2022年高考物理一輪復(fù)習(xí) 第三章 牛頓運動定律 第2講 探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系學(xué)案

2022年高考物理一輪復(fù)習(xí) 第三章 牛頓運動定律 第2講 探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系學(xué)案一、牛頓第二定律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(dá)式：Fma，F(xiàn)與a具有瞬時對應(yīng)關(guān)系3力學(xué)單位制(1)單位制：由基本單位和導(dǎo)出單位共同組成(2)基本單位：基本物理量的單位力學(xué)中的基本物理量有三個，分別是質(zhì)量、時間和長度，它們的國際單位分別是千克(kg)、秒(s)和米(m)(3)導(dǎo)出單位：由基本物理量根據(jù)物理關(guān)系推導(dǎo)出來的其他物理量的單位深度思考判斷下列說法是否正確(1)物體所受合外力越大，加速度越大()(2)物體所受合外力越大，速度越大(×)(3)物體在外力作用下做勻加速直線運動，當(dāng)合外力逐漸減小時，物體的速度逐漸減小(×)(4)物體的加速度大小不變一定受恒力作用(×)二、動力學(xué)兩類基本問題1動力學(xué)兩類基本問題(1)已知受力情況，求物體的運動情況(2)已知運動情況，求物體的受力情況2解決兩類基本問題的方法以加速度為“橋梁”，由運動學(xué)公式和牛頓運動定律列方程求解，具體邏輯關(guān)系如圖：深度思考如圖1所示，質(zhì)量為m的物體在水平面上由速度vA均勻減為vB的過程中前進(jìn)的距離為x.圖1(1)物體做什么運動？能求出它的加速度嗎？(2)物體受幾個力作用？能求出它受到的摩擦力嗎？答案(1)勻減速直線運動能，由vB2vA22ax可得(2)受重力、支持力和摩擦力由Ffma，可求摩擦力三、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ag，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5情景拓展(如圖2所示)圖21(多選)關(guān)于運動狀態(tài)與所受外力的關(guān)系，下面說法中正確的是()A物體受到恒定的力作用時，它的運動狀態(tài)不發(fā)生改變B物體受到不為零的合力作用時，它的運動狀態(tài)要發(fā)生改變C物體受到的合力為零時，它一定處于靜止?fàn)顟B(tài)D物體的運動方向與它所受的合力的方向可能相同答案BD2(多選)在研究勻變速直線運動的實驗中，取計數(shù)時間間隔為0.1s，測得相鄰相等時間間隔的位移差的平均值x1.2cm，若還測出小車的質(zhì)量為500g，則關(guān)于加速度、合外力的大小及單位，既正確又符合一般運算要求的是()Aam/s2120 m/s2Bam/s21.2 m/s2CF500×1.2N600NDF0.5×1.2N0.60N答案BD3關(guān)于超重和失重的下列說法中，正確的是()A超重就是物體所受的重力增大了，失重就是物體所受的重力減小了B物體做自由落體運動時處于完全失重狀態(tài)，所以做自由落體運動的物體不受重力作用C物體具有向上的速度時處于超重狀態(tài)，物體具有向下的速度時處于失重狀態(tài)D物體處于超重或失重狀態(tài)時，物體的重力始終存在且不發(fā)生變化答案D4(人教版必修1P78第5題)水平路面上質(zhì)量是30kg的手推車，在受到60N的水平推力時做加速度為1.5m/s2的勻加速運動如果撤去推力，車的加速度的大小是多少？