物理備課資料 二 力與直線運動 熱點剖析 牛頓運動定律在直線運動中的應(yīng)用

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1、高考熱點剖析牛頓運動定律在直線運動中的高考熱點剖析牛頓運動定律在直線運動中的應(yīng)用應(yīng)用全全國國卷卷高高考考真真題題剖剖析析20162016年年卷卷,19,19( (牛頓運動定律及運牛頓運動定律及運動學(xué)公式應(yīng)用動學(xué)公式應(yīng)用) )20152015年年卷卷,20,20( (連接體問題連接體問題) )20152015年年卷卷,20,20( (運動學(xué)圖像綜運動學(xué)圖像綜合分析合分析) )20172017年年卷卷,20,20( (動力學(xué)圖像動力學(xué)圖像分析分析) )甲、乙實心小球由甲、乙實心小球由同一材料制成同一材料制成,m,m甲甲 m m乙乙, ,受到阻力與半徑受到阻力與半徑成正比成正比, ,比較下落相比較下

2、落相同距離同距離, ,所用時間長所用時間長短、速度大小、加短、速度大小、加速度大小速度大小在一東西向的水平直鐵軌在一東西向的水平直鐵軌上上, ,停放著一列已用掛鉤連停放著一列已用掛鉤連接好的車廂接好的車廂. .當(dāng)機車在東邊當(dāng)機車在東邊拉著這列車廂以大小為拉著這列車廂以大小為a a的的加速度向東行駛時加速度向東行駛時, ,連接某連接某兩相鄰車廂的掛鉤兩相鄰車廂的掛鉤P P和和Q Q間間的拉力大小為的拉力大小為F;F;當(dāng)機車在當(dāng)機車在西邊拉著車廂以大小為西邊拉著車廂以大小為 的加速度向西行駛時的加速度向西行駛時,P,P和和Q Q間的拉力大小仍為間的拉力大小仍為F.F.求車求車廂節(jié)數(shù)廂節(jié)數(shù)物塊滑上斜

3、面后物塊滑上斜面后返回出發(fā)點返回出發(fā)點, ,判判斷能否求出斜面斷能否求出斜面的傾角、物塊的的傾角、物塊的質(zhì)量、物塊與斜質(zhì)量、物塊與斜面間的動摩擦因面間的動摩擦因數(shù)以及物塊上滑數(shù)以及物塊上滑的最大高度的最大高度物塊在合外力物塊在合外力F F作用下沿直線作用下沿直線運動運動, ,求各個時求各個時刻的速度及刻的速度及動量動量23a全全國國卷卷高高考考真真題題剖剖析析20172017年年卷卷,24,24( (牛頓運動定律與運動學(xué)公式牛頓運動定律與運動學(xué)公式的應(yīng)用的應(yīng)用) )20172017年年卷卷,25(,25(滑塊滑塊滑板滑板) )20152015年年卷卷,25(,25(滑塊滑塊滑板滑板) )冰球從

4、起跑線以初速度冰球從起跑線以初速度v v0 0滑滑向擋板向擋板, ,同時從起跑線運動員同時從起跑線運動員靜止勻加速滑向小旗靜止勻加速滑向小旗. .要求當(dāng)要求當(dāng)冰球到達擋板時冰球到達擋板時, ,運動員至少運動員至少到達小旗處到達小旗處. .確定冰球與冰面確定冰球與冰面之間的動摩擦因數(shù)、運動員之間的動摩擦因數(shù)、運動員的最小加速度的最小加速度木板靜止于水平地面上木板靜止于水平地面上, ,兩兩端的兩個滑塊以相同的初端的兩個滑塊以相同的初速度相向滑動速度相向滑動, ,兩者與木板兩者與木板間、木板與地面間都有摩間、木板與地面間都有摩擦擦.A,B.A,B相遇時相遇時,A,A與木板恰與木板恰好相對靜止好相對靜

