2024高考物理二輪復(fù)習(xí)第一篇專題二考向3牛頓定律與多過程多對象問題學(xué)案

PAGE12-考向3牛頓定律與多過程多對象問題(2024·浙江7月選考)如圖1所示,有一質(zhì)量m=200kg的物件在電機(jī)的牽引下從地面豎直向上經(jīng)加速、勻速、勻減速至指定位置。當(dāng)加速運動到總位移的時起先計時,測得電機(jī)的牽引力隨時間改變的F-t圖線如圖2所示,t=34s末速度減為0時恰好到達(dá)指定位置。若不計繩索的質(zhì)量和空氣阻力(g取10m/s2),求物件:(1)做勻減速運動的加速度大小和方向;(2)勻速運動的速度大小;(3)總位移的大小。(1)審題破題眼:(2)情境化模型:(3)命題陷阱點:陷阱1:不能從F-t圖象中精確分析出勻速和減速過程。圖象記錄的過程不包含運動初始階段,而力的改變只有兩個階段,所以只能是勻速和減速階段。陷阱2:糾結(jié)于求解加速過程的位移而忽視了“總位移的時起先計時”這個條件。本題對于加速階段給定的條件不足,無法求出加速過程的位移,求總位移只能利用這個條件。駕馭多過程或多對象問題的“兩個方法、一種實力、兩個依據(jù)”1.(彈簧問題)如圖所示,水平地面上有兩個質(zhì)量相等的物體,中間用勁度系數(shù)為k的輕質(zhì)彈簧相連,在外力F1、F2的作用下運動。已知F1>F2,當(dāng)運動達(dá)到穩(wěn)定時,關(guān)于彈簧的伸長量下列說法正確的是 ()A.若水平地面光滑,彈簧的伸長量為B.若水平地面光滑,彈簧的伸長量為C.若水平地面粗糙且兩個物體與地面的動摩擦因數(shù)相同,彈簧的伸長量為D.若水平地面粗糙且兩個物體與地面的動摩擦因數(shù)相同,彈簧的伸長量為2.(電梯問題)(多選)如圖,物塊A通過細(xì)繩懸掛于電梯側(cè)壁的O點,A與側(cè)壁間夾有薄木板B,繩與側(cè)壁夾角為θ,已知A、B質(zhì)量分別為M、m,A、B間摩擦忽視不計。當(dāng)電梯靜止時,B恰好不滑落,重力加速度為g,下列推斷正確的是()A.電梯加速上升時,木板B會滑落B.電梯以加速度a(a<g)豎直下降時,木板B會滑落C.當(dāng)電梯以加速度a豎直加速上升時,繩子拉力T=D.當(dāng)電梯以加速度a(a<g)豎直加速下降時,A對B的壓力為M(g-a)tanθ3.(連接體問題)如圖所示,50個大小相同、質(zhì)量均為m的小物塊,在平行于斜面對上的恒力F作用下一起沿斜面對上運動。已知斜面足夠長,傾角為30°,各物塊與斜面的動摩擦因數(shù)相同,重力加速度為g,則第5個小物塊對第6個小物塊的作用力大小為()A.FB.FC.mg+FD.因為動摩擦因數(shù)未知,所以不能確定4.(阿特伍德機(jī)模型)如圖所示為英國人阿特伍德設(shè)計的裝置,不考慮繩與滑輪的質(zhì)量,不計軸承、繩與滑輪間的摩擦。初始時兩人均站在水平地面上,當(dāng)位于左側(cè)的甲用力向上攀爬時,位于右側(cè)的乙始終用力抓住繩子,最終至少一人能到達(dá)滑輪。下列說法中正確的是()A.若甲的質(zhì)量較大,則乙先到達(dá)滑輪B.若甲的質(zhì)量較大,則甲、乙同時到達(dá)滑輪C.若甲、乙質(zhì)量相同,則乙先到達(dá)滑輪D.若甲、乙質(zhì)量相同,則甲先到達(dá)滑輪1.(多選)電梯的頂部掛一個彈簧秤,秤下端掛了一個重物,電梯勻速直線運動時,彈簧秤的示數(shù)為10N,在某時刻電梯中的人視察到彈簧秤的示數(shù)變?yōu)?N,關(guān)于電梯的運動(如圖所示),以下說法正確的是(g取10m/s2)()A.電梯可能向上加速運動,加速度大小為4m/s2B.電梯可能向下加速運動,加速度大小為4m/s2C.電梯可能向上減速運動,加速度大小為4m/s2D.電梯可能向下減速運動,加速度大小為4m/s22.據(jù)報道,歐洲最大的直升機(jī)公司安排研制一款X3型高速直升機(jī)。該公司已完成X3型直升機(jī)原型機(jī)的首次試飛。設(shè)X3型直升機(jī)原型機(jī)的質(zhì)量為m,某次試飛時,主旋翼供應(yīng)大小為2mg向上的升力,每個向前螺旋推動器供應(yīng)大小為mg、方向向前的推力。不考慮空氣阻力的影響,下列說法正確的是 ()A.該直升機(jī)原型機(jī)可能處于平衡狀態(tài)B.