(g10 m/s2)答案0.5m/s2解析設(shè)阻力為Ff，則FFfma解得Ff15N如果撤去推力，車的加速度由阻力提供，則Ffma解得a0.5m/s2.5(粵教版必修1P92例1)交通警察在處理交通事故時，有時會根據(jù)汽車在路面上留下的剎車痕跡來判斷發(fā)生事故前汽車是否超速在限速為40km/h的大橋路面上，有一輛汽車緊急剎車后仍發(fā)生交通事故，交通警察在現(xiàn)場測得該車在路面的剎車痕跡為12 m已知汽車輪胎與地面的動摩擦因數(shù)為0.6，請判斷這輛汽車是否超速(g取10 m/s2)答案超速解析選取初速度方向為正方向，則FNmg0故FfFNmg由牛頓第二定律得Ffma根據(jù)勻變速運動的規(guī)律有v2v022ax聯(lián)立式可得v0代入數(shù)據(jù)得v012m/s汽車剎車前速度為12m/s，即43.2 km/h，此汽車屬超速行駛.命題點一牛頓第二定律的理解和應(yīng)用1對牛頓第二定律的理解瞬時性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力因果性F是產(chǎn)生a的原因，物體具有加速度是因為物體受到了力同一性(1)加速度a相對于同一慣性系(一般指地面)(2)a中，F(xiàn)、m、a對應(yīng)同一物體或同一系統(tǒng)(3)a中，各量統(tǒng)一使用國際單位獨立性(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第二定律(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分量也遵循牛頓第二定律，即ax，ay2.應(yīng)用牛頓第二定律求瞬時加速度的技巧在分析瞬時加速度時應(yīng)注意兩個基本模型的特點：(1)輕繩、輕桿或接觸面不發(fā)生明顯形變就能產(chǎn)生彈力的物體，剪斷(或脫離)后，其彈力立即消失，不需要形變恢復(fù)時間；(2)輕彈簧、輕橡皮繩兩端同時連接(或附著)有物體的彈簧或橡皮繩，特點是形變量大，其形變恢復(fù)需要較長時間，在瞬時性問題中，其彈力的大小往往可以看成保持不變例1(多選)(2016·全國卷·18)一質(zhì)點做勻速直線運動，現(xiàn)對其施加一恒力，且原來作用在質(zhì)點上的力不發(fā)生改變，則()A質(zhì)點速度的方向總是與該恒力的方向相同B質(zhì)點速度的方向不可能總是與該恒力的方向垂直C質(zhì)點加速度的方向總是與該恒力的方向相同D質(zhì)點單位時間內(nèi)速率的變化量總是不變答案BC解析質(zhì)點一開始做勻速直線運動，處于平衡狀態(tài)，施加恒力后，則該質(zhì)點所受的合外力為該恒力若該恒力方向與質(zhì)點原運動方向不共線，則質(zhì)點做曲線運動，質(zhì)點速度方向與恒力方向不同，故A錯；若F的方向某一時刻與質(zhì)點運動方向垂直，之后質(zhì)點做曲線運動，力與速度方向不再垂直，例如平拋運動，故B正確；由牛頓第二定律可知，質(zhì)點加速度方向總是與其所受合外力方向相同，C正確；根據(jù)加速度的定義，相等時間內(nèi)速度變化量相同，而速率變化量不一定相同，故D錯例2如圖3，質(zhì)量為1.5kg的物體A靜止在豎直的輕彈簧上，質(zhì)量為0.5kg的物體B由細(xì)線懸掛在天花板上，B與A剛好接觸但不擠壓現(xiàn)突然將細(xì)線剪斷，則剪斷后瞬間A、B間的作用力大小為(g取10m/s2)()圖3A0B2.5NC5ND3.75NB與A剛好接觸但不擠壓；剪斷后瞬間A、B間的作用力大小答案D解析當(dāng)細(xì)線剪斷瞬間，細(xì)線的彈力突然變?yōu)榱悖瑒tB物體的重力突然作用到A上，此時彈簧形變?nèi)圆蛔?