2020高考物理重难点03 牛顿运动定律大综合(原卷版)
- 格式:doc
- 大小:380.00 KB
- 文档页数:9
Evaluation Only. Created with Aspose.Words. Copyright 2003-2016 Aspose Pty Ltd.专题3.7 牛顿运动定律【高考真题】1.(2020全国卷Ⅱ,19)(多选)两实心小球甲和乙由同一种材料制成,甲球质量大于乙球质量。
两球在空气中由静止下落,假设它们运动时受到的阻力与球的半径成正比,与球的速率无关。
若它们下落相同的距离,则( )A .甲球用的时间比乙球长B .甲球末速度的大小大于乙球末速度的大小C .甲球加速度的大小小于乙球加速度的大小D .甲球克服阻力做的功大于乙球克服阻力做的功 【答案】BD2.(2020·江苏单科,9) (多选)如图所示,一只猫在桌边猛地将桌布从鱼缸下拉出,鱼缸最终没有滑出桌面,若鱼缸、桌布、桌面两两之间的动摩擦因数均相等,则在上述过程中( )A .桌布对鱼缸摩擦力的方向向左B .鱼缸在桌布上的滑动时间和在桌面上的相等C .若猫增大拉力,鱼缸受到的摩擦力将增大D .若猫减小拉力,鱼缸有可能滑出桌面 【答案】BD【解析】桌布对鱼缸摩擦力的方向向右,A 项错误;各接触面间的动摩擦因数为μ,鱼缸的质量为m ,由牛顿其次定律可得鱼缸在桌布和桌面上滑动的加速度大小相同,均为a =μg ,鱼缸离开桌布时的速度为v ,则鱼缸在桌布上和在桌面上滑动时间均为t =vμg,B 项正确;猫增大拉力时,鱼缸受到的摩擦为f =μmg 不变,C 项错;若猫减小拉力,鱼缸在桌布上加速运动的时间变长,离开桌布时的速度v =μgt 增大,加速运动的位移x 1=12μgt 2增大,且鱼缸在桌面上减速滑行的位移x 2=v22μg也增大,则鱼缸有可能滑出桌面,D 项对。
3.(2021安徽理综,15)由库仑定律可知,真空中两个静止的点电荷,带电量分别为q 1和q 2,其间距离为r 时,它们之间相互作用力的大小为F =kq1q2r2,式中k 为静电力常量.若用国际单位制的基本单位表示,k 的单位应为 ( ) A .kg·A 2·m 3B .kg·A -2·m 3·s -4C .kg·m 2·C -2D .N·m 2·A-2【答案】B 【解析】由F =k q1q2r2得k =Fr2q1q2,则k 的单位为:N·m 2·C -2=kg·m·S -2·m 2·(A·S)-2=kg·m 3·A -2·S -4,故B 正确.4.(2021海南单科,8)(多选)如图,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S 1和S 2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a 1,S 1和S 2相对于原长的伸长分别记为Δl 1和Δl 2,重力加速度大小为g .在剪断的瞬间( )A .a 1=3gB .a 1=0C .Δl 1=2Δl 2D .Δl 1=Δl 2【答案】AC5.(2021新课标全国Ⅱ,20)(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能为( ) A .8 B .10 C .15 D .18 【答案】BC【解析】设PQ 西边有n 节车厢,每节车厢的质量为m ,则F =nma ①PQ东边有k节车厢,则F=km·23a②当n=8时,k=12,总节数为N=20,故选项B、C正确.6. (2021海南单科,9)(多选)如图,升降机内有一固定斜面,斜面上放一物块.开头时,升降机做匀速运动,物块相对于斜面匀速下滑.当升降机加速上升时( )A.物块与斜面间的摩擦力减小B.物块与斜面间的正压力增大C.物块相对于斜面减速下滑D.物块相对于斜面匀速下滑【答案】 BD【解析】当升降机加速上升时,物体有竖直向上的加速度,则物块与斜面间的正压力增大,依据滑动摩擦力公式F f=μF N可知物体与斜面间的摩擦力增大,故A错误,B正确;设斜面的倾角为θ,物体的质量为m,当匀速运动时有mg sin θ=μmg cos θ,即sin θ=μcos θ,假设物体以加速度a向上运动时,有F N=m(g+a)cos θ,F f=μm(g+a)cos θ,由于sin θ=μcos θ,所以m(g+a)sin θ=μm(g+a)cos θ,故物体仍做匀速下滑运动,C错误,D正确.7.(2021重庆理综,5)若货物随升降机运动的v-t图象如图所示(竖直向上为正),则货物受到升降机的支持力F 与时间t关系的图象可能是( )【答案】B8.(2021江苏单科,6)(多选)一人乘电梯上楼,在竖直上升过程中加速度a随时间t变化的图线如图所示,以竖直向上为a的正方向,则人对地板的压力( )A.t=2 s时最大B.t=2 s时最小C.t=8.5 s时最大D.t=8.5 s时最小【答案】AD【解析】由题图知,在上升过程中,在0~4 s内,加速度方向向上,F N-mg=ma,所以向上的加速度越大,电梯对人的支持力就越大,由牛顿第三定律可知,人对电梯的压力就越大,故A正确,B错误;由题图知,在7~10 s内加速度方向向下,由mg-F N=ma知,向下的加速度越大,人对电梯的压力就越小,故C错误,D正确.9.(2014山东理综,15)(多选)一质点在外力作用下做直线运动,其速度v随时间t变化的图象如图.在图中标出的时刻中,质点所受合外力的方向与速度方向相同的有( )A.t1B.t2C.t3D.t4【答案】AC【解析】v-t图象中,纵轴表示各时刻的速度,t1、t2时刻速度为正,t3、t4时刻速度为负,图线上各点切线的斜率表示该时刻的加速度,t 1、t 4时刻加速度为正,t 2、t 3时刻加速度为负, 依据牛顿其次定律,加速度与合外力方向相同,故t 1时刻合外力与速度均为正,t 3时刻合外 力与速度均为负,A 、C 正确,B 、D 错误.10.(2020四川理综,10)避险车道是避开恶性交通事故的重要设施,由制动坡床和防撞设施等组成,如图竖直平面内,制动坡床视为水平面夹角为θ的斜面。
专题03牛顿运动定律1.(2020届东北三省四市高三一模)如图甲所示,水平地面上有足够长平板车M,车上放一物块m,开始时M、m均静止。
t=0时,车在外力作用下开始沿水平面向右运动,其v-t 图像如图乙所示,已知物块与平板车间的动摩擦因数为0.2,取g=10m/s2。
下列说法正确的是()A.0-6s内,m的加速度一直保持不变B.m相对M滑动的时间为3sC.0-6s内,m相对M滑动的位移的大小为4mD.0-6s内,m、M相对地面的位移大小之比为3:42.(2020届广东省广州、深圳市学调联盟高三第二次调研)质量为m的光滑圆柱体A放在质量也为m的光滑“ V”型槽B上,如图,α=60°,另有质量为M的物体C通过跨过定滑轮的不可伸长的细绳与B相连,现将C自由释放,则下列说法正确的是()A.当M= m时,A和B保持相对静止,共同加速度为0.5gB.当M=2m时,A和B保持相对静止,共同加速度为0.5gC.当M=6m时,A和B保持相对静止,共同加速度为0.75gD.当M=5m时,A和B之间的恰好发生相对滑动3.(2020届广东省广州、深圳市学调联盟高三第二次调研)如图所示,A、B、C三个物体分别用轻绳和轻弹簧连接,放置在倾角为θ的光滑斜面上,当用沿斜面向上的恒力F作用在物体A上时,三者恰好保持静止,已知A、B、C三者质量相等,重力加速度为g。
下列说法正确的是A .在轻绳被烧断的瞬间,A 的加速度大小为B .在轻绳被烧断的瞬间,B 的加速度大小为C .剪断弹簧的瞬间,A 的加速度大小为D .突然撤去外力F 的瞬间,A 的加速度大小为4.(2020届广东省广州市广大附中高三模拟)如图所示,某时刻将质量为10kg 的货物轻放在匀速运动的水平传送带最左端,当货物与传送带速度恰好相等时,传送带突然停止运动,货物最后停在传送带上。
货物与传送带间的动摩擦因数为0.5,货物在传送带上留下的划痕长为0.1m ,重力加速度取10m/s 2。
f专题3 牛顿运动定律1.(2012上海卷).如图,光滑斜面固定于水平面,滑块A、B叠放后一起冲上斜面,且始终保持相对静止,A上表面水平.则在斜面上运动时,B受力的示意图为()答案:A解析:对于A、B整体,根据牛顿第二定律可知共同沿斜面下滑的加速度为a=gsinθ,隔离滑块B,由于摩擦力只能与接触面相切,所以CD错;由于B有水平向左的加速度分量,所以A对B的摩擦力必须水平向左,即A正确.2.(2012北京高考卷)摩天大楼中一部直通高层的客运电梯,行程超过百米.电梯的简化模型如图所示.考虑安全、舒适、省时等因素,电梯的加速度a是随时间t变化的,已知电梯在t=0时由静止开始上升,a─t图像如图所示.电梯总质量m=2.0×103kg.忽略一切阻力,重力加速度g取10m/s2.(1)求电梯在上升过程中受到的最大拉力F1和最小拉力F2;(2)类比是一种常用的研究方法.对于直线运动,教科书中讲解了由υ─t图像求位移的方法.请你借鉴此方法,对比加速度和速度的定义,根据图2所示a─t图像,求电梯在第1s内的速度改变量Δυ1和第2s末的速率υ2;(3)求电梯以最大速率上升时,拉力做功的功率P;再求在0─11s时间内,拉力和重力对电梯所做的总功W.解析:(1)由牛顿第二定律,有F-mg= ma由a─t图像可知,F1和F2对应的加速度分别是a1=1.0m/s2,a2=-1.0m/s2F1= m(g+a1)=2.0×103×(10+1.0)N=2.2×104NF2= m(g+a2)=2.0×103×(10-1.0)N=1.8×104N(2)类比可得,所求速度变化量等于第1s内a─t图线下的面积Δυ1=0.50m/s同理可得,Δυ2=υ2-υ0=1.5m/sυ0=0,第2s末的速率υ2=1.5m/s(3)由a─t图像可知,11s~30s内速率最大,其值等于0~11s内a─t图线下的面积,有υm=10m/s此时电梯做匀速运动,拉力F等于重力mg,所求功率P=Fυm=mg⋅υm=2.0×103×10×10W=2.0×105W由动能定理,总功W=E k2-E k1=12mυm2-0=12×2.0×103×102J=1.0×105J3.