【物理】2018届二轮复习 牛顿运动定律 学案（全国通用） 12页

第一部分 名师综述 综合分析近几年的高考物理试题发现，试题在考查主干知识的同时，注重考查必修中的基本概念和基本规律，且更加突出考查学生运用"力和运动的观点"分析解决问题的能力。牛顿运动定律及其应用是每年高考考查的重点和热点，应用牛顿运动定律解题的关键是对研究对象进行受力分析和运动分析，特别是牛顿运动定律与曲线运动，万有引力定律以及电磁学等相结合的题目，牛顿定律中一般考查牛顿第二定律较多，一般涉及一下几个方面：一是牛顿第二定律的瞬时性，根据力求加速度或者根据加速度求力，二是动力学的两类问题，三是连接体问题，四是牛顿第二定律在生活生产和科技中的应用。‎ 第二部分 精选试题 ‎1. 【2017·广东省佛山市第一中学高三上学期第二次段考】2015年11月30日，蹦床世锦赛在丹麦落下帷幕，中国代表团获得8金3银2铜，领跑世锦赛的奖牌榜．一位运动员从高处落到蹦床上后又被弹起到原高度，利用仪器测得该运动员从高处开始下落到弹回的整个过程中，运动速度随时间变化的图象如图所示，图中Oa段和cd段为直线．由图可知，运动员发生超重的时间段为： （ ）‎ A．0～t1              B．t1～t2        C．t2～t4      D．t4～t5‎ ‎【答案】C ‎2. 【2017·西藏自治区拉萨中学高三上学期期末】如图所示，物体沿斜面由静止滑下，在水平面上滑行一段距离后停止，物体与斜面和水平面间的动摩擦因数相同，斜面与水平面平滑连接．下图中v、a、f和s分别表示物体速度大小、加速度大小、摩擦力大小和路程．下图中正确的是： （ ）‎ ‎【答案】C ‎【解析】根据物体的受力情况，可以判断出物体先是在斜面上做匀加速直线运动，到达水平面上之后，做匀减速运动，所以物体运动的速度时间的图象应该是倾斜的直线，不能是曲线，所以A错误；由于物体的运动先是匀加速运动，后是匀减速运动，在每一个运动的过程中物体的加速度的大小是不变的，所以物体的加速度时间的图象应该是两段水平的直线，不能是倾斜的直线，所以B错误；在整个运动的过程中，物体受到的都是滑动摩擦力，所以摩擦力的大小是不变的，并且由于在斜面上时的压力比在水平面上时的压力小，所以滑动摩擦力也比在水平面上的小，所以C正确；物体做的是匀加速直线运动，物体的位移为x=at2，所以物体的路程和时间的关系应该是抛物线，不会是正比例的倾斜的直线，所以D错误．故选C。‎ ‎【名师点睛】本题是为速度--时间图象的应用，要明确斜率的含义，知道在速度--时间图象中图象与坐标轴围成的面积的含义，能根据图象读取有用信息，属于基础题。‎ ‎3. 【2017·天津市和平区高三上学期期末质量调查】如图所示，P是位于水平粗糙桌面上的物块，用跨过光滑轻质定滑轮的轻绳将P与钩码Q相连，Q的质量为m，释放后两物体由静止开始运动的过程中，桌面以上的绳子始终是水平的，关于物体P受到的拉力和摩擦力的以下描述中正确的是： （ ）‎ A．P受到的拉力的施力物体是钩码Q，大小等于mg B．P受到的拉力的施力物体是绳子，大小等于mg C．P受到的摩擦力方向水平向左，大小一定小于mg D．P受到的摩擦力方向水平向左，大小有可能等于mg ‎【答案】C ‎【名师点睛】‎ 本题要根据物体的加速度方向，判断受力情况，从而分析摩擦力与mg的大小，关键要正确理解并掌握牛顿第二定律。‎ ‎4. 【2017·广东省佛山市第一中学高三上学期第二次段考】（多选）如图8所示，斜劈B固定在弹簧上，斜劈A扣放在B上，A、B相对静止，待系统平衡后用竖直向下的变力F作用于A，使A、B缓慢压缩弹簧，弹簧一直在弹性限度内，则下面说法正确的是： （ ）‎ A．压缩弹簧的过程中，B对A的摩擦力逐渐增大 B．压缩弹簧的过程中，A可能相对B滑动 C．当弹簧压缩量为某值时，撤去力F，在A、B上升的过程中，B对A的作用力先增大后减小 D．当弹簧压缩量为某值时，撤去力F，在A、B上升的过程中，A、B分离时，弹簧恢复原长 ‎【答案】AD ‎【名师点睛】解决本题的关键能够正确地受力分析，运用共点力平衡和牛顿第二定律进行求解，知道撤去F后，AB开始具有相同的加速度，当弹簧恢复原长时，两者发生脱离。