2020高考物理复习专题03牛顿运动定律-2020年高考考前再回首易错题(解析版)

1、2020高考物理复习考前再回首易错题之牛顿定律易错题清单易错点1：对力和运动的关系认识错误易错分析：根据牛顿第二定律F=ma ,合外力决定加速度而不是速度， 力和速度没有必然的联系.加速度与合外力存在瞬时对应关系：加速度的方向 始终和合外力的方向相同，加速度的大小随合外力的增大（减小）而增大（减小）; 加速度和速度同向时物体做加速运动，反向时做减速运动.力和速度只有通过 加速度这个桥梁才能实现“对话”。如果让力和速度直接对话，就是死抱亚 里干多德的观点永不悔改的“顽固派”。【典例1】（多选）关于速度、加速度、合外力之间的关系，正确的是（）A.物体的速度越大，则加速度越大，所受的合外力也越大B.

2、物体的速度为零，则加速度为零，所受的合外力也为零C.物体的速度为零，但加速度可能很大，所受的合外力也可能很大D.物体的速度很大，但加速度可能为零，所受的合外力也可能为零【答案】CD.【解析】 物体的速度大小与加速度大小及所受合外力大小无关，故C、D正确，A、B错误。易错点2:不会处理瞬时问题易错分析：根据牛顿第二定律知，加速度与合外力的瞬时对应关系.所谓 瞬时对应关系是指物体受到外力作用后立即产生加速度，外力恒定，加速度 也恒定，外力变化，加速度立即发生变化，外力消失，加速度立即消失，在 分析瞬时对应关系时应注意两个基本模型特点的区别：（1 ）轻绳模型：轻 绳不能伸长，轻绳的拉力可突变；（2）

3、轻弹簧模型：弹力的大小为F=kx , 其中k是弹簧的劲度系数，x为弹簧的形变量.弹力突变的特点：若释放未 连接物体，则轻弹簧的弹力可突变为零；若释放端仍连重物，则轻弹簧的弹 力不发生突变，释放的瞬间仍为原值。【典例2】如图2-9天花板上用细绳吊起两个用轻弹簧相连的两个质量相同的小球。两小球均保持静止。当突然剪断细绳时，上面小球A与下面小球B的加速度为A. ai=g a 2=gB. ai=2g a 2=gC. ai=2g a 2=0D. ai=0 a 2=goio A Em【错解分析】错解：剪断细绳时，以 （A+B）为研究对象，系统只受重力，所以加速度为g,所以A, B球的加速度为g。故选A。出

4、现上述错解的原因是研究对象的选择不正确。由于剪断绳时，A, B球具有不同的加速度，不能做为整体研究。【正确解答】 分别以A, B为研究对象，做剪断前和剪断时的受力分析。剪 断前A, B静止。如图2-10 , A球受三个力，拉力 T、重力mg和弹力F。B球受三个 力，重力mg和弹簧拉力F'A 球：T mg-F = 0B 球：F ' mg = 0 由式，解得T=2mg , F=mgF gII正方向(b)W (b)图 2-1Q图剪断时，A球受两个力，因为绳无弹性剪断瞬间拉力不存在，而弹簧有形米， 瞬间形状不可改变，弹力还存在。如图 2-11 , A球受重力mg、弹簧给的弹力F。同理

5、B球受重力mg和弹力F'。A 球：mg F = ma a B 球： F mg = ma b 由式解得aA=2g （方向向下）由式解得aB= 0故C选项正确。【名师点拨】(1)牛顿第二定律反映的是力与加速度的瞬时对应关系。合外力不变，加速度不变。合外力瞬间改变，加速度瞬间改变。本题中A球剪断瞬间合外力变化， 加速度就由0变为2g ,而B球剪断瞬间合外力没变，加速度不变。弹簧和绳是两个物理模型，特点不同。弹簧不计质量，弹性限度内k是常数。绳子不计质量但无弹性，瞬间就可以没有。而弹簧因为有形变，不可瞬间发生变化，即形变 不会瞬间改变，要有一段时间。当”唾吗空驾其时，物体力斜向下运动.0 十四