，對AB整體受力分析受重力G(mAmB)g20N，彈力為FmAg15N，由牛頓第二定律GF(mAmB)a，解得a2.5m/s2，對B受力分析，B受重力和A對B的彈力F1，對B有mBgF1mBa，可得F13.75N，D選項正確拓展延伸(1)如圖4、圖5中小球m1、m2原來均靜止，現(xiàn)如果均從圖中B處剪斷，則圖4中的彈簧和圖5中的下段繩子，它們的拉力將分別如何變化？(2)如果均從圖中A處剪斷，則圖4中的彈簧和圖5中的下段繩子的拉力又將如何變化呢？(3)由(1)(2)的分析可以得出什么結(jié)論？圖4圖5答案(1)彈簧和下段繩的拉力都變?yōu)?.(2)彈簧的彈力來不及變化，下段繩的拉力變?yōu)?.(3)繩的彈力可以突變而彈簧的彈力不能突變1關(guān)于速度、加速度和合外力之間的關(guān)系，下述說法正確的是()A做勻變速直線運動的物體，它所受合外力是恒定不變的B做勻變速直線運動的物體，它的速度、加速度、合外力三者總是在同一方向上C物體受到的合外力增大時，物體的運動速度一定加快D物體所受合外力為零時，一定處于靜止?fàn)顟B(tài)答案A解析做勻變速直線運動的物體，加速度恒定不變，由牛頓第二定律知：它所受合外力是恒定不變的，故A正確；由牛頓第二定律可知加速度與合外力方向相同，與速度不一定在同一方向上，故B錯誤；物體受到的合外力增大時，加速度一定增大，物體的運動速度變化一定加快，而速度不一定加快，故C錯誤；物體所受合外力為零時，物體的加速度一定等于零，速度不一定為零，故D錯誤2如圖6所示，質(zhì)量為m的小球用水平彈簧系住，并用傾角為30°的光滑木板AB托住，小球恰好處于靜止?fàn)顟B(tài)當(dāng)木板AB突然向下撤離的瞬間，小球的加速度為()圖6A0B大小為g，方向豎直向下C大小為g，方向垂直木板向下D大小為g，方向水平向右答案C解析未撤離木板時，小球受力如圖，根據(jù)平衡條件可得Fx與mg的合力F.當(dāng)突然向下撤離光滑木板時，F(xiàn)N立即變?yōu)榱悖珡椈尚巫兾醋?，其彈力不變，故Fx與mg的合力仍為F，由此產(chǎn)生的加速度為ag，方向與合力方向相同，故C正確命題點二超重和失重問題例3廣州塔，昵稱小蠻腰，總高度達(dá)600米，游客乘坐觀光電梯大約一分鐘就可以到達(dá)觀光平臺若電梯簡化成只受重力與繩索拉力，已知電梯在t0時由靜止開始上升，at圖象如圖7所示則下列相關(guān)說法正確的是()圖7At4.5s時，電梯處于失重狀態(tài)B555s時間內(nèi)，繩索拉力最小Ct59.5s時，電梯處于超重狀態(tài)Dt60s時，電梯速度恰好為零只受重力與繩索拉力；由靜止開始上升答案D解析利用at圖象可判斷：t4.5s時，電梯有向上的加速度，電梯處于超重狀態(tài)，則A錯誤；05s時間內(nèi)，電梯處于超重狀態(tài)，拉力>重力，555s時間內(nèi)，電梯處于勻速上升過程，拉力重力，5560s時間內(nèi)，電梯處于失重狀態(tài)，拉力<重力，綜上所述，B、C錯誤；因at圖線與t軸所圍的“面積”代表速度改變