該直升機(jī)原型機(jī)以加速度g做勻加速直線運動C.空氣對直升機(jī)原型機(jī)的作用力大小為2mgD.空氣對直升機(jī)原型機(jī)的作用力大小為4mg3.(多選)一人乘電梯上樓,在豎直上升過程中加速度a隨時間t改變的圖線如圖所示,以豎直向上為a的正方向,則人對電梯的壓力()A.t=2s時最大 B.t=2s時最小C.t=8.5s時最大 D.t=8.5s時最小4.如圖所示,a、b兩個物體的質(zhì)量分別為m1、m2,由輕質(zhì)彈簧相連。當(dāng)用恒力F豎直向上拉著物體a,使物體a、b一起向上做勻加速直線運動時,彈簧的伸長量為x1。當(dāng)用大小仍為F的恒力沿水平方向拉著物體a,使物體a、b一起沿光滑水平桌面做勻加速直線運動時,彈簧的伸長量為x2,則 ()A.x1肯定等于x2B.x1肯定大于x2C.若m1>m2,則x1>x2D.若m1<m2,則x1<x25.如圖所示,A、B兩球質(zhì)量相等,光滑斜面的傾角為θ,圖甲中,A、B兩球用輕彈簧相連,圖乙中A、B兩球用輕質(zhì)桿相連,系統(tǒng)靜止時,擋板C與斜面垂直,輕彈簧、輕桿均與斜面平行,則在突然撤去擋板的瞬間有 ()A.兩圖中兩球加速度均為gsinθB.兩圖中A球的加速度均為零C.圖乙中輕桿的作用力肯定不為零D.圖甲中B球的加速度是圖乙中B球的加速度的2倍6.如圖所示,一條小魚在水面處來了個“鯉魚打挺”,彈起的高度為H=2h,以不同的姿態(tài)落入水中,其入水深度不同。若魚身水平,落入水中的深度為h1=h;若魚身豎直,落入水中的深度為h2=1.5h;假定魚的運動始終在豎直方向上,在水中保持姿態(tài)不變,受到水的作用力也不變,空氣中的阻力不計,魚身的尺寸遠(yuǎn)小于魚入水深度。重力加速度為g,求:(1)魚入水時的速度v;(2)魚兩次在水中運動的時間之比t1∶t2;(3)魚兩次受到水的作用力之比F1∶F2。7.水平地面上有質(zhì)量分別為m和4m的物塊A和B,兩者與地面的動摩擦因數(shù)均為μ。細(xì)繩的一端固定,另一端跨過輕質(zhì)動滑輪與A相連,動滑輪與B相連,如圖所示。初始時,繩處于水平拉直狀態(tài)。若物塊A在水平向右的恒力F作用下向右移動了距離s,重力加速度大小為g。求:(1)物塊B克服摩擦力所做的功。(2)物塊A、B的加速度大小。8.可愛的企鵝喜愛在冰面上玩嬉戲。如圖所示,有一企鵝在傾角為37°的傾斜冰面上,先以加速度a=0.5m/s2從冰面底部由靜止起先沿直線向上“奔跑”,t=8s時,突然臥倒以肚皮貼著冰面對前滑行,最終退滑到動身點,完成一次嬉戲(企鵝在滑動過程中姿態(tài)保持不變)。若企鵝肚皮與冰面間的動摩擦因數(shù)μ=0.25,已知sin37°=0.6,cos37°=0.8,g取10m/s2。求:(1)企鵝向上“奔跑”的位移大小;(2)企鵝在冰面滑動的加速度大小;(3)企鵝退滑到動身點時的速度大小。(計算結(jié)果可用根式表示)專題二牛頓定律的應(yīng)用考向3///研透真題·破題有方///【解析】(1)由圖2可知0～26s內(nèi)物件勻速運動,26～34s物件勻減速運動,在勻減速運動過程依據(jù)牛頓其次定律有mg-F=ma依據(jù)圖2得此時F=1975N,則有a=g-=0.125m/s2方向豎直向下。(2)結(jié)合圖2依據(jù)運動學(xué)公式有v=at2=0.125×(34-26)m/s=1m/s(3)依據(jù)圖象可知勻速上升的位移h1=vt1=1×26m=26m勻減速上升的位移h2=t2=×8m=4m勻加速上升的位移為總位移的,則勻速上升和減速上升的位移為總位移的,則有h1+h2=h所以總位移為h=40m答案:(1)0.125m/s2豎直向下(2)1m/s(3)40m///多維猜押·制霸考場///1.D設(shè)兩個物體的質(zhì)量均為m,若水平地面光滑,以整體為探討對象,依據(jù)牛頓其次定律得a=,再以A為探討對象,由牛頓其次定律得:F1-kx=ma,代入解得彈簧的伸長量為x=,選項A、B錯誤;若水平地面粗糙且兩個物體與地面的動摩擦因數(shù)相同,以整體為探討對象,依據(jù)牛頓其次定律得a==-μg,再以A為探討對象,由牛頓其次定律得:F1-kx-μmg=ma,代入解得,彈簧的伸長量為x=,選項D正確,C錯誤。2.C、D以A為探討對象,其受力如圖。