5、止. .確定確定B B與木板與木板相對靜止時相對靜止時, ,木板的速度木板的速度; ;確定確定A,BA,B開始運動時開始運動時, ,兩者兩者之間的距離之間的距離小物塊與木板一起向小物塊與木板一起向右運動右運動, ,木板與墻壁碰木板與墻壁碰撞后返回撞后返回, ,求木板與地求木板與地面、小物塊與木板間面、小物塊與木板間的動摩擦因數(shù)的動摩擦因數(shù), ,木板的木板的最小長度最小長度, ,木板右端離木板右端離墻壁的最終距離墻壁的最終距離全全國國卷卷高高考考真真題題剖剖析析20152015年年卷卷,25(,25(滑塊滑塊滑板滑板) )20172017年年卷卷,25,25( (牛頓運動定律及運動學(xué)公牛頓運動定

6、律及運動學(xué)公式應(yīng)用式應(yīng)用) )20162016年年卷卷,24,24( (牛頓運動定律及運動牛頓運動定律及運動學(xué)公式在磁場中的學(xué)公式在磁場中的應(yīng)用應(yīng)用) )石板石板B B靜止在山坡靜止在山坡C C上上,B,B上靜止一碎石堆上靜止一碎石堆A.A.某次某次暴雨中暴雨中,A,B,A,B間間,B,C,B,C間的間的動摩擦因數(shù)變小動摩擦因數(shù)變小,A,B,A,B開開始運動始運動. .確定不同時刻確定不同時刻A A和和B B加速度的大小加速度的大小,A,A在在B B上總的運動時間上總的運動時間帶電油滴在帶電油滴在E E1 1的勻強電場中的勻強電場中豎直向上勻速運動豎直向上勻速運動, ,在位置在位置A A時時,

7、 ,電場強度突然增大電場強度突然增大, ,時間時間t t1 1后突然反向后突然反向, ,持續(xù)同樣一持續(xù)同樣一段時間段時間. .確定油滴的末速度確定油滴的末速度, ,確定后來的電場強度比原來確定后來的電場強度比原來的大時的大時t t1 1和和v v0 0應(yīng)滿足的條件應(yīng)滿足的條件金屬桿在水平向右、大金屬桿在水平向右、大小為小為F F的恒定拉力作用的恒定拉力作用下由靜止開始運動下由靜止開始運動, ,且且在磁場中恰好能保持勻在磁場中恰好能保持勻速運動速運動, ,動摩擦因數(shù)為動摩擦因數(shù)為,求電動勢大小及電求電動勢大小及電阻阻值阻阻值技技法法提提煉煉1.1.牢記基本定律牢記基本定律: :牛頓第二定律牛頓第

8、二定律, ,即即F F合合=ma=ma或或F Fx x=ma=max x,F,Fy y=ma=may y. .2.2.熟記幾種方法熟記幾種方法, ,解題暢通無阻解題暢通無阻(1)(1)對圖像問題對圖像問題, ,要多從由圖線的斜率要多從由圖線的斜率, ,圖線與時間軸圍成的面積的物理意義圖線與時間軸圍成的面積的物理意義上挖掘信息上挖掘信息. .(2)(2)對與系統(tǒng)相關(guān)的問題對與系統(tǒng)相關(guān)的問題, ,要交叉選用整體法與隔離法要交叉選用整體法與隔離法. .(3)(3)摩擦力的分析是摩擦力的分析是“傳送帶傳送帶”“”“滑塊滑塊- -滑板滑板”問題的突破點問題的突破點. .(4)(4)加速度不同是把多過程問

9、題劃分成各個分階段的依據(jù)加速度不同是把多過程問題劃分成各個分階段的依據(jù), ,速度是聯(lián)系各個分速度是聯(lián)系各個分階段的橋梁階段的橋梁. .3.3.幾個好用的結(jié)論幾個好用的結(jié)論, ,要牢記巧用要牢記巧用(1)(1)勻減速直線運動可視為反方向的勻加速直線運動勻減速直線運動可視為反方向的勻加速直線運動. .(2)(2)單棒切割磁感線時的安培力單棒切割磁感線時的安培力F= .F= .4.4.臨界問題臨界問題(1)(1)滑塊不從板上掉下來的臨界條件是滑塊到達滑板末端滑塊不從板上掉下來的臨界條件是滑塊到達滑板末端, ,且兩者共速且兩者共速. .(2)(2)滑塊與滑板達到共速時滑塊與滑板達到共速時, ,是摩擦力

