《新高考物理三轮冲刺突破练习专题03牛顿运动定律与直线运动的结合（含解析）》由会员分享，可在线阅读，更多相关《新高考物理三轮冲刺突破练习专题03牛顿运动定律与直线运动的结合（含解析）（17页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、专题03 牛顿运动定律与直线运动的结合考查方式一 动力学基本问题1考查方式二 动力学的运动图象问题4【题型演练】9考查方式一 动力学基本问题1分析动力学问题的流程注意：(1)抓好两个分析：受力分析与运动过程分析，特别是多过程问题，一定要明确各过程受力的变化、运动性质的变化、速度方向的变化等(2)求解加速度是解决问题的关键2解决动力学问题的常用方法(1)整体法与隔离法(2)正交分解法：一般沿加速度方向和垂直于加速度方向进行分解，有时根据情况也可以把加速度进行正交分解(3)逆向思维法：把运动过程的末状态作为初状态的反向研究问题的方法，一般用于匀减速直线运动问题，比如刹车问题、竖直上抛运动的问题3瞬
2、时加速度的求解(1)两类模型刚性绳(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，其弹力立即突变，不需要形变发生变化的时间弹簧(或橡皮绳)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，其形变恢复需要一段时间，在瞬时性问题中，其弹力的大小往往可以看成保持不变(2)求解瞬时加速度的一般思路【典例1】现在大型室外活动通常用无人飞机进行航拍。如图所示，一质量m=2.0kg的无人飞机在操作员的操控下由静止开始竖直向上匀加速运动2s，然后无人飞机又匀速向上运动3s，接着匀减速向上运动4s速度恰好为零，之后悬停进行航拍。已知无人飞机上升过程中的最大速度为vm=4m/s，受到
3、的空气阻力恒为f=1N，重力加速度大小g=10m/s2，则（）A. 无人飞机上升的第一个阶段，受到向上的作用力大小是25NB. 无人飞机上升的第二个阶段，受到向上的作用力大小是20NC. 无人飞机上升的第三个阶段，受到向上的作用力大小是18ND. 无人飞机上升的总高度为24m【答案】AD【解析】A第一阶段无人机在竖直方向上做匀加速直线运动，加速度为由牛顿第二定律得得故A正确；B由平衡条件可知故B错误；C第三阶段加速度为由牛顿第二定律得得故C错误；D无人飞机上升的总高度为故D正确。故选AD。【典例2】细绳拴一个质量为m的小球，小球用固定在墙上的水平弹簧支撑，小球与弹簧不粘连，平衡时细绳与竖直方向
4、的夹角为53，如图所示已知cos 530.6，sin 530.8，重力加速度为g.以下说法正确的是()A小球静止时弹簧的弹力大小为mg B小球静止时细绳的拉力大小为mgC细绳烧断瞬间小球的加速度立即为g D细绳烧断瞬间小球的加速度立即为g【答案】B【解析】小球静止时，受力分析如图所示，由平衡条件得，弹簧的弹力大小为：Fmgtan 53mg细绳的拉力大小为：FTmg，故A错误，B正确细绳烧断瞬间弹簧的弹力不变，则小球所受的合力与烧断前细绳的拉力大小相等、方向相反，则此瞬间小球的加速度大小为：ag，故C、D错误【典例3】如图所示，一轻质弹簧竖直固定在水平面上，一物块自弹簧正上方自由下落，当物块与弹
5、簧接触并将弹簧压至最短(在弹性限度内)的过程中，下列说法正确的是()A物块接触弹簧后立即做减速运动B物块接触弹簧后先加速后减速C当物块的速度最大时，它所受的合力不为零D当弹簧被压缩至最短时，物块的加速度等于零【答案】B【解析】物块刚接触弹簧后，弹簧形变较小，此时弹簧弹力小于重力，物块仍然做加速运动，故选项A错误；物块接触弹簧后，弹簧形变到最大的这一过程中，弹簧弹力先小于重力，之后等于重力，再然后大于重力，故物块是先加速后减速，选项B正确；当物块速度最大时，加速度为零，此时必有合力为零，选项C错误；弹簧被压缩至最短时，弹力大于重力，此时有加速度且方向向上，不等于零，选项D错误【典例4】 在一块固
