高考物理三輪沖刺突破訓(xùn)練專題03 牛頓運動定律與直線運動的結(jié)合（原卷版）

專題03牛頓運動定律與直線運動的結(jié)合TOC\o"1-3"\h\u考查方式一動力學(xué)基本問題 1考查方式二動力學(xué)的運動圖象問題 4【題型演練】 9考查方式一動力學(xué)基本問題1．分析動力學(xué)問題的流程注意：(1)抓好兩個分析：受力分析與運動過程分析，特別是多過程問題，一定要明確各過程受力的變化、運動性質(zhì)的變化、速度方向的變化等．(2)求解加速度是解決問題的關(guān)鍵．2．解決動力學(xué)問題的常用方法(1)整體法與隔離法．(2)正交分解法：一般沿加速度方向和垂直于加速度方向進(jìn)行分解，有時根據(jù)情況也可以把加速度進(jìn)行正交分解．(3)逆向思維法：把運動過程的末狀態(tài)作為初狀態(tài)的反向研究問題的方法，一般用于勻減速直線運動問題，比如剎車問題、豎直上拋運動的問題．3．瞬時加速度的求解(1)兩類模型①剛性繩(或接觸面)——不發(fā)生明顯形變就能產(chǎn)生彈力的物體，剪斷(或脫離)后，其彈力立即突變，不需要形變發(fā)生變化的時間．②彈簧(或橡皮繩)——兩端同時連接(或附著)有物體的彈簧(或橡皮繩)，特點是形變量大，其形變恢復(fù)需要一段時間，在瞬時性問題中，其彈力的大小往往可以看成保持不變．(2)求解瞬時加速度的一般思路eq\x(\a\al(分析瞬時變化前后,物體的受力情況))→eq\x(\a\al(列牛頓第二,定律方程))→eq\x(\a\al(求瞬時,加速度))【典例1】現(xiàn)在大型室外活動通常用無人飛機進(jìn)行航拍。如圖所示，一質(zhì)量m=2.0kg的無人飛機在操作員的操控下由靜止開始豎直向上勻加速運動2s，然后無人飛機又勻速向上運動3s，接著勻減速向上運動4s速度恰好為零，之后懸停進(jìn)行航拍。已知無人飛機上升過程中的最大速度為vm=4m/s，受到的空氣阻力恒為f=1N，重力加速度大小g=10m/s2，則（）A.無人飛機上升的第一個階段，受到向上的作用力大小是25NB.無人飛機上升的第二個階段，受到向上的作用力大小是20NC.無人飛機上升的第三個階段，受到向上的作用力大小是18ND.無人飛機上升的總高度為24m【典例2】細(xì)繩拴一個質(zhì)量為m的小球，小球用固定在墻上的水平彈簧支撐，小球與彈簧不粘連，平衡時細(xì)繩與豎直方向的夾角為53°，如圖所示．已知cos53°＝0.6，sin53°＝0.8，重力加速度為g.以下說法正確的是()A．小球靜止時彈簧的彈力大小為eq\f(3,4)mgB．小球靜止時細(xì)繩的拉力大小為eq\f(5,3)mgC．細(xì)繩燒斷瞬間小球的加速度立即為gD．細(xì)繩燒斷瞬間小球的加速度立即為eq\f(4,3)g【典例3】如圖所示，一輕質(zhì)彈簧豎直固定在水平面上，一物塊自彈簧正上方自由下落，當(dāng)物塊與彈簧接觸并將彈簧壓至最短(在彈性限度內(nèi))的過程中，下列說法正確的是()A．物塊接觸彈簧后立即做減速運動B．物塊接觸彈簧后先加速后減速C．當(dāng)物塊的速度最大時，它所受的合力不為零D．當(dāng)彈簧被壓縮至最短時，物塊的加速度等于零【典例4】在一塊固定的傾角為θ的木板上疊放質(zhì)量均為m的一本英語詞典和一本漢語詞典，圖甲中英語詞典在上，圖乙中漢語詞典在上，已知圖甲中兩本書一起勻速下滑，圖乙中兩本書一起加速下滑．