2024届(人教版)新高三高考物理一轮复习题型练习卷：牛顿运动定律的综合应用

牛顿运动定律的综合应用

题型一 运动状态分析

1.物体运动状态分析包括受力情况分析,速度、加速度随时间变化的分析。

2.物体运动性质的判断方法:明确物体的初始运动状态;明确物体的受力情况;根据物体做各种性质运动的条件即可判定物体的运动情况、加速度变化情况及速度变化情况。

[典例1] 蹦极是一项新兴的极限运动,跳跃者把一端固定的长弹性绳绑在踝关节等处,从几十米高处跳下,在弹性绳的作用下反复下落、弹起。如图是某次蹦极下落过程的示意图,O点为弹性绳固定点,也是人的起跳点,A点是弹性绳刚被拉直时人的位置,B点是下落到达的最低点。下列说法中正确的是( )

A.O到B过程中人下落至A点时速度最大 B.A到B过程中人先加速后减速 C.A到B过程中人的加速度一直增大 D.人运动至B点时处于平衡状态

变式1:如图,一小球从高h处自由下落进入水中,若小球在水中所受阻力为F=kv,且水足够深,则( )

2

A.h越大,匀速时速度v越大

B.小球入水后先做加速度变小的加速运动,后做匀速运动 C.小球入水后可能一直做匀速直线运动 D.小球在水中开始匀速运动的位置与h无关 题型二 运动图象类型问题 1.图象的类型

(1)已知物体在一过程中所受的某个力随时间变化的图线,要求分析物体的运动情况。 (2)已知物体在一运动过程中速度、加速度随时间变化的图线,要求分析物体的受力情况。

2.问题的实质

运动图象问题是力与运动的关系问题,求解这类问题的关键是理解图象的物理意义,理解图象的轴、点、线、截距、斜率、面积六大功能。

[典例2] 如图甲所示,在风洞实验室里,一根足够长的细杆与水平面成θ=37°角并固定,质量为m=1 kg的小球穿在细杆上静止于细杆底端O点,今有水平向右的风力F作用于小球上,经时间t1=2 s后停止,小球沿细杆运动的部分vt 图象如图乙所示(取g=10 m/s,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8)。试求:

2

(1)小球在0～2 s内的加速度a1和0～4 s内的位移x;

(2)杆和球间的动摩擦因数μ及0～2 s内风对小球作用力F的大小。

变式2:如图甲,一物块在t=0时刻滑上一固定斜面,其运动的v-t图线如图乙所示。若重力加速度及图中的v0,v1,t1均为已知量,则无法求出( )

A.斜面的倾角 B.物块的质量

C.物块与斜面间的动摩擦因数 D.物块沿斜面向上滑行的最大高度 题型三 动力学中的多过程问题

物体在外力作用下运动且涉及多个过程的问题,其解题要点为: (1)分析每一个过程的受力及运动情况。 (2)注意过程与过程的衔接,关键是速度。

[典例3] 如图所示,倾斜滑雪道AB与CD的倾角分别为θ1= 30°和θ2=45°,水平滑雪道BC长度L=25 m,水平滑雪道与倾斜滑雪道之间均平滑连接。一位质量m=60 kg的滑雪者从距水平滑道高h=25 m 处由静止开始下滑,经过水平滑道后冲上另一倾斜滑道。已知滑雪者与水平滑道BC和倾斜滑道CD的动摩擦因数μ=0.2,与倾斜滑道AB的摩擦忽略不计。重力加速度g=10 m/s。

2

求:(计算结果可用根式表示)

(1)滑雪者在滑道AB上运动所用的时间; (2)滑雪者经过C点时的速度大小; (3)滑雪者沿倾斜滑道CD上滑的最大距离。

变式3:如图所示,一小轿车从高为10 m、倾角为37°的斜坡顶端由静止开始向下行驶,当小轿车到达底端时进入一水平面,在距斜坡底端115 m的地方有一池塘,发动机在斜坡上产生的牵引力为2×10 N,在水平地面上调节油门后,发动机产生的牵引力为1.4×10 N,小轿车的质量为2 t,小轿车与斜坡及水平地面间的动摩擦因数均为0.5(g取10 m/s)。求:

2

3

4

(1)小轿车行驶至斜坡底端时的速度大小;

