2022年高三物理第一轮复习牛顿运动定律考点例析答案.docx
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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 高三物理第一轮复习牛顿运动定律考点例析答案例 1-1、分析与解:对人受力分析,他受到重力mg、支持力FNFN yx a和摩擦力 Ff 作用,如图1 所示 .取水平向右为x 轴正向,竖直向上为yx Ff 轴正向,此时只需分解加速度,据牛顿其次定律可得:Ff=macos30 0, FN-mg=masin300ay由于FN6,解得Ff3. 300 mgax m g5mg5图 1 例 1-2 、分析与解:( 1)错;由于L2被剪断的瞬时,L1上的张力大小发生了变化;剪断瞬时物体的加速度a=gsin . ( 2)对;由于L2被剪断的瞬时,弹簧L1 的长度
2、来不及发生变化,其大小和方向都不变;例 1-3、分析与解:因小球在水平方向不受外力作用,水平方向的加速度为零,且初速度为零,故小球将沿竖直向下的直线运动,即C 选项正确;F F 例 1-4、 分析与解:选人和吊台组成的系统为讨论对象,受力如图5 所示, F 为绳的拉力 ,由牛顿其次定律有:2F-m+Mg=M+ma m+Mg 图 5 a 就拉力大小为:FMm ag350NF FN 2再选人为讨论对象,受力情形如图6 所示, 其中 FN 是吊台对人的支持力;由牛顿其次定律得:F+FN-Mg=Ma, 故 FN=Ma+g-F=200N. 由牛顿第三定律知,人对吊台的压力与吊台对人的支持力大小相等,方向
3、相反,因此人对吊台的压力大小为200N,方向竖直向下;Mg 图 6 例 1-5、分析纠错:笔者看到这道试题以后,对高考命题专家是佩服得五体投地! 命题者将常见的四种不同的物理情形放在一起,让同学判别弹簧的伸长量的大小,不少同学不加摸索的挑选B 答案;没有良好思维习惯的同学是不能正确解答此题的;这正是命题人的独具匠心!此题实际上就是判定四种情形下弹簧所受弹力的大小;由于弹簧的质量不计,所以不论弹簧做何种运动,弹簧各处的弹力大小都相等;因此这四种 情形下弹簧的弹力是相等,即四个弹簧的伸长量是相等;只有 D 选项正确;例 2-1 、分析与解: 1 以物体和绳整体为讨论对象,依据牛顿其次定律可得:F=
4、(M+m )a,解得 a=F/M+m. 2以物体和靠近物体x 长的绳为讨论对象,如图15 所示;依据牛M mx Fx 顿其次定律可得:Fx=M+mx/La=M+mxMFmLx=0 时,绳图 15 由此式可以看出:绳中各处张力的大小是不同的,当施于物体 M 的力的大小为MMmF例 2-2:解析 :要求车的加速度,好像需将车隔离出来才能求解,事实上,人和车保持相对静止, 即人和车有相同的加速度,所以可将人和车看做一个整体,对整体用牛顿其次定律求解即可;将人和车整体作为讨论对象,整体受到重力、水平面的支持力和两条绳的拉力;在竖直方向重力与支持力平稳,水平方向绳的拉力为2F ,所以有:2F = M +
5、 ma ,解得: a =2FMm例 2-3:解析 :先把 P、Q 看成一个整体,受力如图14甲所示,就绳对两环的拉力名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 13 页精选学习资料 - - - - - - - - - 为内力,不必考虑,又因OB 杆光滑,就杆在竖直方向上对Q 无力的作用,所以整体在竖直方向上只受重力和 OA 杆对它的支持力,所以 N 不变,始终等于 P 、 Q 的重力之和;再以 Q 为讨论对象,因 OB 杆光滑,所以细绳拉力的竖直重量等于 Q 环的重力,当 P 环向左移动一段距离后, 发觉细绳和竖直方向夹角a 变小,所以在细绳拉力的竖直重量不变的情形下,拉力 T 应
