯誤。由圖知，01 s內(nèi)物體沿正向運(yùn)動，位移大小x161 m3 m,13 s內(nèi)沿負(fù)向運(yùn)動，位移大小x2(31)2 m2 m，則知3 s末距離出發(fā)點(diǎn)的距離為xx1x21 m，故b錯誤；根據(jù)圖象可得01 s內(nèi)物體的加速度a1 m/s26 m/s2，根據(jù)牛頓第二定律可得：fmgma1，將f4 n，a16 m/s2代入，解得物體的質(zhì)量m1 kg，故d正確。11. (2020黑

12、龍江大慶高三第一次質(zhì)檢)如圖所示，用一個水平推力fkt(k為一個大于0的恒量，t為時間)把一重為g的物體壓在足夠高且平整的豎直墻壁上，f為物體所受的摩擦力，a為物體的加速度，v為物體的速度，取豎直向上為正方向。開始時物體的速度為零，從t0開始計(jì)時，下圖中，該物體的ft圖象、at圖象、vt圖象可能正確的是()答案c解析因?yàn)閒kt，ffkt，(為動摩擦因數(shù))開始時物體的重力大于摩擦力，其加速度ag，物體做加速度減小的加速運(yùn)動；隨著f的增加，物體受到的摩擦力也增加，當(dāng)重力小于摩擦力時，其加速度ag，物體做加速度增大的減速運(yùn)動；直到物體減速到0，物體將保持靜止，物體受到的靜摩擦力等于重力。根據(jù)對稱性，

13、可知運(yùn)動開始和結(jié)束時，物體的加速度相等，都為g，運(yùn)動結(jié)束時有：fmgmg，此時，物體受到的滑動摩擦力最大，為fmax2mg2g。綜上所述，c正確，a、b、d錯誤。12(2019山東高考模擬)(多選)如圖所示，小車分別以加速度a1、a2、a3、a4向右做勻加速運(yùn)動，bc是固定在小車上的水平橫桿，物塊m穿在桿上，m通過線懸吊著小物體m，加速度為a1、a2時，細(xì)線在豎直方向上，m在小車的水平底板上，四種狀態(tài)下全過程中m始終未相對桿bc移動，m、m與小車保持相對靜止，m受到的摩擦力大小分別為f1、f2、f3、f4，則以下結(jié)論正確的是()a若，則b若，則c若，則d若，則答案cd解析甲、乙兩圖中，m水平方

14、向只受摩擦力作用，根據(jù)牛頓第二定律得：f1ma1，f2ma2。丙、丁兩圖中，對m和m組成的系統(tǒng)來分析，根據(jù)牛頓第二定律可知：f3(mm)a3，f4(mm)a4。若，則，故a錯誤；若，則，故b錯誤；若，則，故c正確；對圖丙、丁中m受力分析可知tan，tan，若，可得：，故d正確。13(2019廣西高考模擬)(多選)如圖所示，力傳感器上吊著一個滑輪，細(xì)線繞過滑輪一端吊著物塊a、另一端吊著物塊b和c。由靜止釋放三個物塊，物塊運(yùn)動穩(wěn)定時，力傳感器的示數(shù)為f1；在三個物塊運(yùn)動過程中，剪斷b、c物塊間的連線，力傳感器的示數(shù)變?yōu)閒2；三個物塊的質(zhì)量相同，重力加速度為g，不計(jì)細(xì)線與滑輪的摩擦，則()a每個物塊

15、一起運(yùn)動的加速度大小為gb每個物塊的重力為(f1f2)c滑輪的重力為2f2f1d剪斷b、c間細(xì)線的一瞬間，連接a、b細(xì)線上的張力大小不變答案ab解析設(shè)每個物塊的質(zhì)量為m，繩的拉力為f，則fmgma，2mgf2ma，解得：ag，fmg，設(shè)滑輪的質(zhì)量為m，根據(jù)平衡條件有f1mg2fmgmg，剪斷b、c間的細(xì)線后，由于a、b質(zhì)量相等，因此a、b的加速度變?yōu)榱悖@時細(xì)線上的張力大小發(fā)生突變，減少到mg，故a正確，d錯誤；根據(jù)平衡條件有f2mg2mg，解得：mg(f1f2)，故b正確；滑輪的重力mg4f23f1，故c錯誤。14(2020福建泉州十二中高三月考)兩物體a、b并排放在水平地面上，且兩物體接觸面為豎直面，現(xiàn)用一水平推力f作用在物體a上，使a、b由靜止開始一起向右做勻加速運(yùn)動，如圖a所示，在a、b的速度達(dá)到6 m/s時，撤去推力f。已知a、b質(zhì)量分別為ma1 kg、mb3 kg，a與地面間的動摩擦因數(shù)0.3，b與地面間沒有摩擦，b物體運(yùn)動的vt圖象如圖b所示。g取10 m/s2，求：(1)推力f的大??；(2)a剛停止運(yùn)動時，物體a、b之間的距離。答案(1)15 n(2)6 m解析(1)在水平推力f作用下，設(shè)物體a、b一起做勻加速運(yùn)