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1、专题三 牛顿运动定律 考点1牛顿运动定律的理解与应用 39考向1求解牛顿运动定律的瞬时性问题1.2019浙江4月选考,12,3分如图所示,A、B、C为三个实心小球,A为铁球,B、C为木球.A、 B两球分别连接在两根弹簧上,C球连接在细线一端,弹簧和细线的下端固定在装水的杯子底部,该水杯置于用绳子悬挂的静止吊篮内.若将挂吊篮的绳子剪断,则剪断的瞬间相对于杯底(不计空气阻力,木水铁)()A.A球将向上运动,B、C球将向下运动B.A、B球将向上运动,C球不动C.A球将向下运动,B球将向上运动,C球不动D.A球将向上运动,B球将向下运动,C球不动必备知识:物体的受力分析、牛顿第二定律的理解、加速度的相
2、对性等.关键能力:受力分析能力,牛顿第二定律瞬时性的理解与应用能力.解题指导:注意水的浮力是由水的重力引起的,当完全失重后水的浮力全部消失.考向2牛顿运动定律与图象的综合问题2.2018全国,15,6分如图,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() ABCD必备知识:胡克定律,受力分析,牛顿第二定律及图象应用等.关键能力:竖直方向弹簧模型问题分析能力、数形结合应用能力等.解题指导:对物块P进行受力分析,注意弹簧作用力为变力
3、,根据牛顿第二定律列出方程,得出F-x的关系式,从而判断问题.考法1 牛顿第一定律的理解与应用1北京高考伽利略创造的把实验、假设和逻辑推理相结合的科学方法,有力地促进了人类科学认识的发展.利用如图所示的装置做如下实验:小球从左侧斜面上的O点由静止释放后沿斜面向下运动,并沿右侧斜面上升.斜面上先后铺垫三种粗糙程度逐渐降低的材料时,小球沿右侧斜面上升到的最高位置依次为1、2、3.根据三次实验结果的对比,可以得到的最直接的结论是A.如果斜面光滑,小球将上升到与O点等高的位置B.如果小球不受力,它将一直保持匀速运动或静止状态C.如果小球受到力的作用,它的运动状态将发生改变D.小球受到的力一定时,质量越
4、大,它的加速度越小斜面粗糙程度越小,小球机械能损失越少,小球上升的高度越接近与O点等高的位置.若斜面光滑,小球无机械能损失,将上升到与O点等高的位置,A正确.B、C两项是A项的推论,并非“最直接”的结论.D项不能从本实验中得出.A考法2 牛顿第二定律的理解与应用22015新课标全国,20,6分,多选在一东西向的水平直铁轨上,停放着一列已用挂钩连接好的车厢.当机车在东边拉着这列车厢以大小为a的加速度向东行驶时,连接某两相邻车厢的挂钩P和Q间的拉力大小为F;当机车在西边拉着车厢以大小为 23a的加速度向西行驶时,P和Q间的拉力大小仍为F.不计车厢与铁轨间的摩擦,每节车厢质量相同,则这列车厢的节数可
5、能为A.8B.10C.15D.18如图所示,假设挂钩P、Q东边有x节车厢,西边有y节车厢,每节车厢质量为m.当机车向东行驶时,以y节车厢为研究对象,则有F=mya;当机车向西行驶时,以x节车厢为研究对象,则有F=23max,联立两式有y=23x.可见,这列车厢的总节数N=x+y=53x,设x=3n(n=1,2,3,),则N=5n,故可知选项B、C正确.BC感悟反思本题考查了牛顿第二定律的应用.恰当地选取研究对象,充分利用数学知识分析推理,是解题的关键.题目难度适中,区分度很好.情境来源于生活且不偏不怪,较好地考查了考生应用知识解决实际问题的能力,是道好题.分析求解问题时注意:画好情境草图;明确
6、研究对象,向东行驶时,研究对象为Q西边车厢,向西行驶时,研究对象为P东边车厢;根据牛顿第二定律列式;车厢的节数只能为整数.1.2019福建3月质检早在公元前4世纪末,我国的墨经中就有关于力和运动的一些见解,如“绳下直,权重相若则正矣.收,上者愈丧,下者愈得”,这句话所描述的与下述物理现象相似.如图,一根跨过轻质光滑定滑轮的轻绳两端各悬挂一重物,当两重物质量均为m时,系统处于平衡状态.若减小其中一个重物的质量,系统就无法保持平衡,上升的重物减小的质量m越多,另一个重物下降的加速度a就越大.已知重力加速度为g,则a与m的关系图象可能是()ABCD考法3 牛顿第三定律的理解与应用32019浙江4月选
7、考,6,3分如图所示,小明撑杆使船离岸,则下列说法正确的是A.小明与船之间存在摩擦力B.杆的弯曲是由于受到杆对小明的力C.杆对岸的力大于岸对杆的力D.小明对杆的力和岸对杆的力是一对相互作用力小明与船之间存在静摩擦力,A正确;杆的弯曲是由于受到小明对杆的作用力,B错误;杆对岸的力与岸对杆的力是作用力与反作用力,大小相等,C错误;小明对杆的力和岸对杆的力受力物体都是杆,两者不是作用力与反作用力,故D错误.A考法4 动力学的瞬时性问题42020湖南永州摸底考试如图所示,质量分别为m和2m的A、B两物块,用一轻弹簧相连,将A用轻绳悬挂于天花板上,用一木板托住物块B.调整木板的位置,当系统处于静止状态时
