高考物理二轮复习 第一板块 力学选择题 锁定9大命题区间 第4讲 以加速度为桥梁巧解动力学“三类典型问题”讲义-人教版高三全册物理试题.doc





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1、第4讲 应用牛顿运动定律解决动力学问题是高考必考内容,其中有三类典型的问题:连接体问题、传送带问题、板块模型问题,这三类问题均是高考的热点。解答这三类问题需要的知识有:匀变速直线运动的规律、牛顿运动定律、受力分析等。用到的思想方法有:整体法和隔离法正交分解法作图法 图像法等效思想 临界极值思想一、以加速度为桥梁,破解连接体问题基础保分类考点1多选(2018届高三江西宜春四校联考)如图甲所示,平行于光滑斜面的轻弹簧劲度系数为k,一端固定在倾角为的斜面底端,另一端与物块A连接;两物块A、B质量均为m,初始时均静止。现用平行于斜面向上的力F拉动物块B,使B做加速度为a的匀加速运动,A、B两物块在开始
2、一段时间内的v t关系分别对应图乙中A、B图线(t1时刻A、B的图线相切,t2时刻对应A图线的最高点),重力加速度为g,则()At2时刻,弹簧形变量为0Bt1时刻,弹簧形变量为C从开始到t2时刻,拉力F逐渐增大D从t1时刻开始,拉力F恒定不变解析:选BD由题图知,t2时刻A的加速度为零,速度最大,根据牛顿第二定律和胡克定律有mgsin kx,则x,故A错误;由题图读出,t1时刻A、B开始分离,对A根据牛顿第二定律得kxmgsin ma,则x,故B正确;从开始到t1时刻,对AB整体,根据牛顿第二定律得Fkx2mgsin 2ma,得F2mgsin 2makx,x减小,F增大,从t1时刻开始,对B由
3、牛顿第二定律得Fmgsin ma,得Fmgsin ma,可知F不变,故C错误,D正确。2.(2018届高三保定调研)如图所示,两个质量分别为m1、m2的物块A和B通过一轻弹簧连接在一起并放置于水平传送带上,水平轻绳一端连接A,另一端固定在墙上,A、B与传送带间的动摩擦因数均为。传送带沿顺时针方向转动,系统达到稳定后,突然剪断轻绳的瞬间,设A、B的加速度大小分别为aA和aB(弹簧在弹性限度内,重力加速度为g),则()AaAg,aBgBaAg,aB0CaAg,aB0 DaAg,aBg解析:选C稳定时A和B均受到向右的滑动摩擦力,B受到的滑动摩擦力大小为m2g,等于弹簧向左的弹力F,B受到的合外力为
4、0。剪断轻绳瞬间,弹簧弹力和B受到的滑动摩擦力都不变,则B的加速度为0;A的加速度为g,选项C对。3.多选如图所示的装置为在摩擦力不计的水平桌面上放一质量为m乙5 kg的盒子乙,乙内放置一质量为m丙1 kg的滑块丙,用一质量不计的细绳跨过光滑的定滑轮将一质量为m甲2 kg 的物块甲与乙相连接,其中连接乙的细绳与水平桌面平行。现由静止释放物块甲,在以后的运动过程中,盒子乙与滑块丙之间没有相对运动,假设整个运动过程中盒子始终没有离开水平桌面,取重力加速度g10 m/s2。则()A细绳对盒子的拉力大小为20 NB盒子的加速度大小为2.5 m/s2C盒子对滑块丙的摩擦力大小为2.5 ND定滑轮受到细绳
5、的作用力为30 N解析:选BC假设绳子的拉力为FT,根据牛顿第二定律,对甲,有m甲gFTm甲a;对乙和丙组成的整体,有FT(m乙m丙)a,联立解得FT15 N,a2.5 m/s2,A错误,B正确;对滑块丙受力分析,受重力、支持力和静摩擦力作用,根据牛顿第二定律,有fm丙a12.5 N2.5 N,C正确;绳子的张力为15 N,由于滑轮两侧绳子垂直,根据平行四边形定则,其对滑轮的作用力为15 N,所以D错误。4.(2017晋城月考)如图所示,在倾角为30的光滑斜面上放置质量分别为m和2m的四个木块,其中两个质量为m的木块间用一不可伸长的轻绳相连,木块间的最大静摩擦力是fm。现用平行于斜面的拉力F拉
