專題（18）應(yīng)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解決“四類”熱點(diǎn)問(wèn)題（原卷版）

2021年高考物理一輪復(fù)習(xí)考點(diǎn)全攻關(guān)專題（18）應(yīng)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解決“四類”熱點(diǎn)問(wèn)題（原卷版）命題熱點(diǎn)一：動(dòng)力學(xué)圖象問(wèn)題1．常見(jiàn)圖象v－t圖象、a－t圖象、F－t圖象、F－a圖象等．2．題型分類(1)已知物體受到的力隨時(shí)間變化的圖線，要求分析物體的運(yùn)動(dòng)情況．(2)已知物體的速度、加速度隨時(shí)間變化的圖線，要求分析物體的受力情況．(3)由已知條件確定某物理量的變化圖象．3．解題策略(1)分清圖象的類別：即分清橫、縱坐標(biāo)所代表的物理量，明確其物理意義，掌握物理圖象所反映的物理過(guò)程，會(huì)分析臨界點(diǎn)．(2)注意圖線中的一些特殊點(diǎn)所表示的物理意義：圖線與橫、縱坐標(biāo)的交點(diǎn)，圖線的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，兩圖線的交點(diǎn)等．(3)明確能從圖象中獲得哪些信息：把圖象與具體的題意、情景結(jié)合起來(lái)，應(yīng)用物理規(guī)律列出與圖象對(duì)應(yīng)的函數(shù)方程式，進(jìn)而明確“圖象與公式”“圖象與物體”間的關(guān)系，以便對(duì)有關(guān)物理問(wèn)題作出準(zhǔn)確判斷．【例1】(多選)如圖(a)，物塊和木板疊放在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上，物塊用一不可伸長(zhǎng)的細(xì)繩與固定在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上的力傳感器相連，細(xì)繩水平．t＝0時(shí)，木板開(kāi)始受到水平外力F的作用，在t＝4s時(shí)撤去外力．細(xì)繩對(duì)物塊的拉力f隨時(shí)間t變化的關(guān)系如圖(b)所示，木板的速度v與時(shí)間t的關(guān)系如圖(c)所示．木板與實(shí)驗(yàn)臺(tái)之間的摩擦可以忽略．重力加速度取10m/s2.由題給數(shù)據(jù)可以得出()A．木板的質(zhì)量為1kgB．2～4s內(nèi)，力F的大小為0.4NC．0～2s內(nèi)，力F的大小保持不變D．物塊與木板之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.2【變式1】已知雨滴在空中運(yùn)動(dòng)時(shí)所受空氣阻力F阻＝kr2v2，其中k為比例系數(shù)，r為雨滴半徑，v為其運(yùn)動(dòng)速率．t＝0時(shí)，雨滴由靜止開(kāi)始下落，加速度用a表示．落地前雨滴已做勻速運(yùn)動(dòng)，速率為v0.下列圖象中不正確的是()命題熱點(diǎn)二：動(dòng)力學(xué)中的連接體問(wèn)題1．連接體的類型(1)彈簧連接體(2)物物疊放連接體(3)輕繩連接體(4)輕桿連接體2．連接體的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)輕繩——輕繩在伸直狀態(tài)下，兩端的連接體沿繩方向的速度總是相等．輕桿——輕桿平動(dòng)時(shí)，連接體具有相同的平動(dòng)速度；輕桿轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，連接體具有相同的角速度，而線速度與轉(zhuǎn)動(dòng)半徑成正比．輕彈簧——在彈簧發(fā)生形變的過(guò)程中，兩端連接體的速度不一定相等；在彈簧形變最大時(shí)，兩端連接體的速率相等．3．處理連接體問(wèn)題的方法整體法的選取原則若連接體內(nèi)各物體具有相同的加速度，且不需要求物體之間的作用力，可以把它們看成一個(gè)整體，分析整體受到的外力，應(yīng)用牛頓第二定律求出加速度或其他未知量隔離法的選取原則整體法、隔離法的交替運(yùn)用若連接體內(nèi)各物體具有相同的加速度，且要求物體之間的作用力時(shí)，可以先用整體法求出加速度，然后再用隔離法選取合適的研究對(duì)象，應(yīng)用牛頓第二定律求作用力．即“先整體求加速度，后隔離求內(nèi)力”【例2】如圖所示，兩個(gè)質(zhì)量相同的物體1和2緊靠在一起，放在光滑的水平桌面上．若它們分別受到水平推力F1和F2作用，而且F1＞F2，則物體1對(duì)物體2的作用力大小為()A．F1B．F2C.eq\f(1,2)(F1＋F2) D.eq\f(1,2)(F1－F2)【變式2】如圖所示，質(zhì)量分別為2m和3m的兩個(gè)小球靜止于光滑水平面上，且固定在勁度系數(shù)為k的輕質(zhì)彈簧的兩端．