6、 sin d.小吟竺聋*时,物体以制向上运动。廿一户团口 «易错点3:不理解超、失重的实质易错分析：要头透彻理解对超重和失 重的实质，超失重与物体的速度无关，只取决于加速度情况.物体具有竖直向 上的加速度或具有竖直向上的分加速度.失重时，物体具有竖直向下的加速度 或有竖直向下的分加速度.处于超重或失重状态的物体仍受重力，只是视重 (支持力或拉力)大于或小于重力，处于完全失重状态的物体，视重为零。(1) “单个物体”超、失重一一“加速度”和“受力”两个角度来理解。(2) “系统”超、失重一一系统中只要有一个物体是超、失重，则整个系统何以 认为是超、失重。（3）加速度“向上、斜向上”都是

7、“向上”一一超重；（4）处于“完全失重”状态的物体一一内部竖直方向上的自然压力（非外在人为 压力）处处为零。【典例3】（多选）“天宫二号”绕地球运动时，里面所有物体都处于完全失重状态， 则在其中可以完成下列哪个实验 （）A.水银温度计测量温度B .做托里拆利实验C.验证阿基米德原理D .用两个弹簧测力计验证牛顿第三定律【答案】AD【解析】物体处于完全失重状态，与重力有关的一切物理现象都消失了 .托里拆利 实验用到了水银的压强，由于p=p g的重力加速度g有关，故该实验不能完成；阿基 米德原理中的浮力F= p g界也与重力加速度g有关，故该实验也不能完成；水银温度 计测温度利用了液体的热胀冷缩原

8、理，弹簧测力计测拉力与重力无关.故能完成的实验是 A、D.易错点4:找不到两物体间的运动联系而出错易错分析：动力学的中心 问题是研究运动和力的关系，除了对物体正确受力分析外，还必须正确分析 物体的运动情况.当所给的情境中涉及两个物体，并且物体间存在相对运动时， 找出这两物体之间的位移关系或速度关系尤其重要，特别注意物体的位移都 是相对地的位移，故物块的位移并不等于木板的长度.一般地，若两物体同向 运动，位移之差等于木板长；反向运动时，位移之和等于木板长。【典例4】如图所示，一个弹簧台秤的秤盘质量和弹簧质量都可以不计，盘内放一个物体P处于静止。P的质量为12kg ,弹簧的劲度系数k=800N/m

9、 。现给P施加一个 竖直向上的力F,使P从静止开始向上做匀加速运动。已知在前0.2s内F是变化的，在0.2s以后F是恒力，则F的最小值是多少，最大值是多少？、电，【错解分析】错解：F 最大值即 N = 0 时，F = ma+mg=210(N)错解原因是对题所叙述的过程不理解。把平衡时的关系G = F+N ,不自觉的贯穿在解题中。【正确解答】解题的关键是要理解0.2s前F是变力，0.2s后F是恒力的隐含条件。即在0.2s前物体受力和0.2s以后受力有较大的变化。以物体P为研究对象。物体 P静止时受重力G、称盘给的支持力 No因为物体静止，E F=0N = G = 0N = kx 0 设物体向上匀

10、加速运动加速度为a。此时物体P受力如图2-31受重力G,拉力F和支持力N'图 2-31据牛顿第二定律有F+N ' -G = ma 当0.2s后物体所受拉力F为恒力，即为P与盘脱离，即弹簧无形变，由 00.2s内物体的位移为X0。物体由静止开始运动，则冠”白将式，中解得的X0= 0.15m 代入式解得a = 7.5m/s 2F的最小值由式可以看出即为N'最大时，即初始时刻N' =N = kx 。代入式得Fmin = ma + mg kx 0=12 X (7.5+10)-800 X 0.15=90(N)F 最大值即 N=0 时，F = ma+mg = 210（N）【

11、名师点拨】本题若称盘质量不可忽略，在分析中应注意P物体与称盘分离时，弹簧的形变不为0, P物体的位移就不等于 X。，而应等于x0-x （其中x即称盘对弹簧的 压缩量）。举一反三，纠错训练1 .（多选）（2019 全国卷田（a）,女删ft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.t=0时，木板开始受到水平外力F的作用，在t=4 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/s2.由题给数据可以得出（）A .木板的质量为1 kgB.

