2019年高考物理 糾錯筆記系列 專題03 牛頓運動定律.doc

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專題03 牛頓運動定律 一、不能用物理規(guī)律解題 不能用牛頓運動定律解題，或不善于用牛頓運動定律解復雜問題，遇到難題想當然地進行分析。 二、不清楚模型的分析關鍵 1．彈簧模型和繩線（桿）模型，尤其是其彈力突變問題。 在因為某部分斷裂而導致的彈簧或繩線（桿）連接體失去一部分約束時，彈簧的彈力不會突變，而是緩慢變化，而繩線（桿）的彈力會發(fā)生突變，變化情況需要具體進行運動分析和受力分析。 2．不會分析超重和失重。 超重和失重的“重”指的是物體本身受到的重力，當支持面對物體向上的作用力（測量工具的測量值，即視重）大于或小于實際的重力時，就是超重或失重。若不能抓住分析關鍵——超重物體的加速度向上、失重物體的加速度向下，就容易分析錯誤。 三、運動狀態(tài)分析和受力分析問題 1．未明確分析的對象。多分析或少分析受力，導致運動狀態(tài)的分析錯誤。 2．對運動狀態(tài)的分析錯誤。運動狀態(tài)的分析要點是速度和加速度，速度關系決定相對運動關系，涉及物體間的相互作用力的分析，加速度則可根據(jù)牛頓第二定律列式，直接計算力的大小和有無。 四、復雜問題、難題的分析 1．臨界問題的分析關鍵是找到臨界條件。不能只注重表面的關鍵詞“相等”、“恰好”等，還要挖掘隱含的臨界條件，如加速度相等、彈力為零、靜摩擦力達到最大、摩擦力為零（即將反向）等。 2．多物體相互牽連（不一定有直接的牽連關系）要注意，只有部分直接牽連的物體（具有相同的運動狀態(tài)）才能用整體法，其他情況一般需要明確物體間的受力關系隔離分析，物體間的相互作用力可能大小相等，但速度不同，也可能具有相同的速度，但加速度不同。 3．分析多過程問題切忌急躁，應根據(jù)速度和加速度的關系逐個過程進行分析，多過程問題的分析關鍵就是分析清楚速度相等、速度為零、加速度相等和加速度為零這四種情況，它們往往是多過程中各子過程的分界點。 4．復雜模型，如傳送帶往返問題、快–板模型，應結合以上3點的注意事項進行綜合分析。 （2018黑龍江省哈爾濱市第六中學）下列說法正確的是 A．在水平面上運動的物體最終停下來，是因為水平方向沒有外力維持其運動的結果 B．運動的物體慣性大，靜止的物體慣性小 C．作用力與反作用力可以作用在同一物體上 D．物體所受的合外力減小，加速度一定減小，而速度不一定減小 本題易錯選A，原因是沒意識到運動狀態(tài)不需要力來維持。 物體的運動不需要力來維持，力是改變物體運動狀態(tài)的原因，在水平面上運動的物體最終停下來，是因為水平方向受到力的作用，故A錯誤；慣性的大小量度是質量，故B錯誤；作用力和反作用力作用在不同的物體上，故C錯誤；根據(jù)牛頓第二定律知，合外力減小，加速度減小，若加速度的方向與速度方向相同，速度增大，故D正確。答案：D。 1．某人在勻速行駛的火車上相對車廂豎直向上跳起，仍落回原處，這是因為 A．人騰空時間很短，人偏后的距離很小，不易察覺 B．人跳起后，車廂內空氣給他一個向前的力，使他隨同火車一起向前運動 C．人跳起的瞬間，車廂的地板給他一個向前的力，使他隨同火車一起向前運動 D．人跳起后直至落地，在水平方向上人和車終具有相同的速度 【答案】D （2018福建省閩侯第二中學、連江華僑中學等五校教學聯(lián)合體）下列關于力的說法錯誤的是 A．