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- 2021-05-27 发布
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专题三
牛顿运动定律
-
2
-
高考命题
规律
A.
当
θ
=
60
°
时
,
运动员单手对地面的正压力大小
为
B.
当
θ
=
120
°
时
,
运动员单手对地面的正压力大小为
G
C.
当
θ
不同时
,
运动员受到的合力不同
D.
当
θ
不同时
,
运动员与地面之间的相互作用力不相等
-
3
-
牛顿运动定律的理解
命题角度
1(
储备
)
应用牛顿第三定律转换研究对象
【典题】
重力
为
G
的体操运动员在进行自由体操比赛时
,
有如图所示的比赛动作
,
当运动员竖直倒立保持
静止状态时
,
两手臂对称支撑
,
夹角为
θ
,
则
(
)
-
4
-
答案
:
A
解析
:
以运动员为研究对象
,
受到重力和地面对两只手的支持力
,
运动
正确
,B
错误
;
运动员受到的合力始终为零
,C
错误
;
由牛顿第三定律知两物体间的相互作用力大小永远相等
,D
错误
.
转换研究对象的解题方法
如果不能直接求解物体受到的某个力时
,
可先求它的反作用力
,
即利用牛顿第三定律转换研究对象
,
转换研究对象后所求的力与待求力是
“
等大
”
的
,
因此问题得以巧妙地解决
.
如求压力时可先求支持力
;
在许多问题中
,
摩擦力的求解亦是如此
.
-
5
-
命题角度
2
加速度与力的关系
高考真题体验
·
对方向
1
.
(
多选
)(2016
全国
Ⅰ
·18)
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
-
6
-
答案
:
BC
解析
:
匀速直线运动的质点加一恒力后
,
合力即该恒力
,
质点做匀变速运动
,
根据牛顿第二定律
F=ma
,
可知
C
选项正确
;
由加速度定义式
a
=
可知
单位时间内速度的变化量总是不变
,
速率的变化量不一定相等
,
选项
D
错误
;
质点的速度方向不一定与该恒力的方向相同
,
选项
A
错误
;
某一时刻恒力方向与速度方向垂直时
,
速度方向立即改变
,
而恒力方向不会改变
,
所以速度方向不可能总是与该恒力的方向垂直
,
选项
B
正确
.
-
7
-
2
.
(
多选
)(2016
全国
Ⅲ
·20)
如图
,
一固定容器的内壁是半径为
R
的半球面
;
在半球面水平直径的一端有一质量为
m
的质点
P.
它在容器内壁由静止下滑到最低点的过程中
,
克服摩擦力做的功为
W.
重力加速度大小为
g.
设质点
P
在最低点时
,
向心加速度的大小为
a
,
容器对它的支持力大小为
F
N
,
则
(
)
-
8
-
答案
:
AC
解析
:
质点
P
由静止滑到最低点过程由动能定理得
-
9
-
合力、加速度、速度之间的关系判定
(1)
不管速度是大还是小
,
只要合力不为零
,
物体一定有加速度
.
(3)
合力与速度同向时
,
物体加速运动
;
合力与速度反向时
,
物体减速运动
.
-
10
-
典题演练提能
·
刷高分
1
.
如
图所示
,
小明将叠放在一起的
A
、
B
两本书抛给小强
,
已知
A
的质量为
m
,
重力加速度为
g
,
两本书在空中不翻转
,
不计空气阻力
,
则
A
、
B
在空中运动时
(
)
A
.A
的加速度等于
g
B
.B
的加速度大于
g
C
.A
对
B
的压力等于
mg
D
.A
对
B
的压力大于
mg
答案
:
A
解析
:
A
、
B
在空中运动时
,
A
、
B
处于完全失重状态
,
A
、
B
之间没有作用力
,
A
、
B
的加速度均为重力加速度
,
故
A
正确
,BCD
错误
.
-
11
-
2
.
在
向右匀速运动的小车内
,
用细绳
a
和
b
系住一个小球
,
绳
a
处于斜向上的方向
,
拉力为
F
a
,
绳
b
处于水平方向
,
拉力为
F
b
,
如图所示
.
现让小车向右做匀减速运动
,
此时小球相对于车厢的位置仍保持不变
,
则两根细绳的拉力变化情况是
(
)
A.
F
a
变大
,
F
b
不变
B.
F
a
变小
,
F
b
变小
C.
F
a
不变
,
F
b
变大
D.
F
a
不变
,
F
b
变小
答案
:
C
解析
:
小车向右做匀减速运动时
,
小球相对于车厢的位置仍保持不变
,
故对小球受力分析可知
,
F
a
的竖直分量大小仍等于
mg
,
F
a
不变
,
F
a
的水平分量也不变
,
而加速度水平向左
,
故
F
b
变大
,C
正确
.
