2024-2025學(xué)年高考物理一輪復(fù)習(xí)核心考點專題8牛頓第二定律及應(yīng)用含解析

PAGEPAGE1專題8牛頓其次定律及應(yīng)用學(xué)問一牛頓其次定律1．內(nèi)容：物體加速度的大小跟它受到的作用力成正比，跟它的質(zhì)量成反比，加速度的方向跟作用力的方向相同．2．表達式：F＝ma.3．適用范圍(1)牛頓其次定律只適用于慣性參考系，即相對于地面靜止或勻速直線運動的參考系．(2)牛頓其次定律只適用于宏觀物體(相對于分子、原子等)、低速運動(遠小于光速)的狀況．4．對牛頓其次定律的理解因果性F是產(chǎn)生a的緣由，物體具有加速度是因為物體受到了力矢量性加速度a的方向由合外力F的方向確定瞬時性a與F對應(yīng)同一時刻，即a為某時刻的加速度時，F(xiàn)為該時刻物體所受合外力，物體所受合外力的瞬時改變會導(dǎo)致加速度的瞬時改變同一性①F、m、a對應(yīng)同一個物體或系統(tǒng)；②F、m、a統(tǒng)一運用國際單位獨立性①作用于物體上的每一個力各自產(chǎn)生的加速度都遵循牛頓其次定律；②物體的實際加速度等于每個力產(chǎn)生的加速度的矢量和；③力和加速度在各個方向上的重量也遵循牛頓其次定律，即ax＝eq\f(Fx,m)，ay＝eq\f(Fy,m)加速度的確定式加速度由物體質(zhì)量和所受合外力確定，與速度大小沒有必定聯(lián)系．學(xué)問二牛頓其次定律的應(yīng)用一、瞬時問題1．牛頓其次定律的表達式為：F合＝ma，加速度由物體所受合外力確定，加速度的方向與物體所受合外力的方向一樣．當物體所受合外力發(fā)生突變時，加速度也隨著發(fā)生突變，而物體運動的速度不能發(fā)生突變．2．輕繩、輕桿和輕彈簧(橡皮條)的區(qū)分(1)輕繩和輕桿：剪斷輕繩或輕桿斷開后，原有的彈力將突變?yōu)?.(2)輕彈簧和橡皮條：當輕彈簧和橡皮條兩端與其他物體連接時，輕彈簧或橡皮條的彈力不能發(fā)生突變．二、超重和失重1．超重(1)定義：物體對支持物的壓力(或?qū)覓煳锏睦?大于物體所受重力的現(xiàn)象．(2)產(chǎn)生條件：物體具有向上的加速度．2．失重(1)定義：物體對支持物的壓力(或?qū)覓煳锏睦?小于物體所受重力的現(xiàn)象．(2)產(chǎn)生條件：物體具有向下的加速度．3．完全失重(1)定義：物體對支持物的壓力(或?qū)ωQ直懸掛物的拉力)等于0的現(xiàn)象稱為完全失重現(xiàn)象．(2)產(chǎn)生條件：物體的加速度a＝g，方向豎直向下．4．實重和視重(1)實重：物體實際所受的重力，它與物體的運動狀態(tài)無關(guān)．(2)視重：當物體在豎直方向上有加速度時，物體對彈簧測力計的拉力或?qū)ε_秤的壓力將不等于物體的重力．此時彈簧測力計的示數(shù)或臺秤的示數(shù)即為視重．完全失重狀態(tài)工作原理由重力作用效果確定的儀器，在完全失重的狀態(tài)下會失效，如天平、單擺、水銀氣壓計、密度計、連通器等．三、連接體問題1．連接體：兩個或兩個以上有肯定相互作用的物體構(gòu)成連接體．2．內(nèi)力和外力：連接體內(nèi)部各物體之間的相互作用力是內(nèi)力；系統(tǒng)內(nèi)的物體受到系統(tǒng)外的物體的作用力是外力．內(nèi)力和外力的區(qū)分取決于所選擇的探討對象．幾種常見的連接體對點練習(xí)(多選)在牛頓其次定律公式F＝kma中，有關(guān)比例常數(shù)k的說法正確的是()A．在任何狀況下都等于1B．k值是由質(zhì)量、加速度和力的大小確定的C．k值是由質(zhì)量、加速度和力的單位確定的D．在國際單位制中，k的數(shù)值等于1【答案】CD【解析】在牛頓其次定律公式F＝kma中，F(xiàn)、m、a所選取的單位不同，則k的數(shù)值不同，即k值是由質(zhì)量、加速度和力的單位確定的，只有在國際單位制中，k的數(shù)值才等于1，故選項C、D正確，選項A、B錯誤．