今在質(zhì)量為2m的小球上沿彈簧軸線方向施加大小為F的水平拉力，使兩球一起做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，則穩(wěn)定后彈簧的伸長(zhǎng)量為()A.eq\f(F,5k)B.eq\f(2F,5k)C.eq\f(3F,5k)D.eq\f(F,k)【變式3】(多選)如圖所示，傾角為θ的斜面體放在粗糙的水平地面上，現(xiàn)有一帶固定支架的滑塊m正沿斜面加速下滑．支架上用細(xì)線懸掛的小球達(dá)到穩(wěn)定(與滑塊相對(duì)靜止)后，懸線的方向與豎直方向的夾角也為θ，斜面體始終保持靜止，則下列說(shuō)法正確的是()A．斜面光滑B．斜面粗糙C．達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)后，地面對(duì)斜面體的摩擦力水平向左D．達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)后，地面對(duì)斜面體的摩擦力水平向右命題熱點(diǎn)三：臨界和極值問(wèn)題1．臨界或極值條件的標(biāo)志(1)題目中“剛好”“恰好”“正好”等關(guān)鍵詞句，明顯表明題述的過(guò)程存在著臨界點(diǎn)．(2)題目中“取值范圍”“多長(zhǎng)時(shí)間”“多大距離”等詞句，表明題述過(guò)程存在著“起止點(diǎn)”，而這些“起止點(diǎn)”一般對(duì)應(yīng)著臨界狀態(tài)．(3)題目中“最大”“最小”“至多”“至少”等詞句，表明題述的過(guò)程存在著極值，這個(gè)極值點(diǎn)往往是臨界點(diǎn)．2．常見(jiàn)臨界問(wèn)題的條件(1)接觸與脫離的臨界條件：兩物體相接觸或脫離，臨界條件是彈力FN＝0.(2)相對(duì)滑動(dòng)的臨界條件：靜摩擦力達(dá)到最大值．(3)繩子斷裂與松弛的臨界條件：繩子斷裂的臨界條件是繩中張力等于它所能承受的最大張力；繩子松弛的臨界條件是FT＝0.(4)最終速度(收尾速度)的臨界條件：物體所受合外力為零．3．解題基本思路(1)認(rèn)真審題，詳盡分析問(wèn)題中變化的過(guò)程(包括分析整體過(guò)程中有幾個(gè)階段)；(2)尋找過(guò)程中變化的物理量；(3)探索物理量的變化規(guī)律；(4)確定臨界狀態(tài)，分析臨界條件，找出臨界關(guān)系．4．解題技巧方法極限法把物理問(wèn)題(或過(guò)程)推向極端，從而使臨界現(xiàn)象(或狀態(tài))暴露出來(lái)，以達(dá)到正確解決問(wèn)題的目的假設(shè)法臨界問(wèn)題存在多種可能，特別是非此即彼兩種可能時(shí)，或變化過(guò)程中可能出現(xiàn)臨界條件，也可能不出現(xiàn)臨界條件時(shí)，往往用假設(shè)法解決問(wèn)題數(shù)學(xué)法將物理過(guò)程轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)表達(dá)式，根據(jù)數(shù)學(xué)表達(dá)式解出臨界條件【例3】如圖所示，小球A質(zhì)量為m，木塊B質(zhì)量為2m，兩物體通過(guò)豎直輕彈簧連接放置在水平面上靜止．現(xiàn)對(duì)A施加一個(gè)豎直向上的恒力F，使小球A在豎直方向上運(yùn)動(dòng)，彈簧原長(zhǎng)時(shí)小球A速度恰好最大，已知重力加速度為g.則在木塊B對(duì)地面壓力為零時(shí)，小球A的加速度大小為()A．3gB．2.5gC．2gD．1.5g【變式4】如圖，滑塊A置于水平地面上，滑塊B在一水平力作用下緊靠滑塊A(A、B接觸面豎直)，此時(shí)A恰好不滑動(dòng)，B剛好不下滑．已知A與B間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ1，A與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ2，最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力．A與B的質(zhì)量之比為()A.eq\f(1,μ1μ2) B.eq\f(1－μ1μ2,μ1μ2)C.eq\f(1＋μ1μ2,μ1μ2) D.eq\f(2＋μ1μ2,μ1μ2)命題熱點(diǎn)三：動(dòng)力學(xué)方法分析多運(yùn)動(dòng)過(guò)程問(wèn)題1．基本思路(1)將“多過(guò)程”分解為許多“子過(guò)程”，各“子過(guò)程”間由“銜接點(diǎn)”連接．(2)對(duì)各“銜接點(diǎn)”進(jìn)行受力分析和運(yùn)動(dòng)分析，必要時(shí)畫(huà)出受力圖和過(guò)程示意圖．(3)根據(jù)“子過(guò)程”“銜接點(diǎn)”的模型特點(diǎn)選擇合適的物理規(guī)律列方程．(4)分析“銜接點(diǎn)”速度、加速度等的關(guān)聯(lián)，確定各段間的時(shí)間關(guān)聯(lián)，并列出相關(guān)的輔助方程．(5)聯(lián)立方程組，分析求解，對(duì)結(jié)果進(jìn)行必要的驗(yàn)證或討論．2．