-
12
-
3
.
如
图所示
,
小车在水平地面上向右做匀速直线运动
,
车内
A
、
B
两物体叠放在一起
,
因前方有障碍物
,
为避免相撞
,
小车刹车制动
,
在小车整个运动的过程中
,
A
、
B
两物体始终保持相对静止且随小车一起运动
,
则下列说法正确的是
(
)
A.
在小车匀速运动过程中
,
A
、
B
两物体间存在摩擦力
B.
在小车匀速运动过程中
,
B
物体相对小车有向右运动的趋势
C.
在小车刹车制动过程中
,
A
相对
B
一定有沿斜面向上运动的趋势
D.
在小车刹车制动过程中
,
A
、
B
两物体间一定存在着沿斜面方向上的摩擦力
-
13
-
答案
:
A
解析
:
小车匀速运动时
,
A
、
B
处于平衡状态
,
B
相对小车无运动趋势
,
且由受力分析可知
,
A
、
B
两物体间一定存在摩擦力
,
故
A
对
,B
错
;
小车刹车制动过程中由于加速度大小未知
,
A
、
B
间相对运动趋势方向不能确定
,
所以
C
、
D
错误
.
-
14
-
命题角度
3(
储备
)
牛顿第二定律瞬时性的理解
【典题】
(
多选
)
如
图所示
,
质量为
2 kg
的物体
A
静止在竖直的轻弹簧上面
,
质量为
3 kg
的物体
B
用细线悬挂并恰好与
A
物体相互接触
.g
取
10 m/s
2
.
某时刻将细线剪断
,
则细线剪断瞬间
(
)
A.
弹簧的弹力大小为
30 N
B.
物体
B
的加速度大小为
10 m/s
2
C.
物体
A
的加速度大小为
6 m/s
2
D.
物体
A
对物体
B
的支持力大小为
12 N
-
15
-
答案
:
CD
解析
:
弹簧的弹力大小不会瞬间变化
,
故剪断细线的瞬间
,
弹力大小
不
m/s
2
=
6
m/s
2
,B
错误
,C
正确
;
以
B
为研究对象
,
m
B
g-F
N
=m
B
a
,
F
N
=m
B
(
g-a
)
=
3
×
4
N
=
12
N,D
正确
.
-
16
-
瞬时问题的分析方法
(1)
分析物体的瞬时问题
,
关键是弄清瞬时前后的受力情况和运动状态的变化情况
,
正确分析该时刻的受力
,
然后再由牛顿第二定律求出瞬时加速度
.
(2)
分析此类问题应特别注意绳或线类、弹簧或橡皮绳类模型的特点
.
①
轻绳、轻杆或接触面
——
不发生明显形变就能产生弹力的物体
,
剪断
(
或脱离
)
后
,
其弹力立即消失
,
不需要形变恢复时间
;
②
轻弹簧、轻橡皮绳
——
两端同时连接
(
或附着
)
有物体的弹簧或橡皮绳
,
特点是形变量大
,
其形变恢复需要较长时间
,
在瞬时性问题中
,
其弹力的大小往往可以看成保持不变
.
-
17
-
典题演练提能
·
刷高分
1
.
如
图所示
,
质量为
m
的小球被非弹性绳
A
和
B
系住
,
其中
B
绳水平
,
下列说法正确的是
(
)
A
.
平衡时水平绳的拉力为
mg
sin
α
B.
剪断水平绳
,
斜绳的拉力不变
C.
剪断水平绳
,
小球的加速度为
g
sin
α
D.
剪断斜绳
,
小球的加速度为
g
tan
α
-
18
-
答案
:
C
解析
:
对小球受力分析
,
平衡时水平绳的拉力为
mg
tan
α
,A
错误
;
平衡
只受重力
,
小球的加速度为
g
,
故
D
错误
.
-
19
-
2
.
如
图所示
,
水平面上放有三个木块
A
、
B
、
C
,
质量均为
m=
1 kg,
A
、
C
与地面间的接触面光滑
,
B
与地面间的动摩擦因数
μ
=
0
.
1,
A
、
B
之间用轻弹簧相连
,
B
、
C
之间用轻绳相连
.
现在给
C
一个水平向右的大小为
4 N
的拉力
F
,
使
A
、
B
、
C
三个木块一起以相同的加速度向右做匀加速直线运动
.
某一时刻撤去拉力
F
,
则撤去力
F
的瞬间
,
轻绳中的张力
F
T
为
(
重力加速度
g
取
10 m/s
2
)(
)
A.0 B.1 N C.2 N D.3 N
-
20
-
答案
:
B
解析
:
在拉力作用下对整体由牛顿第二定律可得
F-
μ
mg=
3
ma
解得
a=
1
m/s
2
.