(2012山东卷).将地面上静止的货物竖直向上吊起,货物由地面运动至最高点的过程中,v t-图像如图所示.以下判断正确的是A.前3s内货物处于超重状态B.最后2s内货物只受重力作用C.前3s内与最后2s内货物的平均速度相同D.第3s末至第5s末的过程中,货物的机械能守恒答案:AC解析:由v—t图像可知前3 s内,a=△v/△t=2 m/s2超重状态,选项A正确;最后2 s内加速度a′=△v/△t=-3 m/s2故吊绳拉力不为零,选项B错误;根据v’=v/2=3 m/s可知选项C正确;第3 s末至第5 s 末的过程中,货物匀速上升,货物机械能增加,选项D错误.4.(2012四川卷).如图所示,劲度系数为k的轻弹簧的一端固定在墙上,另一端与置于水平面上质量为m的物体接触(未连接),弹簧水平且无形变.用水平力,缓慢推动物体,在弹性限度内弹簧长度被压缩了x0,此时物体静止.撤去F后,物体开始向左运动,运动的最大距离为4x0.物体与水平面间的动摩擦因数为μ,重力加速度为g.则A.撤去F后,物体先做匀加速运动,再做匀减速运动B .撤去F后,物体刚运动时的加速度大小为g mkx μ-0C .物体做匀减速运动的时间为2gx μ0D .物体开始向左运动到速度最大的过程中克服摩擦力做的功为)(0kmgx mg μμ-答案:BD解析:根据牛顿第二定律可得kx-μmg=ma ,即a=(kx-μmg )/m ,当kx>μmg 时,随着形变量x 的减小,加速度a 将减小;当kx<μmg 时,随着形变量x 的减小,加速度a 将增大,则撤去F 后,物体刚运动时的加速度为a=(kx0)/m-μg ,物体先做加速度逐渐减小的加速直线运动,当kx=μmg (a=0)时,物体的速度最大,然后做加速度增大的减速直线运动,最后当物体与弹簧脱离后做加速度为a=μgA 选项错误,B物体脱离弹簧后做加速度为a=μg 的匀减速直线运动,根据匀变速直线运动的规律可得3x 0=1/2*μgt2,解得t=gx μ06,故C 选项错误;根据功的计算式可得,物体开始向左端运动到速度最大的过程中滑动摩擦力做功为W=-μmgx ′,又x ′=x0-μmg/k ,解得W=-μmg(x 0-μmg/k)μmg(x0-μmg/k)D.7.(2012全国新课标).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 答案:AD解析:惯性是物体本身的一种属性,是抵抗运动状态变化的性质.A 正确C 错误.没有力作用物体可能静止也可能匀速直线运动,B 错D 正确.5.(2012安徽卷).如图所示,放在固定斜面上的物块以加速度沿斜面匀加速下滑,若在物块上再施加一竖直向下的恒力,则 ( )a FA. 物块可能匀速下滑B. 物块仍以加速度匀加速下滑C. 物块将以大于的加速度匀加速下滑D. 物块将以小于的加速度匀加速下滑 答案:C解析:未加恒力F 时,由牛顿第二定律知θμθcos sin mg a mg -=,而加上F 后,)c os sin )((θθmg mg mFg a ++=',即a a >',C 正确.6.(2012全国新课标)拖把是由拖杆和拖把头构成的擦地工具(如图).设拖把头的质量为m ,拖杆质量可以忽略;拖把头与地板之间的动摩擦因数为常数μ,重力加速度为g ,某同学用该拖把在水平地板上拖地时,沿拖杆方向推拖把,拖杆与竖直方向的夹角为θ.(1) 若拖把头在地板上匀速移动,求推拖把的力的大小.(2) 设能使该拖把在地板上从静止刚好开始运动的水平推力与此时地板对拖把的正压力的比值为λ.已知存在一临界角θ0,若θ≤θ0,则不管沿拖杆方向的推力多大,都不可能使拖把从静止开始运动.求这一临界角的正切tan θ0.答案:(1)mg F θμθμcos sin -=了 (2)λθ=0tan解析:(1)设该同学沿拖杆方向用大小为F 的力推拖把,将推拖把的力沿竖直和水平分解,按平衡条件有N mg F =+θcos ① f F =θsin ②式中N 与f 分别为地板对拖把的正压力和摩擦力.按摩擦定律有N f μ= ③联立①②③式得mg F θμθμcos sin -=④(2)若不管沿拖杆方向用多大的力都不能使拖把从静止开始运动,应用θs i n f ≤N λ⑤ 这时,①式仍满足,联立①⑤式得θλθcos sin -≤Fmgλ⑥ 现考察使上式成立的θ角的取值范围,注意到上式右边总是大于零,且当F 无限大时极限为a a a零,有θλθcos sin -≤0 ⑦使上式成立的角满足θ≤θ0,这里是题中所定义的临界角,即当θ≤θ0时,不管沿拖杆方向用多大的力都推不动拖把.临界角的正切值为λθ=0tan ⑧7.(2012上海卷)如图,将质量m =0.1kg 的圆环套在固定的水平直杆上.环的直径略大于杆的截面直径.环与杆间动摩擦因数μ=0.8.对环施加一位于竖直平面内斜向上,与杆夹角θ=53︒的拉力F ,使圆环以a =4.4m/s 2的加速度沿杆运动,求F 的大小.(取sin53︒=0.8,cos53︒=0.6,g =10m/s 2).解析:令F sin53︒=mg ,F =1.25N ,当F <1.25N 时,杆对环的弹力向上,由牛顿定律F cos θ-μF N =ma ,F N +F sin θ=mg ,解得F =1N ,当F >1.25N 时,杆对环的弹力向下,由牛顿定律F cos θ-μF N =ma ,F sin θ=mg +F N ,解得F =9N ,8.(2012安徽卷)Ⅰ.(10分)图1为“验证牛顿第二定律”的实验装置示意图.砂和砂桶的总质量为,小车和砝码的总质量为.实验中用砂和砂桶总重力的大小作为细线对小车拉力的大小.(1)试验中,为了使细线对小车的拉力等于小车所受的合外力,先调节长木板一滑轮的高度,使细线与长木板平行.接下来还需要进行的一项操作是A. 将长木板水平放置,让小车连着已经穿过打点计时器的纸带,给打点计时器通电,调节的大小,使小车在砂和砂桶的牵引下运动,从打出的纸带判断小车是否做匀速运动.B. 将长木板的一端垫起适当的高度,让小车连着已经穿过打点计时器的纸带,撤去砂和砂桶,给打点计时器通电,轻推小车,从打出的纸带判断小车是否做匀速运动.C. 将长木板的一端垫起适当的高度,撤去纸带以及砂和砂桶,轻推小车,观察判断小车是否做匀速运动.(2)实验中要进行质量和的选取,以下最合理的一组是A. =200, =10、15、20、25、30、40B. =200, =20、40、60、80、100、120m M m m M M g m g g g g g g M g m g g g g g g小车、砝码、打点计C. =400, =10、15、20、25、30、40D. =400, =20 40、60、80、100、120(3)图2 是试验中得到的一条纸带,、、、、、、为7个相邻的计数点,相邻的两个计数点之间还有四个点未画出.量出相邻的计数点之间的距离分别为=4.22 cm 、=4.65 cm 、=5.08 cm 、=5.49 cm 、=5.91 cm 、=6.34 cm .已知打点计时器的工作效率为50 Hz,则小车的加速度= m/s 2(结果保留2位有效数字).Ⅰ答案:(1)B ;(2)C ;(3)0.42解析:要使砂和砂桶的重力mg 近似等于小车所受合外力,首先要平衡摩擦力,然后还要满足m <<M.而平衡摩擦,不需挂砂桶,但要带纸带,故(1)选B ,(2)选C.(3)用逐差法2CD BC AB FG EF DE T9s -s -s -s s s a ++=,求得2/m 42.0a s =. 9.(2012安徽卷)质量为0.1 kg 的弹性球从空中某高度由静止开始下落,该下落过程对应的图象如图所示.球与水平地面相碰后离开地面时的速度大小为碰撞前的3/4.该球受到的空气阻力大小恒为,取=10 m/s 2, 求:(1)弹性球受到的空气阻力的大小; (2)弹性球第一次碰撞后反弹的高度.解析:(1)由v —t 图像可知:小球下落作匀加速运动,2/8tva s m =∆∆= 由牛顿第二定律得:ma f mg =-解得Na g m f 2.0)(=+=M g m g g g g g g M g m g g g g g g A B C D E F G AB s BC s CD s DE s EF s FG s a t v -f g fh 图2(2)由图知:球落地时速度s m /4v =,则反弹时速度s m v v /343==' 设反弹的加速度大小为a ',由动能定理得2210f)h (mg -v m '-=+解得m h 375.0=10(2012江苏卷).将一只皮球竖直向上抛出,皮球运动时受到空气阻力的大小与速度的大小成正比,下列描绘皮球在上升过程中加速度大小a 与时间t 关系图象,可能正确的是答案:C解析:加速度mkvg a +=,随着v 的减小,a 减小,但最后不等于0.加速度越小,速度减小得越慢,所以选C.11.(2012江苏卷).如图所示,一夹子夹住木块,在力F 作用下向上提升,夹子和木块的质量分别为m 、M ,夹子与木块两侧间的最大静摩擦有均为f ,若木块不滑动,力F 的最大值是 A .2()f m M M + B .2()f m M m +C .2()()f m M m M g M +-+ D .2()()f m M m M g M+++ 答案:A解析:整体法m m ma g m M F =+-)(,隔离法,对木块,m Ma Mg f =-2,解得MM m f F m )(2+=.12.(2012重庆卷)某校举行托乒乓球跑步比赛, 赛道为水平直道,比赛距离为S ,比赛时, 某同学将球置于球拍中心,以大小a 的加 速度从静止开始做匀加速运动,当速度达到v 0时,再以v 0做匀速直线运动跑至终点. 整个过程中球一直保持在球中心不动.比赛中,该同学在匀速直线运动阶级保持球拍的倾角为θ0 ,如题图所示.设球在运动过程中受到的空气阻力与其速度大小成正比,方向与运动方向相反,不计球与球拍之间的摩擦,球的质量为m ,重力加速度为g⑴空气阻力大小与球速大小的比例系数k⑵求在加速跑阶段球拍倾角θ随球速v 变化的关系式⑶整个匀速跑阶段,若该同学速率仍为v 0 ,而球拍的倾角比θ0大了β并保持不变,不计球在球拍上的移动引起的空气阻力的变化,为保证到达终点前球不从球拍上距离中心为r 的下边沿掉落,求β应满足的条件.解析:⑴在匀速运动阶段有,00tan kv mg =θ 得00tan v mg k θ=⑵加速阶段,设球拍对球的支持力为N ',有ma kv N =-'θsinmg N ='θcos得00tan tan v v g a θθ+=⑶以速度v 0匀速运动时,设空气的阻力与重力的合力为F ,有0θmg F =球拍倾角为βθ+0时,空气阻力与重力的合力不变,设球沿球拍面下滑的加速度大小为a ',有 a m F '=βsin设匀速跑阶段所用时间为t ,有a v v s t 200-= 球不从球拍上掉落的条件 r t a ≤'221 得20002cos 2sin ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-≤a v v s g r θβ。