力的作用是相互的 B．支持力和壓力的方向總是垂直于支持面 C．彈力、摩擦力是按性質命名的力 D．摩擦力的方向總是與物體運動的方向相反 本題易錯選A，由于疏忽大意，看成讓選正確的。 由牛頓第三定律可知力的作用是相互的，故A正確；彈力的方向總是與接觸面垂直，支持力和壓力的方向總是垂直于支持面，故B正確；彈力、摩擦力，重力是按性質命名的力；故C正確；摩擦力阻礙相對運動，其方向總是與物體相對運動的方向相反，故D錯誤。答案：D。 1．人在沼澤地行走時容易下陷，下陷的過程中 A．人對沼澤地的壓力大于沼澤地對人的支持力 B．人對沼澤地的壓力等于沼澤地對人的支持力 C．沼澤地對人的支持力小于人的重力 D．沼澤地對人的支持力等于人的重力 【答案】B （2018福建省閩侯第二中學、連江華僑中學等五校教學聯(lián)合體）如圖所示，物體a、b用一根不可伸長的細線相連，再用一根輕彈簧跟a相連，彈簧上端固定在天花板上，已知物體a、b的質量相等。當在P點處剪斷繩子的瞬間 A．物體a的加速度大小為零 B．物體a的加速度大小為g C．物體b的加速度大小為零 D．物體b的加速度大小為g 本題易只選D，錯因是不理解彈力突變的意義。 設ab物體的質量為m，剪斷細線前，對ab整體受力分析，受到總重力和彈簧的彈力而平衡，故F=2mg；再對物體a受力分析，受到重力、細線拉力和彈簧的拉力；剪斷細線后，重力和彈簧的彈力不變，細線的拉力減為零，故物體a受到的力的合力等于mg，向上，根據(jù)牛頓第二定律得A的加速度為，故B正確，A錯誤；對物體b受力分析，受到重力、細線拉力，剪斷細線后，重力不變，細線的拉力減為零，故物體b受到的力的合力等于mg，向下，根據(jù)牛頓第二定律得A的加速度為，故C錯誤，D正確。答案：BD。 1．在動摩擦因數(shù)μ=0.2的水平面上有一個質量m=1 kg的小球，小球的一端與水平輕彈簧連接，另一端與不可伸長的輕繩相連，輕繩與豎直方向成θ=45角，如圖所示。小球處于靜止狀態(tài)，且水平面對小球的彈力恰好為零，取重力加速度g=10 m/s2。 A．此時彈簧的彈力為N B．剪斷彈簧瞬間，小球加速度大小為m/s2 C．剪斷細繩瞬間，小球加速度大小為8 m/s2 D．剪斷細繩瞬間，小球受到的合力斜向左上方45 【答案】C （2018云南省昭通）如圖所示，A為電磁鐵，掛在支架C上，放到臺秤的托盤中，在它的正下方有一鐵塊B，鐵塊B靜止時，臺秤示數(shù)為G，當電磁鐵通電后，在鐵塊被吸引上升的過程中，臺秤的示數(shù)將 A．變大 B．變小 C．大于G，但是一恒量 D．先變大，后變小 本題選錯的原因主要有：混淆超重和失重，不能根據(jù)加速度或受力情況分辨超重和失重。 鐵塊被吸起上升的過程中，由于電磁鐵A對B的吸引力越來越大，B做加速度變大的加速上升運動，對整個系統(tǒng)而言，處于超重現(xiàn)象越來越明顯的狀態(tài)(可以認為系統(tǒng)重心也在做加速度變大的加速上升運動)，所以臺秤的示數(shù)應大于G，且不斷變大，故A正確，BCD錯誤。答案：A。 1．如圖所示，A為電磁鐵，掛在支架C上，放在臺秤的托盤中，在它的正下方有一鐵塊B。鐵塊靜止時，臺秤示數(shù)為G。當電磁鐵通電，鐵塊被吸引上升過程中（與A接觸前），臺秤的示數(shù)將 A．