高考一轮专题牛顿运动定律有答案 19页

专题：牛顿运动定律 考点一　对牛顿第一定律的理解 ‎1．指出了物体的一种固有属性 牛顿第一定律揭示了物体所具有的一个固有属性——惯性，即物体总保持原有运动状态不变的一种性质．‎ ‎2．揭示了力的本质 牛顿第一定律明确了力是改变物体运动状态的原因，而不是维持物体运动的原因，物体的运动不需要力来维持．‎ ‎3．揭示了不受力作用时物体的运动状态 牛顿第一定律描述的只是一种理想状态，而实际中不受力作用的物体是不存在的，当物体受外力作用但所受合力为零时，其运动效果跟不受外力作用时相同，物体将保持静止或匀速直线运动状态．‎ ‎1．关于惯性，下列说法中正确的是(　　)‎ A．磁悬浮列车能高速行驶是因为列车浮起后惯性小了 B．卫星内的仪器由于完全失重惯性消失了 C．铁饼运动员在掷出铁饼前快速旋转可增大铁饼的惯性，使铁饼飞得更远 D．月球上物体的重力只有在地球上的1/6，但是惯性没有变化 ‎2．(多选)伽利略根据小球在斜面上运动的实验和理想实验，提出了惯性的概念，从而奠定了牛顿力学的基础．早期物理学家关于惯性有下列说法，其中正确的是(　　)‎ A．物体抵抗运动状态变化的性质是惯性 B．没有力的作用，物体只能处于静止状态 C．行星在圆周轨道上保持匀速率运动的性质是惯性 D．运动物体如果没有受到力的作用，将继续以同一速度沿同一直线运动 考点二　对牛顿第三定律的理解 ‎1．作用力与反作用力的“三同、三异、三无关”‎ ‎2．应用牛顿第三定律时应注意的问题 ‎(1)定律中的“总是”二字说明对于任何物体，在任何条件下牛顿第三定律都是成立的．‎ ‎(2)牛顿第三定律说明了作用力和反作用力中，若一个产生或消失，则另一个必然同时产生或消失．‎ ‎(3)作用力、反作用力不同于平衡力 ‎1．(多选)关于牛顿第三定律，下列说法正确的是(　　)‎ A．对重力、弹力、摩擦力等都适用 B．当相互作用的两个物体相距很远时不适用 C．当相互作用的两个物体做加速运动时不适用 D．相互作用的两个物体没有直接接触时也适用 ‎2．(2017·吉林实验中学二模)两人的拔河比赛正在进行中，两人均保持恒定拉力且不松手，而脚下开始移动．下列说法正确的是(　　)‎ A．两人对绳的拉力大小相等、方向相反，是一对作用力和反作用力 B．两人对绳的拉力是一对平衡力 C．拔河的胜利与否取决于谁的力量大 D．拔河的胜利与否取决于地面对人的摩擦力大小 ‎3．如图所示，甲、乙两人在冰面上“拔河”，两人中间位置处有一分界线，约定先使对方过分界线者为赢．若绳子质量不计，冰面可看成光滑，则下列说法正确的是(　　)‎ A．甲对绳的拉力与绳对甲的拉力是一对平衡力 B．甲对绳的拉力与乙对绳的拉力是作用力与反作用力 C．若甲的质量比乙大，则甲能赢得“拔河”比赛的胜利 D．若乙收绳的速度比甲快，则乙能赢得“拔河”比赛的胜利 考点三　牛顿第二定律瞬时性的理解 ‎1．两种模型：‎ 牛顿第二定律F＝ma，其核心是加速度与合外力的瞬时对应关系，两者总是同时产生，同时消失、同时变化，具体可简化为以下两种模型：‎ ‎2．求解瞬时加速度的一般思路 分析瞬时变化前、后物体的受力情况⇒列牛顿第二定律方程 ⇒ ‎1．(2017·山东大学附中检测)如图所示，A、B两小球分别连在轻线两端，B球另一端与弹簧相连，弹簧固定在倾角为30°的光滑斜面顶端．A、B两小球的质量分别为mA、mB，重力加速度为g，若不计弹簧质量，在线被剪断瞬间，A、B两球的加速度大小分别为(　　)‎ A．