第1讲牛顿第一定律、牛顿第三定律知识巩固练1.(2020年湖北部分重点中学联考)伽利略和牛顿都是物理学发展史上最伟大的科学家,巧合的是牛顿就出生在伽利略去世后第二年.下列关于力和运动关系的说法中,不属于他们观点的是( ) A.自由落体运动是一种匀变速直线运动B.力是使物体产生加速度的原因C.物体都具有保持原来运动状态的属性,即惯性D.力是维持物体运动的原因【答案】D2.(2020届黄山质检)关于物体的惯性,下列说法正确的是( )A.骑自行车的人,上坡前要快速蹬几下,是为了增大惯性冲上坡B.子弹从枪膛中射出后在空中飞行,速度逐渐减小,因此惯性也减小C.物体惯性的大小,由物体质量的大小决定D.物体由静止开始运动的瞬间,它的惯性最大【答案】C3.(2020年成都外国语学校模拟)下列说法正确的是( )A.凡是大小相等、方向相反,分别作用在两个物体上的两个力必定是一对作用力和反作用力B.凡是大小相等、方向相反,作用在同一物体上的两个力必定是一对作用力和反作用力C.即使大小相等、方向相反,作用在同一直线上且分别作用在两个物体上的两个力也不一定是一对作用力和反作用力D.相互作用的一对力究竟称哪一个力是反作用力不是任意的【答案】C4.火车在长直的水平轨道上匀速行驶,门窗紧闭的车厢内有一人向上跳起,发现仍落回到车上原处,这是因为 ( )A.人跳起后,车厢内空气给他一向前的力,带着他随同火车一起向前运动B.人跳起的瞬间,车厢的底板给他一向前的力,推动他随同火车一起向前运动C.人跳起后,车在继续向前运动,所以人落下后必定偏后一些,只是由于时间很短,偏后距离很小,不明显而已D.人跳起后直到落地,在水平方向上始终具有和车相同的速度【答案】D5.如图所示的装置,不考虑绳与滑轮的质量,不计轴承、绳与滑轮间的摩擦.初始时两人均站在水平地面上,当位于左侧的甲用力向上攀爬时,位于右侧的乙始终用力抓住绳子,最终至少一人能到达滑轮.下列说法正确的是 ( )A.若甲的质量较大,则乙先到达滑轮B.若甲的质量较大,则甲、乙同时到达滑轮C.若甲、乙质量相同,则乙先到达滑轮D.若甲、乙质量相同,则甲先到达滑轮【答案】A6.(多选)一根轻质弹簧竖直悬挂在天花板上,下端悬挂一小球,弹簧和小球的受力如图所示,下列说法正确的是( )A.F1的施力者是弹簧B.F2的反作用力是F3C.F3的施力者是小球D.F4的反作用力是F1【答案】BC7.水平放置的密闭玻璃管内充有水,它的中间有一气泡,如图所示,当玻璃管由静止开始向右沿水平方向运动时,气泡相对于玻璃管将要( )A.向右运动B.向左运动C.保持不动D.无法判断【答案】A 【解析】管中的气泡和相同体积水相比,其质量很小,气泡的惯性要比管中的水的惯性小的多,当玻璃管由静止开始向右沿水平方向运动时,玻璃管中的水由于惯性,仍然要保持原来的静止状态,使水涌向管的左端,气泡由于惯性较小,则相对于管子向右运动,故A正确.8.(2020年保定模拟)(多选)如图,一个人站在水平地面上的长木板上用力F向右推箱子,木板、人、箱子均处于静止状态,三者的质量均为m,重力加速度为g,则( )A.箱子对木板的摩擦力方向向右B.木板对地面的摩擦力方向向左C.木板对地面的压力大小为3mgD.若人用斜向下的力推箱子,则木板对地面的压力会大于3mg【答案】AC 【解析】以箱子为研究对象,水平方向上木板对箱子的摩擦力与人推箱子的力平衡,所以,木板对箱子的摩擦力方向向左,根据牛顿第三定律,箱子对木板的摩擦力方向向右,A正确;以整体为研究对象,地面对木板的支持力与整体所受的重力平衡,所以地面对木板的支持力为3mg,根据牛顿第三定律,木板对地面的压力大小为3mg,C正确,D错误;以整体为研究对象,地面对木板的摩擦力为0,所以木板对地面的摩擦力为0,B错误.综合提升练9.如图所示,两块小磁铁质量均为0.5 kg,A磁铁用轻质弹簧吊在天花板上,B磁铁在A正下方的地板上,弹簧的原长L0=10 cm,劲度系数k=100 N/m.当A、B均处于静止状态时,弹簧的长度L=11 cm.不计地磁场对磁铁的作用和磁铁与弹簧间相互作用的磁力,求B对地面的压力大小.(g取10 N/kg)解:对A受力分析如图所示,由平衡条件,得k(L-L0)-mg-F=0,解得F=-4 N,故B对A的作用力大小为4 N,方向竖直向上.由牛顿第三定律得A对B的作用力F′=-F=4 N,方向竖直向下.对B受力分析如图所示,由平衡条件,得F N-mg-F′=0,解得F N=9 N.由牛顿第三定律得B对地面的压力大小为9 N.第2讲 牛顿第二定律、两类动力学问题知识巩固练1.由牛顿第二定律表达式F =ma 可知( ) A .质量m 与合外力F 成正比,与加速度a 成反比 B .合外力F 与质量m 和加速度a 都成正比 C .物体的加速度的方向总是跟它速度的方向一致D .物体的加速度a 跟其所受的合外力F 成正比,跟它的质量m 成反比 【答案】D2.(2020届沈阳四校联考)如图所示,当小车向右加速运动时,物块M 相对车厢静止于竖直车厢壁上,当车的加速度增大时 ( )A .M 受静摩擦力增大B .M 对车厢壁的压力减小C .M 仍相对于车厢静止D .M 受静摩擦力减小【答案】C3.(2020年上海浦东新区一模)如图所示,小球沿不同倾角θ的光滑斜面滑下,小球的加速度a 及对斜面的压力N ,与各自最大值的比值y 随θ变化的图像分别对应y -θ图中的( )A .①和②B .①和④C .②和③D .③和④【答案】A 【解析】对小球进行受力分析,根据牛顿第二定律得a =mgsin θm =gsin θ,当θ=90°时,加速度最大为g ,则比值为y =ag =sin θ,随着θ的增大,y 增大,对应①;支持力N =mgcos θ,支持力的最大值为mg ,则有y =mgcos θmg=cos θ,随着θ的增大,y 减小,对应②.A 正确.4.一质量为m 的物块在倾角为θ的足够长斜面上匀减速下滑.现对物块施加一个竖直向下的恒力F ,如图所示,则物块减速为零的时间将( )A .变大B .变小C .不变D .不能确定【答案】B5.中国载人深潜器“蛟龙”号7 000 m 级海试中下潜深度达7 062 m ,再创中国载人深潜纪录.设潜水器在下潜或上升的过程中只受重力、海水浮力和海水阻力作用,已知海水浮力大小为F ,设海水阻力与潜水器的速率成正比.当潜水器的总质量为m 时恰好匀速下降,若使潜水器以同样速率匀速上浮,则需要抛弃物体的质量为(重力加速度为g)( )A .2Fg -mB .2⎝ ⎛⎭⎪⎫m -F g C .m -FgD .2m -Fg【答案】B6.(2020年保定安国中学月考)(多选)如图,小球在水平轻绳和轻弹簧拉力作用下静止,弹簧与竖直方向夹角为θ.设重力加速度为g ,下列正确的是( )A .剪断弹簧OA 瞬间,小球的加速度大小为g ,方向竖直向下B .剪断弹簧OA 瞬间,小球的加速度大小为gcos θ,方向与竖直方向成θ角斜向右下 C .剪断OB 绳瞬间,小球的加速度大小为gsin θ,方向与OA 垂直斜向左下 D .剪断OB 绳瞬间,小球的加速度大小为gtan θ,方向水平向左【答案】AD 【解析】剪断弹簧OA 瞬间,绳的拉力变为零,小球只受重力,由牛顿第二定律得a =g ,方向竖直向下,故A 正确,B 错误;以球为研究对象,由平衡条件得F OB -F OA sin θ=0,F OA cos θ-mg =0,联立解得F OB =mgtan θ.剪断轻绳OB 瞬间,弹簧的弹力没有变化,小球所受的合外力是重力与弹力的合力,与原来细绳的拉力大小相等,方向相反,由牛顿第二定律得a =mgtan θm =gtan θ,方向水平向左,故C错误,D 正确.综合提升练7.(2020年山东山师大附中月考)(多选)如图所示,一折杆固定在小车上,∠A =θ,B 端固定一个质量为m 的小球,设小车向右的加速度为a ,AB 杆对小球的作用力大小为F ,则下列说法正确的是( )A .当a =0时,F =mgcos θ,方向沿AB 杆B .当a =gtan θ时,F =mgcos θ,方向沿AB 杆C .无论a 取何值,F 都等于m g 2+a 2,方向都沿AB 杆D .无论a 取何值,F 都等于m g 2+a 2,方向与AB 杆所在直线无关【答案】BD 【解析】对小球受力分析,小球一共受两个力:重力和杆对球的弹力;因为小车和球相对静止,小车有向右的加速度,小球也有向右的加速度.设弹力与竖直方向夹角为α,画出小球的受力示意图如图,则Fcos α=mg 、Fsin α=ma ,解得F =mg2+ma2、tan α=ag.当a =0时,F =mg 、α=0,即力F 的方向竖直向上,故A 错误.当a =gtan θ时,F =mg 2+ma2=mgcos θ、α=θ,即力F 的方向沿AB 杆,故B 正确;无论a 取何值,F 都等于mg2+ma 2,方向与a 取值大小有关,与AB 杆所在直线无关,故C 错误,D 正确.8.(2020年天津滨海七校联考)一辆货车运载着圆柱形光滑的空油桶.在车厢底,一层油桶平整排列,相互紧贴并被牢牢固定.上一层只有一只桶C ,自由地摆放在A 、B 之间,和汽车一起保持静止,如图所示,当C 与车共同向左加速时( )A .A 对C 的支持力变大B .B 对C 的支持力不变 C .当向左的加速度达到32g 时,C 将脱离A D .