量，而圖中橫軸上方的“面積”與橫軸下方的“面積”相等，則電梯的速度在t60s時為零，D正確對超重和失重的“四點”深度理解1不論超重、失重或完全失重，物體的重力都不變，只是“視重”改變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3盡管物體的加速度不是豎直方向，但只要其加速度在豎直方向上有分量，物體就會處于超重或失重狀態(tài)4盡管整體沒有豎直方向的加速度，但只要物體的一部分具有豎直方向的分加速度，整體也會出現(xiàn)超重或失重狀態(tài)32015年7月的喀山游泳世錦賽中，我省名將陳若琳勇奪女子十米跳臺桂冠她從跳臺斜向上跳起，一段時間后落入水中，如圖8所示不計空氣阻力下列說法正確的是()圖8A她在空中上升過程中處于超重狀態(tài)B她在空中下落過程中做自由落體運動C她即將入水時的速度為整個跳水過程中的最大速度D入水過程中，水對她的作用力大小等于她對水的作用力大小答案D解析起跳以后的上升過程中她的加速度方向向下，所以處于失重狀態(tài)，故A錯誤；她具有水平初速度，所以不能看做自由落體運動，故B錯誤；入水過程中，開始時水對她的作用力大小(浮力和阻力)小于她的重力，所以先向下做一段加速運動，即入水后的速度先增大，故C錯誤；入水過程中，水對她的作用力和她對水的作用力，因是一對作用力與反作用力，二者大小相等故D正確4(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變化的圖線如圖9所示，以豎直向上為a的正方向，則人對電梯的壓力()圖9At2s時最大Bt2s時最小Ct8.5s時最大Dt8.5s時最小答案AD命題點三動力學(xué)的兩類基本問題例4水平面上有相距15m的A、B兩點，一質(zhì)量為2kg的物體在大小為16N、方向斜向上的力F作用下，從A點由靜止開始做直線運動某時刻撤去F，物體到達(dá)B點時速度為0.若物體與水平面間的動摩擦因數(shù)，重力加速度g取10m/s2.求物體從A運動到B的最短時間由靜止開始做直線運動；某時刻撤去F，物體到達(dá)B點時速度為0.答案4s解析撤去F前對物體受力分析如圖所示，根據(jù)牛頓第二定律有FcosFfma1FfFNFNmgFsinx1a1t12撤去F后物體只受重力、彈力和摩擦力，利用牛頓第二定律有mgma2x2a2t22x1x2sa1t1a2t2根據(jù)vt圖象中速度與時間軸所圍面積代表位移，由于減速過程物體的加速度不變，在總位移不變的情況下只有增大加速過程的加速度才能讓時間變短由聯(lián)立可得Fcos(mgFsin)ma1利用數(shù)學(xué)知識可得最大加速度a1g2.5m/s2，聯(lián)立可求得t13s，t21s，則總時間tt1t24s.解決動力學(xué)問題的技巧和方法1兩個關(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)一個“橋梁”物體運動的加速度是聯(lián)系運動和力的橋梁2兩種方法(1)合成法：在物體受力個數(shù)較少(2個或3個)時一般采用“合成法”(2)正交分解法：若物體的受力個數(shù)較多(3個或3個以上)，則采用“正交分解法”5(多選)(2016·全國卷·19)兩實心小球甲和乙由同一種材料制成，甲球質(zhì)量大于乙球質(zhì)量兩球在空氣中由靜止下落，假設(shè)它們運動時受到的阻力與球的半徑成正比，與球的速率無關(guān)若它們下落相同的距離，則()A甲球用的時間比乙球長B甲球末速度的大小大于乙球末速