(新高考)高考物理一輪復(fù)習(xí)學(xué)案3.3《牛頓運動定律的綜合運用》(含解析)

格致課堂(新高考)高考物理一輪復(fù)習(xí)學(xué)案3.3牛頓運動定律的綜合運用知識框架知識框架一，解決兩類動力學(xué)問題的基本方法以加速度a為“橋梁”，由運動學(xué)公式和牛頓第二定律列方程求解，具體邏輯關(guān)系如下：核心素養(yǎng)核心素養(yǎng)1．x-t圖象的理解核心素養(yǎng)一動力學(xué)兩類基本問題求解兩類問題的思路，可用下面的框圖來表示：

典例精講典例精講1．如圖所示，用力F拉A、B、C三個物體在光滑水平面上運動，現(xiàn)在中間的B物體上加一塊橡皮泥，它和中間的物體一起運動，且原拉力F不變，那么加上物體以后，兩段繩的拉力Ta和Tb的變化情況是()A．Ta增大 B．Tb增大C．Ta減小 D．Tb減小解析：設(shè)最左邊的物體質(zhì)量為m，最右邊的物體質(zhì)量為m′，整體質(zhì)量為M，整體的加速度a＝eq\f(F,M)，對最左邊的物體分析，Tb＝ma＝eq\f(mF,M)，對最右邊的物體分析，有F－Ta＝m′a，解得Ta＝F－eq\f(m′F,M).在中間物體上加上一個小物體，則整體的加速度a減小，因為m、m′不變，所以Tb減小，Ta增大，A、D正確．答案：AD2．如圖所示，質(zhì)量均為m的A、B兩物體疊放在豎直彈簧上并保持靜止，用大小等于mg的恒力F向上拉B，運動距離h時，B與A分離．下列說法正確的是()A．B和A剛分離時，彈簧長度等于原長B．B和A剛分離時，它們的加速度為gC．彈簧的勁度系數(shù)等于eq\f(mg,h)D．在B與A分離之前，它們做勻加速直線運動解析：A、B分離前，A、B共同做加速運動，由于F是恒力，而彈力是變力，故A、B做變加速直線運動，當(dāng)兩物體要分離時，F(xiàn)AB＝0.對B：F－mg＝ma，對A：kx－mg＝ma.即F＝kx時，A、B分離，此時彈簧處于壓縮狀態(tài)．設(shè)用恒力F拉B前彈簧壓縮量為x0，有2mg＝kx0，h＝x0－x，F(xiàn)＝mg，解以上各式得a＝0，k＝eq\f(mg,h).綜上所述，只有選項C正確．答案：C過關(guān)訓(xùn)練過關(guān)訓(xùn)練一、解答題1．如圖所示，質(zhì)量m=4.0kg的物體與地面的動摩擦因數(shù)μ=0.50．物體在與地面成θ=370的恒力F作用下，由靜止開始運動，運動0.20s撤去F，又經(jīng)過0.40s物體剛好停下。（sin370=0.60，g=10m/s2）求（1）撤去F后物體運動過程中加速度的大?。唬?）撤去F時物體的速度；（3）F的大小。2．在抗擊新冠疫情過程中，智能送餐機(jī)器人發(fā)揮了重要的作用。如圖所示，某次送餐機(jī)器人給遠(yuǎn)處的顧客上菜，要求全程餐盤保持水平，菜碗不能相對餐盤移動。已知，菜碗與餐盤之間的動摩擦因數(shù)為0.25，機(jī)器人上菜最大速度為。機(jī)器人加速、減速運動過程中看成勻變速直線運動，最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，重力加速度取。求：(1)機(jī)器人的最大加速度；(2)機(jī)器人上菜所用的最短時間。3．在我國東北寒冷的冬季，狗拉雪橇是人們出行的常見交通工具，如圖所示，一質(zhì)量為30kg的小孩坐在10.6kg的鋼制滑板上，狗通過輕繩與水平方向成37°斜向上的拉力拉雪橇以4m/s的速度勻速前進(jìn)，雪橇與水平冰道間的動摩擦因數(shù)為0.02，(sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，g＝10m/s2)求：（1）狗要用多大的力才能夠拉雪橇勻速前進(jìn)．（2）某時刻，拉雪橇的繩子突然斷裂，人仍然能始終安全坐在雪橇上沿直線運動，則人和雪橇要經(jīng)過多長時間才能停下來．4．質(zhì)量為5kg的物體,從離地面36m高處,由靜止開始勻加速下落,經(jīng)3s落地,(g取10m/s2)求:（1）物體落地速度的大?。?）物體下落的加速度的大?。?）下落過程中物體所受阻力的大?。?．2020年6月21日，時速600公里的高速磁浮試驗樣車在上海同濟(jì)大學(xué)成功試跑，標(biāo)志著我國高速磁浮交通系統(tǒng)研發(fā)取得重大突破！某次試跑時，質(zhì)量為5.0×104kg的樣車從車站由靜止開始做勻加速直線運動，前進(jìn)4.8×103m時速度達(dá)到120m/s。