6、定的倾角为的木板上叠放质量均为m的一本英语词典和一本汉语词典，图甲中英语词典在上，图乙中汉语词典在上，已知图甲中两本书一起匀速下滑，图乙中两本书一起加速下滑已知两本书的封面材料不同，但每本书的上下两面材料都相同，近似认为滑动摩擦力与最大静摩擦力相等，设英语词典和木板之间的动摩擦因数为1，汉语词典和木板之间的动摩擦因数为2，英语词典和汉语词典之间的动摩擦因数为3，则下列说法正确的是()A12B32C图乙中汉语词典受到的摩擦力大小是3mgcos D图甲中英语词典受到的摩擦力大小是2mgcos 【答案】D【解析】：图甲中，对整体分析，根据共点力平衡有2mgsin 22mgcos ，对图乙，对整体分析
7、，根据牛顿第二定律得2mgsin 12mgcos 2ma，由两式可知，12，故A错误；对图乙，解得agsin 1gcos ，隔离对汉语词典分析，根据牛顿第二定律得，mgsin fma，解得f1mgcos ，因为两词典保持相对静止，则1mgcos 3mgcos ，知13，则无法比较2与3的关系，故B、C错误；根据共点力平衡知，图甲中英语词典所受的摩擦力为静摩擦力fmgsin ，因为2mgsin 22mgcos ，所以f2mgcos ，故D正确考查方式二 动力学的运动图象问题1xt图象：描述位移随时间变化的规律，图象斜率的大小表示物体运动速度的大小，斜率的正负表示速度的方向2vt图象：描述速度随时
8、间变化的规律(1)某一点代表此时刻的瞬时速度，时间轴上方速度方向为正，时间轴下方速度方向为负(2)图象斜率的大小表示物体运动的加速度的大小，斜率的正负表示加速度的方向(3)图象与时间轴围成面积代表位移，时间轴上方位移为正，时间轴下方位移为负3at图象：描述加速度随时间变化的规律，图象与时间轴围成的面积表示物体速度的变化量；加速度恒定表示物体做匀变速运动，否则物体做非匀变速运动4三者关系：xt图象和vt图象描述的都是直线运动，而at图象描述的不一定是直线运动；在图象转换时，必须明确不同图象间相互联系的物理量，必要时还应根据运动规律写出两个图象所描述的物理量间的函数关系式进行分析和判断【典例5】新
9、冠肺炎疫情期间，无人机发挥着非常重要的作用，可利用无人机空投药品，将药品送到隔离人员手中。在某次无人机竖直送货中，无人机的质量M=1.5kg，货物的质量m=1kg，无人机与货物间通过轻绳相连。无人机从地面开始加速上升一段时间后关闭动力，其运动v-t图像如图所示。无人机所受阻力恒定，不考虑货物受到的阻力，g取10m/s2，下列判断正确的是（）A. 无人机上升的最大高度为36m B. 无人机所受阻力大小为3NC. 无人机所受的升力大小为30N D. 加速阶段绳的拉力大小为12N【答案】D【解析】A. 无人机上升的最大高度为A错误；B. 无人机减速上升的加速度为无人机所受阻力大小为解得 ，B错误；C
10、. 无人机加速上升的加速度为无人机所受的升力大小F为解得 ，C错误；D. 加速阶段绳的拉力大小为解得 ，D正确。故选D。【典例6】如图甲所示，质量m=1kg小物块在平行斜面向下的恒力F作用下，从固定粗糙斜面底端开始以v0=12m/s的初速度向上运动，力F作用一段时间后撤去。以出发点O为原点沿斜面向上建立坐标系，整个运动过程中物块速率的平方随位置坐标变化的关系图象如图乙所示，斜面倾角=37，取cos37=0.8，sin37=0.6，g=10m/s2，下列说法正确的是（）A. 沿斜面上行阶段物体的加速度大小为24m/s2 B. 恒力F大小为4NC. 物块与斜面间的动摩擦因数为0.5 D. 物块返回