靜止時,有NAB=Mgtanθ,此時,B恰好不滑落,有mg=μN(yùn)B=μN(yùn)AB=μMgtanθ,即:=μtanθ。當(dāng)電梯加速上升時,有:Tcosθ-Mg=Ma ①Tsinθ=NAB ②可得:T= ③說明選項C正確。NAB=M(g+a)tanθ ④因A對B的壓力與B對A的壓力是一對作用力與反作用力,故NBA=NAB,且當(dāng)電梯加速下降時,a取負(fù)值。故④式說明選項D是正確的。側(cè)壁與B的最大靜摩擦力為:f0=μN(yùn)AB=m(g+a) ⑤B隨電梯上升不滑落,所需的摩擦力為:f-mg=ma,即f=m(g+a) ⑥由⑤⑥可見,f=f0,故電梯加速上升時,B也剛好不滑落,當(dāng)電梯加速下落時,⑤⑥兩式的a取負(fù)值,兩者也剛好相等。說明B隨電梯加速下落時不滑落,A、B錯誤。3.A以50個小物塊組成的整體為探討對象,由牛頓其次定律得:a==-g(sin30°+μcos30°);以下面5個小物塊為探討對象,由牛頓其次定律得:F-5mgsin30°-μ·5mgcos30°-N=5ma,解得:N=F,選項A正確。4.A對甲有F-mAg=mAaA,解得aA=-g;對乙有F-mBg=mBaB,解得aB=-g,當(dāng)甲的質(zhì)量大,則甲的加速度小,依據(jù)l=at2知,甲的運動時間長,所以乙先到達(dá)滑輪。當(dāng)甲乙的質(zhì)量相等,則運動時間相同,同時到達(dá)滑輪。故A正確,B、C、D均錯。///高考猜押競技場///1.B、C電梯勻速直線運動時,彈簧秤的示數(shù)為10N,知重物的重力等于10N,在某時刻電梯中的人視察到彈簧秤的示數(shù)變?yōu)?N,可知電梯處于失重狀態(tài),加速度向下,對重物依據(jù)牛頓其次定律有:mg-F=ma,解得a=4m/s2,方向豎直向下,則電梯的加速度大小為4m/s2,方向豎直向下。電梯可能向下做加速運動,也可能向上做減速運動,故B、C正確,A、D錯誤。2.C直升機(jī)原型機(jī)的受力如圖所示,所受合外力大小為mg,方向斜向右上方,加速度大小為g,故選項A、B均錯誤;空氣對直升機(jī)原型機(jī)的作用力大小為=2mg,故選項C正確,D錯誤。本題也可以由水平方向的加速度ax=2g和豎直方向的加速度ay=g合成得到原型機(jī)的加速度a==g。3.A、D由題圖知,在上升過程中,在0～4s內(nèi),加速度方向向上,FN-mg=ma,所以向上的加速度越大,電梯對人的支持力就越大,由牛頓第三定律可知,人對電梯的壓力就越大,故A正確,B錯誤;由題圖知,在7～10s內(nèi)加速度方向向下,由mg-FN=ma知,向下的加速度越大,人對電梯的壓力就越小,故C錯誤,D正確。4.A由牛頓其次定律知,對左圖的整體受力分析,加速度a1=,對左圖的物體b,有kx1-m2g=m2a1,聯(lián)立以上二式解得kx1=;對右圖的整體,加速度a2=,對右圖的物體b,有kx2=m2a2,聯(lián)立以上二式解得kx2=,可見x1=x2,選項A正確。5.D撤去擋板前,擋板對B球的彈力大小為2mgsinθ,因彈簧彈力不能突變,而桿的彈力會突變,所以撤去擋板瞬間,圖甲中A球所受合力為0,加速度為0,B球所受合力為2mgsinθ,加速度為2gsinθ;圖乙中桿的彈力突變?yōu)?,A、B兩球所受合力均為mgsinθ,加速度均為gsinθ,可知只有選項D正確。6.【解析】(1)由v2=2gH,得v=2(2)h1=t1,h2=t2,得=(3)2gH=v2=2a1h1,F1-mg=ma1得F1=3mg,同理得F2=mg,所以=答案:(1)2(2)2∶3(3)9∶77.【解析】(1)物塊A移動了距離s,則物塊B移動的距離為s1=s ①物塊B受到的摩擦力大小為f=4μmg ②物塊B克服摩擦力所做的功為W=fs1=2μmgs ③(2)設(shè)物塊A、B的加速度大小分別為aA、aB,繩中的張力為T。由牛頓其次定律得F-μmg-T=maA ④2T-4μmg=4maB ⑤由A和B的位移關(guān)系得aA=2aB ⑥聯(lián)立④⑤⑥式得aA= ⑦aB= ⑧答案:(1)2μmgs(2)8.【解析】(1)企鵝向上“奔跑”的過程中有x=at2,解得x=16m。(2)在企鵝臥倒以后將進(jìn)行兩個過程的運動,第一個過程是從臥倒到最高點,其次個過程是從最高點滑回到動身點,兩