度的大小C甲球加速度的大小小于乙球加速度的大小D甲球克服阻力做的功大于乙球克服阻力做的功答案BD解析小球的質(zhì)量m·r3，由題意知m甲>m乙，甲乙，則r甲>r乙空氣阻力fkr，對小球由牛頓第二定律得，mgfma，則agg，可得a甲>a乙，由hat2知，t甲<t乙，選項A、C錯誤；由v知，v甲>v乙，故選項B正確；因f甲>f乙，由球克服阻力做功Wffh知，甲球克服阻力做功較大，選項D正確6如圖10所示，在建筑裝修中，工人用質(zhì)量為5.0kg的磨石A對地面和斜壁進(jìn)行打磨，已知A與地面、A與斜壁之間的動摩擦因數(shù)均相同(g取10m/s2且sin37°0.6，cos37°0.8)圖10(1)當(dāng)A受到與水平方向成37°斜向下的推力F150N打磨地面時，A恰好在水平地面上做勻速直線運動，求A與地面間的動摩擦因數(shù).(2)若用A對傾角37°的斜壁進(jìn)行打磨，當(dāng)對A加豎直向上推力F260N時，則磨石A從靜止開始沿斜壁向上運動2m(斜壁長>2m)時的速度大小為多少？答案(1)0.5(2)2m/s解析(1)A恰好在水平地面上做勻速直線運動，滑動摩擦力等于推力，即FfF1cos40N0.5(2)先將重力及向上的推力合成后，將二者的合力向垂直于斜面方向及沿斜面方向分解可得：在沿斜面方向有：(F2mg)cosFf1ma；在垂直斜面方向上有：FN(F2mg)sin；則Ff1(F2mg)sin解得：a1m/s2xat2解得t2svat2m/s.關(guān)于瞬時問題的拓展深化瞬時問題是指分析物體在某一時刻的瞬時加速度問題，是高考考查的熱點問題之一，其求解的關(guān)鍵在于分析瞬時前后物體的受力情況和運動情況，再由牛頓第二定律求出瞬時加速度此類問題往往對應(yīng)下列三種模型：內(nèi)容輕繩(細(xì)線)輕桿輕彈簧模型的建立不計質(zhì)量，只能產(chǎn)生拉力，勁度系數(shù)很大，可看成不可伸長不計質(zhì)量，可提供拉力、壓力或不沿桿的力，勁度系數(shù)很大，可看成不可伸長或壓縮可以被拉伸或壓縮，彈力大小與彈簧的形變量有關(guān)(彈性限度內(nèi))模型的特點各處張力大小相等，方向沿繩收縮方向，瞬時問題中其彈力發(fā)生突變各處彈力大小相等，但方向不一定沿桿方向，瞬時問題中其彈力發(fā)生突變各處彈力大小相等，方向與形變方向相反，瞬時問題中其彈力大小不變典例1如圖11所示，兩輕質(zhì)彈簧a、b懸掛一質(zhì)量為m的小鐵球，小鐵球處于平衡狀態(tài)，a彈簧與豎直方向成30°角，b彈簧水平，a、b兩彈簧的勁度系數(shù)分別為k1、k2，重力加速度為g，則下列說法正確的是()圖11Aa彈簧的伸長量為Ba、b兩彈簧的伸長量的比值為C若彈簧b的左端松脫，則松脫瞬間小鐵球的加速度為D若彈簧a的下端松脫，則松脫瞬間小鐵球的加速度為g答案B解析小鐵球受重力mg、FTa、FTb三個力作用，如圖所示，將彈簧a的彈力沿水平和豎直方向分解，在豎直方向上有FTacos30°mg，而FTak1x1，解得x1，選項A錯誤在水平方向上有FTasin30°FTb，而FTbk2x2，可求得a、b兩彈簧的伸長量的比值為，選項B正確彈簧b的左端松脫瞬間，彈簧a的彈力不變，彈簧a的彈力和小鐵球的重力的合力方向水平向左，大小為mgtan30°，由牛頓第二定律得mgtan30°ma1，可得彈簧b的左端松脫瞬間小鐵球的加速度為a1gtan30°g，選項C錯誤彈簧a的下端松脫瞬間，彈簧b的彈力不變，彈簧b的彈力和小鐵球的重力的合力方向與FTa反向，大小為，