弹簧上的弹力不能瞬间变化
,
设弹力大小为
F'
,
对
A
由牛顿第二定律可得
F'=ma=
1
×
1
N
=
1
N
当撤去外力后
,
把
B
、
C
作为整体由牛顿第二定律可知
F'+
μ
mg=
2
ma'
解得
a'=
1
m/s
2
,
方向向左
.
对
C
受力分析由牛顿第二定律可得
F
″
=ma'=
1
N,
故
B
正确
.
-
21
-
3
.
(
多选
)
如
图所示
,
一辆平板小车静止在光滑水平面上
,
车上固定由正六边形的三边构成的槽型容器
ABCD
,
光滑小球静止在容器内且与
AB
、
BC
和
CD
边都接触
.
现使小车以加速度
a
向左做匀加速直线运动
.g
为重力加速度
.
则
(
)
C.
若
AB
边对小球的作用力为零
,
则
BC
和
CD
边对球的作用力大小相等
D.
若
AB
边对小球的作用力为零
,
则
BC
和
CD
边对球的作用力大小之差为一定值
-
22
-
答案
:
AD
解析
:
当
AB
、
CD
边对小球的作用力都为零时
,
对小球进行受力
分析
零时
,
对小球进行受力分析可知
,
竖直方向上
F
BC
cos
60
°
-F
CD
cos
60
°
=mg
,
故
D
正确
,C
错误
.
-
23
-
4
.
(
多选
)
如
图所示
,
在动摩擦因数
μ
=
0
.
2
的水平面上有一个质量
m=
1 kg
的小球
,
小球一端与水平轻弹簧相连
,
另一端与竖直方向成
θ
=
45
°
角的不可伸长的轻绳相连
,
此时小球处于静止状态
,
且水平面对小球的弹力恰好为零
.
在剪断轻绳的瞬间
(
g
取
10 m/s
2
)
.
下列说法中正确的是
(
)
A.
小球受力个数不变
B.
小球立即向左运动
,
且
a=
8 m/s
2
C.
小球立即向左运动
,
且
a=
10 m/s
2
D.
若剪断的是弹簧
,
则剪断瞬间小球加速度为零
-
24
-
答案
:
BD
解析
:
在剪断轻绳前
,
小球受重力、绳子的拉力以及弹簧的弹力处于平衡状态
,
根据共点力平衡得
,
弹簧的弹力
F=mg
tan
45
°
=
10
×
1N
=
10
N,
弹簧处于伸长状态
.
剪断轻绳的瞬间
,
弹簧的弹力仍然为
10
N,
小球此时受重力、支持力、弹簧弹力和摩擦力四个力作用
,
小球的受力个数发生改变
,
故
A
错误
;
剪断轻绳时
,
小球所受的最大静摩擦力为
F
f
=
μ
mg=
0
.
2
×
10
N
=
2
N,
根据牛顿第二定律得
,
运动
,
故
B
正确
,C
错误
.
若剪断弹簧
,
则在剪断的瞬间
,
轻绳对小球的拉力瞬间为零
,
此时小球受重力和支持力作用
,
所受的合力为零
,
则小球的加速度为零
,
故
D
正确
.
-
25
-
两类动力学问题
命题角度
1
已知运动
(
受力
)
求受力
(
运动
)
高考真题体验
·
对方向
1
.
(
多选
)(2019
全国
Ⅲ
·20)
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=
4 s
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
10 m/s
2
.
由题给数据可以得出
(
)
-
26
-
A.
木板的质量为
1 kg
B.2 s
~
4 s
内
,
力
F
的大小为
0
.
4 N
C.0
~
2 s
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
解析
:
对物块受力分析可知
,
细绳对物块的拉力
f
等于木板与物块间的摩擦力
.
由题图
(b)
可知
,
滑动摩擦力
F
f
=
0
.
2
N,
设木板质量为
m
木
,
对木板
:4
~
5
s
内的
加速度
=-
0
.
2
m/s
2
,
-F
f
=m
木
a
2
,
可求得
m
木
=
1
kg,A
正确
.
对木板
:2
~
4
s
内
,
F-F
f
=m
木
a
1
,
a
1
=
0
.
2
m/s
2
,
求得
F=
0
.
4
N,B
正确
.
对木板
:0
~
2
s,
拉力
F
与静摩擦力
F
f
静
平衡
,
F=F
f
静
=kt
,C
错误
.
物块质量未知
,
无法求正压力
,
无法求动摩擦因数
μ
,D
错误
.
-
27
-
2
.