当向左的加速度达到33g 时,C 将脱离A 【答案】D 【解析】对C 进行受力分析,如图所示.设B 对C 的支持力与竖直方向的夹角为θ,根据几何关系可得sin θ=R 2R =12,所以θ=30°;同理可得,A 对C 的支持力与竖直方向的夹角也为30°.原来C 处于静止状态,根据平衡条件可得N B sin 30°=N A si n 30°;令C 的加速度为a ,根据正交分解以及牛顿第二定律有N B ′sin 30°-N A ′sin 30°=ma ,可见A 对C 的支持力减小、B 对C 的支持力增大,故A 、B 错误;当A 对C 的支持力为零时,根据牛顿第二定律可得mgtan 30°=ma ,解得a =33g ,故C 错误,D 正确. 9.为研究运动物体所受的空气阻力,某研究小组的同学找来一个倾角可调、斜面比较长且表面平整的斜面体和一个滑块,并在滑块上固定一个高度可升降的风帆,如图甲所示.他们让带有风帆的滑块从静止开始沿斜面下滑,下滑过程帆面与滑块运动方向垂直.假设滑块和风帆总质量为m.滑块与斜面间的动摩擦因数为μ,帆受到的空气阻力与帆的运动速率成正比,即F f =kv.(1)写出滑块下滑过程中加速度的表达式;(2)求出滑块下滑的最大速度,并指出有哪些措施可以减小最大速度;(3)若m =2 kg ,斜面倾角θ=30°,g 取10 m/s 2,滑块从静止下滑的速度图像如图乙所示,图中的斜线为t =0时v -t 图线的切线,由此求出μ、k 的值.(结果保留2位有效数字)甲 乙解:(1)由牛顿第二定律,有 mgsin θ-μmgcos θ-kv =ma , 解得a =gsin θ-μgcos θ-kvm .(2)当a =0时速度最大 v m =mg sin θ-μcos θk,减小最大速度的方法:适当减小斜面倾角θ(保证滑块能静止下滑);风帆升起一些. (3)当v =0时,a =gsin θ-μgcos θ=3 m/s 2, 解得μ=2315≈0.23.最大速度v m =2 m/s ,即v m =mgsin θ-μcos θk=2 m/s解得k =3.0 N·s/m .第3讲牛顿运动定律的应用知识巩固练1.(2020年济南期末)在升降机底部安装一个加速度传感器,其上放置了一个质量为m小物块,如图甲所示.升降机从t=0时刻开始竖直向上运动,加速度传感器显示加速度a随时间t变化如图乙所示.取竖直向上为正方向,重力加速度为g,以下判断正确的是( )A.在0~2t0时间内,物块先处于失重状态,后处于超重状态B.在t0~3t0时间内,物块先处于失重状态,后处于超重状态C.t=t0时刻,物块所受的支持力大小为mgD.t=3t0时刻,物块所受的支持力大小为2mg【答案】D 【解析】由乙图可知,在0~2t0时间内,物块的加速度方向向上,先处于超重状态,A 错误;由乙图可知,在t0~3t0时间内,物块的加速度方向向上,处于超重状态,B错误;由乙图可知,t =t0时刻,物块的加速度a=g,根据牛顿第二定律N-mg=mg,得N=2mg,C错误;由乙图可知,t=3t0时刻,物块的加速度a=g,根据牛顿第二定律N-mg=mg,得N=2mg,D正确.2.a、b两物体的质量分别为m1、m2,由轻质弹簧相连.当用恒力F竖直向上拉着a,使a、b一起向上做匀加速直线运动时,弹簧伸长量为x1;当用大小仍为F的恒力沿水平方向拉着a,使a、b一起沿光滑水平桌面做匀加速直线运动时,弹簧伸长量为x2,如图所示,则( )A.x1一定等于x2B.x1一定大于x2C.若m1>m2,则x1>x2D.若m1<m2,则x1<x2【答案】A 【解析】当用恒力F竖直向上拉着a时,先用整体法,有F-(m1+m2)g=(m1+m2)a1,再隔离b,有kx1-m2g=m2a1,联立得x1=m2Fk m1+m2.当沿水平方向拉着a时,先用整体法,有F=(m1+m2)a2,再隔离b,有kx2=m2a2,联立得x2=m2Fk m1+m2,故x1=x2,故A正确.3.如图所示,质量为M的长木板位于光滑水平面上,质量为m的物块静止在长木板上,两者之间的动摩擦因数为μ,现对物块m施加水平向右的恒力F,若恒力F超过某一临界数值,长木板与物块将出现相对滑动.已知重力加速度大小为g ,物块与长木板之间的最大静摩擦力等于两者之间的滑动摩擦力,则恒力F 的临界数值为( )A .μmgB .μMgC .μmg ⎝ ⎛⎭⎪⎫1+m MD .μmg ⎝ ⎛⎭⎪⎫1+M m 【答案】C 【解析】以物块m 为研究对象,根据牛顿第二定律,有F -μmg=ma 1,以长木板M 为研究对象,根据牛顿第二定律,有μmg=Ma 2,若两者出现相对滑动应有a 1≥a 2,联立解得F≥μmg ⎝ ⎛⎭⎪⎫1+m M ,故C 正确.4.(2020年湖南师大附中月考)如图所示,一同学用双手(手未画出)水平对称地用力将两长方体课本夹紧,且同时以加速度a 竖直向上匀加速捧起.已知课本A 质量为m ,课本B 质量为2m ,手的作用力大小为F ,书本A 、B 之间动摩擦因数为μ,用整体法与隔离法可分析出此过程中,书A 受到书B 施加的摩擦力大小为( )A .μFB .2μFC .12m(g +a) D .m(g +a)【答案】C5.(2020年顺县二中期末)(多选)如图所示,在光滑平面上有一静止小车,小车质量为M =5 kg ,小车上静止地放置着质量为m =1 kg 的木块,和小车间的动摩擦因数为μ=0.2,用水平恒力F 拉动小车,下列关于木块的加速度a m 和小车的加速度a M 可能正确的有( )A .a m =1 m/s 2,a M =1 m/s 2B .a m =1 m/s 2,a M =2 m/s 2C .a m =2 m/s 2,a M =4 m/s 2D .a m =3 m/s 2,a M =5 m/s 2【答案】AC 【解析】当拉力较小时,两物体一起加速度运动;当拉力增大到一定值时,两物体发生相对滑动,此后m 受到的是滑动摩擦力,故其加速度恒定为a =μmg m =2 m/s 2,因此当系统加速度小于等于2 m/s 2时,两物体一起运动,加速度相同,故A 正确,B 错误;发生相对滑动后,m 的加速度大小恒为2m/s 2且a m <a M ,故C 正确,D 错误.6.如图所示,质量为m 1=2 kg 的物体A 经跨过定滑轮的轻绳与质量为M =5 kg 的箱子B 相连,箱子底板上放一质量为m 2=1 kg 的物体C ,不计定滑轮的质量和一切阻力,在箱子加速下落的过程中,g 取10 m/s 2,下列说法正确的是( )A .物体A 处于失重状态,加速度大小为10 m/s 2B .物体A 处于超重状态,加速度大小为20 m/s 2C .物体C 处于失重状态,对箱子的压力大小为5 ND .轻绳对定滑轮的作用力大小为80 N 【答案】C7.粗糙水平面上放有P 、Q 两个木块,它们的质量依次为m 1、m 2,与水平面的动摩擦因数依次为μ1、μ2.分别对它们施加水平拉力F ,它们的加速度a 随拉力F 变化的规律如图所示.下列判断正确的是( )A .m 1>m 2,μ1>μ2B .m 1>m 2,μ1<μ2C .m 1<m 2,μ1>μ2D .m 1<m 2,μ1<μ2【答案】B 【解析】根据牛顿第二定律可知,加速度a 与拉力F 变化的规律,即为F -μmg=ma ,则a 与F 图像的斜率表示1m ,图像与横坐标的含义为摩擦力的大小,因此则有m 1>m 2,而μ1m 1g <μ2m 2g ,所以μ1<μ2,故B 正确,A 、C 、D 错误.综合提升练8.(2021年广东一模)(多选)研究“蹦极”运动时,在运动员身上系好弹性绳并安装传感器,可测得运动员竖直下落的距离及其对应的速度大小.根据传感器收集到的数据,得到如图所示的“速度—位移”图像.若空气阻力和弹性绳的重力可以忽略,根据图像信息,下列说法正确的有( )A.弹性绳原长为15 mB.当运动员下降10 m时,处于失重状态C.当运动员下降15 m时,绳的弹性势能最大D.当运动员下降20 m时,其加速度方向竖直向上【答案】BD 【解析】15 m时速度最大,此时加速度为零,合外力为零,弹力不为零,弹力等于重力,弹性绳处于伸长状态,故A错误;当运动员下降10 m时,速度向下并且逐渐增大,处于失重状态,故B 正确;当运动员下降15 m时,速度不为零,运动员继续向下运动,弹性绳继续伸长,弹性势能继续增大,故C错误;当运动员下降20 m时,运动员向下减速运动,其加速度方向竖直向上,故D正确.9.(2020年中山纪念学校质检)(多选)如图所示,质量分别为m1、m2的A、B两个滑块放在斜面上,中间用一个轻杆相连,A、B与斜面间的动摩擦因数分别为μ1、μ2,它们在斜面上加速下滑.关于杆的受力情况,下列分析正确的是( )A.若μ1>μ2,m1=m2,则杆受到压力B.若μ1=μ2,m1>m2,则杆受到拉力C.若μ1<μ2,m1<m2,则杆受到压力D.若μ1=μ2,m1≠m2,则杆不受到作用力【答案】AD 【解析】假设杆无弹力,滑块受重力、支持力和滑动摩擦力,根据牛顿第二定律,有m1gsin θ-μ1m1gcos θ=m1a1,解得a1=g(sin θ-μ1cos θ),同理a2=g(sin θ-μ2cos θ),若μ1>μ2,则a1<a2,B加速度较大,则杆受到压力,故A正确;若μ1=μ2,则a1=a2,两个滑块加速度相同,说明无相对滑动趋势,故杆无弹力,故B错误,D正确;若μ1<μ2,则a1>a2,A加速度较大,则杆受到拉力,故C错误.10.(2020届赣州名校一模)(多选)如图所示,传送带与水平面之间的夹角θ=30°,传送带两端A、B间的距离l=5 m,传送带在电动机的带动下以v=1 m/s的速度沿顺时针方向匀速运动,现将一质量m=10 kg的小物体(可视为质点)轻放在传送带上的A点,已知小物体与传送带之间的动摩擦因数μ=32,在传送带将小物体从A点输送到B点的过程中(g取10 m/s2)( )A.小物体在传送带上运动的时间为5 sB.传送带对小物体做的功为255 JC.电动机做的功为255 JD .