‎ ‎5. 【2017·重庆市高三上学期（一诊）期末测试】（多选） 如图所示，框架甲通过细绳固定于天花板上，小球乙、丙通过轻弹簧连接，小球乙通过另一细绳与甲连接，甲、乙、丙三者均处于静止状态，甲、乙、丙质量分别为m、2m、3m，重力加速度为g.则将甲与天花板间细绳剪断瞬时，下列说法正确的是： （ ）‎ A.小球丙的加速度大小 B. 框架甲的加速度大小 C. 框架甲的加速度大小 D.甲、乙间细绳张力大小为mg ‎【答案】ACD ‎【解析】悬线剪断前，对丙分析知弹簧的弹力Fk=3mg，以乙和丙的整体为研究对象可知甲与乙间的绳拉力为：T=5mg，以甲、乙和丙的整体为研究对象可知悬线的拉力为：F=6mg.‎ A、剪断悬线瞬间，弹簧的弹力不变，F=6mg，由牛顿第二定律，丙的受力不变，故丙的加速度为零；选项A正确．B、C、对甲和乙分析可知，两者的整体的合力为F=6mg，方向向下，由牛顿第二定律可知；则B错误、C正确。D、对乙受力分析知，可得，则D正确；故选ACD．‎ ‎【名师点睛】本题是动力学的瞬时加速度问题，往往先分析悬线剪断前弹簧的弹力，再分析悬线判断瞬间物体的受力情况，再求解加速度，抓住悬线剪断的瞬间弹簧的弹力没有来得及变化．‎ ‎6. 【2017·广东省揭阳市高三上学期期末调研考试】（多选）如图A、B两物体叠放在光滑水平桌面上，轻质细绳一端连接B，另一端绕过定滑轮连接C物体，已知A和C的质量都是1 kg，B的质量是2 kg，A、B间的动摩擦因数是0.3，其它摩擦不计。由静止释放C，C下落一定高度的过程中(C未落地，B未撞到滑轮，g=10m/s2）。下列说法正确的是： （ ）‎ A．A、B两物体发生相对滑动 B．A物体受到的摩擦力大小为2.5 N C．B物体的加速度大小是2.5 m/s2‎ D．细绳的拉力大小等于10 N ‎【答案】BC ‎【名师点睛】1、当分析相互作用的两个或两个以上物体整体的受力情况及分析外力对系统的作用时，宜用整体法；而在分析系统内各物体（或一个物体各部分）间的相互作用时常用隔离法．‎ ‎2、整体法和隔离法不是独立的，对一些较复杂问题，通常需要多次选取研究对象，交替使用整体法和隔离法．‎ ‎7. 【黑龙江省大庆中学2016届高三上学期期末考试】（多选）如图所示，a、b、c三物体在力F的作用下一起向右匀速运动，三物体底部所受的摩擦力分别为fa、fb、 fc，a、b间绳子的拉力为T，现用力2F作用在a上，三物体仍然一起运动，下列正确的是： （ ）‎ A. fa大小不变 B．fb大小一定增大 C．fc增大为原来的两倍 D．拉力T大小一定增大 ‎【答案】AD ‎【解析】‎ 当用力2F作用在a上时，因fa=μmag，fa大小不变，选项A正确；fb=μ(mb+mc)g，则fb大小不变，选项B错误；根据牛顿定律，则当F变2F时，加速大于2a，则根据fc=mca可知fc增大值大于原来的两倍，选项C错误；根据，解得 ，故当a变大时，T变大，选项D正确；故选AD.‎ ‎【名师点睛】此题是牛顿第二定律的应用问题；关键是选取合适的研究对象，根据牛顿第二定律列出方程求解表达式进行讨论.‎ ‎8. 【河北省武邑中学2017届高三上学期周考】足够长的水平传送带以v0＝2 m/s的速度匀速运行．t＝0时，在最左端轻放一个小滑块，t＝2 s时，传送带突然制动停下，已知滑块与传送带之间的动摩擦因数为μ＝0.2，g＝10 m/s2.关于滑块相对地面运动的v－t图象正确的是： （ ） ‎ ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【名师点睛】物体在传送带运动问题，关键是分析物体的受力情况，来确定物体的运动情况，有利于培养学生分析问题和解决问题的能力。‎ ‎9. 【湖北省沙市中学2017届高三上学期第二次考试】如图所示，质量都为 m 的A、B两物体叠放在竖直弹簧上并保持静止，用大小等于mg 的恒力F向上拉B，运动距离h 时B与A分离。