都等于 B．和‎0 C.和· D.·和 ‎2．如图所示，质量为m的小球用水平轻弹簧系住，并用倾角为30°的光滑木板AB托住，小球恰好处于静止状态．当木板AB突然向下撤离的瞬间，小球的加速度大小为(　　) ‎ A．0 B. g C．g D. g ‎3．如图所示，物块1、2间用刚性轻质杆连接，物块3、4间用轻质弹簧相连，物块1、3质量为m，物块2、4质量为M，两个系统均置于水平放置的光滑木板上．并处于静止状态．现将两木板沿水平方向突然抽出，设抽出后的瞬间，物块1、2、3、4的加速度大小分别为a1、a2、a3、a4.重力加速度大小为g，则有(　　)‎ A．a1＝a2＝a3＝a4＝0 B．a1＝a2＝a3＝a4＝g C．a1＝a2＝g，a3＝0，a4＝g D．a1＝g，a2＝g，a3＝0，a4＝g ‎4．如图所示，在光滑水平面上，A、B两物体用轻弹簧连接在一起，A、B的质量分别为m1、m2，在拉力F作用下，A、B共同做匀加速直线运动，加速度大小为a，某时刻突然撤去拉力F，此瞬间A和B的加速度大小分别为a1、a2，则(　　)‎ A．a1＝0，a2＝0 B．a1＝a，a2＝a C．a1＝a，a2＝a D．a1＝a，a2＝a 考点四 动力学的两类基本问题 ‎1．求解两类问题的思路，可用下面的框图来表示：‎ ‎2．分析解决这两类问题的关键：应抓住受力情况和运动情况之间联系的桥梁——加速度．‎ 考向1：由受力情况求运动情况 ‎1、如图所示，工人用绳索拉铸件，铸件的质量是‎20 kg，铸件与地面间的动摩擦因数是0.25.工人用80 N的力拉动铸件，从静止开始在水平面上前进，绳与水平方向的夹角为α＝37°并保持不变，经4 s后松手．(g＝‎10 m/s2)求：‎ ‎(1)松手前铸件的加速度；‎ ‎(2)松手后铸件还能前进的距离．‎ 考向2：由运动情况求受力情况 ‎2．一质量为m＝‎2 kg的滑块能在倾角为θ＝30°的足够长的斜面上以a＝‎2.5 m/s2匀加速下滑．如右图所示，若用一水平向右的恒力F作用于滑块，使之由静止开始在t＝2 s内能沿斜面运动位移x＝‎4 m．求：(g取‎10 m/s2)‎ ‎(1)滑块和斜面之间的动摩擦因数μ；‎ ‎(2)恒力F的大小．‎ ‎3‎ ‎．如图所示，倾角为30°的光滑斜面与粗糙的水平面平滑连接．现将一滑块(可视为质点)从斜面上A点由静止释放，最终停在水平面上的C点．已知A点距水平面的高度h＝‎0.8 m，B点距C点的距离L＝‎2.0 m(滑块经过B点时没有能量损失，g取‎10 m/s2)，求：‎ ‎(1)滑块在运动过程中的最大速度；‎ ‎(2)滑块与水平面间的动摩擦因数μ；‎ ‎(3)滑块从A点释放后，经过时间t＝1.0 s时速度的大小．‎ 考点五 超重和失重问题 ‎1．不论超重、失重或完全失重，物体的重力都不变，只是“视重”改变．‎ ‎2．在完全失重的状态下，一切由重力产生的物理现象都会完全消失．‎ ‎3．尽管物体的加速度不是竖直方向，但只要其加速度在竖直方向上有分量，物体就会处于超重或失重状态．‎ ‎4．尽管整体没有竖直方向的加速度，但只要物体的一部分具有竖直方向的分加速度，整体也会出现超重或失重状态．‎ ‎1．(2017·福建莆田模拟)关于超重和失重现象，下列描述中正确的是(　　)‎ A．电梯正在减速上升，在电梯中的乘客处于超重状态 B．磁悬浮列车在水平轨道上加速行驶时，列车上的乘客处于超重状态 C．荡秋千时秋千摆到最低位置时，人处于失重状态 D．