小物体与传送带间因摩擦产生的热量为15 J【答案】BD 【解析】物体刚放上A 点时,受到的滑动摩擦力沿传送带向上,物体做匀加速直线运动,此时a 1=μmgcos θ-mgsin θm =g(μcos θ-sin θ)=2.5 m/s 2,假设物体能与皮带达到相同的速度,则物体加速上滑的位移x 1=v 22a 1=0.2 m<l =5 m ,假设成立,物体加速到v =1 m/s ,用时t 1=va 1=0.4 s ,因为μmgcos θ>mgsin θ,故之后小物体将向上做匀速运动,运动的时间t 2=l -x 1v =4.8 s ,故运动的总时间t =t 1+t 2=5.2 s ,故A 错误;小物体运动到B 点的速度为1 m/s ,从A 到B ,由动能定理,有W 传-mgLsin θ=12mv 2-0,解得W 传=255 J ,故B 正确;在相对滑动时,s 相=vt 1-x 1=0.2 m ,则物体与传送带间因摩擦产生的热量Q =μmgcos θ·s 相=15 J ,故D 正确;由功能关系,可知电动机做的功等于物体增加的机械能和因滑动摩擦而产生的热量,则W 电=W 传+Q =270 J ,故C 错误.11.(2020届重庆南开中学期末)如图所示,质量M =1 kg 的木板静止在粗糙的水平地面上,木板与地面间的动摩擦因数μ1=0.1,在木板的左端放置一个质量m =1 kg 、大小可以忽略的铁块,铁块与木板间的动摩擦因数μ2=0.4,g 取10 m/s 2,在铁块上加一个水平向右的拉力,则:(1)F 增大到多少时,铁块能在木板上发生相对滑动?(2)若木板长L =1 m ,水平拉力恒为8 N ,经过多长时间铁块运动到木板的右端?解:(1)设F =F 1时,铁块、木板恰好保持相对静止,此时两者的加速度相同,两者间的静摩擦力达到最大.对木板,根据牛顿第二定律,得 μ2mg -μ1(m +M)g =Ma , 解得a =2 m/s 2.以铁块和木板整体为研究对象,根据牛顿第二定律,有 F 1-μ1(m +M)g =(m +M)a , 解得F 1=6 N.(2)铁块的加速度大小a 1=F -μ2mg m =4 m/s 2,木板的加速度大小a 2=μ2mg -μ1m +M g M =2 m/s 2,设经过时间t 铁块运动到木板的右端,则有 12a 1t 2-12a 2t 2=L , 解得t =1 s.实验4 验证牛顿运动定律知识巩固练1.在利用打点计时器和小车来做“验证牛顿运动定律”的实验时,下列说法错误的是 ( ) A.平衡摩擦力时,应将砝码盘及盘内砝码通过定滑轮拴在小车上B.连接砝码盘和小车的细绳应跟长木板保持平行C.平衡摩擦力后,长木板的位置不能移动D.小车释放前应靠近打点计时器,且应先接通电源再释放小车【答案】A2.在验证牛顿第二定律的实验中,如图所示分别是甲、乙、丙、丁四个实验小组根据实验数据画出的图像.对于这四个图像,分析正确的是( )甲乙丙丁A.甲未平衡摩擦力B.乙平衡摩擦力过度C.丙是小车质量太大了D.丁是不满足m≪M的条件【答案】D 【解析】甲平衡摩擦力时倾角过大,乙平衡摩擦力时倾角过小,丁图出现弯曲是由于砝码质量过大,不满足m≪M的条件.3.某同学设计了如图所示的装置来探究加速度与力的关系,弹簧测力计固定在一合适的木块上,桌面的右边缘固定一个光滑的定滑轮,细绳的两端分别与弹簧测力计的挂钩和矿泉水瓶连接.在桌面上画出两条平行线P、Q,并测出间距d.开始时将木块置于P处,现缓慢向瓶中加水,直到木块刚刚开始运动为止,记下弹簧测力计的示数F0,以此表示滑动摩擦力的大小.再将木块放回原处并按住,继续向瓶中加水后,记下弹簧测力计的示数F,然后释放木块,并用秒表记下木块从P运动到Q处所用的时间t.(1)木块的加速度可以用d和t表示为a=________.(2)改变瓶中水的质量重复实验,确定加速度a与弹簧测力计示数F的关系.下图中能表示该同学实验结果的是________.A B C D(3)用加水的方法改变拉力的大小与挂钩码的方法相比,它的优点是________. A .可以改变滑动摩擦力的大小 B .可以更方便地获取更多组实验数据 C .可以更精确地测出摩擦力的大小 D .可以获得更大的加速度以提高实验精度 【答案】(1)2dt2 (2)C (3)BC4.如图所示为“验证牛顿第二定律”的实验装置示意图.沙和沙桶的总质量为m ,小车和砝码的总质量为M.实验中用沙和沙桶总重力的大小作为细线对小车拉力的大小.(1)实验中,为了使细线对小车的拉力等于小车所受的合外力,先调节长木板一端滑轮的高度,使细线与长木板平行.接下来还需要进行的一项操作是( )A .将长木板水平放置,让小车连着已经穿过打点计时器的纸带,给打点计时器通电,调节m 的大小,使小车在沙和沙桶的牵引下运动,从打出的纸带判断小车是否做匀速运动B .将长木板的一端垫起适当的高度,让小车连着已经穿过打点计时器的纸带,撤去沙和沙桶,给打点计时器通电,轻推小车,从打出的纸带判断小车是否做匀速运动C .将长木板的一端垫起适当的高度,撤去纸带、沙和沙桶,轻推小车,观察判断小车是否做匀速运动(2)实验中要进行质量m 和M 的选取,以下最合理的一组是( ) A .M =200 g ;m =10 g,15 g,20 g,25 g,30 g,40 g B .M =200 g ;m =20 g,40 g,60 g,80 g,100 g,120 g C .M =400 g ;m =10 g,15 g,20 g,25 g,30 g,40 g D .M =400 g ;m =20 g,40 g,60 g,80 g,100 g,120 g(3)如图是实验中得到的一条纸带,A 、B 、C 、D 、E 、F 、G 为7个相邻的计数点,相邻计数点之间还有4个点未画出.量出相邻计数点之间的距离分别为x AB =4.22 cm ,x BC =4.65 cm ,x CD =5.08 cm ,x DE =5.49 cm ,x EF =5.91 cm ,x FG =6.34 cm.已知打点计时器的工作频率为50 Hz ,则小车的加速度a =________m/s 2(结果保留2位有效数字).【答案】(1)B (2)C (3)0.42综合提升练5.如图为测量物块与水平桌面之间动摩擦因数的实验装置示意图.实验步骤如下:①用天平测量物块和遮光片的总质量M ,重物的质量m ,用游标卡尺测量遮光片的宽度d ,用米尺测量两光电门之间的距离s ;②调整轻滑轮,使细线水平;③让物块从光电门A 的左侧由静止释放,用数字毫秒计分别测出遮光片经过光电门A 和光电门B 所用的时间Δt A 和Δt B ,求出加速度a ;④多次重复步骤③,求a 的平均值a ; ⑤根据上述实验数据求出动摩擦因数μ. 回答下列问题:(1) 测量d 时,某次游标卡尺(主尺的最小分度为1 mm)的示数如图所示.其示数为________cm.(2)物块的加速度a 可用d ,s ,Δt A 和Δt B 表示为a =________________. (3)动摩擦因数μ可用M ,m ,a 和重力加速度g 表示为μ=________________.(4)如果细线没有调整到水平,由此引起的误差属于________(填“偶然误差”或“系统误差”). 【答案】见解析【解析】(1)d =0.9 cm +12×0.05 mm=0.9 cm +0.060 cm =0.960 cm . (2)因为v A =d Δt A ,v B =d Δt B ,又由2as =v 2B -v 2A ,解得a =12s ⎣⎢⎡⎦⎥⎤⎝ ⎛⎭⎪⎫d Δt B 2-⎝ ⎛⎭⎪⎫d Δt A 2.(3)设细线上的拉力为F T ,则 mg -F T =m a ,F T -μMg=M a , 两式联立,解得μ=mg -M +ma Mg.(4)由实验装置引起的误差为系统误差.6.某实验小组应用如图所示装置“探究加速度与物体受力的关系”,已知小车的质量为M ,砝码及砝码盘的总质量为m ,所使用的打点计时器所接的交变电流的频率为50 Hz.实验步骤如下:A .按图所示安装好实验装置,其中与定滑轮及弹簧测力计相连的细线竖直;B.调节长木板的倾角,轻推小车后,使小车能沿长木板向下匀速运动;C.挂上砝码盘,接通电源后,再放开小车,打出一条纸带,由纸带求出小车的加速度;D.改变砝码盘中砝码的质量,重复步骤C,求得小车在不同合力作用下的加速度.根据以上实验过程,回答以下问题:(1)对于上述实验,下列说法正确的是________.A.小车的加速度与砝码盘的加速度大小相等B.实验过程中砝码盘处于超重状态C.与小车相连的轻绳与长木板一定要平行D.弹簧测力计的示数应为砝码和砝码盘总重力的一半E.砝码和砝码盘的总质量应远小于小车的质量(2)实验中打出的一条纸带如图所示,由该纸带可求得小车的加速度为________m/s2.(结果保留2位有效数字)(3)由本实验得到的数据作出小车的加速度a与弹簧测力计的示数F的关系图像,与本实验相符合的是________.A B C D【答案】(1)C (2)0.16 (3)A。
解密03 牛顿运动定律核心考点考纲要求 牛顿运动定律及其应用 超重和失重Ⅱ Ⅰ=()=()=0=0F ma F m g a G a F m g a Ga F a ⎧⎧⎪⎪⎧⎪⎪⎨⎪⎪⎨⎪⎪⎪⎪⎪⎩⎩⎧⎪⎪⎪=⎨⎪⎧⎪⎨⎪⎩⎩⎨⎧⎨⎩⎧+>⎧⎪⎨⎩⎪⎪-<⎧⎪⎨⎨⎩⎪⎪⎧⎪⎨⎪⎩⎩视重视重视重内容定义牛顿第一定律惯性两种表现决定因素:质量内容表达式:牛顿第二定律已知受力情况求运动情况动力学两类基本问题已知运动情况求受力情况牛顿运动定律内容牛顿第三定律作用力与反作用力超重向上超重和失重失重向下完全失重且向下⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎩考点1动力学中的图象问题物理公式与物理图象的结合是一种重要题型,也是高考的重点及热点。
1.常见的图象有:v–t图象,a–t图象,F–t图象,F–x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.解题策略(1)弄清图象斜率、截距、交点、拐点的物理意义。
(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。
5.分析图象问题时常见的误区(1)没有看清纵、横坐标所表示的物理量及单位。
(2)不注意坐标原点是否从零开始。
