2021届高考物理一轮复习第三章牛顿运动定律第13讲牛顿运动定律的综合应用1教学案新人教版

1、第13讲牛顿运动定律的综合应用(1)基础命题点超重和失重1实重与视重实重：物体实际所受的重力。物体所受重力不会因物体运动状态的改变而变化。视重：当物体挂在弹簧测力计下或放在水平台秤上时，弹簧测力计或台秤的示数称为视重，大小等于弹簧测力计所受的拉力或台秤所受的压力。超重与失重不是重力本身变了，而是视重变了。2超重与失重特征状态加速度视重(f)与重力关系运动情况受力示意图平衡a0fmg静止或匀速直线运动超重向上fm(ga)mg向上加速或向下减速失重向下fm(ga)m，有x1x2 b若msin，有x1x2 d若sin，有x1f2，当运动达到稳定时，弹簧的伸长量为()a. b.c. d.答案d解析以a

2、、b、弹簧组成的整体为研究对象，整体的加速度为a；隔离a，对a受力分析，根据牛顿第二定律有：f1fma，根据胡克定律得fkx，解得弹簧的伸长量：x，故d正确，a、b、c错误。3(多选)如图所示，质量为m的小物块以初速度v0沿足够长的固定斜面上滑，斜面倾角为，物块与该斜面间的动摩擦因数tan，下图中表示该物块的速度v和所受摩擦力ff随时间t变化的图线(以初速度v0的方向为正方向)，可能正确的是()答案ac解析物块先向上做匀减速直线运动，所受滑动摩擦力为mgcos，方向沿斜面向下，达到最高点后由于tan，即mgsinmgcos，物块不会向下滑动，而是保持静止，静摩擦力的大小等于重力沿斜面向下的分力

3、mgsin，小于上滑时的摩擦力mgcos，a、c正确。4某人在地面上最多可举起50 kg的物体，当他在竖直向上运动的电梯中最多举起了60 kg的物体时，电梯加速度的大小和方向为(g10 m/s2)()a2 m/s2，竖直向上 b m/s2，竖直向上c2 m/s2，竖直向下 d m/s2，竖直向下答案d解析由题意可知，在地面上，人能承受的最大压力为fmmg500 n，在电梯中人能举起60 kg的物体，物体一定处于失重状态，对60 kg的物体：mgfmma，即a m/s2 m/s2，方向竖直向下，所以d正确。5(多选)如图甲所示，一足够长的粗糙斜面固定在水平地面上，斜面的倾角37，现有质量m2.2

4、 kg的物体在水平向左的外力f的作用下由静止开始沿斜面向下运动，经过2 s撤去外力f，物体在04 s内运动的速度与时间的关系图线如图乙所示。已知sin370.6，cos370.8，g10 m/s2，则()a物体与斜面间的动摩擦因数为0.5b水平外力f5.5 nc水平外力f4 nd物体在04 s内的位移为24 m答案ac解析根据vt图象的斜率表示加速度，知24 s内物体的加速度为：a2 m/s22 m/s2，由牛顿第二定律有：mgsinmgcosma2，解得：0.5，故a正确；02 s内物体的加速度为：a1 m/s24 m/s2，由牛顿第二定律有：mgsinfcos(mgcosfsin)ma1，

5、解得：f4 n，故b错误，c正确；由图乙可知物体在04 s内的位移为：x m2 m28 m，故d错误。6如图所示，倾斜固定直杆与水平方向成60角，直杆上套有一个圆环，圆环通过一根细线与一只小球相连接，当圆环沿直杆下滑时，小球与圆环保持相对静止，细线伸直，且与竖直方向成30角。下列说法中正确的是()a圆环不一定加速下滑b圆环可能匀速下滑c圆环与杆之间一定没有摩擦d圆环与杆之间一定存在摩擦答案d解析以小球为研究对象，对小球进行受力分析，小球受到竖直向下的重力和沿绳子收缩方向的拉力，小球的合外力不为零，不可能匀速下滑，小球与圆环相对静止，圆环也不可能匀速下滑，故b错误；对小球，沿杆方向有mgsin6