“神舟”飞船在绕地球做圆轨道运行时，飞船内的宇航员处于完全失重状态 考点六　连接体问题 ‎1．处理连接体问题常用的方法为整体法和隔离法．‎ ‎2．涉及隔离法与整体法的具体问题类型 ‎(1)涉及滑轮的问题 若要求绳的拉力，一般都必须采用隔离法．例如，如图所示，绳跨过定滑轮连接的两物体虽然加速度大小相同，但方向不同，故采用隔离法．‎ ‎(2)水平面上的连接体问题 ‎①这类问题一般多是连接体(系统)各物体保持相对静止，即具有相同的加速度．解题时，一般采用先整体、后隔离的方法．‎ ‎②建立坐标系时也要考虑矢量正交分解越少越好的原则，或者正交分解力，或者正交分解加速度．‎ ‎(3)斜面体与上面物体组成的连接体的问题 当物体具有沿斜面方向的加速度，而斜面体相对于地面静止时，解题时一般采用隔离法分析．‎ ‎3．解题思路 ‎(1)分析所研究的问题适合应用整体法还是隔离法．‎ ‎①处理连接体问题时，整体法与隔离法往往交叉使用，一般的思路是先用整体法求加速度，再用隔离法求物体间的作用力；‎ ‎②对于加速度大小相同，方向不同的连接体，应采用隔离法进行分析．‎ ‎(2)对整体或隔离体进行受力分析，应用牛顿第二定律确定整体或隔离体的加速度．‎ ‎(3)结合运动学方程解答所求解的未知物理量．‎ ‎1、如图所示，物块A和B的质量分别为‎4m和m，开始A、B均静止，细绳拉直，在竖直向上拉力F＝6mg作用下，动滑轮竖直向上加速运动．已知动滑轮质量忽略不计，动滑轮半径很小，不考虑绳与滑轮之间的摩擦，细绳足够长，在滑轮向上运动过程中，物块A和B的加速度分别为(　　)‎ A．aA＝g，aB＝‎5g　 B．aA＝aB＝g C．aA＝g，aB＝‎3g D．aA＝0，aB＝‎‎2g 考点七　动力学中的图象问题 ‎1．常见的图象有 v－t图象，a－t图象，F－t图象，F－a图象等．‎ ‎2．图象间的联系 加速度是联系v－t图象与F－t图象的桥梁．‎ ‎3．图象的应用 ‎(1)已知物体在一过程中所受的某个力随时间变化的图线，要求分析物体的运动情况．‎ ‎(2)已知物体在一运动过程中速度、加速度随时间变化的图线，要求分析物体的受力情况．‎ ‎(3)通过图象对物体的受力与运动情况进行分析．‎ ‎4．解答图象问题的策略 ‎(1)弄清图象坐标轴、斜率、截距、交点、拐点、面积的物理意义．‎ ‎(2)应用物理规律列出与图象对应的函数方程式，进而明确“图象与公式”、“图象与物体”间的关系，以便对有关物理问题作出准确判断．‎ ‎1．(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 ‎2．(2017·广东佛山二模)广州塔，昵称小蛮腰，总高度达‎600 m，游客乘坐观光电梯大约一分钟就可以到达观光平台．若电梯简化成只受重力与绳索拉力，已知电梯在t＝0时由静止开始上升，a－t图象如图所示．则下列相关说法正确的是(　　)‎ A．t＝4.5 s时，电梯处于失重状态 B．5～55 s时间内，绳索拉力最小 C．t＝59.5 s时，电梯处于超重状态 D．t＝60 s时，电梯速度恰好为零 ‎3．(多选)将一个质量为‎1 kg的小球竖直向上抛出，最终落回抛出点，运动过程中所受阻力大小恒定，方向与运动方向相反．该过程的v－t图象如图所示，g取‎10 m/s2.下列说法中正确的是(　　)‎ A．小球所受重力和阻力大小之比为5∶1‎ B．小球上升过程与下落过程所用时间之比为2∶3‎ C．