(3)不清楚图线的点、斜率、面积等的物理意义。
(4)忽视对物体的受力情况和运动情况的分析。
(2019·甘肃兰州一中高三期中)质量为m的物体静止在粗糙的水平地面上,从t=0时刻开始受到方向恒定的水平拉力F作用,F与时间t的关系如图甲所示。
物体在t0时刻开始运动,其v-t图象如图乙所示,若可认为滑动摩擦力等于最大静摩擦力,则A .物体在t 0时刻的加速度大小为F mB .物体与地面间的动摩擦因数为2F mgC .物体所受合外力在t 0时刻的功率为002F vD .水平力F 在t 0到2t 0这段时间内的平均功率为00002F t F v m ⎛⎫+ ⎪⎝⎭【参考答案】AD【试题解析】由v -t 图线可知,物体在2t 时刻开始有速度,此时最大静摩擦力等于0F ,当0t 时刻时,对物体受力分析可知此时在水平方向上物体的合力为0002F F F -=,由牛顿第二定律可得此时加速度为F m,A 正确;当物体与地面之间的摩擦达到最大时,最大静摩擦力为F 0,则0F mg μ=,解得0F mg μ=,B 错误;物体在t 0时刻的合外力为002F F mg F μ=-=,故所受合外力在t 0时刻的功率为F 0v 0,选项C 错误;2t 0时刻物体的速度0200F v v t m =+,在t 0到2t 0这段时间内的平均速度为0100022v v F tv v m+==+,水平力F 在t 0到2t 0这段时间内的平均功率为0000022F t P F v F v m ⎛⎫==+⎪⎝⎭,D 正确。
2020年高考一轮复习知识考点专题03 《牛顿运动定律》第一节牛顿第一、第三定律【基本概念、规律】一、牛顿第一定律1.内容:一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态,除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态.2.意义(1)揭示了物体的固有属性:一切物体都有惯性,因此牛顿第一定律又叫惯性定律.(2)揭示了力与运动的关系:力不是维持物体运动状态的原因,而是改变物体运动状态的原因,即产生加速度的原因.二、惯性1.定义:物体具有保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质.3.量度:质量是惯性大小的唯一量度,质量大的物体惯性大,质量小的物体惯性小.3.普遍性:惯性是物体的本质属性,一切物体都有惯性.与物体的运动情况和受力情况无关.三、牛顿第三定律1.内容:两物体之间的作用力与反作用力总是大小相等、方向相反,而且在一条直线上.2.表达式:F=-F′.特别提示:(1)作用力和反作用力同时产生,同时消失,同种性质,作用在不同的物体上,各自产生的效果,不会相互抵消.(2)作用力和反作用力的关系与物体的运动状态无关.【重要考点归纳】考点一牛顿第一定律1.明确了惯性的概念.2.揭示了力的本质.3.揭示了不受力作用时物体的运动状态.4.(1)牛顿第一定律并非实验定律.它是以伽利略的“理想实验”为基础,经过科学抽象,归纳推理而总结出来的.(2)惯性是物体保持原有运动状态不变的一种固有属性,与物体是否受力、受力的大小无关,与物体是否运动、运动速度的大小也无关.考点二牛顿第三定律的理解与应用1.作用力与反作用力的“三同、三异、三无关”(1)“三同”:①大小相同;②性质相同;③变化情况相同.(2)“三异”:①方向不同;②受力物体不同;③产生效果不同.(3)“三无关”:①与物体的种类无关;②与物体的运动状态无关;③与物体是否和其他物体存在相互作用无关.2.相互作用力与平衡力的比较【思想方法与技巧】用牛顿第三定律转换研究对象作用力与反作用力,二者一定等大反向,分别作用在两个物体上.当待求的某个力不容易求时,可先求它的反作用力,再反过来求待求力.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.第二节牛顿第二定律两类动力学问题【基本概念、规律】一、牛顿第二定律1.内容:物体加速度的大小跟作用力成正比,跟物体的质量成反比,加速度的方向跟作用力的方向相同.2.表达式:F=ma.3.适用范围(1)牛顿第二定律只适用于惯性参考系,即相对于地面静止或匀速直线运动的参考系.(2)牛顿第二定律只适用于宏观物体(相对于分子、原子等)、低速运动(远小于光速)的情况.二、两类动力学问题1.已知物体的受力情况,求物体的运动情况.2.已知物体的运动情况,求物体的受力情况.特别提示:利用牛顿第二定律解决动力学问题的关键是利用加速度的“桥梁”作用,将运动学规律和牛顿第二定律相结合,寻找加速度和未知量的关系,是解决这类问题的思考方向.三、力学单位制1.单位制:由基本单位和导出单位一起组成了单位制.2.基本单位:基本物理量的单位,基本物理量共七个,其中力学有三个,它们是长度、质量、时间,它们的单位分别是米、千克、秒.3.导出单位:由基本物理量根据物理关系推导出来的其他物理量的单位.【重要考点归纳】考点一用牛顿第二定律求解瞬时加速度1.求解思路求解物体在某一时刻的瞬时加速度,关键是明确该时刻物体的受力情况或运动状态,再由牛顿第二定律求出瞬时加速度.2.牛顿第二定律瞬时性的“两种”模型(1)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,其弹力立即消失,不需要形变恢复时间.(2)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.3.在求解瞬时加速度时应注意的问题(1)物体的受力情况和运动情况是时刻对应的,当外界因素发生变化时,需要重新进行受力分析和运动分析.(2)加速度可以随着力的突变而突变,而速度的变化需要一个积累的过程,不会发生突变.4.解决瞬时加速度问题的关键是弄清哪些力发生了突变,哪些力瞬间不变,正确画出变化前后的受力图.考点二动力学两类基本问题1.求解两类问题的思路,可用下面的框图来表示: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.2.(1)解决两类动力学基本问题应把握的关键①一个桥梁——加速度是联系运动和力的桥梁.②两类分析——受力分析和运动过程分析.(2)解决动力学基本问题时对力的两种处理方法①合成法:物体受2个或3个力时,一般采用“合成法”.②正交分解法:物体受3个或3个以上的力时,则采用“正交分解法”.(3)解答动力学两类问题的基本程序①明确题目中给出的物理现象和物理过程的特点.②根据问题的要求和计算方法,确定研究对象,进行受力分析和运动过程分析,并画出示意图.③应用牛顿运动定律和运动学公式求解.考点三动力学图象问题1.图象类型(1)已知物体在一过程中所受的某个力随时间变化的图象,要求分析物体的运动情况.(2)已知物体在一运动过程中位移、速度、加速度随时间变化的图象,要求分析物体的受力情况.(3)已知物体在物理图景中的运动初始条件,分析物体位移、速度、加速度随时间的变化情况.2.问题的实质:是力与运动的关系问题,求解这类问题的关键是理解图象的物理意义,理解图象的轴、点、线、截、斜、面六大功能.3.数形结合解决动力学问题(1)物理公式与物理图象的结合是一种重要题型.对于已知图象求解相关物理量的问题,往往是结合物理过程从分析图象的横、纵坐标轴所对应的物理量的函数入手,分析图线的斜率、截距所代表的物理意义得出所求结果.(2)解决这类问题必须把物体的实际运动过程与图象结合,相互对应起来.【思想方法与技巧】传送带模型中的动力学问题1.模型特征一个物体以速度v0(v0≥0)在另一个匀速运动的物体上开始运动的力学系统可看做“传送带”模型,如图甲、乙、丙所示.2.建模指导传送带模型问题包括水平传送带问题和倾斜传送带问题.(1)水平传送带问题:求解的关键在于对物体所受的摩擦力进行正确的分析判断.根据物体与传送带的相对速度方向判断摩擦力方向.两者速度相等是摩擦力突变的临界条件.(2)倾斜传送带问题:求解的关键在于认真分析物体与传送带的相对运动情况,从而确定其是否受到滑动摩擦力作用.如果受到滑动摩擦力作用应进一步确定其大小和方向,然后根据物体的受力情况确定物体的运动情况.当物体速度与传送带速度相等时,物体所受的摩擦力有可能发生突变.3.解答传送带问题应注意的事项(1)水平传送带上物体的运动情况取决于物体的受力情况,即物体所受摩擦力的情况.(2)倾斜传送带问题,一定要比较斜面倾角与动摩擦因数的大小关系.(3)传送带上物体的运动情况可按下列思路判定:相对运动→摩擦力方向→加速度方向→速度变化情况→共速,并且明确摩擦力发生突变的时刻是v物=v传.第三节牛顿运动定律的综合应用【基本概念、规律】一、超重和失重1.超重(1)定义:物体对水平支持物的压力(或对竖直悬挂物的拉力)大于物体所受重力的情况称为超重现象.(2)产生条件:物体具有向上的加速度.2.失重(1)定义:物体对水平支持物的压力(或对竖直悬挂物的拉力)小于物体所受重力的情况称为失重现象.(2)产生条件:物体具有向下的加速度.3.完全失重(1)定义:物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)为零的情况称为完全失重现象.(2)产生条件:物体的加速度a=g,方向竖直向下.二、解答连接体问题的常用方法1.整体法当系统中各物体的加速度相同时,我们可以把系统内的所有物体看成一个整体,这个整体的质量等于各物体的质量之和,当整体受到的外力已知时,可用牛顿第二定律求出整体的加速度.2.隔离法当求解系统内物体间相互作用力时,常把物体从系统中“隔离”出来进行分析,依据牛顿第二定律列方程.3.外力和内力(1)外力:系统外的物体对研究对象的作用力;(2)内力:系统内物体之间的作用力.【重要考点归纳】考点一超重和失重现象1.超重并不是重力增加了,失重并不是重力减小了,完全失重也不是重力完全消失了.在发生这些现象时,物体的重力依然存在,且不发生变化,只是物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)发生了变化(即“视重”发生变化).2.