6、变小;由以上分析可知应选 B ;例 2-4:解析: 选 M 、 m1 和 m2 构成的整体为讨论对象,把在相同时间内,M 保持静止,m1 和 m2 分别以不同的加速度下滑三个过程视为一个整体过程来讨论;依据各种性质的力产生的条件, 在水平方向,整体除受到地面的静摩擦力外,到静摩擦力,那么此力便是整体在水平方向受到的合外力;不行能再受到其他力;假如受依据系统牛顿其次定律,取水平向左的方向为正方向,就有:F合x = Ma + m 1a1xm2a2x其中 a 、 a1x 和 a2x 分别为 M 、m1 和 m2在水平方向的加速度的大小,而 a= 0 ,a1x= g sin30 cos30 cos30
7、 ,a2x = g sin45 cos45 cos45 ;所以:F合= m 1g sin30 cos30 cos30 m2g sin45 cos45 cos45 = 3 10 10.2 3 32.0 10 20.3 2 2 = 2.3N 2 2 2 2 2 2负号表示整体在水平方向受到的合外力的方向与选定的正方向相反;所以劈块受到地面的摩擦力的大小为 2;3N,方向水平向右;例 2-5:解析: 以人、 车整体为讨论对象,依据系统牛顿运动定律求解;如图 16甲,由系统牛顿其次定律得:M + mgsin = ma 解得人的加速度为a = Mmmgsin例 2-6:解析: 选小球 Q 和两重物 P
8、构成的整体为讨论对象,该整体的速率从零开头逐渐增为最大,紧接着从最大又逐步减小为零(此时小球下降的距离最大为h),如图1 10甲;在整过程中,只有重力做功,机械能守恒;因重为 Q 的小球可能下降的最大距离为 h ,所以重为 P 的两物体分别上升的最大距离2均为:h L L 考虑到整体初、末位置的速率均为零,故依据机械能守恒定律知,重为 Q 的小球重力势能的削减量等于重为 P 的两个物体重力势能的增加量,即:2 22 2PL 8P Q QQh = 2P h L L 从而解得: h = 2 2Q 4P例 2-7:解析: 只释放一个球与同时释放三个球时,每球所受的库仑力相同;而如同时释放三个球,就三
9、球组成的系统所受合外力为0,由此依据系统牛顿运动定律求解;把 A 、B 、C 三个小球看成一个整体,依据系统牛顿运动定律知,系统沿水平方向所 受合外力等于系统内各物体沿水平方向产生加速度所需力的代数和,由此可得:maA + maB + maC = 0 规定向右为正方向,可解得 C 球的加速度:aC =aA + aB =13 = 2m/s 2 方向水平向右:例 2-8 :解析 :要求物体1 和 2 之间的作用力,必需把其中一个隔离出来分析;先以整名师归纳总结 体为讨论对象,依据牛顿其次定律:F1F2 = 2ma 第 2 页,共 13 页再以物体 2 为讨论对象,有NF2 = ma - - - -
10、 - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 解、两式可得N =F 12F 2,所以应选C 例 2-9 :解析 :A 的运动有两种可能,可依据隔离法分析设 AB 一起运动,就:a =mAFmB1N AB 之间的最大静摩擦力:fm = mBg 以 A 为讨论对象:如fmmAa ,即: m mmAm gF 时, AB 一起向右运动;B如 m mmAm gF ,就 A 向右运动,但比B 要慢,所以应选B B例 2-10:解析:B 受到 A 向前的压力N ,要想 B 不下滑, 需满意的临界条件是:= m 2g ;设 B 不下滑时, A 、B 的加速度为 a ,以 B 为讨论对象,用隔离
11、法分析,B 受到重力,A 对 B 的摩擦力、 A 对 B 向前的压力 N ,如图 23 甲所示,要想 B 不下滑,需满意:1Ngm2g ,即: 1m2am2g ,所以加速度至少为 a =1再用整体法讨论 A、B,依据牛顿其次定律,有:F2m 1 + m2g = m 1 + m 2g = m 1 + m2a 所以推力至少为:F = m 1 + m 21+ 2g 1例 2-11: 解析 :弹力产生在直接接触并发生了形变的物体之间,现在细绳有无形变无法确定; 所以从产生缘由上分析弹力是否存在就不行了,分析;应结合物体的运动情形来隔离 A 和 B ,受力分析如图24 甲所示,设弹力T 存在,将各力正交