因為吸引力是內力，示數(shù)始終不變 B．先大于G，后小于G C．一直大于G D．一直小于G 【答案】C （2018河南大聯(lián)考）如圖1、圖2所示，兩個等高的光滑斜面固定在地面上，斜面傾角，質量相等的小球甲、乙各自在沿斜面向上的拉力作用下從底端由靜止開始向上運動。兩個拉力的功率恒定且相等，兩小球在到達斜面頂端時均已勻速，則在兩小球由斜面底端運動到頂端的過程中，下列說法正確的是 A．最后甲球的速度比乙球的速度大 B．最后甲球的速度與乙球的速度相等 C．甲球運動的時間比乙球運動的時間短 D．甲球運動的時間與乙球運動的時間相等 本題的解題關鍵點是分析清楚豎直向下的力和沿斜面方向的力。 由和得，當加速度減為零的時候速度最大，且，又因為，則最后甲球的速度大于乙球的速度，選項正確、錯誤；由。得甲球運動的時間比乙球運動的時間長，選項CD錯誤。答案：A。 1．如圖所示，物體B的上表面水平，給A、B一個初速度，它們保持相對靜止一起沿斜面下滑，斜面保持靜止不動且受到地面的摩擦力水平向左，則下列判斷正確的有 A．B、C都各受5個力作用 B．水平面對C的支持力大于三物體的重力之和 C．若只減小B的質量，其他條件不變，C有可能不受水平面的摩擦力作用 D．B的上表面一定是粗糙的 【答案】D 如圖所示，在豎直平面內有一半圓，其直徑水平且與另一圓的底部相切于O點，O點恰好是半圓的圓心。有三條光滑軌道a、b、c，它們的上下端分別位于上下兩圓的圓周上，三軌道都經過O點，現(xiàn)讓一物塊先后從三軌道頂端由靜止下滑至底端，則物塊在每一條傾斜軌道上滑動時所經歷的時間關系為 A．tatb>tc C．ta=tb=tc D．不能確定 在已知等時圓的情況下，本題易錯選C。要注意等時圓的下滑軌道是一端為豎直直徑的任一端點，另一端在圓上的光滑軌道。 設軌道與豎直方向夾角為α，小圓半徑為r，半圓半徑為R，則軌道的長度L=2rcos α+R，下滑的加速度a=gcos α，則下滑的時間，α越大，t越大，故ta2 N （3）小物體不會留在桌面上 【解析】（1）當小物體與紙板一起運動時，桌面對紙板間的滑動摩擦力f1=μ(m1+m2)g=1 N （2）隨F增大，小物體和紙板共同運動的加速度增大，小物體受到的靜摩擦力增大，直到達到最大靜摩擦力f2=μm2g，此時兩者一起運動的最大加速度a==μg （2018遼寧省六校協(xié)作體）已知一足夠長的傳送帶與水平面的傾角為θ，以一定的速度勻速運動，某時刻在傳送帶適當?shù)奈恢梅派暇哂幸欢ǔ跛俣鹊奈飰K(如圖甲所示)，以此時為t=0記錄了小物塊之后在傳送帶上運動速度隨時間的變化關系(如圖乙所示)，圖中取沿斜面向上的運動方向為正方向，已知傳送帶的速度保持不變，則 A．物塊在0~t1內運動的位移比在t1~t2內運動的位移小 B．0~t2內，重力對物塊做正功 C．若物塊與傳送帶間的動摩擦因數(shù)為μ，那么 D．0~t2內，傳送帶對物塊做功為W= 本題錯因是不理解劃痕是物體間的最大相對位移，因為發(fā)生相對反向運動時，劃痕疊加但不會抵消；而相對位移在發(fā)生相對的反向運動后會抵消吊。 由圖乙圖線與時間軸所圍面積可看出，物塊在0~t1內運動的位移比在t1~t2內運動的位移大，故A錯誤；由于物塊在0~t1內向下運動的位移大于t1~t2內向上運動的位移，所以0~t2內物體的總位移向下，所以重力對物塊做正功，故B正確；在t1~t2內，物塊向上運動，則有μmgcosθ＞mgsinθ，得μ＞tanθ，故C錯誤；由圖“面積”等于位移可知，物塊的總位移沿斜面向下，高度下降，重力對物塊做正功，設為WG，根據(jù)動能定理得：，則傳送帶對物塊做功 故D錯誤。