6、其中一个质量为2m的木块,使四个木块沿斜面以同一加速度向下运动,则拉力F的最大值是()A.fm B.fmC.fm Dfm解析:选C当下面m与2m的木块之间的摩擦力达到最大时,拉力F达到最大。将4个木块看成整体,由牛顿第二定律:F6mgsin 306ma将两个质量为m的木块及上面的质量为2m的木块看作整体:fm4mgsin 304ma联立、解得:Ffm,故选C。1连接体问题中的两类瞬时性模型刚性绳(或接触面)弹簧(或橡皮绳)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两端同时连接(或附着)有物体的弹簧(或橡皮绳),特点是形变量大,其形变恢复需要较长时间,
7、在瞬时性问题中,其弹力的大小通常可以看成保持不变2动力学连接体问题中整体、隔离法的选用原则(1)当连接体中各物体具有共同的加速度时,一般采用整体法;当系统内各物体的加速度不同时,一般采用隔离法。(2)求连接体内各物体间的相互作用力时必须用隔离法。二、以加速度为桥梁,破解传送带问题重难增分类考点典例多选如图所示,传送皮带与水平面夹角为37,A、B间距离L16 m,传送带以速度v10 m/s匀速运行。现在皮带的A端无初速放上一个小物体(可视为质点),已知物体与皮带间的动摩擦因数为0.5,sin 370.6,cos 370.8,取g10 m/s2,传动轮大小可忽略,则物体滑到B端的速度大小可能是()
8、A6 m/sB8 m/sC10 m/s D12 m/s思路点拨解析选BD因传送带运行速度方向不知,故分别讨论:若传动轮带动皮带绕轮顺时针方向转动,小物体放上A端相对地面无初速度,但相对皮带斜向下运动,故皮带作用于物体的摩擦力沿皮带斜面向上,又由于mgsin 37Ffmgcos 37,故物体有沿皮带向下的加速度,设为a1,则mgsin 37mgcos 37ma1,a12 m/s2物体从A运动到B的时间t1 4 s,到达B端速度为v1a1t18 m/s。若传动轮带动皮带绕轮逆时针转动,小物体放上皮带A端初速度为零,相对皮带斜向上运动,故皮带作用于物体的摩擦力沿皮带斜面向下。设物体的加速度为a2,则
9、mgsin 37mgcos 37ma2,a210 m/s2物体加速到皮带运行速度v10 m/s的时间为:t11 s物体的位移x15 mFfmgcos 37,物体加速度变为a2,a2gsin 37gcos 37a12 m/s2。设物体继续加速下滑到B端所需时间为t2,而x2vt2a2t22。又x2Lx111 m,解得:t21 s,物体到达B端速度为v2va2t212 m/s。故B、D均正确。传送带问题的突破口初态、共速、末态1如图所示,长度ABL的传送带以速度v1向左匀速运动。在传送带的左端A处,一个质量为m的工件以初速度v2滑上传送带,最后到达B端。若工件与传送带间的动摩擦因数为,则在此过程中
10、()A工件的加速度大小为gB工件在传送带上的运动时间为 C工件对传送带做的功为mgLD若传送带的速度沿原方向增大,则工件有可能不能到达B端解析:选A工件对地匀减速运动。由牛顿第二定律得mgma,解得ag,故A正确;若到达B端的速度刚好为零(临界点),由运动规律得Lat2,由式得t ;若到达B端的速度不为零,运动的平均速度变大,由t知运动时间变小,即tv1,则()At2时刻,小物块离A处的距离达到最大Bt2时刻,小物块相对传送带滑动的距离达到最大C0t2时间内,小物块受到的摩擦力方向向右D0t3时间内,小物块始终受到大小不变的摩擦力作用解析:选BC相对地面而言,小物块在0t1时间内,向左做匀减速
11、运动,t1t2时间内,小物块反向向右做匀加速运动,当其速度与传送带速度相同时(即t2时刻),小物块向右做匀速运动。故小物块在t1时刻离A处距离最大,选项A错误。相对传送带而言,在0t2时间内,小物块一直相对传送带向左运动,故一直受向右的滑动摩擦力,在t2t3时间内,小物块相对于传送带静止,小物块不受摩擦力作用,因此t2时刻小物块相对传送带滑动的距离达到最大值,选项B、C正确,选项D错误。3.如图所示,物块M在静止的足够长的传送带上以速度v0匀速下滑时,传送带突然启动,方向如图中箭头所示,在此传送带的速度由零逐渐增加到2v0后匀速运动的过程中,以下分析正确的是()AM下滑的速度不变BM开始在传送