12、分解,由于两物体匀速下滑,处于平稳状态,所以有:mgA sin = T + f A mgBsin + T = f B 设两物体与斜面间动摩擦因数分别为 A 、B ,就:fA = AN A = Am Agcos fB = BN B = BmBgcos 由以上可解得:T = mA g sinAcos和 T = m Bg Bcossin 如 T = 0 ,应有: A = tan ,B = tan由此可见,当A = B 时,绳子上的弹力T 为零;如 A B ,绳子上肯定有弹力吗?我们知道绳子只能产生拉力;当弹力存在时,应有:所以只有当 A B 时绳子上才有弹力;T0 ,即: Atan ,B tan例
13、2-12:解析 :确定物体 m 的加速度可用整体法,确定盘对物体的支持力需用隔离法;选整体为讨论对象,在没有向下拉盘时有:名师归纳总结 KL = m + m 0g 第 3 页,共 13 页在向下拉伸L 又放手时有:K L = m + m 0a 再选 m 为讨论对象: FN mg = ma - - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 解得: FN = 1 +Lmg L应选 A ;此题也可用假设法、极限法求解;例 3-1、分析与解:设物体与平板一起向下运动的距离为x 时,物体受重力mg,弹簧的弹力 F=kx 和平板的支持力N 作用;据牛顿其次定律有:mg-kx-N=
14、ma 得 N=mg-kx-ma m g a 当 N=0 时,物体与平板分别,所以此时 xk由于 x 1 at 2,所以 t 2 m g a ;2 ka例 3-2、分析与解:由于在 t=0.2s 内 F 是变力,在 t=0.2s 以后 F 是恒力,所以在 t=0.2s 时,P 离开秤盘;此时 P受到盘的支持力为零,由于盘的质量 m1=15kg,所以此时弹簧不能处于原长,这与例 2 轻盘不同;设在 00.2s 这段时间内 P 向上运动的距离为 x,对物体 P 据牛顿其次定律可得:F+N-m 2g=m2a 对于盘和物体 P 整体应用牛顿其次定律可得: m 1 m 2 gF k x m 1 m 2 g
15、 m 1 m 2 ak令 N=0,并由述二式求得 x m 2 g m 1 a,而 x 1 at 2,所以求得 a=6m/s 2. k 2当 P 开头运动时拉力最小,此时对盘和物体P 整体有 Fmin=m 1+m2a=72N. 当 P 与盘分别时拉力 F 最大, Fmax=m2a+g=168N. 例 3-3、分析与解:对于 A、B 整体据牛顿其次定律有:FA+FB=m A+m Ba,设 A 、B 间的作用为 N,就对 B 据牛顿其次定律可得:N+F B=m Ba 解得 N m B F A F BF B 16 4 t Nm A m B 3当 t=4s 时 N=0,A 、B 两物体开头分别,此后 B
16、 做匀加速直线运动,而 A 做加速度逐渐减小的加速运动,当 t=4.5s 时 A 物体的加速度为零而速度不为零;t4.5s 后 ,所受合外F A F B力反向,即 A、B 的加速度方向相反; 当 tg 时,就小球将“ 飘” 离斜面,只受两力作用,如图 13 所示,此时细线 与 水 平 方 向 间 的 夹 角 45 0. 由 牛 顿 第 二 定 律 得 : Tcos =ma,Tsin =mg, 解 得2 2T m a g 5 mg;例 4-1 、分析与解:刚放在传送带上的零件,起初有个靠滑动摩擦力加速的过程,当速度增加到与传送带速度相同时,物体与传送带间无相对运动,摩擦力大小由 f= mg 突变
17、为零,此后以速度 V 走完余下距离;由于 f= mg=ma,所以 a= g. 加速时间t1VVV2S 1SVgag加速位移S 11at 1 2122g通过余下距离所用时间t2SVV2共用时间tt1t2SVV2g摩擦力对零件做功 W 1 mV 22例 4-2 、分析与解: 物体放在传送带上后,开头阶段, 传送带的速度大于物体的速度,传送带给物体一沿斜面对下的滑动摩擦力,物体由静止开头加速下滑,受力分析如图20( a)所示;当物体加速至与传送带速度相等时,由于 tan ,物体在重力作用下将连续加速,此后物体的速度大于传送带的速度,传送带给物体沿传送带向上的滑动摩擦力,但合力沿传送带向下,物体连续加
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