10、發(fā)生突變的臨界條件是摩擦力發(fā)生突變的臨界條件. .22B L vRr常?？伎碱愵愋托?.1.動力學(xué)圖像的綜合問題動力學(xué)圖像的綜合問題2.2.連接體問題連接體問題(1)(1)加速度大小相等加速度大小相等, ,方向相同方向相同(2)(2)加速度大小相等加速度大小相等, ,方向不同方向不同3.3.牛頓運動定律與運動學(xué)公式的實際應(yīng)用牛頓運動定律與運動學(xué)公式的實際應(yīng)用4.4.動力學(xué)中的臨界極值問題動力學(xué)中的臨界極值問題(1)(1)接觸與脫離的臨界問題接觸與脫離的臨界問題(2)(2)疊加體系統(tǒng)的臨界極值問題疊加體系統(tǒng)的臨界極值問題5.“5.“滑塊滑塊滑板滑板”模型模型(1)(1)滑塊與滑板達到共同速度后相

11、對靜止滑塊與滑板達到共同速度后相對靜止(2)(2)滑塊與滑板達到共同速度后相對滑動滑塊與滑板達到共同速度后相對滑動6.6.應(yīng)用牛頓運動定律分析電場中的物體往復(fù)運動問題應(yīng)用牛頓運動定律分析電場中的物體往復(fù)運動問題7.7.應(yīng)用牛頓運動定律分析電磁感應(yīng)中的物體運動問題應(yīng)用牛頓運動定律分析電磁感應(yīng)中的物體運動問題【熱點集訓(xùn)熱點集訓(xùn)】1.1.加速度方向相同的連接體加速度方向相同的連接體 如圖所示如圖所示, ,質(zhì)量分別為質(zhì)量分別為m m和和2m2m的兩個小球置于的兩個小球置于光滑水平面上光滑水平面上, ,且固定在一輕質(zhì)彈簧的兩端且固定在一輕質(zhì)彈簧的兩端, ,現(xiàn)沿彈簧軸線方向在質(zhì)量為現(xiàn)沿彈簧軸線方向在質(zhì)量為

12、2m2m的的小球上施加一水平向右的拉力小球上施加一水平向右的拉力F F1 1, ,使兩球一起做勻加速運動使兩球一起做勻加速運動, ,則此時兩球間的則此時兩球間的距離為距離為x x1 1, ,若沿彈簧軸線方向在質(zhì)量為若沿彈簧軸線方向在質(zhì)量為m m的小球上施加一水平向左的拉力的小球上施加一水平向左的拉力F F2 2, ,使使兩球一起做勻加速運動兩球一起做勻加速運動, ,則此時兩球間的距離為則此時兩球間的距離為x x2 2, ,已知已知x x1 1=2x=2x2 2, ,則有則有( ( ) )A.FA.F1 1=F=F2 2B.FB.F1 1=4F=4F2 2C.FC.F1 14F4F2 2D.FD

13、.F1 1=2F=2F2 2C C 2.2.加速度方向不同的連接體加速度方向不同的連接體 ( (多選多選) )如圖所示如圖所示, ,一根輕繩跨過定滑輪一根輕繩跨過定滑輪, ,兩端分兩端分別系著質(zhì)量為別系著質(zhì)量為m m1 1,m,m2 2的小物塊的小物塊A A和和B,AB,A放在地面上放在地面上,B,B離地面有一定高度離地面有一定高度. .當(dāng)當(dāng)B B的質(zhì)量的質(zhì)量發(fā)生變化時發(fā)生變化時,A,A上升的加速度上升的加速度a a和拉和拉A A繩的拉力繩的拉力F F也將隨之變化也將隨之變化( (全過程全過程A A始終未碰始終未碰到滑輪到滑輪,B,B始終未觸地始終未觸地).).已知重力加速度為已知重力加速度為