已知兩本書的封面材料不同，但每本書的上下兩面材料都相同，近似認(rèn)為滑動摩擦力與最大靜摩擦力相等，設(shè)英語詞典和木板之間的動摩擦因數(shù)為μ1，漢語詞典和木板之間的動摩擦因數(shù)為μ2，英語詞典和漢語詞典之間的動摩擦因數(shù)為μ3，則下列說法正確的是()A．μ1>μ2B．μ3<μ2C．圖乙中漢語詞典受到的摩擦力大小是μ3mgcosθD．圖甲中英語詞典受到的摩擦力大小是μ2mgcosθ考查方式二動力學(xué)的運動圖象問題1．x-t圖象：描述位移隨時間變化的規(guī)律，圖象斜率的大小表示物體運動速度的大小，斜率的正負(fù)表示速度的方向．2．v-t圖象：描述速度隨時間變化的規(guī)律．(1)某一點代表此時刻的瞬時速度，時間軸上方速度方向為正，時間軸下方速度方向為負(fù)．(2)圖象斜率的大小表示物體運動的加速度的大小，斜率的正負(fù)表示加速度的方向．(3)圖象與時間軸圍成面積代表位移，時間軸上方位移為正，時間軸下方位移為負(fù)．3．a(chǎn)-t圖象：描述加速度隨時間變化的規(guī)律，圖象與時間軸圍成的面積表示物體速度的變化量；加速度恒定表示物體做勻變速運動，否則物體做非勻變速運動．4．三者關(guān)系：x-t圖象和v-t圖象描述的都是直線運動，而a-t圖象描述的不一定是直線運動；在圖象轉(zhuǎn)換時，必須明確不同圖象間相互聯(lián)系的物理量，必要時還應(yīng)根據(jù)運動規(guī)律寫出兩個圖象所描述的物理量間的函數(shù)關(guān)系式進(jìn)行分析和判斷．【典例5】新冠肺炎疫情期間，無人機發(fā)揮著非常重要的作用，可利用無人機空投藥品，將藥品送到隔離人員手中。在某次無人機豎直送貨中，無人機的質(zhì)量M=1.5kg，貨物的質(zhì)量m=1kg，無人機與貨物間通過輕繩相連。無人機從地面開始加速上升一段時間后關(guān)閉動力，其運動v-t圖像如圖所示。無人機所受阻力恒定，不考慮貨物受到的阻力，g取10m/s2，下列判斷正確的是（）A.無人機上升的最大高度為36mB.無人機所受阻力大小為3NC.無人機所受的升力大小為30ND.加速階段繩的拉力大小為12N【典例6】如圖甲所示，質(zhì)量m=1kg小物塊在平行斜面向下的恒力F作用下，從固定粗糙斜面底端開始以v0=12m/s的初速度向上運動，力F作用一段時間后撤去。以出發(fā)點O為原點沿斜面向上建立坐標(biāo)系，整個運動過程中物塊速率的平方隨位置坐標(biāo)變化的關(guān)系圖象如圖乙所示，斜面傾角θ=37°，取cos37°=0.8，sin37°=0.6，g=10m/s2，下列說法正確的是（）A.沿斜面上行階段物體的加速度大小為24m/s2B.恒力F大小為4NC.物塊與斜面間的動摩擦因數(shù)為0.5D.物塊返回斜面底端時速度大小為SKIPIF1<0m/s【典例7】如圖甲所示，地面上有一質(zhì)量為M的重物用力F向上提它，力F變化而引起物體加速度變化的函數(shù)關(guān)系如圖乙所示，則以下說法中正確的是（）A.當(dāng)F小于圖中A點值時，物體的重力SKIPIF1<0，物體不動B.圖中A點值即物體的重力值C.物體向上運動加速度和力F成正比D.圖線延長線和縱軸的交點B的數(shù)值的絕對值等于該地的重力加速度【典例8】一名乘客乘坐豎直電梯上樓，其位移x與時間t的圖像如圖所示，其中t1到t2時間段圖像為直線。