一輕彈簧上端固定，下端掛一重物，平衡時彈簧伸長了4cm，再將重物向下拉1cm，然后放手，則在釋放瞬間重物的加速度大小是(g取10m/s2)()A．2.5m/s2 B．7.5m/s2C．10m/s2 D．12.5m/s2【答案】A【解析】彈簧伸長量為Δx1＝4cm時，重物處于平衡狀態(tài)，故mg＝kΔx1；再將重物向下拉1cm，則彈簧的伸長量變?yōu)棣2＝5cm，在重物被釋放瞬間，由牛頓其次定律可得kΔx2－mg＝ma；由以上兩式解得a＝2.5m/s2，故選項A正確．一個人站在體重計的測盤上，在人下蹲的過程中，指針示數(shù)改變應(yīng)是()A．先減小，后還原 B．先增加，后還原C．始終不變 D．先減小，后增加，再還原【答案】D【解析】人下蹲的過程經(jīng)驗了向下加速、減速、靜止三個過程，在向下加速時，人獲得向下的加速度，支持力小于重力；向下減速時，支持力大于重力；靜止時支持力等于重力．以初速度v0豎直向上拋出一個小球，小球所受的空氣阻力與速度大小成正比，從拋出到落地小球運動的v-t圖是()【答案】A【解析】上升階段，小球所受空氣阻力隨小球速度的減小而減?。∏蛩芎狭＝G＋Ff，合力越來越小，所以上升階段小球的加速度越來越?。陆惦A段，小球所受空氣阻力隨小球速度的增大而增大，小球所受合力F′＝G－Ff，合力越來越小，所以下降階段小球的加速度也越來越?。畍-t圖象中，只有A項所表示的運動加速度越來越小，選項A正確．(多選)兩重疊在一起的滑塊，置于固定的傾角為θ的斜面上，如圖所示，滑塊A、B的質(zhì)量分別為M、m，A與斜面間的動摩擦因數(shù)為μ1，B與A之間的動摩擦因數(shù)為μ2，已知兩滑塊都從靜止起先以相同的加速度沿斜面滑下，滑塊B受到的摩擦力()A．等于零B．方向沿斜面對上C．大小等于μ1mgcosθD．大小等于μ2mgcosθ【答案】BC【解析】把A、B兩滑塊作為一個整體，設(shè)其下滑的加速度為a.由牛頓其次定律得(M＋m)gsinθ－μ1(M＋m)gcosθ＝(M＋m)a，解得a＝g·(sinθ－μ1cosθ)．由于a<gsinθ，可見B隨A一起下滑過程中，必定受到A對它沿斜面對上的摩擦力，設(shè)摩擦力為FfB，如圖所示，由牛頓其次定律得：mgsinθ－FfB＝ma，解得FfB＝mgsinθ－ma＝mgsinθ－mg·(sinθ－μ1cosθ)＝μ1mgcosθ，故選BC.如圖所示，電梯與水平面間的夾角為30°，當電梯向上加速運動時，人對梯面的壓力是其重力的eq\f(6,5)，求人與梯面間的摩擦力．【答案】eq\f(\r(3),5)mg【解析】對人進行受力分析：人受到重力mg、支持力FN、摩擦力Ff，其中摩擦力的方向肯定沿接觸面，由加速度的方向可推知Ff水平向右．建立直角坐標系：取水平向右(即Ff的方向)為x軸正方向，豎直向上為y軸正方向，如圖甲所示，將加速度沿x、y方向進行分解，即ax＝acos30°，ay＝asin30°，如圖乙所示．由牛頓其次定律得x方向有Ff＝macos30°y方向有FN－mg＝masin30°又FN＝eq\f(6,5)mg，聯(lián)立可解得Ff＝eq\f(\r(3),5)mg.如圖所示，固定在小車上的支架的斜桿與豎直桿的夾角為θ，在斜桿下端固定有質(zhì)量為m的小球，下列關(guān)于桿對球的彈力F的推斷正確的是()A．小車靜止時，F(xiàn)＝mgcosθ，方向沿桿向上B．小車靜止時，F(xiàn)＝mgcosθ，方向垂直于桿向上C．小車向右以加速度a運動時，肯定有F＝eq\f(mg,cosθ)D．小車向左以加速度a運動時，F(xiàn)＝eq\r(ma2＋mg2)，方向斜向左上方【答案】D【解析】小車靜止時，小球處于平衡狀態(tài)，則受力平衡，由平衡條件可知F＝mg，且方向豎直向上，故A、B項錯誤；小車向右以加速度a運動時，設(shè)小球受桿的彈力方向與豎直方向的夾角為α，如圖甲所示，依據(jù)牛頓其次定律有Fsinα＝ma，F(xiàn)cosα＝mg，解得tanα＝eq\f(a,g)，F(xiàn)＝eq\r(ma2＋mg2)，故C項錯誤；小車向左以加速度a運動時，如圖乙所示，同理得F＝eq\r(ma2＋mg2)，方向斜向左上方，與豎直方向的夾角α＝arctaneq\f(ma,mg)＝arctaneq\f(a,g)，故D項正確．