由牛頓第二定律得ma2，可得彈簧a的下端松脫瞬間小鐵球的加速度為a2g，選項D錯誤典例2如圖12所示，A、B、C三球的質(zhì)量均為m，輕質(zhì)彈簧一端固定在斜面頂端，另一端與A球相連，A、B間用一個輕桿連接，B、C間由一輕質(zhì)細(xì)線連接傾角為的光滑斜面固定在地面上，彈簧、輕桿與細(xì)線均平行于斜面，系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)，在細(xì)線被燒斷后瞬間，下列說法正確的是()圖12AB球的受力情況未變，加速度為零BA、B兩個小球的加速度均沿斜面向上，大小均為gsinCA、B之間桿的拉力大小為2mgsinDC球的加速度沿斜面向下，大小為2gsin答案B解析細(xì)線燒斷前，ABC作為一個整體，沿斜面方向受力分析得彈簧彈力F3mgsin，對C受力分析，沿斜面方向細(xì)線拉力FTmgsin，細(xì)線燒斷瞬間，彈簧形變量不會變化，彈力不變，對C受力分析，沒有細(xì)線拉力，mgsinma1，加速度a1gsin，選項D錯誤；A、B之間由輕桿連接，相對靜止，對AB整體受力分析可得F2mgsin2ma2，合力沿斜面向上，得a2gsin，選項A錯誤，B正確；對B受力分析，斜面方向受輕桿的彈力和重力沿斜面向下的分力，輕桿彈力FTmgsinma2mgsin，得輕桿彈力FTmgsin，選項C錯誤題組1對牛頓第二定律的理解和應(yīng)用1(多選)下列關(guān)于單位制及其應(yīng)用的說法中，正確的是()A基本單位和導(dǎo)出單位一起組成了單位制B選用的基本單位不同，構(gòu)成的單位制也不同C在物理計算中，如果所有已知量都用同一單位制中的單位表示，只要正確應(yīng)用物理公式其結(jié)果就一定是用這個單位制中的單位來表示的D一般來說，物理公式主要確定各物理量間的數(shù)量關(guān)系，并不一定同時確定單位關(guān)系答案ABC2一個質(zhì)量為m1kg的物塊靜止在水平面上，物塊與水平面間的動摩擦因數(shù)0.2.從t0時刻起物塊同時受到兩個水平力F1與F2的作用，若力F1、F2隨時間的變化如圖1所示，設(shè)物塊受到的最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，重力加速度g取10m/s2，則物塊在此后的運動過程中()圖1A物塊從t0時刻開始運動B物塊運動后先做加速運動再做減速運動，最后勻速運動C物塊加速度的最大值是3m/s2D物塊在t4s時速度最大答案C解析物塊所受最大靜摩擦力等于滑動摩擦力Ffmmg0.2×1×10N2N，物塊在第1s內(nèi)，滿足F1F2Ffm物塊處于靜止?fàn)顟B(tài)，選項A錯誤；第1s物塊靜止，第1s末到第7s末，根據(jù)牛頓第二定律有F1F2Ffmma，F(xiàn)2先減小后增大，故加速度先增大再減小，方向沿F1方向，物塊一直加速，故選項B、D均錯誤，在t4s時加速度最大為amm/s23 m/s2，選項C正確3如圖2所示，光滑水平面上，A、B兩物體用輕彈簧連接在一起，A、B的質(zhì)量分別為m1、m2，在拉力F作用下，A、B共同做勻加速直線運動，加速度大小為a，某時刻突然撤去拉力F，此瞬時A和B的加速度大小為a1和a2，則()圖2Aa10，a20Ba1a，a2aCa1a，a2aDa1a，a2a答案D解析撤去拉力F前，設(shè)彈簧的勁度系數(shù)為k，形變量為x，對A由牛頓第二定律得kxm1a；撤去拉力F后，彈簧的形變量保持不變，對A由牛頓第