則以下說法正確的是（）A.t1~t2時間內(nèi)，乘客的速度一直增大B.t2~t3時間內(nèi)，乘客的速度一直增大C.t1~t2時間內(nèi)，乘客對電梯壓力大于乘客重力D.t2~t3時間內(nèi)，乘客對電梯壓力小于乘客重力【典例9】(多選)水平力F方向確定，大小隨時間的變化如圖(a)所示，用力F拉靜止在水平桌面上的物塊，在F從0開始逐漸增大的過程中，物塊的加速度a隨時間t變化的圖象如圖(b)所示．重力加速度大小為10m/s2，最大靜摩擦力大于滑動摩擦力．由圖可知()A．物塊與水平桌面間的最大靜摩擦力為3NB．物塊與水平桌面間的動摩擦因數(shù)為0.1C．物塊的質(zhì)量m＝2kgD．在0～4s時間內(nèi)，合外力的沖量為12N·s【解題經(jīng)驗總結(jié)】分析圖象問題時常見的誤區(qū)(1)沒有看清橫、縱坐標(biāo)軸所表示的物理量及單位．(2)沒有注意坐標(biāo)原點是否從零開始．(3)不清楚圖象中的點、斜率、面積等的物理意義．(4)忽視對物體受力情況和運動情況的分析.

【題型演練】1.一質(zhì)量為1kg的小物塊靜止在光滑水平面上，t＝0時刻給物體施加一個水平向右的拉力F，其速度的二次方隨位移變化的圖象為經(jīng)過P(5,25)的直線，如圖所示，則()A．小物塊做勻速直線運動B．水平拉力F的大小為2.5NC．5s內(nèi)小物塊的位移為5mD．5s末小物塊的速度為25m/s2.一質(zhì)量為m的小球在空中由靜止釋放，若小球運動過程中受到的空氣阻力與速度成正比，用v和a分別表示小球下落的速度和加速度的大小，t表示時間．則關(guān)于小球下落過程運動的描述，下列圖象可能正確的是()3.如圖所示，質(zhì)量為m的小球用兩根細(xì)線OA、OB連接，細(xì)線OA的另一端連接在車廂頂，細(xì)線OB的另一端連接于側(cè)壁，細(xì)線OA與豎直方向的夾角為θ＝37°，OB保持水平，重力加速度大小為g，車向左做加速運動，當(dāng)OB段細(xì)線拉力為OA段細(xì)線拉力的兩倍時，車的加速度大小為(sin37°＝0.6，cos37°＝0.8)()A．g B.eq\f(5,4)gC.eq\f(3,2)g D.eq\f(7,4)g如圖，在光滑的斜面上，輕彈簧的下端固定在擋板上，上端放有物塊Q，系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)．現(xiàn)用一沿斜面向上的力F作用在物塊Q上，使其沿斜面向上做勻加速直線運動，以x表示物塊Q離開靜止位置的位移，在彈簧恢復(fù)原長前，下列表示F和x之間關(guān)系的圖象可能正確的是()如圖所示，質(zhì)量為M的滑塊A放置在光滑水平地面上，左側(cè)面是圓心為O、半徑為R的光滑四分之一圓弧面，當(dāng)用一水平恒力F作用在滑塊A上時，一質(zhì)量為m的小球B(可視為質(zhì)點)在圓弧面上與A保持相對靜止，此時小球B距軌道末端Q的豎直高度為H＝eq\f(R,3)，重力加速度為g，則F的大小為()A．eq\f(\r(5),3)Mg B．eq\f(\r(5),2)MgC．eq\f(\r(5),3)(M＋m)g D．eq\f(\r(5),2)(M＋m)g6.(多選)如圖所示，在光滑水平面上放置的A、B兩物體相互接觸但并不黏合，兩物體的質(zhì)量分別為mA＝2kg，mB＝3kg.從t＝0開始，作用力FA和作用力FB分別作用在A、B兩物體上，F(xiàn)A、FB隨時間的變化規(guī)律分別為FA＝(8－2t)N，F(xiàn)B＝(2＋2t)N．則()A．A、B兩物體一直以2m/s2的加速度做勻加速運動B．