6、0tsin30ma，垂直杆方向有mgcos60tcos30，可得加速度ag，圆环与小球相对静止，圆环一定加速下滑，故a错误；假设圆环与杆之间没有摩擦，取整体为研究对象，mgsin60ma，加速度agsin60gg，说明假设不成立，圆环与杆之间一定存在摩擦，d正确，c错误。7(2019全国卷)(多选)如图a，物块和木板叠放在实验台上，物块用一不可伸长的细绳与固定在实验台上的力传感器相连，细绳水平。t0时，木板开始受到水平外力f的作用，在t4 s时撤去外力。细绳对物块的拉力f随时间t变化的关系如图b所示，木板的速度v与时间t的关系如图c所示。木板与实验台之间的摩擦可以忽略。重力加速度取10 m/s

7、2。由题给数据可以得出()a木板的质量为1 kgb24 s内，力f的大小为0.4 nc02 s内，力f的大小保持不变d物块与木板之间的动摩擦因数为0.2答案ab解析木板和实验台间的摩擦忽略不计，由题图b知，2 s后物块和木板间的滑动摩擦力大小f摩0.2 n。由题图c知，24 s内，木板的加速度大小a1 m/s20.2 m/s2，撤去外力f后的加速度大小a2 m/s20.2 m/s2，设木板质量为m，根据牛顿第二定律，24 s内：ff摩ma1,4 s以后：f摩ma2，解得m1 kg，f0.4 n，a、b正确。02 s内，ff，由题图b知，f随时间是均匀增加的，c错误。因物块质量不可求，故由f摩m

8、物g可知动摩擦因数不可求，d错误。8(2015全国卷)(多选)在一东西向的水平直铁轨上，停放着一列已用挂钩连接好的车厢。当机车在东边拉着这列车厢以大小为a的加速度向东行驶时，连接某两相邻车厢的挂钩p和q间的拉力大小为f；当机车在西边拉着车厢以大小为a的加速度向西行驶时，p和q间的拉力大小仍为f。不计车厢与铁轨间的摩擦，每节车厢质量相同，则这列车厢的节数可能为()a8 b10 c15 d18答案bc解析设每节车厢的质量为m，这列车厢的节数为n，东边车厢的节数为x，西边车厢的节数为nx。当机车在东边拉车厢时，对西边车厢受力分析，由牛顿第二定律可得f(nx)ma；当机车在西边拉车厢时，对东边车厢受力

9、分析，由牛顿第二定律可得fmax，联立可得nx，x为3的倍数，则n为5的倍数，b、c正确，a、d错误。9(2019湖南怀化高考一模)如图所示，一个箱子内放置质量为m的物体，现让箱子以初速度为零从高空释放，箱子所受的空气阻力与箱子下落速度成正比，在箱子下落过程中，下列说法正确的是()a箱内物体对箱子底部始终没有压力b箱内物体对箱子底部刚开始存在压力，但随着箱子下降，压力逐渐减小直到为零c箱子接近地面时，箱内物体受到的支持力比刚投下时大d箱子接近地面时，箱内物体受到的支持力比刚投下时小答案c解析刚释放时，速度较小，空气阻力较小，箱子做加速运动，空气阻力与箱子下落速度成正比，阻力不断变大，故箱子做加

10、速度减小的加速运动，当加速度减为零时，速度达到最大，之后做匀速运动；对箱内物体受力分析，受到重力和支持力，根据牛顿第二定律，有mgnma，由于a逐渐由g减小到零，故支持力n由0逐渐增大到mg，之后保持不变，c正确。10(2019湖北七市州教研协作体高三联合模拟)(多选)在粗糙水平面上，有一质量未知的物体做直线运动，在t0时刻受一与运动方向相反的恒力f4 n的作用，经一段时间后撒去力f，物体运动的vt图象如图所示，已知g10 m/s2，据图可知下列说法正确的是()a物体与水平面间的动摩擦因数为0.2b物体最后回到t0时刻的位置cf的作用时间为1 sd物体的质量为1 kg答案ad解析由图象可知物体

