屆高考物理一輪復習第三章牛頓運動定律33牛頓運動定律的綜合應用教學案(更新版)

　　

【正文】 0s 內速率最大，其值等于 0～ 11s內 a – t圖線下的面積，有 vm = 10m/s 此時電梯做勻速運動，拉力 F 等重力 mg，所求功率 P = Fvm = mg vm = 10 10 W = W 由動能定理得： W = m — 0 = J = J 【考點定位】本題考查牛頓第 二定律， v – t 圖線， a – t圖線，類比法，功率。考慮安全、舒適、省時等因索，電梯的加速度 a 是隨時間 t 變化的。在柱形區域內加一方向垂直于紙面的勻強磁場，一質量為 m、電荷量為 q 的粒子沿圖中直線在圓上的 a點射入柱形區域，在圓上的 b點離開該區域，離開時速度方向與直線垂直。則 A．撤去 F后，物體先做勻加速運動，再做勻減速運動 B．撤去 F后，物體剛運動時的加速度大小為 － μ g C．物體做勻減速運動的時間為 2 D．物體開始向左運動到速度最大的過程中克服摩擦力做的功為 μ mg（ x0－ ） 【 答案 】 ： BD 【 解析 】 ： 彈簧彈力一直變化，物體不可能做勻變速運動， A、 C錯誤。物理）根據牛頓 第二定律，下列敘述正確的是 A． 物體加速度的大小跟它的質量和速度大小的乘積成反比 B． 物體所受合力必須達到一定值時，才能使物體產生加速度 C． 物體加速度的大小跟它所受作用力中任一個的大小成正比 D． 當物體質量改變但其所受合力的水平分力不變時，物體水平加速度大小與其質量成反比 【答案】： D 【解析】：根據牛頓第二定律，物體加速度的大小跟它所受的合外力成正比，跟它的質量成反比，選項 ABC錯誤。由此求得加速度的大小 a=__________m/s2。測量相鄰計數點的間距 s1，s2，?。大綱版全國卷） 23.（ 11 分）（注意： 在試題卷上作答無效 ． ． ． ． ． ． ． ． ． ） 圖 1為驗證牛頓第二定律的實驗裝置示意圖。求這時木棒下落的加速度？ 解析：（解法一）猴子和木棒的受力情況如圖所示，猴子相對地面的高度不變、保持靜止，即受力平衡，木棒具有加速度，根據牛頓第二定律 對猴子有： 對木棒有： 由牛頓第三定律得 解得木棒的加速度為 ，方向豎直向下 . 解法二（整體法）：把猴子和木棒看成一個整體，受力情況如圖 8 所示， 在這個整體中猴子受力平衡，木棒具有加速度，根據牛頓第二定律有 解得木棒的加速度為 ，方向豎直向下 . 【感悟提高】 對于由一個靜止，一個加速運動的物體所組成的系統，往往優先考慮整體利用牛頓第二定律求解，這樣會使求解變得非常簡單 . 類似以上的不少問題，若用隔離法求解，分析過程很繁瑣，若用整體法來分析，思路卻很敏捷 .大家如果能深刻領會整體法的有關解題規律，在學習過程中一定會取得事半功倍的效果 . 考點 6 物體運動情況的判斷 例 壓敏電阻的阻值隨所受壓力的增大而減小，有位同學利用壓敏電阻設計了判斷小車運動狀態的裝置，其工作原理如圖 31213（ a）所示，將壓敏電阻和一塊擋板固定在絕緣小車上，中間放置一個絕緣重球 .小車向右做直線運動過程中，電流表示數如圖 31213（ b）所示，下列判斷正確的是 ( ) A．從 t1到 t2時間內，小車做勻速直線運動 B．從 t1到 t2時間內，小車做勻加速直線運動 C．從 t2到 t3時間內，小車做勻速直線運動 D．從 t2到 t3時間內，小車做勻加速直線運動 解 析：對小球，根據牛頓第二定律有 N＝ ma，易知 t1到 t2時間內，小球對擋板的壓力越來越大，故做變加速運動， t2到 t3時間內，小球對擋板的壓力不變，小車做勻加速運動， 0到t1時間內，小車可能靜止也可能勻速運動 . 答案： D 【感悟提高】本題是一個傳感器問題，傳感器是把力學信號等轉化為電信號的一個儀器，新課程新增加的一個內容 ,相信以后的高考中仍會有所考查，同學們要引起注意 . 考點 整體法和隔離法的應用 例 如圖，水平地面上有一楔形物體 b， b的斜面上有一小物塊 a； a與 b之間、 b與地面之間均存在摩擦．已知楔形物體 b靜止時， a靜止在 b的斜面上．