小球落回到抛出点时的速度大小为‎8 m/s D．小球下落过程中，受到向上的空气阻力，处于超重状态 ‎4．如图甲所示，某人通过动滑轮将质量为m的货物提升到一定高处，动滑轮的质量和摩擦均不计，货物获得的加速度a与竖直向上的拉力FT之间的函数关系如图乙所示．则下列判断正确的是(　　)‎ A．图线与纵轴的交点的绝对值为g B．图线的斜率在数值上等于物体的质量m C．图线与横轴的交点N的值FTN＝mg D．图线的斜率在数值上等于物体质量的倒数 考点八 “板—块”模型 ‎1．模型特点 上、下叠放两个物体，在摩擦力的相互作用下两物体发生相对滑动．‎ ‎2．两种位移关系 滑块由滑板的一端运动到另一端的过程中，若滑块和滑板同向运动，位移之差等于板长；反向运动时，位移之和等于板长．‎ ‎3．解题方法 整体法、隔离法．‎ ‎4．解题思路 ‎(1)分析滑块和滑板的受力情况，根据牛顿第二定律分别求出滑块和滑板的加速度．‎ ‎(2)对滑块和滑板进行运动情况分析，找出滑块和滑板之间的位移关系或速度关系，建立方程．特别注意滑块和滑板的位移都是相对地的位移．‎ ‎1．(2017·安徽芜湖模拟)质量为m0＝‎20 kg、长为L＝‎5 m的木板放在水平面上，木板与水平面的动摩擦因数为μ1＝0.15.将质量m＝‎10 kg 的小木块(可视为质点)，以v0＝‎4 m/s的速度从木板的左端被水平抛射到木板上(如图所示)，小木块与木板面的动摩擦因数为μ2＝0.4(最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g＝‎10 m/s2)．则下列判断中正确的是(　　)‎ A．木板一定静止不动，小木块不能滑出木板 B．木板一定静止不动，小木块能滑出木板 C．木板一定向右滑动，小木块不能滑出木板 D．木板一定向右滑动，小木块能滑出木板 ‎2.　(2017·山东德州质检)长为L＝‎1.5 m的长木板B静止放在水平冰面上，小物块A以某一初速度v0从木板B的左端滑上长木板B，直到A、B的速度达到相同，此时A、B的速度为v＝‎0.4 m/s，然后A、B又一起在水平冰面上滑行了s＝‎8.0 cm后停下．若小物块A可视为质点，它与长木板B的质量相同，A、B间的动摩擦因数μ1＝0.25，取g＝‎10 m/s2.求：‎ ‎(1)木板与冰面的动摩擦因数μ2；‎ ‎(2)小物块A的初速度v0；‎ ‎(3)为了保证小物块不从木板的右端滑落，小物块滑上木板的最大初速度v‎0m应为多少？‎ 考点九　水平传送带问题 滑块在水平传送带上运动常见的三个情景 项目 图示 滑块可能的运动情况 情景一 ‎(1)可能一直加速 ‎(2)可能先加速后匀速 情景二 ‎(1)v0>v时，可能一直减速，也可能先减速再匀速 ‎(2)v0v返回时速度为v，当v0v1，则(　　)‎ A．t2时刻，小物块离A处的距离达到最大 B．t2时刻，小物块相对传送带滑动的距离最大 C．0～t2时间内，小物块受到的摩擦力方向先向右后向左 D．0～t3时间内，小物块始终受到大小不变的摩擦力作用 ‎2．(多选)如图所示是某工厂所采用的小型生产流水线示意图，机器生产出的物体源源不断地从出口处以水平速度v0滑向一粗糙的水平传送带，最后从传送带上落下装箱打包．假设传送带静止不动时，物体滑到传送带右端的速度为v，最后物体落在P处的箱包中．下列说法正确的是(　　)‎ A．若传送带随皮带轮顺时针方向转动起来，且传送带速度小于v，物体仍落在P点 B．