二定律得kxm1a1，對B由牛頓第二定律kxm2a2，解得a1a、a2a，故選項D正確4一皮帶傳送裝置如圖3所示，皮帶的速度v足夠大，輕彈簧一端固定，另一端連接一個質(zhì)量為m的滑塊，已知滑塊與皮帶之間存在摩擦，當(dāng)滑塊放在皮帶上時，彈簧的軸線恰好水平，若滑塊放到皮帶上的瞬間，滑塊的速度為零，且彈簧正好處于自然長度，則當(dāng)彈簧從自然長度到第一次達(dá)到最長這一過程中，滑塊的速度和加速度的變化情況是()圖3A速度增大，加速度增大B速度增大，加速度減小C速度先增大后減小，加速度先增大后減小D速度先增大后減小，加速度先減小后增大答案D解析滑塊在水平方向受向左的滑動摩擦力Ff和彈簧向右的拉力F拉kx，合力F合FfF拉ma，當(dāng)彈簧從自然長度到第一次達(dá)最長這一過程中，x逐漸增大，拉力F拉逐漸增大，因為皮帶的速度v足夠大，所以合力F合先減小后反向增大，從而加速度a先減小后反向增大；滑動摩擦力與彈簧彈力相等之前，加速度與速度同向，滑動摩擦力與彈簧彈力相等之后，加速度便與速度方向相反，故滑塊的速度先增大，后減小5(多選)如圖4所示，A、B、C三球的質(zhì)量均為m，輕質(zhì)彈簧一端固定在斜面頂端、另一端與A球相連，A、B間由一輕質(zhì)細(xì)線連接，B、C間由一輕桿相連傾角為的光滑斜面固定在地面上，彈簧、細(xì)線與輕桿均平行于斜面，初始系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)，細(xì)線被燒斷的瞬間，下列說法正確的是()圖4AA球的加速度沿斜面向上，大小為gsinBC球的受力情況未變，加速度為0CB、C兩球的加速度均沿斜面向下，大小均為gsinDB、C之間桿的彈力大小為0答案CD解析初始系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)，把BC看成整體，BC受重力2mg、斜面的支持力FN、細(xì)線的拉力FT，由平衡條件可得FT2mgsin，對A進(jìn)行受力分析，A受重力mg、斜面的支持力、彈簧的拉力F彈和細(xì)線的拉力FT，由平衡條件可得：F彈FTmgsin3mgsin，細(xì)線被燒斷的瞬間，拉力會突變?yōu)榱?，彈簧的彈力不變，根?jù)牛頓第二定律得A球的加速度沿斜面向上，大小a2gsin，選項A錯誤；細(xì)線被燒斷的瞬間，把BC看成整體，根據(jù)牛頓第二定律得BC球的加速度agsin，均沿斜面向下，選項B錯誤，C正確；對C進(jìn)行受力分析，C受重力mg、桿的彈力F和斜面的支持力，根據(jù)牛頓第二定律得mgsinFma，解得F0，所以B、C之間桿的彈力大小為0，選項D正確題組2超重和失重問題6關(guān)于超重和失重現(xiàn)象，下列描述中正確的是()A電梯正在減速上升，在電梯中的乘客處于超重狀態(tài)B磁懸浮列車在水平軌道上加速行駛時，列車上的乘客處于超重狀態(tài)C蕩秋千時秋千擺到最低位置時，人處于失重狀態(tài)D“神舟”飛船在繞地球做圓軌道運行時，飛船內(nèi)的宇航員處于完全失重狀態(tài)答案D7若貨物隨升降機運動的vt圖象如圖5所示(豎直向上為正)，則貨物受到升降機的支持力F與時間t關(guān)系的圖象可能是()圖5答案B解析由vt圖象可知：過程為向下勻加速直線運動(加速度向下，失重，F(xiàn)<mg)；過程為向下勻速直線運動(處于平衡狀態(tài)，F(xiàn)mg)；過程為向下勻減速直線運動(加速度向上，超重，F(xiàn)>mg)；過程為