新高考物理一輪復(fù)習(xí)重難點練習(xí)專題06 牛頓運動定律的應(yīng)用（原卷版）

專題06牛頓運動定律的應(yīng)用1.掌握動力學(xué)兩類基本問題的求解方法.2.會利用牛頓第二定律對超重、失重、瞬時加速度問題進行分析計算．考點一瞬時問題1．兩種模型加速度與合外力具有因果關(guān)系，二者總是同時產(chǎn)生、同時變化、同時消失，當(dāng)物體所受合外力發(fā)生變化時，加速度也隨著發(fā)生變化，而物體運動的速度不能發(fā)生突變．2．解題思路eq\x(分析瞬時變化前物體的受力情況)→eq\x(分析瞬時變化后哪些力變化或消失)→eq\x(求出變化后物體所受合力根據(jù)牛頓第二定律列方程)→eq\x(求瞬時加速度)剪斷繩子或撤去外力后，兩物體用輕桿連接，采用整體法，得出整體的加速度，再隔離單個物體分析；兩物體用輕繩連接，可假設(shè)繩子有力(繩子繃直)采用先整體后隔離的方法，判斷假設(shè)是否成立，從而得出正確的結(jié)論．【典例1】（2019·天津市紅橋區(qū)教師發(fā)展中心高三期末）如圖所示，A和B的質(zhì)量分別是1kg和2kg，彈簧和懸線的質(zhì)量不計，在A上面的懸線燒斷的瞬間（）A．A的加速度等于2g B．A的加速度等于gC．B的加速度為零 D．B的加速度為g【典例2】（2020·甘肅·天祝藏族自治縣第二中學(xué)高三期中）如圖所示，一根彈簧一端固定在左側(cè)豎直墻上，另一端連著A小球，同時水平細線一端連著A球，另一端固定在右側(cè)豎直墻上，彈簧與豎直方向的夾角是60°，A、B兩小球分別連在另一根豎直彈簧兩端。開始時A、B兩球都靜止不動，A、B兩小球的質(zhì)量相等，重力加速度為g，若不計彈簧質(zhì)量，在水平細線被剪斷瞬間，A、B兩球的加速度分別為（）A．a(chǎn)A＝aB＝gB．a(chǎn)A＝2SKIPIF1<0g，aB＝0C．a(chǎn)A＝SKIPIF1<0g，aB＝0D．a(chǎn)A＝2g，aB＝g考點二超重和失重問題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(或懸掛物)完全沒有作用力的現(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(dāng)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．1．判斷超重和失重的方法(1)從受力的角度判斷當(dāng)物體所受向上的拉力(或支持力)大于重力時，物體處于超重狀態(tài)；小于重力時，物體處于失重狀態(tài)；等于零時，物體處于完全失重狀態(tài)．(2)從加速度的角度判斷當(dāng)物體具有向上的(分)加速度時，物體處于超重狀態(tài)；具有向下的(分)加速度時，物體處于失重狀態(tài)；向下的加速度等于重力加速度時，物體處于完全失重狀態(tài)．2．對超重和失重現(xiàn)象的理解(1)發(fā)生超重或失重現(xiàn)象時，物體所受的重力沒有變化，只是壓力(或拉力)變大或變小了(即“視重”變大或變小了)．(2)在完全失重的狀態(tài)下，一切由重力產(chǎn)生的物理現(xiàn)象都會完全消失，如天平失效、浸在水中的物體不再受浮力作用、液柱不再產(chǎn)生壓強等．【典例3】（2022·河北·模擬預(yù)測）某人乘電梯從10樓到1樓，從電梯啟動到停在1樓的過程，經(jīng)歷了勻加速、勻速和勻減速三個階段。電梯在這三個連續(xù)的運動階段中，該人所受的重力和他對電梯地板的壓力相比較，其大小關(guān)系分別是（）A．重力大于壓力，重力等于壓力，重力小于壓力B．重力小于壓力，重力等于壓力，重力大于壓力C．重力大于壓力，重力小于壓力，重力小于壓力D．重力小于壓力，重力小于壓力，重力大于壓力【典例4】（2021·河南省杞縣高中模擬預(yù)測）如圖所示，某同學(xué)抱著箱子做蹲起運動研究超重和失重現(xiàn)象，在箱內(nèi)的頂部和底部均安裝有壓力傳感器。兩質(zhì)量均為2SKIPIF1<0的物塊用輕彈簧連接分別抵住傳感器。