12、 24 s内，力F的大小为0.4 NC. 02 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解析结合两图象可判断出02 s物块和木板还未发生相对滑动，它们之间的摩擦力为静摩擦力，此过程力 F等于f,故F在此过程中是变力，即 C错误；25 s内木 板与物块发生相对滑动，摩擦力转变为滑动摩擦力，对24 s和45 s列运动学方程， 可解出质量m为1 kg , 24 s内的力F为0.4 N ,故A、B正确；由于不知道物块的 质量，所以无法计算它们之间的动摩擦因数-故D错误.I f I产寻3_2. （2018 全国卷I）如图，轻弹簧的下端固定在水平桌面上，上端放有物期，系统处于

13、静止状态.现用一竖直向上的力 F作用在P上，使其向上做匀加速直线运动.以x表示P离开静止位置的位移，在弹簧恢复原长前，下列表示F和x之间关系的图象可能正确的是（）坚持就是胜利!答案A解析由牛顿运动定律，F-kx = ma, .,.F=kx+ma.x为离开原平衡位置的位移，对比题给的四个图象，可能正确的是A.3. （2019 海南那图，两物块 P、Q置于水平地面上，其质量分别为m、2m,重力加速度大小为两者之间用水平轻绳连接.两物块与地面之间的动摩擦因数均为g,现对Q施加一水平向右的拉力 F,使两物块做匀加速直线运动，轻绳的张力大小为1A. F 2 w mg B.-F+3mgC；F卜 mg D.

14、；F答案D解析根据牛顿第二定律,对PQ的整体:F- 3mgma ;对物体 P: T-mg=ma ;解得T = "F,故选D.34.（多选）某人在地面上用体重计称得其体重为490 N ,他将体重计移至电梯内称其体重，to至t3时间段内，体重计的示数如图所示,电梯运动的v-t图象可能是以下四个选项中的（取电梯向上运动的方向为正方向）（540490440CD【答案】AD【解析】由题图可知，在toti阶段，体重计示数小于实际体重， 则处于失重状态， 此时具有向下的加速度；在 tit2阶段，体重计示数等于实际体重，说明电梯做匀速直 线运动或处于静止状态；在 t2t3阶段，体重计示数大于实际体重

15、，则处于超重状态， 具有向上的加速度.故选项 A、D正确.5. 一个同学站在体重计上称体重，当该同学静止时体重计示数为600 N ,现在该同学突然下蹲，则从开始下蹲到静止全过程中体重计的示数（）A. 一直大于600 NB. 一直小于600 NC.先是大于600 N ,后小于600 N ,最后等于600 ND,先是小于600 N ,后大于600 N ,最后等于600 N【答案】D【解析】该同学下蹲全过程中，他先是加速向下后又减速向下运动，最后静止，故 他先是处于失重状态，体重计示数小于重力600 N ,后又处于超重状态，体重计示数大于600 N ,最后处于平衡状态，体重计示数为600 N , D

16、正确.6 .力F作用于质量为 mi的甲物体时产生的加速度为ai,此力作用于质量为 m2的乙物体时产生的加速度为 a2,若将甲、乙两个物体合在一起，仍受此力的作用，产生的加速度是（）ai + a2A.2|ai a2|B.2aia2C.ai +a2ai + a2D.aia2【答案】C.【解析】力F作用于用时，尸或山力产作用于乙时，片除出力F作用于甲、N整体附，45+或）加®联立。得我选项C正踊.31十&7 .如图所示，在倾角为a = 30 °的光滑固定斜面上有两个质量均为m的小球A、A、B均静B,它们用劲度系数为 k的轻弹簧连接，现对 A施加一水平向右的恒力，使止在斜面