現給 a和 b 一個共同的向左的初速度，與 a和 b 都靜止時相比，此時可能 ( ) A． a與 b之間的壓力減少，且 a相對 b向下滑動 B． a與 b之間的壓力增大，且 a相對 b向上滑動 C． a與 b之間的壓力增大，且 a相對 b靜止不動 D． b與地面之間的壓力不變，且 a相對 b向上滑動 解析 ： 依題意，若兩物體依然相對靜止，則 a的加速度一定水平向右，如圖將加速度分解為垂直斜面與平行于斜面，則垂直斜面方向， N－mgcosθ =may，即支持力 N大于 mgcosθ ，與都靜止時比較， a與 b間的壓力a b 左 右 a ay ax 增大；沿著斜面 方向，若加速度 a 過大，則摩擦力可能沿著斜面向下，即 a 物塊可能相對 b向上滑動趨勢，甚至相對向上滑動，故 A 錯， B、 C 正確；對系統整體，在豎直方向，若物塊a 相對 b向上滑動，則 a 還具有向上的分加速度，即對整體的牛頓第二定律可知，系統處于超重狀態， b與地面之間的壓力將大于兩物體重力之和， D錯 . 答案 ： BC 【高考真題精析】 【 2022 高考】 （ 2022 B．僅用牛頓第二定律就能解答的問題，通常選加速度 a的方向和垂直于 a 的方向作為坐標軸的正方 向，綜合應用牛頓定律和運動學公式才能解答的問題，通常選初速度 V0 的方向和垂直于 V0的方向為坐標軸正方向，否則易造成“十”“一”號混亂。如果物體所受外力在同一平面上，應建立二維直角坐標系。 【感悟提高】對于牛頓第二定律的瞬時問題，首先必須分析清楚是彈簧模型還是輕繩模型，然后分析狀態變化之前的受力和變化后的瞬時受力 .根據牛頓第二定律分析求解 .同學們還可以討論把 OB 換成輕繩，也可以剪斷輕彈簧，從而討論小球的瞬時加速度 . 考點四 整體法和隔離法的應用 以幾個物體組成的系統為對象，分析系統所受外力的方法叫做整體法，以某個物體為對象，分析該物體所受各力的方法叫做隔離法 . 例 如圖，物體 A疊放在物體 B上， B置于光滑水平 面上， A， B質量分別為 mA=6kg， mB=2kg，A， B 之間的動摩擦因數μ =，開始時 F=10N，此后逐漸增加，在增大A F B 到 45N的過程中，則 ( ) A．當拉力 F＜ 12N 時，兩物體均保持靜止狀態 B．兩物體開始沒有相對運動，當拉力超過 12N時，開始相對滑動 C．兩物體間從受力開始就有相對運動 D．兩物體間始終沒有相對運動 解析：對 A， B整體有 F=(mA+mB)a 再對 B有 f = mBa 當 f為最大靜摩擦力時，得 a=6m/s2，F=48N 由此可以看出當 F＜ 48N 時 A， B 間的摩擦力都達不到最大靜摩擦 力，也就是說， A， B間不會發生相對運動 .所以 D選項正確 . 答案： D 考點五 整體利用牛頓第二定律 例 一根質量為 M的木棒，上端用細繩系在天花板上，棒上有一只質量為 m 的猴子，如圖 6 所示，如果將細繩剪斷，猴子沿木棒向上爬，但仍保持與地面間的高度不變。 12 /a m s? ， 小球上升做勻減速運動 2 2v ah? 升至最高點： ? 【考點定位】牛頓定律、運動和力 （ 2022 ⑤在每條紙帶上清晰的部分，每 5 個間 隔標注一個計數點。圖 2為用米尺測量某一紙帶上的 s s3的情況，由圖可讀出 s1=__________mm，s3=__________mm。在小物塊從 a運動到 c的過程中，可能正確描述其速度大小 v與時間 t的關系的圖像是 【答案】： C （ 2022物體與水平面間的動摩擦因數為 μ ，重力加速度為 g。 全國新課標卷） 25.（ 18 分） 如圖，一半徑為 R的圓表示一柱形區域的橫截面（紙面）。電梯的簡化模型如 1 所示。 （ 3）求電梯以最大速率上升時，拉力做功的功率 p：再求在 0～ 11s時間內，拉力和重力對電梯所做的總功 W。 （ 1）求彈簧槍對小物體所做的功； （ 2）在斜軌上小物體能到達的最高點為 P，求 CP的長度。在外力作用下，一小球從 A 點由靜止開始做勻加速直線運動，到達 B 點時撤除外力。