解題關(guān)鍵(1)注意應(yīng)用v－t圖象和情景示意圖幫助分析運(yùn)動(dòng)過(guò)程．(2)抓住兩個(gè)分析：受力分析和運(yùn)動(dòng)過(guò)程分析．【例4】某次新能源汽車性能測(cè)試中，如圖甲顯示的是牽引力傳感器傳回的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)隨時(shí)間變化的關(guān)系，但由于機(jī)械故障，速度傳感器只傳回了第25s以后的數(shù)據(jù)，如圖乙所示．已知汽車質(zhì)量為1500kg，若測(cè)試平臺(tái)是水平的，且汽車由靜止開(kāi)始做直線運(yùn)動(dòng)，設(shè)汽車所受阻力恒定．求：(1)18s末汽車的速度是多少？(2)前25s內(nèi)的汽車的位移是多少？【變式5】哈利法塔是目前世界最高的建筑．游客乘坐觀光電梯從地面開(kāi)始經(jīng)歷加速、勻速、減速的過(guò)程恰好到達(dá)觀景臺(tái)只需50秒，運(yùn)行的最大速度為15m/s.觀景臺(tái)上可以鳥(niǎo)瞰整個(gè)迪拜全景，可將棕櫚島、帆船酒店等盡收眼底，頗為壯觀．一位游客用便攜式拉力傳感器測(cè)得在加速階段質(zhì)量為1kg的物體受到的豎直向上拉力為11N，若電梯加速、減速過(guò)程視為勻變速直線運(yùn)動(dòng)(g取10m/s2)，求：(1)電梯加速階段的加速度大小及加速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間；(2)若減速階段與加速階段的加速度大小相等，求觀景臺(tái)的高度；(3)若電梯設(shè)計(jì)安裝有輔助牽引系統(tǒng)，電梯出現(xiàn)故障，繩索牽引力突然消失，電梯從觀景臺(tái)處自由下落，為防止電梯落地引發(fā)人員傷亡，電梯啟動(dòng)輔助牽引裝置使其減速到速度為零，牽引力為重力的3倍，下落過(guò)程所有阻力不計(jì)，則電梯自由下落最長(zhǎng)多少時(shí)間必須啟動(dòng)輔助牽引裝置？課時(shí)精練：一、雙基鞏固練1.(多選)水平地面上質(zhì)量為1kg的物塊受到水平拉力F1、F2的作用，F(xiàn)1、F2隨時(shí)間的變化如圖1所示，已知物塊在前2s內(nèi)以4m/s的速度做勻速直線運(yùn)動(dòng)，取g＝10m/s2，則()圖1A．物塊與地面的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.2B．3s末物塊受到的摩擦力大小為3NC．4s末物塊受到的摩擦力大小為1ND．5s末物塊的加速度大小為3m/s22.沿固定斜面下滑的物體受到與斜面平行向上的拉力F的作用，其下滑的速度—時(shí)間圖線如圖2所示．已知物體與斜面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為常數(shù)，在0～5s,5～10s,10～15s內(nèi)F的大小分別為F1、F2和F3，則()圖2A．F1<F2 B．F2>F3C．F1>F3 D．F1＝F33.如圖3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(shí)，一質(zhì)量為m的小球B(可視為質(zhì)點(diǎn))在圓弧面上與A保持相對(duì)靜止，此時(shí)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()圖3A.eq\f(\r(5),3)MgB.eq\f(\r(5),2)MgC.eq\f(\r(5),3)(M＋m)g D.eq\f(\r(5),2)(M＋m)g4.如圖所示，水平地面上放置一個(gè)質(zhì)量為1kg的物塊A，在A的上面放置另一個(gè)質(zhì)量也為1kg的物塊B，已知A與地面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ1＝0.5，A、B之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ2＝0.2.現(xiàn)在給物塊A施加一個(gè)與水平方向夾角為θ＝37°、斜向右上方、大小恒為10N的力F，則物塊B所受的摩擦力(重力加速度g取10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8)()A．大小為0.5N，方向水平向右B．大小為2N，方向水平向右C．大小為0.5N，方向水平向左D．大小為2N，方向水平向左綜合提升練5．(多選)高鐵已成為重要的“中國(guó)名片”，領(lǐng)跑世界．一輛由8節(jié)車廂編組的列車，從車頭開(kāi)始的第2、3、6和7共四節(jié)為動(dòng)力車廂，其余為非動(dòng)力車廂．列車在平直軌道上勻加速啟動(dòng)時(shí)，若每節(jié)動(dòng)力車廂牽引力大小均為F，每節(jié)車廂質(zhì)量都為m，每節(jié)車廂所受阻力均為車廂重力的k倍，重力加速度為g.則()A．啟動(dòng)時(shí)車廂對(duì)乘客作用力的方向豎直向上B．整個(gè)列車的加速度大小為eq\f(F－2kmg,2m)C．第2節(jié)車廂對(duì)第1