當(dāng)該同學(xué)抱著箱子靜止時，頂部的壓力傳感器顯示示數(shù)SKIPIF1<0。重力加速度g取10SKIPIF1<0。不計空氣阻力，則（）A．箱子靜止時，底部壓力傳感器顯示示數(shù)SKIPIF1<0B．當(dāng)SKIPIF1<0時，箱子處于失重狀態(tài)，人可能抱著箱子下蹲C．當(dāng)SKIPIF1<0時，箱子處于超重狀態(tài)，人可能抱著箱子向上站起D．若箱子保持豎直從高處自由釋放，運動中兩個壓力傳感器的示數(shù)均為30N考點三動力學(xué)兩類基本問題1．動力學(xué)問題的解題思路2．解題關(guān)鍵(1)兩類分析——物體的受力分析和物體的運動過程分析；(2)兩個橋梁——加速度是聯(lián)系運動和力的橋梁；連接點速度是聯(lián)系各物理過程的橋梁．等時圓模型1．質(zhì)點從豎直圓環(huán)上沿不同的光滑弦上端由靜止開始滑到圓環(huán)的最低點所用時間相等，如圖甲所示；2．質(zhì)點從豎直圓環(huán)上最高點沿不同的光滑弦由靜止開始滑到下端所用時間相等，如圖乙所示；3．兩個豎直圓環(huán)相切且兩環(huán)的豎直直徑均過切點，質(zhì)點沿不同的光滑弦上端由靜止開始滑到下端所用時間相等，如圖丙所示．.【典例5】（2022·湖北·恩施市第一中學(xué)模擬預(yù)測）傾角為SKIPIF1<0的斜面固定在水平地面上，在與斜面共面的平面上方A點伸出三根光滑輕質(zhì)細桿至斜面上B、C、D三點，其中AC與斜面垂直，且SKIPIF1<0，現(xiàn)有三個質(zhì)量均為SKIPIF1<0的小圓環(huán)（看作質(zhì)點）分別套在三根細桿上，依次從A點由靜止滑下，滑到斜面上B、C、D三點所有時間分別為SKIPIF1<0、SKIPIF1<0、SKIPIF1<0，下列說法正確的是（

）A．SKIPIF1<0 B．SKIPIF1<0 C．SKIPIF1<0 D．SKIPIF1<0【典例6】（2022·河北·模擬預(yù)測）三個表面粗糙程度不同的木板A、B、C質(zhì)量均為m，它們疊放在一起置于光滑的水平面上，木板A、B之間的動摩擦因數(shù)為SKIPIF1<0，木板B、C之間的動摩擦因數(shù)為SKIPIF1<0，設(shè)最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，重力加速度為g。現(xiàn)用水平向右的力F推木板A，下列說法正確的是（）A．若SKIPIF1<0，A與B會相對靜止，但B與C相對滑動B．若SKIPIF1<0，A與B會相對滑動，但B與C相對靜止C．若SKIPIF1<0，A與B會相對滑動，B與C也相對滑動D．若SKIPIF1<0，A與B會相對靜止，但B與C相對滑動【典例7】2020年12月，嫦娥五號成功將采集的月球土壤樣品送回地球．探測器在取樣過程中，部分土壤采用了鉆具鉆取的方式采集，并沿豎直方向運送到月球表面．嫦娥五號所配備的鉆桿具有獨特的空心結(jié)構(gòu)，具有收集土壤的作用，假設(shè)采集時鉆桿頭部深入月表h＝2m深處，已采集到m＝500g此深處的月壤，從靜止開始豎直向上回收，15s后鉆桿頭部上升至月球表面，速度恰好為零，此過程可簡化成勻加速、勻速、勻減速三個階段，上升最大速度是v＝20cm/s，已知月球表面的重力加速度為1.63m/s2，求：(1)上升過程中勻速運動的時間t；(2)若上述過程中勻加速和勻減速階段加速度的大小相同，求三個階段鉆桿對采樣月壤的作用力F的大小(保留三位有效數(shù)字)．一、單選題1.（2022·全國·高三專題練習(xí)）中國高速鐵路最高運行時速350km，被譽為中國“新四大發(fā)明”之一。幾年前一位來中國旅行的瑞典人在網(wǎng)上發(fā)了一段視頻，高速行駛的列車窗臺上，放了一枚直立的硬幣，如圖所示。在列車行駛的過程中，硬幣始終直立在列車窗臺上，直到列車轉(zhuǎn)彎的時候，硬幣才倒下。這一視頻證明了中國高鐵極好的穩(wěn)定性。關(guān)于這枚硬幣，下列判斷正確的是（）A．硬幣直立過程中，列車一定做勻速直線運動B．硬幣直立過程中，一定只受重力和支持力，處于平衡狀態(tài)C．