8、,悬挂A物块的轻绳恰好伸直且没有拉力,此时轻弹簧的形变量为x.现突然撤去木板,已知重力加速度为g,物块运动过程中,弹簧始终在弹性限度内,则下列说法正确的是A.撤去木板瞬间,B物块的加速度大小为gB.撤去木板瞬间,B物块的加速度大小为0.5gC.撤去木板后,B物块向下运动3x时速度最大D.撤去木板后,B物块向下运动2x时速度最大撤去木板前,A物块受重力和弹簧弹力处于平衡状态,可知弹簧弹力大小为mg,B物块受到木板的支持力、弹簧的弹力和重力,其合力为0,所以支持力大小为3mg.撤去木板瞬间,支持力消失,B物块受到的合力大小为F=3mg,由牛顿第二定律得F=mBaB,解得aB=1.5g,A、B项错误
9、;B物块受到的合外力为零时,速度最大,此时弹簧弹力T2=2mg=kx2,又mg=kx,所以弹簧此时的伸长量x2=2x,而木板撤去前弹簧压缩量为x,所以B物块向下运动3x时速度最大,故C项正确,D项错误.C2.2015海南高考,8,5分,多选如图所示,物块a、b和c的质量相同,a和b、b和c之间用完全相同的轻弹簧S1和S2相连,通过系在a上的细线悬挂于固定点O,整个系统处于静止状态.现将细线剪断.将物块a的加速度的大小记为a1,S1和S2相对于原长的伸长分别记为l1和l2,重力加速度大小为g.在剪断瞬间()A.a1=3gB.a1=0C.l1=2l2 D.l1=l2考法5 动力学中的超重和失重问题
10、52019上海嘉定区二模如图所示,小明站在体重计上,当他静止时体重计的指针指在45 kg刻度处.若他快速蹲下,则在他下蹲的整个过程中,体重计的指针A.一直指在大于45 kg刻度处B.一直指在小于45 kg刻度处C.先指在大于45 kg刻度处,后指在小于45 kg刻度处D.先指在小于45 kg刻度处,后指在大于45 kg刻度处在小明快速下蹲的整个过程中,他的速度方向向下,大小先从零开始增大到v,后又从v减小到零,由此可判断小明加速度方向的变化情况,从而确定小明是处于超重状态还是失重状态.小明先加速下降,有方向向下的加速度,此时他对体重计的压力减小,处于失重状态,后减速下降,有方向向上的加速度,此
11、时他对体重计的压力增加,处于超重状态,因此视重先变小后变大,则读出的质量先小于45 kg,后大于45 kg,只有选项D正确.D素养聚焦本题以体重计测体重为命题情境,创设了向下加速运动、向下减速运动的不同运动情境,让学生根据不同的运动情境判断小明是处于失重状态还是处于超重状态,促进学生形成物质观念、运动与相互作用观念,体现了对“物理观念”的考查.3.2020黑龙江哈尔滨检测,多选景区通过缆车将游客M运送到高处.简化后模型如图所示,直导轨ABC与圆弧形导轨CDE相连接,D为圆弧最高点,整个装置在竖直平面内,缆车先加速从A点运动到C点,再匀速率通过CDE.缆车经过B、D处时,关于游客M受力情况的描述
12、正确的是()A.过B点时,处于超重状态,摩擦力水平向左B.过B点时,处于超重状态,摩擦力水平向右C.过D点时,处于失重状态,一定不受摩擦力作用D.过D点时,处于失重状态,底板支持力一定为零考法6 动力学中的图象问题62019全国,20,6分,多选如图(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/s2.由题给数据可以得出 图(a) 图(
13、b) 图(c)A.木板的质量为1 kgB.2 s4 s内,力F的大小为0.4 NC.02 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由题图(c)可知木板在02 s内处于静止状态,再结合题图(b)中细绳对物块的拉力f在02 s内逐渐增大,可知物块受到木板的摩擦力逐渐增大,故可以判断木板受到的水平外力F也逐渐增大,选项C错误;由题图(c)可知木板在2 s4 s内做匀加速运动,其加速度大小为a1=0.4-04-2 m/s2=0.2 m/s2,在4 s5 s内做匀减速运动,其加速度大小为a2=0.4-0.25-4 m/s2=0.2 m/s2,另外由于物块静止不动,同时结合题图(b)
14、可知物块与木板之间的滑动摩擦力Ff=f=0.2 N,故对木板进行受力分析,由牛顿第二定律可得F-Ff=ma1、Ff=ma2,解得m=1 kg、F=0.4 N,选项A、B均正确;由于不知道物块的质量,所以不能求出物块与木板之间的动摩擦因数,选项D错误.AB易错警示题图(b)中细绳上拉力的变化情况与木板的受力情况不易联系在一起,是本题的易错点.要通过力传感器固定判断出物块相对于地面静止,从而判断木板的受力情况,由v-t图象求出木板在受到力F作用时的加速度和不受力F作用时的加速度,根据牛顿第二定律求解待求物理量.4.2016上海高考,25,4分地面上物体在变力F作用下由静止开始竖直向上运动,力F随高度x的变化关系如图所示,物体能上升的最大高度为h,hH.当物体加速度最大时其高度为,加速度的最大值为.考法7 动力学中的连接体问题72017海南高考,9,5分,多选如图,水平地面上有三个靠在一起的物块P、Q和R,质量分别为m、2m和3m,物块与地面间的动摩擦因数都为.用大小为F的水平外力推动物块P,记R和Q之间相互作用力与Q与P之间相互作用力大小之比为k.下列判断正确的是A.若0,则k=56B.若0,则k=35C.若=0,则k=12D.若=0,则k=35三个物块靠在一起,将以相同加速度向右加速运动,根据牛顿第二定律有F-(m
