高考物理三輪沖刺題型歸納講練專題04 牛頓運(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用（原卷版）

專題04牛頓運(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用[題型導(dǎo)航]題型一牛頓三定律的理解 1題型二超重與失重現(xiàn)象 2題型三瞬時(shí)問題的兩類問題 6題型四動(dòng)力學(xué)圖像問題 7題型五動(dòng)力學(xué)中的連接體問題 9題型六動(dòng)力學(xué)兩類基礎(chǔ)問題 11題型七動(dòng)力學(xué)方法分析多運(yùn)動(dòng)過程問題 12[考點(diǎn)分析]題型一牛頓三定律的理解1．內(nèi)容一切物體總保持勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)，除非作用在它上面的力迫使它改變這種狀態(tài)．2．意義(1)指出力不是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因，而是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因，即力是產(chǎn)生加速度的原因．(2)指出了一切物體都有慣性，因此牛頓第一定律又稱為慣性定律．(3)牛頓第一定律描述的只是一種理想狀態(tài)，而實(shí)際中不受力作用的物體是不存在的，當(dāng)物體受外力但所受合力為零時(shí)，其運(yùn)動(dòng)效果跟不受外力作用時(shí)相同，物體將保持靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)．3．慣性(1)定義：物體具有保持原來勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)的性質(zhì)．(2)量度：質(zhì)量是物體慣性大小的唯一量度，質(zhì)量大的物體慣性大，質(zhì)量小的物體慣性小．(3)普遍性：慣性是物體的固有屬性，一切物體都有慣性，與物體的運(yùn)動(dòng)情況和受力情況無關(guān)．4．牛頓第二定律(1)表達(dá)式為F＝ma.(2)理解：核心是加速度與合外力的瞬時(shí)對應(yīng)關(guān)系，二者總是同時(shí)產(chǎn)生、同時(shí)消失、同時(shí)變化．5．牛頓第三定律的內(nèi)容兩個(gè)物體之間的作用力和反作用力總是大小相等、方向相反、作用在同一條直線上．6．作用力與反作用力的“三同、三異、三無關(guān)”(1)“三同”：①大小相同；②性質(zhì)相同；③變化情況相同．(2)“三異”：①方向不同；②受力物體不同；③產(chǎn)生的效果不同．(3)“三無關(guān)”：①與物體的種類無關(guān)；②與物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無關(guān)；③與物體是否和其他物體存在相互作用無關(guān)．7．相互作用力與平衡力的比較對應(yīng)名稱比較內(nèi)容作用力和反作用力一對平衡力不同點(diǎn)作用在兩個(gè)相互作用的物體上作用在同一物體上同時(shí)產(chǎn)生、同時(shí)消失不一定同時(shí)產(chǎn)生、同時(shí)消失兩力作用效果不可抵消，不可疊加，不可求合力兩力作用效果可相互抵消，可疊加，可求合力，合力為零一定是同性質(zhì)的力性質(zhì)不一定相同相同點(diǎn)大小相等、方向相反、作用在同一條直線上下列關(guān)于牛頓第一定律以及慣性概念的說法中，正確的是（）A．牛頓第一定律說明，只有不受外力的物體才保持勻速直線運(yùn)動(dòng)或靜止?fàn)顟B(tài) B．物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生變化則物體一定受到力的作用 C．