12、带上加速到2v0后向下匀速运动CM先向下匀速运动,后向下加速,最后沿传送带向下匀速运动DM受的摩擦力方向始终沿传送带向上解析:选C传送带静止时,物块匀速下滑,故mgsin Ff,当传送带突然启动且速度小于物块的速度时,物块受的摩擦力方向不变为沿斜面向上,物块匀速下滑,当传送带的速度大于物块的速度时,物块受到向下的摩擦力,根据受力分析可知,物块向下做加速运动,当速度达到与传送带速度相等时,物块和传送带具有相同的速度匀速下滑,故C正确。三、以加速度为桥梁,破解板块模型问题重难增分类考点典例质量为M20 kg、长为L5 m 的木板放在水平面上,木板与水平面间的动摩擦因数10.15。质量为m10 kg
13、的小木块(可视为质点),以v04 m/s的速度从木板的左端水平滑到木板上(如图所示),小木块与木板面间的动摩擦因数为20.4(最大静摩擦力等于滑动摩擦力,g10 m/s2)。则以下判断中正确的是()A木板一定静止不动,小木块不能滑出木板B木板一定静止不动,小木块能滑出木板C木板一定向右滑动,小木块不能滑出木板D木板一定向右滑动,小木块能滑出木板解析选Am对M的摩擦力Ff12mg0.4100 N40 N,地面对M的摩擦力Ff21(Mm)g45 N,因为Ff1Ff2,木板一定静止不动,由牛顿第二定律得小木块的加速度a22g4 m/s2,x m2 m8 N时,滑块与木板相对滑动,B的加速度为:aBa
14、Fgm/s24 m/s2,故C正确。3.如图所示,固定斜面C的倾角为,长木板A与斜面间动摩擦因数为1,A沿斜面下滑时加速度为a1,现将B置于长木板A顶端,A、B间动摩擦因数为2,此时释放A、B,A的加速度为a2,B的加速度为a3,则下列说法正确的是()A若12,则有a1a22,则有a2a1a3C若1a3D若1a2a3解析:选B若12,A、B之间有相对滑动,且B的加速度大于A的加速度,a2a3。没有放B时,对长木板A,有mAgsin 1mAgcos mAa1,解得a1gsin 1gcos 。当放上B时,有:mAgsin 1(mAmB)gcos 2mBgcos mAa2,解得:a2gsin 1gc
15、os (21)gcos a1,选项A错误,B正确;若12,A、B将一起以相同的加速度下滑,故a1a2a3,C、D错误。 1.(2017贵阳一中模拟)如图所示,质量均为m的A、B两小球用两轻弹簧连接悬挂于天花板上并处于静止状态,已知重力加速度为g。现在B球上再施加一竖直向下的大小为mg的力,在力刚作用于B球的瞬间()AB球的加速度大小为,A球的加速度大小为BB球的加速度大小为2g,A球的加速度大小为0CB球的加速度大小为0,A球的加速度大小为gDB球的加速度大小为g,A球的加速度大小为0解析:选D在力作用于B球的瞬间,A球的受力情况不变,所以A球的加速度为0,而B球所受的其他力也不变,所受的合力
16、就是刚施加上的力即mg,所以B球的加速度大小为g,故D正确。2(2018届高三江西名校联考)如图甲所示,在某部电梯的顶部安装一个能够显示拉力大小的传感器,传感器下方挂上一轻质弹簧,弹簧下端挂一质量为m的小球。若该电梯在竖直方向行驶时突然停止,传感器显示弹簧弹力大小F随时间t变化的图像如图乙所示,g为重力加速度,则()A电梯突然停止前可能在加速上升B电梯停止后小球向下运动,加速度小于gC电梯停止后小球向上运动,加速度小于gD0t1时间内小球处于失重状态,t1t2时间内小球处于超重状态解析:选C从t0时刻传感器示数为mg可知,电梯突然停止前做匀速运动,选项A错误。电梯停止前,弹簧处于伸长状态且弹力
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