向上勻加速直線運動(加速度向上，超重，F(xiàn)>mg)；過程為向上勻速直線運動(處于平衡狀態(tài)，F(xiàn)mg)；過程為向上勻減速直線運動(加速度向下，失重，F(xiàn)<mg)綜合選項分析可知B選項正確8為了讓乘客乘車更為舒適，某探究小組設(shè)計了一種新的交通工具，乘客的座椅能隨著坡度的變化而自動調(diào)整，使座椅始終保持水平，如圖6所示，當(dāng)此車減速上坡時，則乘客(僅考慮乘客與水平面之間的作用)()圖6A處于超重狀態(tài)B不受摩擦力的作用C受到向后(水平向左)的摩擦力作用D所受合力豎直向上答案C解析當(dāng)車減速上坡時，加速度方向沿斜坡向下，人的加速度與車的加速度相同，根據(jù)牛頓第二定律知人的合力方向沿斜面向下，合力的大小不變?nèi)耸苤亓?、支持力和水平向左的靜摩擦力，如圖將加速度沿豎直方向和水平方向分解，則有豎直向下的加速度，則：mgFNmay.FNmg，乘客處于失重狀態(tài)，故A、B、D錯誤，C正確題組3動力學(xué)的兩類基本問題9(多選)如圖7所示，質(zhì)量為m1kg的物體與水平地面之間的動摩擦因數(shù)為0.3，當(dāng)物體運動的速度為10m/s時，給物體施加一個與速度方向相反的大小為F2 N的恒力，在此恒力作用下(取g10 m/s2)()圖7A物體經(jīng)10s速度減為零B物體經(jīng)2s速度減為零C物體速度減為零后將保持靜止D物體速度減為零后將向右運動答案BC10用40N的水平力F拉一個靜止在光滑水平面上、質(zhì)量為20kg的物體，力F作用3s后撤去，則第5s末物體的速度和加速度的大小分別是()Av6m/s，a0Bv10m/s，a2 m/s2Cv6m/s，a2 m/s2Dv10m/s，a0答案A11如圖8所示，一質(zhì)量為1kg的小球套在一根固定的直桿上，直桿與水平面夾角為30°.現(xiàn)小球在F20N的豎直向上的拉力作用下，從A點靜止出發(fā)向上運動，已知桿與球間的動摩擦因數(shù)為.試求：圖8(1)小球運動的加速度大?。?2)若F作用1.2s后撤去，求小球上滑過程中距A點最大距離答案(1)2.5m/s2(2)2.4m解析(1)在力F作用下，由牛頓第二定律得(Fmg)sin30°(Fmg)cos30°ma1解得a12.5m/s2(2)剛撤去F時，小球的速度v1a1t13m/s小球的位移x1t11.8m撤去力F后，小球上滑時，由牛頓第二定律得mgsin30°mgcos30°ma2解得a27.5m/s2小球上滑時間t20.4s上滑位移x2t20.6m則小球上滑的最大距離為xmx1x22.4m.12如圖9所示，粗糙的地面上放著一個質(zhì)量M1.5kg的斜面，斜面部分光滑，底面與地面的動摩擦因數(shù)0.2，傾角37°，在固定在斜面的擋板上用輕質(zhì)彈簧連接一質(zhì)量m0.5kg的小球，彈簧勁度系數(shù)k200N/m，現(xiàn)給斜面施加一水平向右的恒力F，使整體向右以a1 m/s2的加速度勻加速運動(已知sin37°0.6、cos37°0.8，g10m/s2)圖9(1)求F的大??；(2)求出彈簧的形變量及斜面對小球的支持力大小答案(1)6N(2)0.017m3.7N解析(1)整體以a勻加速向右運動，對整體應(yīng)用牛頓第二定律：F(Mm)g(Mm)a得F6N(2)設(shè)彈簧的形變量為x，斜面對小球的支持力為FN對小球受力分析：在水平方向：kxcosFNsinma在豎直方向：kxsinFNcosmg解得：x0.017mFN3.7N.