慣性定律與慣性的實(shí)質(zhì)是相同的 D．物體的運(yùn)動(dòng)不需要力來維持，但物體的運(yùn)動(dòng)速度越大時(shí)其慣性也越大關(guān)于牛頓第一定律，下列說法正確的是（）A．不受力作用的的物體是不存在的，故牛頓第一定律的建立毫無意義 B．牛頓第一定律是從實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象歸納總結(jié)出來的 C．牛頓第一定律表明，物體在任何狀態(tài)下都具有慣性 D．牛頓第一定律表明，外力的作用會(huì)改變物體的慣性艾薩克?牛頓在《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》一書中指出：“力使物體獲得加速度?！蹦惩瑢W(xué)為探究加速度與力的關(guān)系，取兩個(gè)材質(zhì)不同的物體A、B，使其分別在水平拉力F的作用下由靜止開始沿水平面運(yùn)動(dòng)，測得兩物體的加速度a與拉力F之間的關(guān)系如圖所示，重力加速度g取10m/s2，空氣阻力忽略不計(jì)，則（）A．物體A的質(zhì)量為0.7kg B．物體B的質(zhì)量為0.2kg C．物體A與水平面間動(dòng)摩擦因數(shù)為0.5 D．物體B與水平面間動(dòng)摩擦因數(shù)為0.12021年8月3日，東京奧運(yùn)會(huì)體操女子平衡木單項(xiàng)決賽結(jié)束，中國選手管晨辰、唐茜靖包攬金、銀牌。比賽中，體操運(yùn)動(dòng)員站在水平的平衡木上處于靜態(tài)平衡狀態(tài)，如圖所示。則下列說法正確的是（）A．平衡木對人的支持力大小等于人對平衡木的壓力大小 B．平衡木對人的支持力和人對平衡木的壓力是一對平衡力 C．平衡木對人有摩擦力 D．人受到支持力是因?yàn)槟_底發(fā)生了形變?nèi)鐖D所示為一同學(xué)在網(wǎng)上發(fā)現(xiàn)的一幅新能源汽車的漫畫，有關(guān)這幅漫畫，下列說法正確的是（）A．磁鐵對鐵塊的作用力大于鐵塊對磁鐵的作用力 B．磁鐵對鐵塊的作用力大小等于鐵塊對磁鐵的作用力 C．根據(jù)牛頓第二定律，這種設(shè)計(jì)能使汽車向前運(yùn)動(dòng) D．只要磁鐵的磁性足夠強(qiáng)，汽車就可以一直運(yùn)動(dòng)下去題型二超重與失重現(xiàn)象1．超重(1)定義：物體對支持物的壓力(或?qū)覓煳锏睦?大于物體所受重力的現(xiàn)象．(2)產(chǎn)生條件：物體具有豎直向上(選填“豎直向上”或“豎直向下”)的加速度．2．失重(1)定義：物體對支持物的壓力(或?qū)覓煳锏睦?小于物體所受重力的現(xiàn)象．(2)產(chǎn)生條件：物體具有豎直向下(選填“豎直向上”或“豎直向下”)的加速度．(3)完全失重①定義：物體對支持物的壓力(或?qū)覓煳锏睦?等于零的狀態(tài)．②產(chǎn)生條件：a＝g，方向豎直向下．如圖所示，在名為“勇敢者”的課堂演示實(shí)驗(yàn)中，用不可伸長的輕長繩將一鐵球懸掛在天花板上。一同學(xué)靠墻站立，雙手拉球使其與鼻尖恰好接觸，然后由靜止釋放鐵球。若該同學(xué)保持圖示姿勢不變，則下列說法中正確的是（）A．鐵球可能會(huì)撞擊該靜止不動(dòng)的同學(xué) B．鐵球運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí)處于失重狀態(tài) C．釋放瞬間鐵球的加速度水平向右 D．釋放瞬間長繩拉力小于鐵球重力如圖，一小物塊從斜面上的A點(diǎn)靜止下滑，在AB段和BC段分別做勻加速和勻減速運(yùn)動(dòng)，至C點(diǎn)恰好靜止，全程斜面體保持靜止?fàn)顟B(tài)。若小物塊在AB段和BC段與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)分別為μ1和μ2，且AB＝2BC，則（）A．