硬幣直立過程中，可能受到與列車行駛方向相同的摩擦力作用D．列車加速或減速行駛時，硬幣都可能受到與列車運動方向相反的摩擦力作用2.（2022·湖北·荊門市龍泉中學(xué)模擬預(yù)測）如圖所示，一木塊緊靠長方體形空鐵箱后壁（未粘連），在水平拉力F的作用下一起向右做直線運動，現(xiàn)逐漸減小水平拉力，當(dāng)拉力減小到F時木塊恰能和鐵箱保持相對靜止，繼續(xù)減小拉力，木塊始終沒有與后壁分離，從拉力開始減小到木塊未落到箱底前，下列說法正確的是（）A．鐵箱對木塊的支持力先不變后減小 B．鐵箱對木塊的摩擦力先不變后減小C．鐵箱對木塊的摩擦力一直減小 D．鐵箱可能先做加速運動后做減速運動3.（2022·貴州貴陽·二模）如圖所示，一根輕繩跨過光滑的定滑輪，兩端各系一個物體P和Q，P的質(zhì)量保持不變。開始時，P靜止在地面上，當(dāng)Q的質(zhì)量發(fā)生變化時，P的加速度隨Q的質(zhì)量變化的關(guān)系圖像為下圖中的（）A． B．C． D．4.（2022·山東·高三專題練習(xí)）東京奧運會上，14歲少女全紅嬋一鳴驚人，作為中國奧運代表團最年輕的運動員，以創(chuàng)紀(jì)錄的成績奪得10米跳臺冠軍，讓五星紅旗高高飄揚在東京水上運動中心上空。不計空氣阻力，全紅嬋從離開跳臺平面到觸及水面的過程中，下列說法正確的是（）A．上升過程處于超重狀態(tài)，下落過程處于失重狀態(tài)B．上升過程處于失重狀態(tài)，下落過程處于超重狀態(tài)C．全過程中一直處于超重狀態(tài)D．全過程中一直處于失重狀態(tài)5.（2022·北京·北師大實驗中學(xué)模擬預(yù)測）由航天員翟志剛、王亞平和葉光富執(zhí)行的載人飛行任務(wù)是我國空間站建設(shè)的重要任務(wù)之一、空間站是一個特別的太空實驗室，繞地球運行時，其中的物體將處于完全失重狀態(tài)。下列實驗在運行的空間站中可以進行的是（）A．用牛頓管觀察輕重不同的物體下落的快慢B．用牛頓第二定律測物體質(zhì)量C．如圖測量靜摩擦力的大小隨拉力的變化D．用“體重計”測量人的質(zhì)量6.（2022·全國·高三課時練習(xí)）如圖所示，質(zhì)量m=2kg的小球用細繩拴在傾角θ=37°的光滑斜面上，此時，細繩平行于斜面。取g=10m/s2（sin37°=0.6，cos37°=0.8）。下列說法正確的是（）A．當(dāng)斜面體以5m/s2的加速度向右加速運動時，繩子拉力大小為20NB．當(dāng)斜面體以5m/s2的加速度向右加速運動時，繩子拉力大小為30NC．當(dāng)斜面體以20m/s2的加速度向右加速運動時，繩子拉力大小為40ND．當(dāng)斜面體以20m/s2的加速度向右加速運動時，繩子拉力大小為60N7．（2022·全國·高三課時練習(xí)）如圖所示，水平面上有兩個質(zhì)量分別為m1和m2的木塊1和2，中間用一條輕繩連接，兩木塊的材料相同，現(xiàn)用力F向右拉木塊2，當(dāng)兩木塊一起向右做勻加速直線運動時，已知重力加速度為g，下列說法正確的是（

）A．若水平面是光滑的，則m2越大繩的拉力越大B．若木塊和地面間的動摩擦因數(shù)為μ，則繩的拉力為SKIPIF1<0＋μm1gC．繩的拉力大小與水平面是否粗糙無關(guān)D．繩的拉力大小與水平面是否粗糙有關(guān)8.（2022·湖南·模擬預(yù)測）如圖所示，水平輕彈簧左端固定，右端與滑塊P相連，P置于水平地面上；滑塊Q與P完全相同，緊靠在P的右側(cè)，P、Q均處于靜止?fàn)顟B(tài)，此時滑塊Q所受地面摩擦力剛好等于最大靜摩擦力。設(shè)P、Q與地面間的最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，P、Q均視為質(zhì)點。現(xiàn)對Q施加水平拉力F，使Q向右做勻加速直線運動，以下判斷正確的是（）A．施加F的瞬間，P的加速度可能比Q的大B．施加F的瞬間，P的加速度不可能與Q的加速度一樣大C．F可能為恒力，也可能為變力D．F一定為變力，P、Q分離前P與Q一起做勻加速運動9.．