(
2018
全国
Ⅰ
·15)
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
之间关系的图象可能正确的是
(
)
-
28
-
答案
:
A
解析
:
选
物块
P
为研究对象进行受力分析
,
根据牛顿第二定律
F+F
N
-mg=ma
,
系统原处于静止状态
,
则
F
0
=ma
,
F
由开始随
x
增加
,
F
N
变小
,
F
变大
,
选项
A
正确
.
-
29
-
3
.
(
2017
全国
Ⅱ
·24
)
为
提高冰球运动员的加速能力
,
教练员在冰面上与起跑线相距
s
0
和
s
1
(
s
1
3
N
时
,
A
、
B
发生相对滑动
,
对
B
,
根据牛顿第二定律得
:
F-
μ
mg=Ma
则
F=Ma+
μ
mg
,
图线的斜率
k=
1 kg
=M
,
故小滑块
A
的质量
m=
2
kg,C
正确
.
-
80
-
2
.
如
图所示
,
长木板静止于光滑水平地面上
,
滑块叠放在木板右端
,
现对木板施加水平恒力
,
使它们向右运动
.
当滑块与木板分离时
,
滑块相对地面的位移为
x
、速度为
v.
若只减小滑块质量
,
再次拉动木板
,
滑块与木板分离时
(
)
A.
x
变小
,
v
变小
B.
x
变大
,
v
变大
C.
x
变小
,
v
变大
D.
x
变大
,
v
变小
-
81
-
答案
:
A
解析
:
长木板和滑块做初速度为
0
的匀加速直线运动
,
根据牛顿第二
小
,
滑块相对地面的速度为
v=a
1
t
变小
,
故
A
正确
,BCD
错误
.
故选
A
.
-
82
-
3
.
如
图所示
,
质量为
M=
3 kg
的足够长的木板放在光滑水平地面上
,
质量为
m=
1 kg
的物块放在木板上
,
物块与木板之间有摩擦
,
两者都以大小为
4 m/s
的初速度向相反方向运动
.
当木板的速度为
3 m/s
时
,
物块处于
(
)
A.
匀速运动阶段
B.
减速运动阶段
C.
加速运动阶段
D.
速度为零的时刻
-
83
-
答案
:
B
解析
:
物块和木板相对运动
,
物块和木板间有摩擦力
F
f
,
所以物块做
故当木板速度为
3
m/s
时
,
物块速度为
1
m/s,
两者的速度方向不变
,
之后木板继续做减速运动
,
物块速度先减到零后反向做匀加速运动
,
木板继续减速
,
当木板和物块速度相同后
,
两者一起做匀速运动
.
故当木板的速度为
3
m/s
时
,
物块必处于匀减速运动阶段
,
所以
B
正确
,ACD
错误
.
-
84
-
4
.
一
长轻质薄硬纸片置于光滑水平地面上
,
其上放质量均为
1 kg
的
A
、
B
两物块
,
A
、
B
与薄硬纸片之间的动摩擦因数分别为
μ
1
=
0
.
3,
μ
2
=
0
.
2,
水平恒力
F
作用在
A
物块上
,
如图所示
.
已知最大静摩擦力等于滑动摩擦力
,
g
取
10 m/s
2
.
下列说法正确的是
(
)
A.
若
F=
1
.
5 N,
则
A
物块所受摩擦力大小为
1
.
5 N
B.
若
F=
8 N,
则
B
物块的加速度为
4
.
0 m/s
2
C.
无论力
F
多大
,
A
与薄硬纸片都不会发生相对滑动
D.
无论力
F
多大
,
B
与薄硬纸片都不会发生相对滑动
答案
:
C
-
85
-
解析
:
物块
A
与硬纸片间的最大静摩擦力为
F
f
A
=
μ
1
m
A
g=
0
.
3
×
1
×
10
N
=
3
N,
物块
B
与硬纸片间的最大静摩擦力为
F
f
B
=
μ
2
m
B
g=
0
.
2
×
1
×
10
N
=
2
N
.
若
F=
1
.
5
N
F
f1
,
所以木块运动时
,
木板静止不动
.
木块在左边第一块木板上的加速度为
a
1
,
由牛顿第二定律得
μ
1
mg=ma
1
.
设小木块滑上第二块木板的瞬时速度为
v
,
代入
数据解得
:
v=
1
m/s
-
88
-
(2)
木块滑上第二块木板后
,
设木板的加速度为
a
2
,
由牛顿第二定律得
:
μ
1
mg-
μ
2
(
M+m
)
g=Ma
2
设木块与木板达到相同速度
v
1
时
,
运动时间为
t
对木块
:
v
1
=v-a
1
t
,
对木板有
:
v
1
=a
2
t
解得
:
v
1
=
0
.
1
m/s,
t=
0
.
3
s
木块
在木板上滑动的长度为
s
1
-s
1
'