在物塊滑行的全過程中，地面對斜面的支持力始終小于物塊和斜面的總重力 B．在物塊滑行的全過程中，地面對斜面始終沒有摩擦力作用 C．由題意知：2μ1+μ2＝3?tanθ D．小物塊在下滑過程中先超重再失重（多選）如圖所示，質(zhì)量m＝0.4kg的物塊停放在水平桌面上。現(xiàn)對物塊施加一個(gè)豎直向上的外力F，使它由靜止開始豎直向上做直線運(yùn)動(dòng)。已知外力F隨時(shí)間t的變化關(guān)系為F＝（6﹣2t）N（時(shí)間單位為秒，g取10m/s2），則（）A．物塊向上運(yùn)動(dòng)過程一直做加速運(yùn)動(dòng) B．物塊向上運(yùn)動(dòng)過程中始終處于超重狀態(tài) C．在0～1s內(nèi)，物塊處于超重狀態(tài) D．在t＝2s時(shí)，物塊的速度為零如圖所示，表面光滑的斜面體固定在勻速上升的升降機(jī)上，質(zhì)量相等的A、B兩物體用一輕質(zhì)彈簧連接著，B的上端用一平行斜面的細(xì)線拴接在斜面上的固定裝置上，斜面的傾角為30°，當(dāng)升降機(jī)突然處于完全失重狀態(tài)，則A、B兩物體的瞬時(shí)加速度大小和方向說法正確的是（）A．a(chǎn)A=12B．a(chǎn)A＝0，aB＝0 C．a(chǎn)A＝0；aB＝g，方向沿斜面向下 D．a(chǎn)A=3題型三瞬時(shí)問題的兩類問題1．兩類模型(1)剛性繩(或接觸面)——不發(fā)生明顯形變就能產(chǎn)生彈力的物體，剪斷(或脫離)后，其彈力立即消失，不需要形變恢復(fù)時(shí)間．(2)彈簧(或橡皮繩)——兩端同時(shí)連接(或附著)有物體的彈簧(或橡皮繩)，特點(diǎn)是形變量大，其形變恢復(fù)需要較長時(shí)間，在瞬時(shí)性問題中，其彈力的大小往往可以看成保持不變．如圖所示，A、B兩小球分別連在輕繩兩端，B球另一端用彈簧固定在傾角為30°的光滑斜面上．A、B兩小球的質(zhì)量分別為mA、mB，重力加速度為g，若不計(jì)彈簧質(zhì)量，在線被剪斷瞬間，A、B兩球的加速度大小分別為（）A．都等于g2 B．g2C．g2和mAmB?（多選）在光滑水平面上有一質(zhì)量為1kg的物體，它的左端與一勁度系數(shù)為800N/m的輕彈簧相連，右端連接一細(xì)線．物體靜止時(shí)細(xì)線與豎直方向成37°角，此時(shí)物體與水平面剛好接觸但無作用力，彈簧處于水平狀態(tài)，如圖所示，已知sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，重力加速度g取10m/s2，則下列判斷正確的是（）A．在剪斷細(xì)線的瞬間，物體的加速度大小為7.5m/s2 B．在剪斷彈簧的瞬間，物體所受合力為15N C．在剪斷細(xì)線的瞬間，物體所受合力為零 D．在剪斷彈簧的瞬間，物體的加速度大小為0如圖所示，天花板上用輕繩懸掛著質(zhì)量為m的吊籃A，吊籃中放置著質(zhì)量為2m的重物B，吊籃下方通過輕質(zhì)彈簧與質(zhì)量為3m的小球C相連，已知初始時(shí)整個(gè)裝置處于靜止?fàn)顟B(tài)，彈簧未超過彈性限度，重力加速度為g，則剪斷輕繩瞬間，各物體加速度為（）A．a(chǎn)A＝4g，aB＝g B．a(chǎn)A＝2g，aB＝2g C．a(chǎn)A＝2g，aC＝0 D．a(chǎn)B＝g，aC＝g如圖所示，A、B兩物體用兩根輕質(zhì)細(xì)線分別懸掛在天花板上，兩細(xì)線與水平方向夾角分別為60°和45°，A、B間拴接的輕彈簧恰好水平，A、B兩物體處于靜止?fàn)顟B(tài)，則（）A．A、B所受彈簧彈力大小之比為3：2 B．A、B的質(zhì)量之比為mA：mB＝1：3 C．懸掛A、B的細(xì)線上拉力大小之比為1：2 D．同時(shí)剪斷兩細(xì)線的瞬間，A、B的瞬時(shí)加速度大小之比為6：3題型四動(dòng)力學(xué)圖像問題1．動(dòng)力學(xué)中常見的圖象v－t圖象、x－t圖象、F－t圖象、F－a圖象等．