（2022·全國·高三專題練習(xí)）如圖所示，水平傳送帶AB間的距離為16m，質(zhì)量分別為2kg、4kg的物塊P、Q，通過繞在光滑定滑輪上的細線連接，Q在傳送帶的左端且連接物塊Q的細線水平。當(dāng)傳送帶以8m/s的速度逆時針轉(zhuǎn)動時，Q恰好靜止。重力加速度g=l0m/s2，最大靜摩擦力等于滑動摩擦力。當(dāng)傳送帶以8m/s的速度順時針轉(zhuǎn)動時，下列說法正確的是（）A．Q與傳送帶間的動摩擦因數(shù)為0.6B．Q從傳送帶左端運動到右端所用的時間為2.6sC．Q在運動過程中所受摩擦力始終不變D．Q從傳送帶左端運動到右端的過程中P處于失重狀態(tài)10.（2022·全國·高三專題練習(xí)）如圖所示，在豎直平面內(nèi)，一輛小車正在水平面上以加速度a向右勻加速運動，大物塊壓在車廂豎直后壁上并與車廂相對靜止，小物塊放在大物塊上與大物塊相對靜止，大物塊剛好不下滑，小物塊與大物塊也剛好不發(fā)生相對滑動。重力加速度為g，a<g。最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，則大物塊與車廂后壁間的動摩擦因數(shù)μ1和小物塊與大物塊間的動摩擦因數(shù)μ2間的大小關(guān)系正確的是（

）A．μ1<μ2 B．μ1=μ2 C．μ1>μ2 D．μ1μ2<1二、多選題11.（2022·河北·雞澤縣第一中學(xué)高三階段練習(xí)）如圖甲所示，輕彈簧的下端固定在水平桌面上，上端放有物塊P，系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)?，F(xiàn)將一豎直向上的力F作用在物塊P上，使其向上做加速度大小SKIPIF1<0的勻加速直線運動。以x表示P離開靜止位置的位移，在彈簧恢復(fù)原長前，F(xiàn)-x之間的關(guān)系圖像如圖乙所示，重力加速度SKIPIF1<0。下列說法正確的是（）A．P的質(zhì)量為1kgB．P的質(zhì)量為0.5kgC．彈簧的勁度系數(shù)SKIPIF1<0D．彈簧的勁度系數(shù)SKIPIF1<012．（2021·安徽·定遠縣育才學(xué)校高三階段練習(xí)）火箭在升空時會使用多個噴射艙來實現(xiàn)在不同氣層中達到各自的目標(biāo)速度的任務(wù)，其原理是在某噴射艙的燃料將要耗盡時，火箭丟棄該艙并啟動下一艙級進行加速。如圖所示，某教授設(shè)計的燃料火箭具有3個艙級，且艙1、艙2與艙3的質(zhì)量（包括燃料，空艙質(zhì)量均為1kg）分別為15kg，10kg，5kg?，F(xiàn)使火箭在地面上由靜止發(fā)射，燃料每秒消耗1kg，且燃料產(chǎn)生的升力恒為600N，對此下列說法正確的是（）A．火箭一開始的加速度大小為20SKIPIF1<0B．火箭第1艙內(nèi)部燃料耗盡（還未脫艙）時，火箭的速度約為237m/sC．當(dāng)火箭第1艙脫落后，火箭的速度約為237m/sD．只要火箭的燃料越多，火箭的運動時間就越久三、解答題13.（2021·西藏·拉薩市第二高級中學(xué)高三期中）彈簧秤下掛一個物體，在地面上彈簧秤示數(shù)為80N，而在一個加速下降的電梯中彈簧秤的示數(shù)為60N，若g取10m/s2，求：（1）電梯的加速度多大？（2）若這個電梯以同樣大小的加速度上升，彈簧秤示數(shù)又是多少？14．（2022·浙江·高考真題）物流公司通過滑軌把貨物直接裝運到卡車中。如圖所示，傾斜滑軌與水平面成24°角，長度SKIPIF1<0，水平滑軌長度可調(diào)，兩滑軌間平滑連接。若貨物從傾斜滑軌頂端由靜止開始下滑，其與滑軌間的動摩擦因數(shù)均為SKIPIF1<0，貨物可視為質(zhì)點（取SKIPIF1<0，SKIPIF1<0，重力加速度SKIPIF1<0）。（1）求貨物在傾斜滑軌上滑行時加速度SKIPIF1<0的大小；（2）求貨物在傾斜滑軌末端時速度SKIPIF1<0的大小；（3）若貨物滑離水平滑軌末端時的速度不超過2m/s，求水平滑軌的最短長度SKIPIF1<0。15.（2021·全國·高三階段練習(xí)）滑滑梯是小朋友們愛玩的游戲。有兩部直滑梯SKIPIF1