(2)为使小轿车在水平地面上行驶而不掉入池塘,在水平地面上加速的时间不能超过多少? 题型四 牛顿运动定律应用中的整体法和隔离法 1.整体法、隔离法

当问题涉及几个物体时,我们常常将这几个物体“隔离”开来,对它们分别进行受力分析,根据其运动状态,应用牛顿第二定律或平衡条件列式求解。特别是问题涉及物体间的相互作用时,隔离法是一种有效的解题方法。而将相互作用的两个或两个以上的物体看成一个整体(系统)作为研究对象,去寻找未知量与已知量之间的关系的方法称为整体法。 2.选用整体法和隔离法的策略

(1)当各物体的运动状态相同时,宜选用整体法;当各物体的运动状态不同时,宜选用隔离法。 (2)对较复杂的问题,通常需要变换研究对象,交替应用整体法与隔离法求解。

[典例4] 如图所示,在光滑水平面上有甲、乙两木块,质量分别为m1和m2,中间用一原长为L、劲度系数为k的轻质弹簧连接起来,现用一水平力F向左推木块乙,当两木块一起匀加速运动时,两木块之间的距离是( )

A.L+

Fm2

?m1?m2?kB.L-

Fm1

?m1?m2?kC.L-

Fm1Fm D.L+2 m2km1k变式4:如图所示,一夹子夹住木块,在力F作用下向上提升。夹子和木块的质量分别为m,M,夹子与木块两侧间的最大静摩擦力均为Ff,若木块不滑动,力F的最大值是( )

A.B.C.D.

2Ff?m?M?M -(m+M)g +(m+M)g

2Ff?m?M?m2Ff?m?M?M2Ff?m?M?m题型五 瞬时性问题 1.牛顿第二定律的瞬时性分析 牛顿第二定律瞬时性的“两种”模型

(1)刚性绳(或接触面)——不发生明显形变就能产生弹力的物体,剪断(或脱离)后,其弹力立即消失,不需要形变恢复时间。

(2)弹簧(或橡皮绳)——两端同时连接(或附着)物体的弹簧(或橡皮绳),特点是形变量大,其形变恢复需要较长时间,在瞬时性问题中,其弹力的大小往往可以看成保持不变。 2.求瞬时加速度的方法 (1)分析瞬时加速度的关键

①分析瞬时前、后的受力情况和运动状态。 ②明确绳或线类、弹簧或橡皮条类模型的特点。 (2)一般思路

第一步:分析原来物体的受力情况。 第二步:分析物体在突变时的受力情况。 第三步:由牛顿第二定律列方程。

第四步:求出瞬时加速度,并讨论其合理性。

[典例5] (多选)如图,物块a,b和c的质量相同,a和b,b和c之间用完全相同的轻弹簧S1和

S2相连,通过系在a上的细绳悬挂于固定点O。整个系统处于静止状态,现将细绳剪断,将物块a的加速度记为a1,S1和S2相对原长的伸长分别为Δl1和Δl2,重力加速度大小为g,在剪断瞬间( )

A.a1=3g B.a1=0 C.Δl1=2Δl2 D.Δl1=Δl2

变式5:如图所示,质量为m的小球一端用轻质细绳连在竖直墙上,另一端用轻质弹簧连在天花板上。轻绳处于水平位置,弹簧与竖直方向夹角为θ。已知重力加速度为g,则在剪断轻绳瞬间,小球加速度的大小为( )

A.0 B.gsin θ C.gtan θ D.

g cos?同步练习

1.(运动状态分析)如图所示,弹簧左端固定,右端自由伸长到O点并系住质量为m的物体,现将弹簧压缩到A点,然后释放,物体可以一直运动到B点。如果物体受到的阻力恒定,则( )

A.物体从A到O先加速后减速

B.物体从A到O做加速运动,从O到B做减速运动 C.物体运动到O点时,所受合力为零 D.物体从A到O的过程中,加速度逐渐减小

2.(整体与隔离法)如图所示,有一箱装得很满的土豆,以一定的初速度在动摩擦因数为μ的水平地面上做匀减速运动,不计其他外力及空气阻力,则中间一质量为m的土豆A受到其他土豆对它的作用力大小应该是( )