则下列说法中正确的是： （ ）‎ A．B和A刚分离时，弹簧为原长 B．B和A刚分离时，它们的加速度为g C．弹簧的劲度系数等于mg/h D．在B 与A 分离之前，它们作匀加速运动 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【名师点睛】本题考查了牛顿第二定律的应用，解题的关键在于B和A刚分离时二者是速度相等，加速度也相等，分析A、B的受力情况，来确定弹簧的状态。‎ ‎10. 【湖北省沙市中学2017届高三上学期第二次考试】如图所示，水平传送带足够长，传送带始终顺时针匀速运动，长为1米的薄木板A的正中央放置一个小木块B，A和B之间的动摩擦因数为0.2，A和传送带之间的动摩擦因数为0.5，薄木板Ａ的质量是木块B质量的2倍，轻轻把AB整体放置在传送带的中央，设传送带始终绷紧并处于水平状态，g取10‎ ‎ m/s2，在刚放上很短的时间内，A、B的加速度大小分别为： （ ）‎ A．6.5 m/s2、2 m/s2 B．5 m/s2、2 m/s2‎ C．5 m/s2、5 m/s2 D．7.5 m/s2、2 m/s2‎ ‎【答案】A ‎【解析】‎ 设木块的质量为m，则木板的质量为2m．A、B间的动摩擦因数为μ，A与传送带间的动摩擦因数为μ′．根据牛顿第二定律得，对B：受到A的向右的滑动摩擦力μmg=maB，得：aB=μg=0.2×10=2m/s2‎ 对A：受到传送带的向右的滑动摩擦力，大小为μ′•3mg，B的向左的滑动摩擦力，大小为μmg，则μ′•3mg-μmg=2maA，得aA=6.5m/s2．故选A.‎ ‎【名师点睛】本题是典型的传送带问题，解题的关键是分析物体的受力情况，再运用牛顿第二定律进行求解。‎ ‎11. 【湖北省沙市中学2017届高三上学期第二次考试】（多选）如图所示，光滑水平面上放置M、N、P、Q四个木块，其中M、P质量均为m，N、Q质量均为2m，M、P之间用一轻质弹簧相连。现用水平拉力F拉N，使四个木块以同一加速度a向右运动，则在突然撤去F的瞬间，下列说法正确的是： （ ）‎ A．PQ间的摩擦力不变 B．M、P的加速度大小变为 C．MN间的摩擦力不变 　D．N的加速度大小仍为a ‎【答案】AD ‎【解析】‎ ‎【名师点睛】本题考查了牛顿第二定律的瞬时问题，关键抓住撤去外力F的瞬间，弹簧的弹力不变，结合牛顿第二定律进行求解，掌握整体法和隔离法的灵活运用。‎ ‎12. 【广西桂林市第十八中学2017届高三上学期第一次月考】）如图所示一根轻质弹簧上端固定，下端挂一质量为m的平盘，盘中有一物体，质量为M，当盘静止时弹簧的长度比其自然长度伸长了L，今向下拉盘，使弹簧再伸长ΔL后停止，然后松手放开，设弹簧始终处在弹性限度以内，则刚松开手时盘对物体的支持力等于 ： （ ）‎ A． B． ‎ C． D． ‎ ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【名师点睛】在应用牛顿第二定律解决瞬时问题时，一定要注意，哪些力不变，（弹簧的的形变量来不及变化，弹簧的弹力不变），哪些力变化（如绳子断了，则绳子的拉力变为零，或者撤去外力了，则外力变为零，）然后结合整体隔离法，应用牛顿第二定律分析解题 ‎13. 【内蒙古集宁一中2016届高三上学期第一次月考理科综合】如图所示，在倾角θ＝37°的足够长的固定的斜面上，有一质量为m＝1 kg的物体，物体与斜面间动摩擦因数μ ‎＝0.2，物体受到沿平行于斜面向上的轻细绳的拉力F＝9.6 N的作用，从静止开始运动，经2 s绳子突然断了，求绳断后多长时间物体速度大小达到22 m/s？（sin 37°＝0.6，g取10 m/s2）‎ ‎【答案】5.53s ‎【解析】‎ 第一阶段：在最初2s内，物体在的拉力作用下，从静止开始沿斜面做匀加速运动，受力如图所示，根据牛顿第二定律有：‎ 沿斜面方向 ，沿垂直斜面方向 且 ‎ ‎ 由①②③得：‎ ‎2s末绳断时瞬时速度 第二阶段：从撤去F到物体继续沿斜面向上运动到达速度为零的过程，设加速度为，则：‎ 设从断绳到物体达最高点所需时间为，据运动学公式，得 第三阶段：物体从最高点沿斜面下滑，在第三阶段物体加速度为a3，所需时间为t3．