11、在01 s内沿正向做减速运动，12 s内沿负向做加速运动，2 s后沿负方向做减速运动，则拉力是在2 s末撤去的，拉力f的作用时间为2 s，在23 s内物体的加速度大小为a2 m/s2，摩擦力大小为mgma，解得0.2，故a正确，c错误。由图知，01 s内物体沿正向运动，位移大小x161 m3 m,13 s内沿负向运动，位移大小x2(31)2 m2 m，则知3 s末距离出发点的距离为xx1x21 m，故b错误；根据图象可得01 s内物体的加速度a1 m/s26 m/s2，根据牛顿第二定律可得：fmgma1，将f4 n，a16 m/s2代入，解得物体的质量m1 kg，故d正确。11. (2020黑

12、龙江大庆高三第一次质检)如图所示，用一个水平推力fkt(k为一个大于0的恒量，t为时间)把一重为g的物体压在足够高且平整的竖直墙壁上，f为物体所受的摩擦力，a为物体的加速度，v为物体的速度，取竖直向上为正方向。开始时物体的速度为零，从t0开始计时，下图中，该物体的ft图象、at图象、vt图象可能正确的是()答案c解析因为fkt，ffkt，(为动摩擦因数)开始时物体的重力大于摩擦力，其加速度ag，物体做加速度减小的加速运动；随着f的增加，物体受到的摩擦力也增加，当重力小于摩擦力时，其加速度ag，物体做加速度增大的减速运动；直到物体减速到0，物体将保持静止，物体受到的静摩擦力等于重力。根据对称性，

13、可知运动开始和结束时，物体的加速度相等，都为g，运动结束时有：fmgmg，此时，物体受到的滑动摩擦力最大，为fmax2mg2g。综上所述，c正确，a、b、d错误。12(2019山东高考模拟)(多选)如图所示，小车分别以加速度a1、a2、a3、a4向右做匀加速运动，bc是固定在小车上的水平横杆，物块m穿在杆上，m通过线悬吊着小物体m，加速度为a1、a2时，细线在竖直方向上，m在小车的水平底板上，四种状态下全过程中m始终未相对杆bc移动，m、m与小车保持相对静止，m受到的摩擦力大小分别为f1、f2、f3、f4，则以下结论正确的是()a若，则b若，则c若，则d若，则答案cd解析甲、乙两图中，m水平方

14、向只受摩擦力作用，根据牛顿第二定律得：f1ma1，f2ma2。丙、丁两图中，对m和m组成的系统来分析，根据牛顿第二定律可知：f3(mm)a3，f4(mm)a4。若，则，故a错误；若，则，故b错误；若，则，故c正确；对图丙、丁中m受力分析可知tan，tan，若，可得：，故d正确。13(2019广西高考模拟)(多选)如图所示，力传感器上吊着一个滑轮，细线绕过滑轮一端吊着物块a、另一端吊着物块b和c。由静止释放三个物块，物块运动稳定时，力传感器的示数为f1；在三个物块运动过程中，剪断b、c物块间的连线，力传感器的示数变为f2；三个物块的质量相同，重力加速度为g，不计细线与滑轮的摩擦，则()a每个物块

15、一起运动的加速度大小为gb每个物块的重力为(f1f2)c滑轮的重力为2f2f1d剪断b、c间细线的一瞬间，连接a、b细线上的张力大小不变答案ab解析设每个物块的质量为m，绳的拉力为f，则fmgma，2mgf2ma，解得：ag，fmg，设滑轮的质量为m，根据平衡条件有f1mg2fmgmg，剪断b、c间的细线后，由于a、b质量相等，因此a、b的加速度变为零，这时细线上的张力大小发生突变，减少到mg，故a正确，d错误；根据平衡条件有f2mg2mg，解得：mg(f1f2)，故b正确；滑轮的重力mg4f23f1，故c错误。14(2020福建泉州十二中高三月考)两物体a、b并排放在水平地面上，且两物体接触面为竖直面，现用一水平推力f作用在物体a上，使a、b由静止开始一起向右做匀加速运动，如图a所示，在a、b的速度达到6 m/s时，撤去推力f。已知a、b质量分别为ma1 kg、mb3 kg，a与地面间的动摩擦因数0.3，b与地面间没有摩擦，b物体运动的vt图象如图b所示。g取10 m/s2，求：(1)推力f的大小；(2)a刚停止运动时，物体a、b之间的距离。答案(1)15 n(2)6 m解析(1)在水平推力f作用下，设物体a、b一起做匀加速运