初 始時，擋板上的輕質彈簧處于原長；長為 r 的連桿位于圖中虛線位置； A 緊靠滑桿（ A、 B 間距大于 2r）。將蹦極過程近似為在 豎直 方向的運動， 重力加速度為 g。木塊和木板之間相對靜止時，所受的摩擦力為靜摩擦力。已知重力加速度為 g。整個裝置內部為真空。為保證上述兩種離子能落在GA 邊上并被完全分離，求狹縫的最大寬度。 （ 3）若僅撤去電場，帶電粒子仍從 O 點射入，且速度為原來的 4 倍，求粒子在磁場中運動的時間。由系統水平方向的動量守恒，得 3 0mv MV??? ⑦ 將 ⑧ 式兩邊同乘以 t? ，得 3 0m v t M V t?? ? ? ? ⑨ 因 ⑨ 式對任意時刻附近的微小間隔 t? 都成立，累積相加后，有 120ms Ms?? ○10 又 122s s L?? ○11 由 ○10○11式得 1 23sm? ○12 10．（北京）（ 16 分） 如圖所示，長度為 l 的輕繩上端固定在 O 點，下端系一質量為 m 的小球（小球的大小可以忽略）。的力斜向上拉此物體，使物體從 A 處由靜止開始運動O l F m α T F mg 并能到達 B 處，求該力作用的最短時間 t。5at t t ta? ? ? 221139。 【 2022 高考】 1．（ 2022海南物理 )下列說法正確的是 A．若物體運動速率始終不變，則物體所受合力一定為零 B．若物體的加速度均勻增加，則物體做勻加速直線運動 C．若物體所受合力與其速度方向相反，則物體做勻減速直線運動 D．若物體在任意的相等時間間隔內位移相等，則物體做勻速直線運動 【答案】 D 【解析】物體運動速率 不變但方向可能變化，因此合力不一定為零， A 錯；物體的加速度均勻增加，即加速度在變化，是非勻加速直線運動， B 錯；物體所受合力與其速度方向相反，只能判斷其做減速運動，但加速度大小不可確定， C 錯；若物體在任意的相等時間間隔內位移相等，則物體做勻速直線運動， D 對。 7． (20228 ）某人在地面上用彈簧秤稱得體重為 490N。兩物體運動的 vt 圖象如圖， tl時刻，兩物體加速度相等，斜率相同，速度差最大， t2時刻兩物體的速度相等，Ａ速度達到最大值，兩實線之間圍成的面積有最大值即兩物體的相對位移最大，彈簧被拉到最長；除重力和彈簧彈力外其它力 對系統正功，系統機械能增加， tl時刻之后拉力依然做正功，即加速度相等時，系統機械能并非最大值。15）搬運工人沿粗糙斜面把一個物體拉上卡車，當力沿斜面向上，大小為 F 時，物體的加速度為 a1；若保持力的方向不變，大小變為 2F 時，物體的加速度為 a2，則 （ ） A． al=a2 B． a1a22al C． a2=2a1 D． a22al 答案： D 解析：當為 F 時有 m fFa ??1，當為 2F 時有 mfam ffFm fFa ???????12 2222，可知 12 2aa ? ， D 對。下列判斷正確的是 （ ） A．飛船變軌前后的機械能相等 B．飛船在圓軌道上時航天員出艙前后都處于失重狀態 C．飛船在此圓軌道上運動的角度速度大于同步衛星運動的角速度 D．飛船變軌前通過橢圓軌道遠地點時的加速度大于變軌后沿圓軌 道運動的加速度 答案： BC 解析：飛船點火變軌，前后的機械能不守恒，所以 A 不正確。質量為 M 的木箱與軌道的動摩擦因數為 36 。17）為了節省能量，某商場安裝了智能化的電動扶梯。 粒 子 從 b 點 運 動 到 d 點 的 過 程 中 （ ） A. 先作勻加速運動，后作勻減速運動 B. 先從高電勢到低電勢，后從低電勢到高電勢 C. 電勢能與機械能之和先增大，后減小 FN mg f a D. 電勢能先減小，后增大 答案： C 解析：由于負電荷受到的電場力是變力，加速度是變化的。 得， 2011N vF m g m R??② 聯立以上兩式代入數據得 3000NFN? ③ 根據牛頓第三定律，貨物到達圓軌道末端時對軌道的壓力大小為 3000N，方向豎直向下。一根不可伸縮的輕繩跨過 輕質的定滑輪，一端掛一吊椅，另一端被坐在吊椅上的運動員拉住，如圖所示。江蘇 18