若传送带随皮带轮顺时针方向转动起来，且传送带速度大于v0，物体仍落在P点 C．若传送带随皮带轮顺时针方向转动起来，且传送带速度大于v，物体仍落在P点 D．若由于操作不慎，传送带随皮带轮逆时针方向转动起来，物体仍落在P点 ‎3、如图所示，足够长的水平传送带，以初速度v0＝‎6 m/s顺时针转动.现在传送带左侧轻轻放上质量m＝‎1 kg的小滑块，与此同时，启动传送带制动装置，使得传送带以恒定加速度a＝‎4 m/s2减速直至停止；已知滑块与传送带间的动摩擦因数μ＝0.2，滑块可以看成质点，且不会影响传送带的运动，g＝‎10 m/s2.试求：‎ ‎ (1)滑块与传送带共速时，滑块相对传送带的位移；‎ ‎(2)滑块在传送带上运动的总时间t.‎ 考点十　倾斜传送带问题 滑块在倾斜传送带上运动常见的四个情景 项目 图示 滑块可能的运动情况 情景一 ‎①可能一直加速 ‎②可能先加速后匀速 情景二 ‎①可能一直加速 ‎②可能先加速后匀速 ‎③可能先以a1加速后以a2加速 情景三 ‎①可能一直加速 ‎②可能先加速后匀速 ‎③可能一直匀速 ‎④可能先以a1加速后以a2加速 情景四 ‎①可能一直加速 ‎②可能一直匀速 ‎③可能先减速后反向加速 ‎1、如图所示，倾角为37°，长为l＝‎16 m的传送带，转动速度为v＝‎10 m/s，在传送带顶端A处无初速度的释放一个质量为m＝‎0.5 kg的物体，已知物体与传送带间的动摩擦因数μ＝0.5，g取‎10 m/s2.求：(sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8)‎ ‎(1)传送带顺时针转动时，物体从顶端A滑到底端B的时间；‎ ‎(2)传送带逆时针转动时，物体从顶端A滑到底端B的时间．‎ ‎2．如图所示为上、下两端相距 L＝‎5 m、倾角α＝30°、始终以v＝‎3 m/s的速率顺时针转动的传送带(传送带始终绷紧)．将一物体放在传送带的上端由静止释放滑下，经过t＝2 s到达下端，重力加速度g取‎10 m/s2，求：‎ ‎(1)传送带与物体间的动摩擦因数多大？‎ ‎(2)如果将传送带逆时针转动，速率至少多大时，物体从传送带上端由静止释放能最快地到达下端？‎ ‎3.(多选)如图所示，三角形传送带以‎1 m/s的速度逆时针匀速转动，两边的传送带长都是‎2 m，且与水平方向的夹角均为30°.现有两质量相同的小物块A、B从传送带顶端都以‎1 m/s的初速度沿传送带下滑，物块与传送带间的动摩擦因数均为0.6，下列说法正确的是(　　)‎ A.下滑相同距离内物块A、B机械能的变化一定不相同 B.下滑相同时间内物块A、B机械能的变化一定相同 C.物块A、B一定不能同时到达传送带底端 D.物块A、B在传送带上的划痕长度相同 专题：牛顿运动定律 答案 ‎1、解析：选D.惯性只与质量有关，与速度无关，A、C错误；失重或重力加速度发生变化时，物体质量不变，惯性不变，所以B错误、D正确．‎ ‎2、解析：选AD.物体保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质叫惯性，即物体抵抗运动状态变化的性质，A正确．没有力的作用，物体也可能保持匀速直线运动状态，B错误，D正确．行星在圆周轨道上保持匀速率运动而不是匀速直线运动，所以不能称为惯性，C错误．‎ ‎1、解析：‎ 选AD.