由牛顿定律知：，速度达，所需时间 综上所述，从绳断到速度为22m/s所经历的总时间．‎ ‎【名师点睛】解决本题的关键理清物体的运动的情况，知道在各个阶段物体做什么运动．以及知道加速度是联系力学和运动学的桥梁．‎ ‎14.‎ ‎ 【广西桂林市第十八中学2017届高三上学期第一次月考】如图所示，传送带与地面的倾角θ=37ｏ，从A到B的长度为16ｍ，传送带以V0=10m/s的速度逆时针转动。在传送带上端无初速的放一个质量为0.5㎏的物体，它与传送带之间的动摩擦因数μ=0.5，求物体从A运动到B所需的时间是多少？（sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，g＝10 m/s2)‎ ‎【答案】2s ‎【解析】‎ 此时，物体的加速度．‎ 则：；‎ 代入数据解得：；‎ 故共耗时．‎ ‎【名师点睛】连接牛顿第二定律与运动学公式的纽带就是加速度，所以在做这一类问题时，特别又是多过程问题时，先弄清楚每个过程中的运动性质，根据牛顿第二定律求加速度然后根据加速度用运动学公式解题或者根据运动学公式求解加速度然后根据加速度利用牛顿第二定律求解力 ‎15. 【河北省定州中学2017届高三上学期第一次月考】如图甲所示，有一块木板静止在足够长的粗糙水平面上，木板质量为M=4kg，长为L=1．4m；木块右端放的一小滑块，小滑块质量为m=1kg，可视为质点．现用水平恒力F作用在木板M右端，恒力F取不同数值时，小滑块和木板的加速度分别对应不同数值，两者的a﹣F图象如图乙所示，取g=10m/s2．求：‎ ‎（1）小滑块与木板之间的滑动摩擦因数，以及木板与地面的滑动摩擦因数．‎ ‎（2）若水平恒力F=27．8N，且始终作用在木板M上，当小滑块m从木板上滑落时，经历的时间为多长．‎ ‎【答案】（1）0.4， 0.1．（2）2s．‎ ‎【解析】‎ ‎（2）设m在M上滑动的事件为t，当水平恒力F=27．8N时，‎ 由（1）知滑块的加速度为，‎ 而滑块在时间t内的位移为，‎ 由（1）可知木板的加速度为，‎ 代入数据解得a2=4.7m/s2，‎ 而木板在时间t内的位移为 由题可知，s1﹣s2=L 代入数据联立解得t=2s．‎ ‎【名师点睛】本题考查了牛顿第二定律和图象的综合，理清运动规律，结合牛顿第二定律和运动学公式进行求解，通过图象得出相对滑动时的拉力大小是解决本题的关键。‎ ‎16. 【河北省武邑中学2017届高三上学期周考】）‎ 如图所示，倾角α＝30°的足够长光滑斜面固定在水平面上，斜面上放一长L＝1.8 m、质量M ＝3 kg的薄木板，木板的最上端叠放一质量m＝1 kg的小物块，物块与木板间的动摩擦因数μ＝.对木板施加沿斜面向上的恒力F，使木板沿斜面由静止开始做匀加速直线运动．设物块与木板间最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取重力加速度g＝10 m/s2.‎ ‎[ ]‎ ‎(1)为使物块不滑离木板，求力F应满足的条件；‎ ‎(2)若F＝37.5 N，物块能否滑离木板？若不能，请说明理由；若能，求出物块滑离木板所用的时间及滑离木板后沿斜面上升的最大距离．‎ ‎【答案】（1） F≤30N；（2） 物块能滑离木板，1.2s，s=0.9m。[ ]‎ ‎【解析】‎ ‎[ ]‎ ‎（2）F=37.5N>30N，物块能滑离木板 对于M，有F－μmgcosα－Mgsinα=Ma 1‎ 对m，有μmgcosα－mgsinα=ma 2‎ 设物块滑离木板所用的时间为t，由运动学公式： a 1 t 2 － a 2 t 2 =L 代入数据得：t=1.2s 物块离开木板时的速度v=a 2 t 由公式：－2gsinαs=0－v 2‎ 代入数据得s=0.9m ‎【名师点睛】解决本题的关键理清物块和木板的运动情况，结合牛顿第二定律和运动学公式联合求解，知道加速度是联系力学和运动学的桥梁。‎