14、g,g,不計輕繩和滑輪之間的摩擦不計輕繩和滑輪之間的摩擦, ,則下則下列關(guān)于列關(guān)于a a與與m m2 2及及T T與與m m2 2關(guān)系的圖像關(guān)系的圖像, ,描述正確的是描述正確的是( ( ) ) AC AC 3.3.運動圖像與動力學(xué)的綜合運動圖像與動力學(xué)的綜合(20172017吉林實驗中學(xué)二模吉林實驗中學(xué)二模) )如圖如圖( (甲甲) )所示所示, ,一輕一輕質(zhì)彈簧的下端固定在水平面上質(zhì)彈簧的下端固定在水平面上, ,上端放置一物體上端放置一物體( (物體與彈簧不連接物體與彈簧不連接),),初始時初始時物體處于靜止?fàn)顟B(tài)物體處于靜止?fàn)顟B(tài). .現(xiàn)用豎直向上的拉力現(xiàn)用豎直向上的拉力F F作用在物體上作

15、用在物體上, ,使物體開始向上做勻使物體開始向上做勻加速運動加速運動, ,拉力拉力F F與物體位移與物體位移x x之間的關(guān)系如圖之間的關(guān)系如圖( (乙乙) )所示所示(g=10 m/s(g=10 m/s2 2),),則下列結(jié)則下列結(jié)論正確的是論正確的是( ( ) )A.A.物體的加速度大小為物體的加速度大小為5 m/s5 m/s2 2B.B.彈簧的勁度系數(shù)為彈簧的勁度系數(shù)為7.5 N/cm7.5 N/cmC.C.物體的質(zhì)量為物體的質(zhì)量為3 kg3 kgD.D.物體與彈簧分離時物體與彈簧分離時, ,彈簧處于壓縮狀態(tài)彈簧處于壓縮狀態(tài)A A 解析解析: :剛開始物體處于靜止?fàn)顟B(tài)剛開始物體處于靜止?fàn)顟B(tài)

16、, ,重力和彈力二力平衡重力和彈力二力平衡, ,有有mg=kx,mg=kx,拉力拉力F F1 1為為10 N10 N時時, ,彈簧彈力和重力平衡彈簧彈力和重力平衡, ,合力等于拉力合力等于拉力, ,根據(jù)牛頓第二定律根據(jù)牛頓第二定律, ,有有F F1 1+kx-mg=ma,+kx-mg=ma,物體與彈簧分離后物體與彈簧分離后, ,拉力拉力F F2 2為為30 N,30 N,根據(jù)牛頓第二定律根據(jù)牛頓第二定律, ,有有F F2 2- -mg=ma,mg=ma,聯(lián)立解得聯(lián)立解得m=2 kg,k=500 N/m=5 N/cm,a=5 m/sm=2 kg,k=500 N/m=5 N/cm,a=5 m/s2

17、 2, ,選項選項A A正確正確,B,C,B,C錯錯誤誤; ;物體與彈簧分離時物體與彈簧分離時, ,彈簧恢復(fù)原長彈簧恢復(fù)原長, ,選項選項D D錯誤錯誤. .4.4.應(yīng)用牛頓運動定律分析電場中物體的運動應(yīng)用牛頓運動定律分析電場中物體的運動 ( (多選多選) )地面附近存在著一有界地面附近存在著一有界電場電場, ,邊界邊界MNMN將某空間分成上、下兩個區(qū)域?qū)⒛晨臻g分成上、下兩個區(qū)域,在區(qū)域在區(qū)域中有豎直向上的勻中有豎直向上的勻強電場強電場, ,在區(qū)域在區(qū)域中離邊界某一高度處由靜止釋放一質(zhì)量為中離邊界某一高度處由靜止釋放一質(zhì)量為m m的帶電小球的帶電小球A,A,如如圖圖( (甲甲) )所示所示,

18、,小球運動的小球運動的v v- -t t圖像如圖圖像如圖( (乙乙) )所示所示, ,已知重力加速度為已知重力加速度為g,g,不計空氣不計空氣阻力阻力, ,則則( ( ) )A.A.在在t=2.5 st=2.5 s時時, ,小球經(jīng)過邊界小球經(jīng)過邊界MNMNB.B.小球受到的重力與電場力之比為小球受到的重力與電場力之比為3535C.C.在小球向下運動的整個過程中在小球向下運動的整個過程中, ,重力做的功與小球克服電場力做的功大小重力做的功與小球克服電場力做的功大小相等相等D.D.在小球進入電場到再次從電場中出來過程中小球所受沖量大小為在小球進入電場到再次從電場中出來過程中小球所受沖量大小為2mv