只要物体有向上或向下的加速度,物体就处于超重或失重状态,与物体向上运动还是向下运动无关.3.尽管物体的加速度不是在竖直方向,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.物体超重或失重的多少是由物体的质量和竖直加速度共同决定的,其大小等于ma.5.超重和失重现象的判断方法(1)从受力的大小判断,当物体所受向上的拉力(或支持力)大于重力时,物体处于超重状态;小于重力时处于失重状态,等于零时处于完全失重状态.(2)从加速度的方向判断,当物体具有向上的加速度时处于超重状态,具有向下的加速度时处于失重状态,向下的加速度为重力加速度时处于完全失重状态.考点二整体法和隔离法解决连接体问题1.整体法的选取原则若连接体内各物体具有相同的加速度,且不需要求物体之间的作用力,可以把它们看成一个整体,分析整体受到的合外力,应用牛顿第二定律求出加速度(或其他未知量).2.隔离法的选取原则若连接体内各物体的加速度不相同,或者要求出系统内各物体之间的作用力时,就需要把物体从系统中隔离出来,应用牛顿第二定律列方程求解.3.整体法、隔离法的交替运用若连接体内各物体具有相同的加速度,且要求物体之间的作用力时,可以先用整体法求出加速度,然后再用隔离法选取合适的研究对象,应用牛顿第二定律求作用力.即“先整体求加速度,后隔离求内力”.4.正确地选取研究对象是解题的首要环节,弄清各物体之间哪些属于连接体,哪些物体应该单独分析,并分别确定出它们的加速度,然后根据牛顿运动定律列方程求解.考点三分解加速度求解受力问题在应用牛顿第二定律解题时,通常不分解加速度而分解力,但有一些题目要分解加速度.最常见的情况是与斜面模型结合,物体所受的作用力是相互垂直的,而加速度的方向与任一方向的力不同向.此时,首先分析物体受力,然后建立直角坐标系,将加速度a分解为a x和a y,根据牛顿第二定律得F x=ma x,F y=ma y,使求解更加便捷、简单.【思想方法与技巧】“滑块——滑板”模型的分析1.模型特点:上、下叠放两个物体,并且两物体在摩擦力的相互作用下发生相对滑动.2.模型分析解此类题的基本思路:(1)分析滑块和木板的受力情况,根据牛顿第二定律分别求出滑块和木板的加速度;(2)对滑块和木板进行运动情况分析,找出滑块和木板之间的位移关系或速度关系,建立方程.特别注意滑块和木板的位移都是相对地面的位移.3.(1)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.(2)滑块是否会从滑板上掉下的临界条件是:滑块到达滑板一端时两者共速.(3)滑块不能从滑板上滑下的情况下,当两者共速时,两者受力、加速度发生突变.动力学中的临界条件及应用一、临界状态物体在运动状态变化的过程中,相关的一些物理量也随之发生变化.当物体的运动变化到某个特定状态时,相关的物理量将发生突变,该物理量的值叫临界值,这个特定状态称之为临界状态.二、临界状态的判断1.若题目中有“刚好”、“恰好”、“正好”等字眼,明显表明题述的过程存在着临界点.2.若题目中有“取值范围”、“多长时间”、“多大距离”等词语,表明题述的过程存在着“起止点”,而这些起止点往往就对应临界状态.3.临界状态的问题经常和最大值、最小值联系在一起,因此,若题目中有“最大”、“最小”、“至多”、“至少”等字眼,表明题述的过程存在着极值,这个极值点往往是临界点.4.若题目中有“最终”、“稳定”等文字,即是求收尾速度或加速度. 三、处理临界问题的思路 1.会分析出临界状态的存在.2.要抓住物体处于临界状态时的受力和运动特征,找出临界条件,这是解决问题的关键. 3.能判断物体在不满足临界条件时的受力和运动情况. 4.利用牛顿第二定律结合其他规律列方程求解. 四、力学中常见的几种临界条件 1.接触物体脱离的临界条件: 接触面间的弹力为零,即F N =0. 2.绳子松弛的临界条件: 绳中张力为0,即F T =0. 3.相对滑动的临界条件: 静摩擦力达到最大值,即f 静=f m . 4.滑块在滑板上不滑下的临界条件: 滑块滑到滑板一端时,两者速度相同.实验四 验证牛顿运动定律一、实验目的1.学会用控制变量法研究物理规律. 2.探究加速度与力、质量的关系. 3.掌握灵活运用图象处理问题的方法. 二、实验原理(见实验原理图)1.保持质量不变,探究加速度跟合外力的关系. 2.保持合外力不变,探究加速度与质量的关系. 3.作出a -F 图象和a -1m图象,确定其关系.三、实验器材小车、砝码、小盘、细绳、附有定滑轮的长木板、垫木、打点计时器、低压交流电源、导线两根、纸带、天平、米尺.四、实验步骤 1.测量:用天平测量小盘和砝码的质量m ′和小车的质量m . 2.安装:按照如实验原理图所示装置把实验器材安装好,只是不把悬挂小盘的细绳系在小车上(即不给小车牵引力)3.平衡摩擦力:在长木板的不带定滑轮的一端下面垫上一块薄木块,使小车能匀速下滑. 4.操作:(1)小盘通过细绳绕过定滑轮系于小车上,先接通电源后放开小车,取下纸带编号码. (2)保持小车的质量m 不变,改变砝码和小盘的质量m ′,重复步骤(1). (3)在每条纸带上选取一段比较理想的部分,测加速度a . (4)描点作图,作a -F 的图象.(5)保持砝码和小盘的质量m ′不变,改变小车质量m ,重复步骤(1)和(3),作a -1m图象.一、数据处理1.保持小车质量不变时,计算各次小盘和砝码的重力(作为小车的合力)及对应纸带的加速度,填入表(一)中.表(一)2.入表(二)中.表(二)3.4.以a为纵坐标,F为横坐标,根据各组数据描点,如果这些点在一条过原点的直线上,说明a与F成正比.5.以a为纵坐标,1m为横坐标,描点、连线,如果该线过原点,就能判定a与m成反比.二、注意事项1.平衡摩擦力:适当垫高木板的右端,使小车的重力沿斜面方向的分力正好平衡小车和纸带受到的阻力.在平衡摩擦力时,不要把悬挂小盘的细绳系在小车上,让小车拉着打点的纸带匀速运动.2.不重复平衡摩擦力.3.实验条件:m≫m′.4.一先一后一按:改变拉力和小车质量后,每次开始时小车应尽量靠近打点计时器,并应先接通电源,后释放小车,且应在小车到达定滑轮前按住小车.5.作图象时,要使尽可能多的点在所作直线上.不在直线上的点应尽可能对称分布在所作直线两侧.6.作图时两轴标度比例要选择适当.各量需采用国际单位.三、误差分析1.系统误差:本实验用小盘和砝码的总重力m′g代替小车的拉力,而实际上小车所受的拉力要小于小盘和砝码的总重力.2.偶然误差:摩擦力平衡不准确、质量测量不准确、计数点间距测量不准确、纸带和细绳不严格与木板平行都会引起误差.。
2021年高考物理100考点最新模拟题千题精练第三部分牛顿运动定律专题3.3.牛顿第三定律一.选择题1.(2020年4月浙江三地市质检)在2020 年的春节晚会上,杂技《绽放》表演了花样飞天,如图是女演员举起男演员的一个场景,两位杂技演员处于静止状态。
下列说法正确的是A.水平地面对女演员的支持力等于两演员的重力之和B.水平地面对女演员的摩擦力水平向右C.女演员对男演员的作用力大于男演员对女演员的作用力D.女演员对男演员的作用力小于男演员对女演员的作用力2.(2020年1月浙江选考)如图所示,一对父子瓣手腕,父亲让儿子获胜。
若父亲对儿子的力记为F1,儿子对父亲的力记为F2,则A. F1>F2B.F1和F2大小相等C.F1先于F2产生D.F1后于F2产生3.(2020北京第二次学业水平考试)2019年1月3日,“嫦娥四号”探测器在月球背面软着陆,这是人类制造的探测器第一次登陆月球背面.如图所示,当着陆后的“嫦娥四号”探测器静止在月球表面时,下列说法正确的是()A. 探测器对月球表面的压力大于月球表面对探测器的支持力B. 探测器对月球表面的压力小于月球表面对探测器的支持力C. 探测器对月球表面的压力与月球表面对探测器的支持力大小相等D. 探测器对月球表面的压力与月球表面对探测器的支持力方向相同4. (2019浙江台州模拟)冰上表演刚开始时,甲、乙两人都静止不动,如图(甲)所示,随着优美的音乐响起,他们在相互猛推一下对方后分别向相反方向运动如图(乙)所示。
假定两人的冰鞋与冰面的动摩擦因数相同,甲的质量小于乙的质量,则下列说法中正确的是()A.两人刚分开时,甲的速度比乙的速度大B.两人分开后,甲的加速度比乙的加速度大C.在推的过程中,甲推乙的力小于乙推甲的力D.在推的过程中,甲推乙的时间小于乙推甲的时间5.(2019湖南永州二模)如图所示,人站立在体重计上,下列说法正确的是()A.人所受的重力和人对体重计的压力是一对平衡力B.人所受的重力和人对体重计的压力是一对作用力和反作用力C.人对体重计的压力和体重计对人的支持力是一对平衡力D.人对体重计的压力和体重计对人的支持力是一对作用力和反作用力6.(6分)(2019吉林长春四模)在班级清扫卫生的劳动中,某同学用水平方向的力推桌子,桌子没动,下列说法中正确的是()A.桌子受到的重力和地面对桌子的支持力是一对相互作用力B.桌子对地面的压力和地面对桌子的支持力是一对平衡力C.同学推桌子的力与桌子受到的摩擦力是一对平衡力D.同学推桌子的力与同学受到的摩擦力是一对相互作用力7. (2019浙江模拟)瑜伽单脚站立用于锻炼平衡能力,若对其受力分析,下列判断正确的是()A.支持力F的施力物体是人B.支持力F的反作用力作用在人身上C.重力G的受力物体是人D.支持力F和重力G是一对相互作用力8.(2018·新疆模拟)关于反作用力在日常生活和生产中的应用,下列说法中正确的是()A.在平静的水面上,静止着一只小船,船上有一人,人从静止开始从小船的一端走向另一端时,船向相反方向运动B.汽车行驶时,通过排气筒向后排出燃气,从而获得向前的反作用力即动力C.如图所示,是农田灌溉用的自动喷水器,当水从弯管的喷嘴喷射出来时,弯管会自动转向D.软体动物乌贼在水中经过体侧的孔将水吸入鳃腔,然后用力把水挤出体外,乌贼就会向相反方向游去9.(2018·海南中学高三月考)A、B、C三个物体如图所示放置,所有接触面均不光滑。
重难点03 牛顿运动定律大综合
【知识梳理】
考点一超重与失重
1.物体处于超重状态还是失重状态取决于加速度的方向,与速度的大小和方向没有关系.下表列出了加速度方向与物体所处状态的关系.