2．解決圖象問題的關(guān)鍵：(1)看清圖象的橫、縱坐標(biāo)所表示的物理量及單位并注意坐標(biāo)原點(diǎn)是否從零開始。(2)理解圖象的物理意義，能夠抓住圖象的一些關(guān)鍵點(diǎn)，如斜率、截距、面積、交點(diǎn)、拐點(diǎn)等，判斷物體的運(yùn)動(dòng)情況或受力情況，再結(jié)合牛頓運(yùn)動(dòng)定律求解．如圖甲所示，足夠長的木板B靜置于光滑水平面上，其上放置小滑塊A，木板B受到不斷增大的水平拉力F作用時(shí)，用傳感器測出木板B的加速度a，得到如圖乙所示的a﹣F圖像、已知g取10m/s2，則（）A．滑塊A的質(zhì)量為1kg B．木板B的質(zhì)量為4kg C．當(dāng)F＝10N時(shí)木板B加速度為4m/s2 D．滑塊A與木板B間動(dòng)摩擦因數(shù)為0.1如圖是幼兒感覺統(tǒng)合訓(xùn)練的一種器材——滑梯組合，簡化為光滑的斜面和粗糙的平面組成的組合體置于粗糙水平面上，結(jié)合部平滑連接。幼兒在主教老師的引導(dǎo)下進(jìn)行感統(tǒng)訓(xùn)練，若從滑梯上端沿斜面滑下再經(jīng)過水平臺后停下的整個(gè)過程中滑梯組合體始終未移動(dòng)，則滑梯組合體對水平地面的靜摩擦力Ff隨時(shí)間t變化的關(guān)系圖像可能是（）A． B． C． D．靜止在光滑水平面上的物體在水平推力F作用下開始運(yùn)動(dòng)，推力隨時(shí)間的變化如圖所示，關(guān)于物體在0～t1時(shí)間內(nèi)的運(yùn)動(dòng)情況。正確的描述是（）A．物體先做勻加速運(yùn)動(dòng)，后做勻減速運(yùn)動(dòng) B．物體的加速度一直增大 C．物體的速度先增大后減小 D．物體的速度一直增大（多選）如圖甲所示，長為L的木板M放在水平地面上，質(zhì)量為m＝2kg的小物塊（可視為質(zhì)點(diǎn)）放在木板的右端，兩者均靜止?，F(xiàn)用水平向右的F作用在木板上，通過傳感器測出木板的加速度a與外力F的變化關(guān)系圖如圖乙所示。已知最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，g＝10m/s2，下列說法正確的是（）A．m與M間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ1＝0.2 B．M與水平地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ2＝0.3 C．M的質(zhì)量為2kg D．圖乙中橫軸截距為6N題型五動(dòng)力學(xué)中的連接體問題1．整體法的選取原則若連接體內(nèi)各物體具有相同的加速度，且不需要求物體之間的作用力，可以把它們看成一個(gè)整體，分析整體受到的合外力，應(yīng)用牛頓第二定律求出加速度(或其他未知量)．2．隔離法的選取原則若連接體內(nèi)各物體的加速度不相同，或者要求出系統(tǒng)內(nèi)各物體之間的作用力時(shí)，就需要把物體從系統(tǒng)中隔離出來，應(yīng)用牛頓第二定律列方程求解．3．整體法、隔離法的交替運(yùn)用若連接體內(nèi)各物體具有相同的加速度，且要求出物體之間的作用力時(shí)，可以先用整體法求出加速度，然后再用隔離法選取合適的研究對象，應(yīng)用牛頓第二定律求作用力．即“先整體求加速度，后隔離求內(nèi)力”．（多選）如圖所示，小車B和物塊A用一根輕繩連接后放在水平面上，輕繩處于伸直狀態(tài)。物塊A質(zhì)量為1kg，與地面的摩擦因數(shù)μ＝0.4；小車B質(zhì)量為0.5kg，與地面的摩擦力忽略不計(jì)，重力加速度g＝10m/s2。當(dāng)用水平恒力F＝10N向右拉小車B時(shí)，以下說法正確的是（）A．A物塊的加速度為6m/s2 B．B車的加速度為4m/s2 C．A、B間輕繩的拉力為10N D．