对于牛顿第三定律，适用于重力、弹力、摩擦力等所有的力，而且不管相互作用的两物体的质量如何、运动状态怎样、是否相互接触都适用，例如，地球吸引地球表面上的石块，石块同样以相同大小的力吸引地球，且不管接触不接触，都互相吸引，所以B、C错误，A、D正确．‎ ‎2、解析：选D.人拉绳的力与绳拉人的力是一对作用力与反作用力，大小相等，选项A错误；两人对绳的拉力不一定是一对平衡力，要根据绳子所处的运动状态进行判断，选项B错误；拔河的胜利与否取决于地面对人的摩擦力大小，选项D正确，C错误．‎ ‎3、解析：选C.甲对绳的拉力与绳对甲的拉力是一对作用力与反作用力，故选项A错误；甲对绳的拉力与乙对绳的拉力作用在同一物体上，不是作用力与反作用力，故选项B错误；设绳子的张力为F，则甲、乙两人受到绳子的拉力大小相等，均为F，若m甲>m乙，则由a＝得，a甲Ff2，所以木板一定静止不动；设小木块在木板上滑行的距离为x，v＝2μ2gx，解得x＝‎2 mμmg＝2 N，故滑块与传送带相对滑动.‎ 滑块做减速运动，加速度仍为a1.‎ 滑块减速时间为t2，有：t2＝＝1 s，‎ 故：t＝t1＋t2＝2 s.‎ ‎3、答案　AC 解析　因为mgsin 30°＝mg<μmgcos 30°＝mg，所以A做匀速直线运动，B做匀减速直线运动，下滑相同距离内摩擦力做功不同，物块A、B机械能的变化一定不相同，A正确，B错误；如果都能到达底端，则位移相同，一个匀速运动，一个匀减速运动，所以物块A、B一定不能同时到达传送带底端，C正确；由于A相对传送带静止，所以在传送带上的划痕为零，B做匀减速直线运动，相对传送带的划痕不为零，故D错误.‎ ‎1、解析　(1)传送带顺时针转动时，物体相对传送带向下运动，则物体所受滑动摩擦力沿斜面向上，相对传送带向下匀加速运动，根据牛顿第二定律有 mg(sin 37°－μcos 37°)＝ma 则a＝gsin 37°－μgcos 37°＝‎2 m/s2，‎ 根据l＝at2得t＝4 s.‎ ‎(2)传送带逆时针转动，当物体下滑速度小于传送带转动速度时，物体相对传送带向上运动，则物体所受滑动摩擦力沿传送带向下，设物体的加速度大小为a1，由牛顿第二定律得 mgsin 37°＋μmgcos 37°＝ma1‎ 则有a1＝＝‎10 m/s2.‎ 设当物体运动速度等于传送带转动速度时经历的时间为t1，位移为x1，则有t1＝＝ s＝1 s，‎ x1＝a1t＝‎5 m＜l＝‎16 m.‎ 当物体运动速度等于传送带速度瞬间，有mgsin 37°＞μmgcos 37°，则下一时刻物体相对传送带向下运动，受到传送带向上的滑动摩擦力——摩擦力发生突变．设当物体下滑速度大于传送带转动速度时物体的加速度为a2，则a2＝＝‎2 m/s2‎ x2＝l－x1＝‎‎11 m 又因为x2＝vt2＋a2t，‎ 则有10t2＋t＝11‎ 解得t2＝1 s(t2＝－11 s舍去)‎ 所以t总＝t1＋t2＝2 s.‎ 答案　(1)4 s　(2)2 s ‎2、解析：(1)物体在传送带上受力如图所示，物体沿传送带向下匀加速运动，设加速度为a.‎ 由题意得L＝at2解得a＝‎2.5 m/s2‎ 由牛顿第二定律得 mgsin α－Ff＝ma又Ff＝μmgcos α故μ＝0.29.‎ ‎(2)如果传送带逆时针转动，要使物体从传送带上端由静止释放能最快地到达下端，则需要物体有沿传送带向下的最大加速度即所受摩擦力沿传送带向下，设此时传送带速度为vm，物体加速度为a′.‎ 由牛顿第二定律得mgsin α＋Ff＝ma′‎ 又v＝2La′‎ 故vm＝＝‎8.66 m/s.‎