當(dāng)FA＝FB時，A、B兩物體分離C．t＝1s時A物體的運動速度為2m/sD．B物體在t＝5s時的加速度為4m/s27．(多選)一小滑塊從斜面上A點由靜止釋放，經(jīng)過時間4t0到達(dá)B處，在5t0時刻滑塊運動到水平面的C點停止，滑塊與斜面和水平面間的動摩擦因數(shù)相同。已知滑塊在運動過程中與接觸面間的摩擦力大小與時間的關(guān)系如圖所示，設(shè)滑塊運動到B點前后速率不變。以下說法中正確的是（）A.滑塊在斜面和水平面上的位移大小之比為4：1B.滑塊在斜面和水平面上的加速度大小之比為4：1C.斜面的傾角的余弦值為0.8D.滑塊與斜面的動摩擦因數(shù)μ＝SKIPIF1<0(多選)如圖甲所示，物塊A、B靜止疊放在水平地面上，B受到大小從零開始逐漸增大的水平拉力F作用，A、B間的摩擦力Ff1、B與地面間的摩擦力Ff2隨水平拉力F變化的情況如圖乙所示，已知物塊A的質(zhì)量m＝3kg，重力加速度g取10m/s2，最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，則()A．物塊B的質(zhì)量為4kgB．A、B間的動摩擦因數(shù)為0.2C．B與水平地面間的動摩擦因數(shù)為0.2D．當(dāng)F＝10N時，A物體的加速度大小為1.5m/s29．如圖所示，豎直輕彈簧一端與地面相連，另一端與物塊相連，物塊處于靜止?fàn)顟B(tài)?，F(xiàn)對物塊施加一個豎直向上的拉力SKIPIF1<0，使物塊向上做初速度為零的勻加速直線運動，此過程中彈簧的形變始終在彈性限度內(nèi)，則拉力SKIPIF1<0隨時間SKIPIF1<0變化的圖像可能正確的是（

）A． B． C． D．10.（多選）如圖，將質(zhì)量為2m的重物懸掛在輕繩的一端，輕繩的另一端系一質(zhì)量為m的小環(huán)，小環(huán)套在豎直固定的光滑直桿上，光滑定滑輪與直桿的距離為d?，F(xiàn)將小環(huán)從與定滑輪等高的A處由靜止釋放，小環(huán)下滑帶動重物上升，當(dāng)小環(huán)沿直桿下滑到圖中B處時有向下的速度。下滑距離也為d，下列說法正確的是（）A．小環(huán)剛釋放時重物能上升，則輕繩中的張力一定大于2mgB．小環(huán)到達(dá)B處時，重物上升的高度也為dC．小環(huán)在B處的速度與重物上升的速度大小之比為SKIPIF1<0D．小環(huán)在B處的速度與重物上升的速度大小之比為SKIPIF1<011．如圖甲為生產(chǎn)流水線上的水平皮帶轉(zhuǎn)彎機，由一段直線皮帶和一段圓弧皮帶平滑連接而成，其俯視圖如圖乙所示，虛線ABC是皮帶的中線，AB段（直線）長度L＝3.2m，BC段（圓?。┌霃絉＝2m，中線上各處的速度大小均為v＝1m/s。某次轉(zhuǎn)彎機傳送一個質(zhì)量m＝1kg的小物件時，將小物件輕放在直線皮帶的起點A處，被傳送至B處，滑上圓弧皮帶上時速度大小不變，已知小物件與兩皮帶間的動摩擦因數(shù)均為SKIPIF1<0，設(shè)最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，重力加速度g取SKIPIF1<0。（1）求小物件在直線皮帶上加速過程的位移大小s；（2）計算說明小物件在圓弧皮帶上是否打滑？并求出摩擦力大小。

12．如圖1所示，一傾角SKIPIF1<0的斜面固定在水平地面上，質(zhì)量SKIPIF1<0的滑塊（可視為質(zhì)點）靜止在斜面底部。從