特别提醒:不论是超重、失重、完全失重,物体的重力都不变,只是“视重”改变.
2.超重和失重现象的判断“三”技巧
(1)从受力的角度判断,当物体所受向上的拉力(或支持力)大于重力时,
物体处于超重状态,小于重力时处于失重状态,等于零时处于完全失重状态.
(2)从加速度的角度判断,当物体具有向上的加速度时处于超重状态,具有向下的加
速度时处于失重状态,向下的加速度为重力加速度时处于完全失重状态.
(3)从速度变化角度判断
①物体向上加速或向下减速时,超重;
②物体向下加速或向上减速时,失重.
考点二动力学中的临界极值问题分析
1.当物体的运动从一种状态转变为另一种状态时必然有一个转折点,这个转折点所对应的状态叫做临界状态;在临界状态时必须满足的条件叫做临界条件.用变化的观点正确分析物体的受力情况、运动状态变化情况,同时抓住满足临界值的条件是求解此类问题的关键.
2.临界或极值条件的标志
(1)有些题目中有“刚好”、“恰好”、“正好”等字眼,明显表明题述的过程存在着临界点;
(2)若题目中有“取值范围”、“多长时间”、“多大距离”等词语,表明题述的过程存在着“起止点”,而这些起止点往往就是临界状态;
(3)若题目中有“最大”、“最小”、“至多”、“至少”等字眼,表明题述的过程存在着极值,这个极值点往往是临界点;
(4)若题目要求“最终加速度”、“稳定加速度”等,即是要求收尾加速度或收尾速度.
【重点归纳】
动力学中的典型临界条件
(1)接触与脱离的临界条件:两物体相接触或脱离,临界条件是:弹力F N=0.
(2)相对滑动的临界条件:两物体相接触且处于相对静止时,常存在着静摩擦力,则
相对滑动的临界条件是:静摩擦力达到最大值.
(3)绳子断裂与松驰的临界条件:绳子所能承受的张力是有限度的,绳子断与不断的
临界条件是绳中张力等于它所能承受的最大张力,绳子松驰的临界条件是:F T=0.
(4)加速度变化时,速度达到最大的临界条件:当加速度变化为a=0时.
考点三传送带模型和滑块—木板模型
1.“传送带模型”问题的分析思路
(1)模型特征
一个物体以速度v0(v0≥0)在另一个匀速运动的物体上开始运动的力学系统可看做“传送带”模型,如图(a)、(b)、(c)所示.
(2)建模指导
传送带模型问题包括水平传送带问题和倾斜传送带问题.
①水平传送带问题:求解的关键在于对物体所受的摩擦力进行正确的分析判断.判断摩擦力时要注意比较物体的运动速度与传送带的速度,也就是分析物体在运动位移x(对地)的过程中速度是否和传送带速度相等.物体的速度与传送带速度相等的时刻就是物体所受摩擦力发生突变的时刻.
②倾斜传送带问题:求解的关键在于认真分析物体与传送带的相对运动情况,从而确定其是否受到滑动摩擦力作用.如果受到滑动摩擦力作用应进一步确定其大小和方向,然后根据物体的受力情况
确定物体的运动情况.当物体速度与传送带速度相等时,物体所受的摩擦力有可能发生突变.
2.“滑块—木板模型”问题的分析思路
(1)模型特点:上、下叠放两个物体,并且两物体在摩擦力的相互作用下发生相对滑动.
(2)建模指导
解此类题的基本思路:(1)分析滑块和木板的受力情况,根据牛顿第二定律分别求出滑块和木板的加速度;(2)对滑块和木板进行运动情况分析,找出滑块和木板之间的位移关系
或速度关系,建立方程.特别注意滑块和木板的位移都是相对地面的位移.
【重点归纳】
1.传送带模型
分析处理传送带问题时需要特别注意两点:一是对物体在初态时所受滑动摩擦力的方向的分析;二是对物体在达到传送带的速度时摩擦力的有无及方向的分析.
(1)水平传送带模型
(2)倾斜传送带模型
对于传送带问题,一定要全面掌握上面提到的几类传送带模型,尤其注意要根据具体情况适时进行讨论,看一看有没有转折点、突变点,做好运动阶段的划分及相应动力学分析.
2.滑板—滑块模型
(1)模型特点
涉及两个物体,并且物体间存在相对滑动.
(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)解题思路
(4)易失分点
①不清楚滑块、滑板的受力情况,求不出各自的加速度.
②不清楚物体间发生相对滑动的条件.
【限时检测】(建议用时:30分钟)
1.如图,固定斜面,CD段光滑,DE段粗糙,A、B两物体叠放在一起从C点由静止下滑,下滑过程中A、B保持相对静止,则
A.在CD段时,A受三个力作用
B.在DE段时,A可能受三个力作用
C.在DE段时,A受摩擦力方向一定沿斜面向上
D.整个下滑过程中,A、B均处于失重状态
2.如图所示,质量为m的木块放置在质量为M的长木板上,受到水平向右的拉力F的作用而向右滑行,长木板处于静止状态,已知木块与木板间的动摩擦因数为1μ,木板与地面间的动摩擦因μ,下列说法中正确的是
数为2
A .木板受到地面的摩擦力的大小一定是1mg μ
B .木板受到地面的摩擦力的大小一定是2()m M g μ+
C .木板受到地面摩擦力的大小一定等于F
D .当2()F m M g μ>+时,木板便会开始运动
3.如图所示,用铰链将三个质量均为m 的小球A 、B 、C 与两根长为L 轻杆相连, B 、C 置于水平地面上.在轻杆竖直时,将A 由静止释放,B 、C 在杆的作用下向两侧滑动,三小球始终在同一竖直平面内运动.忽略一切摩擦,重力加速度为g .则此过程中
A .球A 的机械能一直减小
B .球A 落地的瞬时速度为
C .球B 对地面的压力始终等于
D .球B 对地面的压力可小于mg
4.某次乒乓球亚锦赛中中国男团以比分 3:0 击败日本男团,实现了亚锦赛男团项目的九连冠。
如图,假设运动员在训练中手持乒乓球拍托球沿水平面做匀加速跑动,球拍与球保持相 对静止且球拍平面和水平面之间夹角为θ .设球拍和球质量分 M 、 m ,不计球拍和球之间 摩擦,不计空气阻力,则
A .运动员的加速度大小为 gsin θ
B .球拍对球的作用力大小为
cos mg
θ
C .运动员对球拍的作用力大小为 ()cos M m g
θ
+
D .运动员对地面的作用力方向竖直向下
5.如图甲所示,质量为m 1的长木板静止在光滑的水平面上,其上静止一质量为m 2的小滑块,现给木板施加一随时间均匀增大的水平力F ,满足F=kt (k 为常数,t 代表时间),长木板的加速度a 随时间t 变化的关系如图乙所示.已知小滑块所受到的最大静摩擦力等于滑动摩擦力,下列说法正确的是(g 取10m/s 2)
A .在0~2s 时间内,小滑块与长木板间的摩擦力增大
B .在2~3s 时间内,小滑块与长木板的摩擦力在数值上等于2m 1的大小
C .m 2与m 1之比为1:3
D .当小滑块从长木板上脱离时,其速度比长木板小0.5m/s
6.如图所示,在竖直平面有一个光滑的圆弧轨道MN ,其下端(即N 端)与表面粗糙的水平传送带左端相切,轨道N 端与传送带左端的距离可忽略不计.当传送带不动时,将一质量为m 的小物块(可视为质点)从光滑轨道上的位置由静止释放,小物块以速度v 1滑上传送带,从它到达传送带左端开始计时,经过时间t 1,小物块落到水平地面的Q 点;若传送带以恒定速率v 2沿顺时针方向运行,仍将小物块从光滑轨道上P 位置由静止释放,同样从小物块到达传送带左端开始计时,经过时间t 2,小物块落至水平面.关于小物块上述的运动,下列说法中正确的是
A .当传送带运动时,小物块的落地点可能仍在Q 点
B .当传送带运动时,小物块的落地点可能在Q 点左侧
C .若v 1>v 2,则一定有t 1>t 2
D.若v1<v2,则一定有t1>t2
θ=︒,在电动机的带动下以v=4m/s的速率顺时针方向运7.如图所示,传送带与水平方向的倾角37
行,在传送带的B端有一离传送带很近的挡板P可将传送带上的物块挡住,在传送带的A端无
μ=,AB间的长度L=9m,物初速地释放一质量m=1kg的物块,它与传送带间的动摩擦因数0.5
块与挡板的碰撞能量损失不计,即碰撞后物块的速度大小不变,物块与挡板的碰撞时间极短.g =10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8,求:
(1)物体刚放上传送带时的加速度是多大;
(2)从物块与挡板P第一次碰撞后,物块再次上升到最高点(最高点还未达到A点)所需要的时间?
8.(2019·江苏卷)如图所示,质量相等的物块A和B叠放在水平地面上,左边缘对齐.A与B、B与地面间的动摩擦因数均为μ。
先敲击A,A立即获得水平向右的初速度,在B上滑动距离L后停下。
接着敲击B,B立即获得水平向右的初速度,A、B都向右运动,左边缘再次对齐时恰好相对静止,此后两者一起运动至停下.最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度为g.求:
(1)A被敲击后获得的初速度大小v A;
(2)在左边缘再次对齐的前、后,B运动加速度的大小a B、a B';
(3)B被敲击后获得的初速度大小v B.。