8.在一個封閉裝置中，用彈簧測力計測一物體的重力，依據(jù)讀數(shù)與物體實際重力之間的關(guān)系，推斷以下說法正確的是()A．讀數(shù)偏大，表明裝置加速上升B．讀數(shù)偏小，表明裝置加速下降C．讀數(shù)為0，表明裝置運動的加速度等于重力加速度，但無法推斷是向上運動還是向下運動D．讀數(shù)精確，表明裝置勻速上升或下降【答案】C【解析】讀數(shù)偏大，表明裝置處于超重狀態(tài)，其加速度方向向上，可能的運動狀況是加速上升或減速下降，故A項錯誤；讀數(shù)偏小，表明裝置處于失重狀態(tài)，其加速度方向向下，可能的運動狀況是加速下降或減速上升，故B項錯誤；彈簧測力計讀數(shù)為0，即完全失重，這表明整個裝置運動的加速度等于重力加速度g，但速度方向有可能向上，也可能向下，還有可能沿其他方向，故C項正確；讀數(shù)精確，裝置可能靜止，也可能正在向隨意方向做勻速直線運動，故D項錯誤．9.如圖，帶有豎直支柱的斜面固定在水平地面上，光滑的小球被輕質(zhì)細線和輕彈簧系住靜止于斜面上，彈簧處于拉伸狀態(tài)?，F(xiàn)剪斷細線，小球沿斜面對下運動的過程中 ()A.彈簧達到自然長度前加速運動，之后減速運動B.彈簧達到自然長度前加速運動，之后先加速運動后減速運動C.加速度先增大后減小D.加速度始終減小【答案】B【解析】在未剪斷細線時，彈簧處于伸長狀態(tài)，故彈簧對小球有向下的彈力，故剪斷細線后小球先加速向下運動，加速度減小，當彈簧的彈力沿斜面對上且等于小球重力沿斜面對下的分力時，速度達到最大，小球接著向下運動，此后彈簧的彈力大于小球重力沿斜面對下的分力，小球做減速運動，并且加速度增大，選項B正確。如圖甲所示，在傾角為30°的足夠長的光滑斜面上，有一質(zhì)量為m的物體，受到沿斜面方向的力F作用，力F按圖乙所示規(guī)律改變(圖中縱坐標是F與mg的比值，力沿斜面對上為正)。則物體運動的速度v隨時間t改變的規(guī)律是圖中的(物體的初速度為零，重力加速度取10m/s2) ()【答案】C【解析】在0～1s內(nèi)，物體的加速度為a1=QUOTE，解得a1=5m/s2，A項錯誤；在1～2s內(nèi)，物體的加速度為a2=-QUOTE=-5m/s2，B項錯誤；在2～3s內(nèi)，a3=QUOTE=-15m/s2，D項錯誤，只有C項正確。(多選)雨滴在下降過程中，由于水汽的凝合，雨滴質(zhì)量將漸漸增大，同時由于速度漸漸增大，空氣阻力也將越來越大，最終雨滴將以某一收尾速度勻速下降，在此過程中 ()A.雨滴所受到的重力漸漸增大，重力產(chǎn)生的加速度也漸漸增大B.由于雨滴質(zhì)量漸漸增大，下落的加速度漸漸減小C.由于空氣阻力增大，雨滴下落的加速度漸漸減小D.雨滴所受到的重力漸漸增大，但重力產(chǎn)生的加速度不變【答案】CD【解析】雨滴在下落過程中，質(zhì)量漸漸增大，雨滴所受的重力漸漸增大，但重力產(chǎn)生的加速度始終為g，故A錯誤，D正確；由mg-Ff=ma得：a=g-QUOTE，可見雨滴下落的加速度漸漸減小的緣由不是m增大，而是Ff增大，故B錯誤，C正確。如圖甲所示，光滑水平面上的O點處有一質(zhì)量為m=2kg的物體。物體同時受到兩個水平力的作用，F(xiàn)1=4N，方向向右，F(xiàn)2的方向向左，大小如圖乙所示。物體從靜止起先運動，此時起先計時。求： (1)當t=0.5s時，物體的加速度大小。(2)物體在t=0至t=2s內(nèi)，何時加速度最大？最大值為多少？(3)物體在t=0至t=2s內(nèi)，何時速度最大？最大值為多少？【答案】(1)0.5m/s2(2)t=0或t=2s時1m/s2(3)t=1s0.5m/s【解析】(1)當t=0.5s時，F(xiàn)2=(2+2×0.5)N=3N，F(xiàn)1-F2=maa=QUOTE=QUOTEm/s2=0.5m/s2。(2)物體所受的合外力為F合=F1-F2=4-(2+2t)=2-2t(N)作