11、斜面底端时速度大小为m/s【答案】CD【解析】A物体沿斜面上滑时做匀减速直线运动，由运动学公式可得代入数值可求得加速度为故A错误；BC物体上滑时由牛顿第二定律可得设物体下滑撤去恒力F前加速度为，由运动学公式可得代入数值可得由牛顿第二定律可得联立可得，故B错误，C正确；D撤去恒力后物体继续向下加速运动，由牛顿第二定律可得代入数值可求得由运动学公式可得代入数值可得物块返回斜面底端时速度大小为4m/s，故D正确。故选CD。【典例7】如图甲所示，地面上有一质量为M的重物用力F向上提它，力F变化而引起物体加速度变化的函数关系如图乙所示，则以下说法中正确的是（） A. 当F小于图中A点值时，物体的重力，物
12、体不动B. 图中A点值即物体的重力值C. 物体向上运动加速度和力F成正比D. 图线延长线和纵轴的交点B的数值的绝对值等于该地的重力加速度【答案】ABD【解析】A物体未离开地面时，受拉力、重力和支持力，根据平衡条件，有故重力大于拉力，故A正确；B物体的加速度向上，根据拉力大于重力时，物据牛顿第二定律，有得当F=F0时，加速度为零，故F=Mg故B正确；C由图象可知，加速度与力是线性关系，不是正比关系，故C错误；D由可知，加速度为g，故D正确。故选ABD。【典例8】一名乘客乘坐竖直电梯上楼，其位移x与时间t的图像如图所示，其中t1到t2时间段图像为直线。则以下说法正确的是（）A. t1t2时间内，乘
13、客的速度一直增大 B. t2t3时间内，乘客的速度一直增大C. t1t2时间内，乘客对电梯压力大于乘客重力 D. t2t3时间内，乘客对电梯压力小于乘客重力【答案】D【解析】AC在t1t2时间内，x-t图象的斜率保持不变，乘客的速度不变，乘客向上做匀速直线运动，处于平衡状态，乘客所受支持力等于重力，由牛顿第三定律可知乘客对电梯压力等于乘客重力，故AC错误；BD在t2t3时间内，x-t图象的斜率变小，乘客的速度v减小，乘客向上做减速运动，乘客处于失重状态，乘客所受支持力小于重力，由牛顿第三定律可知乘客对电梯压力小于乘客重力，故B错误，D正确。故选D。【典例9】(多选)水平力F方向确定，大小随时间
14、的变化如图(a)所示，用力F拉静止在水平桌面上的物块，在F从0开始逐渐增大的过程中，物块的加速度a随时间t变化的图象如图(b)所示重力加速度大小为10 m/s2，最大静摩擦力大于滑动摩擦力由图可知()A物块与水平桌面间的最大静摩擦力为3 NB物块与水平桌面间的动摩擦因数为0.1C物块的质量m2 kgD在04 s时间内，合外力的冲量为12 Ns【答案】BD【解析】由题图(b)可知，t2 s时物块刚开始运动，静摩擦力最大，最大静摩擦力等于此时的拉力，由题图(a)易知最大静摩擦力为6 N，故A错误；由题图(b)知：当t2 s 时，a1 m/s2，F6 N，根据牛顿第二定律得Fmgma，代入得6m10m.当t4 s时，a3 m/s2，F12 N，根据牛顿第二定律得Fmgma，代入得12m103m，联立解得0.1，m3 kg，故B正确，C错误；at图象与时间轴所围成的面积表示速度的变化量，则得04 s内物块速度的增量为v(42)m/s4 m/s，t0时刻速度为0，则物块在第4 s末的速度为4 m/s；根据动量定理，得04 s内合外力的冲量为Ipmv34 Ns12 Ns，故D正确【解题经验总结】分析图象问题时常见的误区(1)没有看清横、纵坐标轴所表示的物理量及单位(2)