19、2mv1 1BCD BCD 5.5.微粒在電磁場中的直線運動微粒在電磁場中的直線運動 質(zhì)量為質(zhì)量為m m、電荷量為、電荷量為q q的微粒的微粒, ,以速度以速度v v與水平與水平方向成方向成角從角從O O點進入方向如圖所示的正交的勻強電場點進入方向如圖所示的正交的勻強電場( (電場強度大小為電場強度大小為E)E)和和勻強磁場勻強磁場( (磁感應(yīng)強度大小為磁感應(yīng)強度大小為B)B)組成的混合場區(qū)組成的混合場區(qū), ,該微粒在電場力、洛倫茲力該微粒在電場力、洛倫茲力和重力的作用下和重力的作用下, ,恰好沿直線運動到恰好沿直線運動到A,A,重力加速度為重力加速度為g,g,下列說法中正確的是下列說法中正確

20、的是( ( ) )A.A.該微粒一定帶正電該微粒一定帶正電B.B.微粒從微粒從O O到到A A的運動可能是勻變速運動的運動可能是勻變速運動C.C.該磁場的磁感應(yīng)強度大小為該磁場的磁感應(yīng)強度大小為D.D.該電場的場強為該電場的場強為Bvcos Bvcos cosmgqvC C 解析解析: :若微粒帶正電若微粒帶正電, ,電場力水平向左電場力水平向左, ,洛倫茲力垂直洛倫茲力垂直O(jiān)AOA斜向右下方斜向右下方, ,則電場則電場力、重力、洛倫茲力不能平衡力、重力、洛倫茲力不能平衡; ;若微粒帶負電若微粒帶負電, ,符合題意符合題意, ,選項選項A A錯誤錯誤; ;微粒微粒如果做勻變速運動如果做勻變速運

21、動, ,重力和電場力不變重力和電場力不變, ,而洛倫茲力變化而洛倫茲力變化, ,微粒不能沿直線微粒不能沿直線運動運動, ,與題意不符與題意不符, ,選項選項B B錯誤錯誤; ;由平衡條件得由平衡條件得qvBcos =mg,qvBsin =qE,qvBcos =mg,qvBsin =qE,知選項知選項C C正確正確,D,D錯誤錯誤. .6.6.應(yīng)用牛頓運動定律分析電磁感應(yīng)中物體的運動應(yīng)用牛頓運動定律分析電磁感應(yīng)中物體的運動(20172017四川成都二診四川成都二診) )( (多選多選) )如圖所示如圖所示, ,兩根足夠長的平行金屬導(dǎo)軌相距兩根足夠長的平行金屬導(dǎo)軌相距L,L,其中其中NONO1 1

22、,QO,QO2 2部分水平部分水平, ,傾斜部分傾斜部分MN,PQMN,PQ與水平面的夾角均為與水平面的夾角均為,整個空間存在磁感應(yīng)強度為整個空間存在磁感應(yīng)強度為B B的勻強磁場的勻強磁場, ,磁場磁場方向垂直導(dǎo)軌平面方向垂直導(dǎo)軌平面MNQPMNQP向上向上. .長為長為L L的金屬棒的金屬棒ab,cdab,cd與導(dǎo)軌垂直放置且接觸良好與導(dǎo)軌垂直放置且接觸良好, ,其中其中abab光滑光滑,cd,cd粗糙粗糙, ,棒的質(zhì)量均為棒的質(zhì)量均為m m、電阻均為、電阻均為R.R.將將abab由靜止釋放由靜止釋放, ,在在abab下滑下滑至速度剛達到穩(wěn)定的過程中至速度剛達到穩(wěn)定的過程中,cd,cd始終靜

