2021届高考物理专题五牛顿运动定律及其应用精准培优专练.doc
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- 2021 高考 物理 专题 牛顿 运动 定律 及其 应用 精准 培优专练
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1、培优点五 牛顿运动定律及其应用一、考点分析1. 高考对牛顿第二定律内容的要求较高,从历年命题看,命题主要集中在三个方面:结合运动学规律综合分析动力学的两类问题;交替使用整体法与隔离法处理连接体问题、临界问题;以实际应用为背景,考察思维转换、实际建模等综合问题。2. 两个常见模型的注意点:(1)“滑块木板模型问题中,靠摩擦力带动的那个物体的加速度有最大值:。(2)传送带靠摩擦力带动(或阻碍)物体运动,物体速度与传送带速度一样时往往是摩擦力突变(从滑动摩擦力变为无摩擦力或从滑动摩擦力变为静摩擦力)之时。二、考题再现典例1. (2021全国I卷15)如图,轻弹簧的下端固定在水平桌面上,上端放有物块P
2、,系统处于静止状态,现用一竖直向上的力F作用在P上,使其向上做匀加速直线运动,以x表示P离开静止位置的位移,在弹簧恢复原长前,以下表示F和x之间关系的图象可能正确的选项是( ) 【解析】由牛顿运动定律,F-mg+F弹=ma,F弹=k(x0-x),kx0=mg,联立解得F=ma + kx,比照题给的四个图象,可能正确的选项是A。【答案】A典例2. (2021全国III卷25)如图,两个滑块A和B的质量分别为mA = 1 kg和mB = 5 kg,放在静止于水平地面上的木板的两端,两者与木板间的动摩擦因数均为1 = 0.5;木板的质量为m = 4 kg,与地面间的动摩擦因数为2 = 0.1。某时刻
3、A、B两滑块开场相向滑动,初速度大小均为v0 = 3 m/s。A、B相遇时,A与木板恰好相对静止。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,取重力加速度大小g =10 m/s2。求(1)B与木板相对静止时,木板的速度;(2)A、B开场运动时,两者之间的距离。【解析】(1)滑块A和B在木板上滑动时,木板也在地面上滑动。设A、B和木板所受的摩擦力大小分别为f1、f2和f3,A和B相对于地面的加速度大小分别是aA和aB,木板相对于地面的加速大小为a1。在物块B与木板到达共同速度前有 由牛顿第二定律得 设在t1时刻,B与木板到达共同速度,设大小为v1。由运动学公式有 联立式,代入数据得 (2)在t1时间间隔内,B
4、相对于地面移动的距离为 设在B与木板到达共同速度v1后,木板的加速度大小为a2,对于B与木板组成的体系,由牛顿第二定律有由式知,aA = aB;再由可知,B与木板到达共同速度时,A的速度大小也为v1,但运动方向与木板相反。由题意知,A和B相遇时,A与木板的速度一样,设其大小为v2,设A的速度大小从v1变到v2所用时间为t2,那么由运动学公式,对木板有 对A有 在t2时间间隔内,B以及木板相对地面移动的距离为 在(t1+t2)时间间隔内,A相对地面移动的距离为 A和B相遇时,A与木板的速度也恰好一样。因此A和B开场运动时,两者之间的距离为 联立以上各式,并代入数据得 (也可用如图的速度时间图线求
5、解)【答案】见解析三、对点速练1如下图,质量为M、中空为半球形的光滑凹槽放置在光滑水平地面上,光滑凹槽内有一质量为m的小铁球,现用一水平向右的推力F推动凹槽,小铁球与光滑凹槽相对静止时,凹槽圆心和小铁球的连线与竖直方向成角。那么以下说法正确的选项是()A小铁球受到的合外力方向水平向左B凹槽对小铁球的支持力为C系统的加速度为agtan D推力FMgtan 【答案】C【解析】根据小铁球与光滑凹槽相对静止可知,系统有向右的加速度,对小铁球受力分析如下图,小铁球受到的合外力方向水平向右,凹槽对小铁球的支持力为FN,选项A、B错误;小铁球所受的合外力为F合mgtan ,由牛顿第二定律得agtan ,选项
6、C正确;分析凹槽和小铁球整体,应用牛顿第二定律得F(Mm)a(Mm)gtan ,选项D错误。2如下图,固定斜面CD段光滑,DE段粗糙,A、B两物体叠放在一起从C点由静止下滑,下滑过程中A、B保持相对静止,那么()A在CD段时,A受三个力作用B在DE段时,A可能受二个力作用C在DE段时,A受到的摩擦力方向一定沿斜面向上D整个下滑过程中,A、B均处于失重状态【答案】C【解析】在CD段,整体的加速度agsin ,对A受力分析,有:mAgsin FfmAa,解得Ff0,可知A受重力和支持力两个力作用,故A错误。设B与斜面DE段间的动摩擦因数为,在DE段,整体的加速度agsin gcos ,对A受力分析
7、,有:mAgsin FfmAa,解得FfmAgcos ,负号表示方向沿斜面向上;假设匀速运动,A受到的静摩擦力也是沿斜面向上,所以A一定受三个力作用,故B错误,C正确。整体下滑的过程中,CD段加速度沿斜面向下,A、B均处于失重状态;在DE段,A、B可能做匀速直线运动,不处于失重状态,故D错误。3(多项选择)如图甲所示,足够长的木板B静置于光滑水平面上,其上放置小滑块A,小滑块A受到随时间t变化的水平拉力F作用时,用传感器测出小滑块A的加速度a,得到如图乙所示的Fa图象。取g10 m/s2,最大静摩擦力等于滑动摩擦力。那么()A小滑块A的质量为4 kgB木板B的质量为5 kgC当F40 N时,木
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