A、B間輕繩的拉力為8N如圖所示，A、B、C三個(gè)物體靜止疊放在水平桌面上，物體A的質(zhì)量為2m，B和C的質(zhì)量都是m，A、B間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，B、C間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ4，B和地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ（）A．若A、B、C三個(gè)物體始終相對靜止，則力F不能超過12μmgB．當(dāng)力F＝μmg時(shí)，A、B間的摩擦力為14μmgC．無論力F為何值，B的加速度不會(huì)超過34μgD．當(dāng)力F＞92（多選）如圖所示，A、B兩物塊疊放在一起靜止在光滑的水平面上，t＝0時(shí)，對B施加水平向右的恒力F1，對A施加豎直向下的力F2，已知F2＝kt（k＞0），不計(jì)空氣阻力。在A、B保持相對靜止一起向右運(yùn)動(dòng)過程中，A物塊速度大小隨時(shí)間變化圖像、B對A的支持力大小隨時(shí)間變化圖像、B對A的摩擦力大小隨時(shí)間變化圖像正確的是（）A． B． C． D．題型六動(dòng)力學(xué)兩類基礎(chǔ)問題求解兩類問題的思路，可用下面的框圖來表示：分析解決這兩類問題的關(guān)鍵：應(yīng)抓住受力情況和運(yùn)動(dòng)情況之間聯(lián)系的橋梁——加速度．如圖甲所示，一質(zhì)量m＝5kg的粗細(xì)均勻的圓木棒豎直放置，在外力作用下保持靜止?fàn)顟B(tài)，下端距水平彈性地面的高度為H＝5.25m，與地面相碰的物體會(huì)以原速率彈回，木棒上有一質(zhì)量為2m的彈性小環(huán)。若t＝0時(shí)刻，小環(huán)從木棒上某處以豎直向上v0＝4m/s的初速度向上滑動(dòng)，并對小環(huán)施加豎直向上的如圖乙所示的外力F，與此同時(shí)撤去作用在木棒上的外力。當(dāng)木棒第一次與彈性地面相碰時(shí)，撤去施加在小環(huán)上的外力。已知木棒與小環(huán)間的滑動(dòng)摩擦力f＝1.2mg，小環(huán)可以看作質(zhì)點(diǎn)，且整個(gè)過程中小環(huán)不會(huì)從木棒上端滑出，取g＝10m/s2，不計(jì)空氣阻力，最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，求：（1）當(dāng)小環(huán)和木棒最初開始運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度的大??；（2）木棒第一次與彈性材料碰撞時(shí)的速度的大小；（3）若木棒恰好與地面第4次碰撞時(shí)彈性小環(huán)從木棒底端滑落，求小環(huán)開始運(yùn)動(dòng)時(shí)距木棒下端的距離l（結(jié)果可以用分?jǐn)?shù)表示）。2022年4月16日，我國航天員翟志剛、王亞平，葉光富搭乘神舟十三號載人飛船返回艙在東風(fēng)著陸場成功著陸。在著陸階段，主降落傘打開后主降落傘和返回艙的運(yùn)動(dòng)過程簡化如下：階段Ⅰ，主降落傘和返回艙沿豎直方向減速下降；階段Ⅱ，以速度v0勻速下降；階段Ⅲ，當(dāng)返回艙離地面h高時(shí)，返回艙的反推發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)，返回艙沿豎直方向勻減速下降，著地前瞬間速度恰好為零。已知上述過程中，只考慮主降落傘受到的空氣阻力，忽略其他阻力，主降落傘質(zhì)量不計(jì)，返回艙（含航天員）總質(zhì)量為m，重力加速度為g。（1）在階段Ⅱ中，空氣阻力的大??；（2）在階段Ⅲ中，若在反推發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后，降落傘與返回艙之間的輕繩處于松弛狀態(tài)