答案：B。 1．如圖所示，一水平方向足夠長的傳送帶以恒定的速度v1沿順時針方向運動，傳送帶右端有一與傳送帶等高的光滑水平面，一物體以水平向左的速度v2滑上傳送帶后，經過一段時間后又返回光滑水平面上，這時速度為v3，則下列說法正確的是 A．若v1v2，則v3=v2 C．不管v2多大，總有v3=v2 D．只有v1=v2，才有v3=v1 【答案】B （2018河南省安陽）如圖1所示，光滑水平面上靜置一個薄長木板，長木板上表面粗糙，其質量為M，t=0時刻質量為m的物塊以水平速度v滑上長木板，此后木板與物塊運動的v–t圖象如圖2所示，重力加速度，則下列說法正確的是 A．M=m B．M=2m C．木板的長度為8 m D．木板與物塊間的動摩擦因數(shù)為0.1 在分析物塊的運動時，有一段平板車減速，物塊加速，最終共速的過程，若忽略這一部分的分析就容易出錯。 木塊在木板上運動過程中，在水平方向上只受到木板給的滑動摩擦力，故，而v–t圖象的斜率表示加速度，故，解得；對木板受力分析可知，，解得，AD錯誤B正確；從圖中可知物塊和木板最終分離，兩者v–t圖象與坐標軸圍成的面積之差等于木板的長度，故，C正確。答案：BC。 1．某電視臺娛樂節(jié)目在游樂園舉行家庭搬運磚塊比賽活動。比賽規(guī)則是：向滑動的長木板上放磚塊，且每次只能將一塊磚無初速度（相對地面）地放到木板上，木板停止時立即停止搬放，以木板上磚塊多少決定勝負。如圖甲所示，已知木板的上表面光滑且足夠長，比賽過程中木板始終受到恒定的拉力F=20 N作用，未放磚塊時木板以v0 =3 m/s的速度勻速前進。獲得冠軍的家庭上場比賽時平均每隔T=0.8 s放一塊磚，每塊磚的質量m=0.8 kg，從放上第一塊磚開始計時，如圖乙作出了0~0.8 s時間內木板運動的v–t圖象，重力加速度g=10 m/s2。求： （1）木板的質量M及木板與地面間的動摩擦因數(shù)μ； （2）木板停止時，木板上放的磚的塊數(shù)； （3）從放上第一塊磚到木板停止，木板的總位移。 【答案】（1）M=8 kg，μ=0.25 （2）5 （3）7.6 m 【解析】（1）沒有放磚時對木板受力分析有F=μMg 放上第一塊磚時，木板減速，設加速度大小為a1，對木板有μ(M+m)g–F=Ma1 得Ma1=μmg，由圖乙可知a1==0.25 m/s2 則kΔt~(k+1)Δt時間內，木板的平均速度=v0–Δv–Δv=v0– 則木板的位移x=[5v0–(1+4+…+25)]Δt=7.6 m 一、用牛頓第二定律解決動力學問題 （1）從受力確定運動情況（），a=0時處于平衡狀態(tài)，靜止或做勻速直線運動。 （2）從運動情況確定受力（F=ma）。 （3）綜合受力分析和運動狀態(tài)分析，運用牛頓第二定律解決問題。 二、瞬時變化的動力學模型 受外力時的形變量 彈力 彈力能否突變 輕繩 微小不計 拉力 能 輕桿 微小不計 拉力或壓力 能 輕橡皮繩 較大 拉力 不能 輕彈簧 較大 拉力或壓力 不能 三、傳送帶模型分析方法 四、滑塊–木板模型分析方法 1．殲擊機在進人戰(zhàn)斗狀態(tài)時要扔掉副油箱，這樣做是為了 A．減小重力．