（取）(1)求樣車加速過程中加速度的大小。(2)當(dāng)速度為100m/s時，樣車所受阻力的大小為車重的0.15倍，求樣車此時受牽引力的大小。6．如圖所示，光滑水平桌面上有一個靜止的物體，質(zhì)量是700g，在1.4N的水平恒力作用下開始運動，求：(1)物體的加速度a的大?。?2)5s末物體的速度v的大小。1．如圖所示，粗糙的地面上放著一個質(zhì)量M＝1.5kg的斜面體，斜面部分光滑，底面與地面的動摩擦因數(shù)μ＝0.2，傾角θ＝37°，在固定在斜面的擋板上用輕質(zhì)彈簧連接一質(zhì)量m＝0.5kg的小球，彈簧勁度系數(shù)k＝200N/m，現(xiàn)給斜面施加一水平向右的恒力F，使整體向右以a＝1m/s2的加速度勻加速運動(已知sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，g取10m/s2)．求：(1)F的大小；(2)彈簧的形變量及斜面對小球的支持力大?。?．粗糙的水平面上一物體在水平方向拉力作用下做直線運動，水平拉力F及運動速度v隨時間變化的圖線如圖中甲、乙所示，取重力加速度g＝10m/s2，則()A．前2s內(nèi)物體運動的加速度為2m/s2B．前4s內(nèi)物體運動的位移大小為8mC．物體的質(zhì)量m為2kgD．物體與地面間的動摩擦因數(shù)μ＝0.1考題預(yù)測參考答案1解析：(1)對整體應(yīng)用牛頓第二定律：F－μ(M＋m)g＝(M＋m)a解得：F＝6N.(2)設(shè)彈簧的形變量為x，斜面對小球的支持力為FN對小球受力分析：在水平方向：kxcosθ－FNsinθ＝ma在豎直方向：kxsinθ＋FNcosθ＝mg解得：x＝0.017m，F(xiàn)N＝3.7N.答案：(1)6N(2)0.017m3.7N答案：AD2解析：根據(jù)速度圖象的斜率等于加速度，可知前2s內(nèi)物體的運動加速度a＝eq\f(Δv,Δt)＝eq\f(4,2)m/s2＝2m/s2，故A正確；前4s內(nèi)物體的位移為x＝(eq\f(1,2)×2×4＋2×4)m＝12m，故B錯誤；根據(jù)牛頓第二定律得，前2s內(nèi)F1－μmg＝ma，后2s內(nèi)F2＝μmg，由圖得F1＝15N，F(xiàn)2＝5N，代入解得m＝5kg，μ＝0.1，故C錯誤，D正確．答案：AD過關(guān)訓(xùn)練參考答案1．（1）5.0m/s2（2）2.0m/s（3）54.5N【分析】此題是牛頓第二定律的綜合應(yīng)用題；關(guān)鍵是分析物體的受力情況，根據(jù)牛頓第二定律列得方程求解加速度，然后運用運動公式進(jìn)行求解；注意加速度是聯(lián)系力和運動問題的橋梁?！驹斀狻浚?）撤去F后根據(jù)物體的受力情況及牛頓運動定律：又因為：所以；（2）設(shè)撤去F時物體的速度為v，因為：所以：；（3）物體受恒力F作用時的受力情況如右圖所示，設(shè)物體在F作用過程中的加速度為a′，則：根據(jù)牛頓運動定律：又因為：所以。2．(1)；(2)【詳解】(1)設(shè)菜碗（包括菜）的質(zhì)量為m，以最大加速度運動時，菜碗和托盤保持相對靜止，由牛頓第二定律得則解得即最大加速度(2)機(jī)器人以最大加速度達(dá)到最大速度，然后勻速運動，再以最大加速度減速運動，所需時間最短。加速達(dá)到最大速度所需時間位移同理，減速運動時間位移勻速運動位移勻速運動時間所以最短時間解得3．（1）10N（2）【解析】【詳解】（1）對小孩和雪橇整體受力分析如圖所示：雪橇勻速運動時有豎直方向：①水平方向：②又③由①②③得：狗拉雪橇勻速前進(jìn)要用力為：（2）繩子突然斷裂后，對對小孩和雪橇整體受力分析如圖所示：則根據(jù)牛頓第二定律：滑動摩擦力為：代入數(shù)據(jù)可以得到：設(shè)經(jīng)過t時間后停止，則根據(jù)速度和時間關(guān)系可以得到：則：【點睛】本題考查力的平衡以及對于牛頓第二定律的應(yīng)用問題，關(guān)鍵是弄清楚物體的運動過程和受力情況，利用平衡條件以及牛頓第二定律或運動學(xué)的計算公式求解加速度，再根據(jù)題目要求進(jìn)行解答．4．（1）；（2）8m/s2；（3）10N．【詳解】（1）由位移時間關(guān)系：由勻變速運動的推論：聯(lián)立解得，物體落地速度的大?。簐=24m/s；（2）由得，物體下落的加速度大小為；a=2xt2=2×3632m/s2=8m/s2；（3）根據(jù)牛頓第二定律得：mg-f=ma，則：f=mg-