23、止不動始終靜止不動. .若導(dǎo)軌電阻不計若導(dǎo)軌電阻不計, ,重力加速度為重力加速度為g,g,則在上述過程中則在上述過程中( ( ) )A.abA.ab棒做加速度減小的加速運動棒做加速度減小的加速運動B.abB.ab棒下滑的最大速度為棒下滑的最大速度為C.cdC.cd棒所受摩擦力的最大值為棒所受摩擦力的最大值為mgsin cos mgsin cos D.cdD.cd棒中產(chǎn)生的熱量等于棒中產(chǎn)生的熱量等于abab棒機械能的減少量棒機械能的減少量AC AC 22sinmgRB L7.7.臨界極值問題臨界極值問題(20172017海南卷海南卷,14,14) )一輕彈簧的一端固定在傾角為一輕彈簧的一端固定在

24、傾角為的固定的固定光滑斜面的底部光滑斜面的底部, ,另一端和質(zhì)量為另一端和質(zhì)量為m m的小物塊的小物塊a a相連相連, ,如圖所示如圖所示. .質(zhì)量為質(zhì)量為 m m的小的小物塊物塊b b緊靠緊靠a a靜止在斜面上靜止在斜面上, ,此時彈簧的壓縮量為此時彈簧的壓縮量為x x0 0, ,從從t=0t=0時開始時開始, ,對對b b施加沿斜施加沿斜面向上的外力面向上的外力, ,使使b b始終做勻加速直線運動始終做勻加速直線運動. .經(jīng)過一段時間后經(jīng)過一段時間后, ,物塊物塊a,ba,b分離分離; ;再再經(jīng)過同樣長的時間經(jīng)過同樣長的時間,b,b距其出發(fā)點的距離恰好也為距其出發(fā)點的距離恰好也為x x0

25、0. .彈簧的形變始終在彈性限彈簧的形變始終在彈性限度內(nèi)度內(nèi), ,重力加速度大小為重力加速度大小為g.g.求求: : 35(1)(1)彈簧的勁度系數(shù)彈簧的勁度系數(shù); ;(2)(2)物塊物塊b b加速度的大小加速度的大小; ;(3)(3)在物塊在物塊a,ba,b分離前分離前, ,外力大小隨時間變化的關(guān)系式外力大小隨時間變化的關(guān)系式. .8.8.滑塊滑塊滑板問題滑板問題(20172017江西南昌模擬江西南昌模擬) )如圖所示如圖所示, ,在水平地面上建立在水平地面上建立x x軸軸, ,有一個質(zhì)量有一個質(zhì)量m=1 kgm=1 kg的木塊放在質(zhì)量為的木塊放在質(zhì)量為M=2 kgM=2 kg的長木板上的長

26、木板上, ,木板長木板長L=11.5 m.L=11.5 m.已已知木板與地面間的動摩擦因數(shù)為知木板與地面間的動摩擦因數(shù)為1 1=0.1,=0.1,木塊與長木板之間的動摩擦因數(shù)為木塊與長木板之間的動摩擦因數(shù)為2 2=0.9(=0.9(設(shè)最大靜摩擦力等于滑動摩擦力設(shè)最大靜摩擦力等于滑動摩擦力).).木塊與長木板保持相對靜止共同木塊與長木板保持相對靜止共同向右運動向右運動, ,已知木板的左端已知木板的左端A A點經(jīng)過坐標(biāo)原點點經(jīng)過坐標(biāo)原點O O時的速度為時的速度為v v0 0=10 m/s,=10 m/s,在坐標(biāo)為在坐標(biāo)為x=21 mx=21 m處的處的P P點處有一擋板點處有一擋板, ,木板與擋板

27、瞬間碰撞后立即以原速率反向彈回木板與擋板瞬間碰撞后立即以原速率反向彈回, ,而而木塊在此瞬間速度不變木塊在此瞬間速度不變, ,若碰后立刻撤去擋板若碰后立刻撤去擋板,g,g取取10 m/s10 m/s2 2. .求求: : (1)(1)木板碰擋板時的速度大小木板碰擋板時的速度大小v v1 1; ;答案答案: :(1)9 m/s(1)9 m/s(2)(2)碰后木板與木塊剛好共速時的速度碰后木板與木塊剛好共速時的速度; ;答案答案: :(2)1.8 m/s(2)1.8 m/s方向向左方向向左(3)(3)最終木板停止運動時最終木板停止運動時A,PA,P間的距離間的距離. .答案答案: :(3)19.60 m(3)19.60 m