使運動狀態(tài)保持穩(wěn)定 B．減小慣性，有利于運動狀態(tài)的改變 C．增大加速度，使狀態(tài)不易變化 D．增大速度，使運動狀態(tài)易于改變 【答案】B 【解析】殲擊機在戰(zhàn)斗前要拋掉副油箱，是為了減小飛機的質量來減小飛機的慣性，使自身的運動狀態(tài)容易改變，以提高殲擊機的靈活性，選B。 2．以下說法正確的是 A．人走在松軟的土地上會下陷，說明人對地面的壓力大于地面對人的支持力 B．物體的加速度不變，則物體所受力的合力一定為恒力 C．物體速度變化量越大，則物體所受力的合力越大 D．做曲線運動的物體其加速度一定變化 【答案】B 3．如圖所示，使雞蛋A快速向另一完全一樣的靜止雞蛋B撞去，結果每次都是被撞擊的雞蛋B被撞破，則下列說法正確的是 A．A雞蛋的慣性大于B雞蛋的慣性 B．A對B的作用力的大小大于B對A的作用力的大小 C．A對B的作用力的大小等于B對A的作用力的大小 D．碰撞瞬間，A雞蛋內蛋白由于慣性會對A蛋殼產生向前的作用力 【答案】CD 【解析】慣性大小的唯一量度是質量，完全一樣的兩個雞蛋質量相等，慣性相同，A錯誤；A對B的作用力和B對A的作用力為作用力與反作用力，一定大小相等，B錯誤，C正確；碰撞瞬間，A雞蛋內蛋白由于慣性會對A蛋殼產生向前的作用力，A蛋殼碰撞部位還受到B對它的作用力，兩者方向相反，合力較小，而被撞擊的B蛋殼僅受到A對B的作用力而被撞破，D正確。 4．如圖所示，物塊a、b和c的質量相同，a和b、b和c之間用完全相同的輕彈簧S1和S2相連，通過系在a上的細線懸掛于固定點O；整個系統(tǒng)處于靜止狀態(tài)；現(xiàn)將細繩剪斷，將物塊a的加速度記為a1，S1和S2相對原長的伸長分別為Δl1和Δl2，重力加速度大小為g，在剪斷瞬間 A．a1=3g B．a1=0 C．Δl1=2Δl2 D．Δl1=Δl2 【答案】AC 5．（2018重慶市第一中學、合肥八中、石家莊市第一中學）如圖，一水平的淺色長傳送帶上放置一質量為m的煤塊(可視為質點)，煤塊與傳送帶之間的動摩擦因數(shù)為μ。初始時，傳送帶與煤塊都是以速度v作勻速直線運動；現(xiàn)讓傳送帶以加速度a作勻減速運動，速度減為零后保持靜止；又經過一段時間，煤塊靜止，傳送帶上留下了一段黑色痕跡，重力加速度大小為g，則痕跡長度為 A． B． C． D． 【答案】D 【解析】傳送帶的運動是勻減速直線運動，加速度為a，減速到零運動的位移為：而煤塊的運動也是勻減速直線運動，根據(jù)牛頓第二定律，。減速到零運動走過的位移為，由于煤塊和皮帶是同一方向運動的，所以痕跡的長度即相對位移為：故D正確。 6．（2018湖北省荊州市沙市中學）質量分別為2 kg和3 kg的物塊A、B放在光滑水平面上并用輕質彈簧相連，如圖所示，今用大小為作用在A上使AB相對靜止一起向前勻加速運動，則下列說法正確的是 A．彈簧的彈力大小等于8 N B．彈簧的彈力大小等于12 N C．突然撤去F瞬間，A的加速度大小為0 D．突然撤去F瞬間，B的加速度大小為4 【答案】BD 7．（2018安徽省淮南）如圖所示，傾角為θ的斜面體C置于水平地面上，一條細線一端與斜面上的物體B相連，另一端繞過輕質滑輪與物體A相連，該滑輪用另一條細線懸掛在天花板上的O點，細線與豎直方向成ɑ角，A、B、C始終處于靜止狀態(tài)，不計細繩與滑輪間摩擦。下列說法正確的是 A．若僅增大A的質量，則B對C的摩擦力一定增大 B．若僅增大A的質量，則地面對C的摩擦力一定增大 C．若僅增大B的質量，則B受到的摩擦力一定增大 D．若僅將C向左緩慢移動一點，ɑ角將增大 【答案】BD 8．（2018普通高等學校招生全國統(tǒng)一考試模擬試題）如圖所示，足夠長的木板P靜止于光滑水平面上，小滑塊Q位于木板P的最右端，木板P與小滑塊Q之間的動摩擦因數(shù)，木板P與小滑塊Q質量相等，均為m=1 kg。用大小為6 N、方向水平向右的恒力F拉動木板P加速運動1 s后將其撤去，系統(tǒng)逐漸達到穩(wěn)定狀態(tài)，已知重力加速度g取10 m/s2，下列說法正確的是 A．木板P與小滑塊Q所組成的系統(tǒng)的動量增加量等于拉力F的沖量 B．拉力F做功為6 J C．小滑塊Q的最大速度為3 m/s D．整個過程中，系統(tǒng)因摩擦而產生的熱量為3 J 【答案】ACD 【解析】對系統(tǒng)由動量定理：，即木板P與小滑塊Q組成的系統(tǒng)的動量增量一定等于拉力F的沖量，選項A正確；若木板P與小滑塊Q相對靜止一起加速運動，則拉力F不能超過，拉力F為6 N，大于4 N，故二者發(fā)生相對滑動，對木板P由牛頓第二定律：F–μmg=ma，解得a=4 m/s2，1 s內木板P的位移x=at2=2 m，拉力F做功W=Fx=12 J，選項B錯誤；二者共速時，小滑塊Q的速度最大，F(xiàn)t=2mv共，解得v共=3 m/s；選項C正確；整個過程中，對系統(tǒng)由能量守恒可知，解得Q=3 J，選項D正確。 9．（2018江西省撫州市臨川區(qū)第一中學）質量為3m足夠長的木板靜止在光滑的水平面上，木板上依次排放質量均為m的木塊1、2、3，木塊與木板間的動摩擦因數(shù)均為μ?，F(xiàn)同時給木塊l、2、3水平向右的初速度v0、2v0、3v0，已知重力加速度為g。則下列說法正確的是 A．1木塊相對靜止前，木板是靜止的 B．1木塊的最小速度是 C．2木塊的最小速度是 D．木塊3從開始運動到相對靜止時位移是 【答案】CD 為由動量守恒可得，解得：，故C正確；當木塊3相對靜止時，速度達到最小，此時四個物體共速，設速度為，則由動量守恒可得：，解得：，對木塊3，由動能定理可知，解得：，故D正確。 10．（2018山東省日照）如圖甲所示，靜止在水平地面上的物塊A，受到水平拉力F的作用，F(xiàn)與時間t的關系如圖乙所示，設物塊與地面之間的靜摩擦力最大值fm與滑動摩擦力大小相等，t0、t1、t2、t3時間間隔相等。則下列說法中正確的是 A．t0時刻加速度不為零 B．t3時刻加速度為零 C．t1時刻物塊的加速度最大 D．t2時刻物塊的速度最大 【答案】CD 11．（2018黑龍江省哈爾濱市第六中學）質量為2 kg的木板B靜止在水平面上，可視為質點的物塊A從木板的左側沿木板上表面水平沖上木板，如圖甲所示．A的v–t圖象如圖乙所示，重力加速度g=10 m/s2，求： (1)A與B上表面之間的動摩擦因數(shù)μ1； (2)木板B與水平面間的動摩擦因數(shù)μ2； (3)A的質量。 【答案】（1）0.2 （2）0.1 （3）6 kg 【解析】(1)由圖象可知，A在0~1 s內的加速度 對A由牛頓第二定律得，–μ1mg=ma1 對B由牛頓第二定律得，μ1mg–μ2(M＋m)g=Ma2 代入數(shù)據(jù)解得：m=6 kg