17、上，此时弹簧的长度为L,下列说法正确的是（）mgA .弹簧的原长为L+TB.水平恒力大小为C.撤掉恒力的瞬间小球 A的加速度为gD.撤掉恒力的.瞬间小球B的加速度为g【答案】C.mg【解析】 对小球B受力分析，由平衡条件得 kx = mgsin a,解褥=,则弹簧2k的原长为Lx=L选项A错误；对小球A受力分析，则Fcos a = mgsin kx% + 2k解得F =mg ,选项B错误；撤去F的瞬间，弹簧弹力不变,则B球的加速度为零,由mgsin a -kx = maA,解得小球 A的瞬时加速度为 aA = g,选项C正确.8 .如图所示，用橡皮筋将一小球悬挂在小车的架子上，系统处于平衡状态

18、.现使小车从静止开始向左加速，加速度从零开始逐渐增大到某一值，然后保持此值，小球稳定地偏离竖直方向某一角度 （橡皮筋在弹性限度内）.与稳定在竖直位置时相比，小球的高度（）oA. 一定升高B. 一定降低C.保持不变D.升高或降低由橡皮筋的劲度系数决定【答案】A.【解析】 本题考查了牛顿第二定律与受力分析.设橡皮筋原长为lo,小球静止时mg设橡皮筋伸长xi,由平衡条件有kxi = mg ,小球距离悬点高度h = lo + xi = lo +丁，加 k速时，设橡皮筋与水平方向夹角为0,此时橡皮筋伸长x2,小球在竖直方向上受力平衡，mg有kx2sin8mg ,小球距离悬点高度 h' =（l0

19、+ x2）sin0l0sin8,因此小球高度k升高了.9.如图甲所示为杂技中的“顶杆”表演，地面上演员B肩部顶住一根长直杆，另一演员A爬至杆顶端完成各种动作.某次顶杆表演结束后，演员 A自杆顶由静止开始下滑，滑到杆底时速度正好为零，其下滑时的速度随时间变化关系如图乙所示.演员 A质量为40 kg ,杆质量为10 kg, g取10 m/s 2.则（）A.演员A的加速度方向先向上再向下B.演员A所受摩擦力的方向保持不变C. t = 2 s时，演员B肩部所受压力大小为 380 ND . t = 5 s时，演员B肩部所受压力大小为 540 N【答案】BD.【解析】解析演员A先向下匀加速运动，然后向下匀

20、减速运动，加速度方向先向下再向上，选项A错误；下滑过程受到的滑动摩擦力向上 （不变），选项B正确；由图像 V1知，前4 s内A的加速度ai = -=0.5 m/s2,对A演员，由牛顿第二定律 mgFfi = ftma i,解得Ffi = mg ma 1 = 380 N ,所以演员B肩部所受压力大小为 Fn = Ffi + mi' g =2020高考物理复习 22.480 N ,选项C错误；同理，后2 s内A的加速度a2= 1 m/s 2, mg F2 = ma 2,A 2F N = Ff2 + m' g540 N ,选项 D 正确.10.如图所示，质量m = 1 kg的物块A放

21、在质量M = 4 kg木板B的左端，起初A、B静止在水平地面上.现用一水平向左的力F作用在木板B上，已知A、B之间的动摩擦因数为 国=0.4,地面与B之间的动摩擦因数为 超=0.1 ,假设最大静摩擦力等于滑 动摩擦力，g = 10 m/s 2,求：(1)能使A、B发生相对滑动的F的最小值；(2)若F=30 N,作用1 s后撤去，要想A不从B上滑落，则木板至少多长；从开 始到A、B均静止，A的总位移是多少.解析(1)对于A ,最大加速度由A、B间的最大静摩擦力决定，即Rmg = ma m , am =4 m/s 2对 A、B 整体 F- u(M +m)g =(M +m)am,解得 F=25 N(

22、2)设F作用在B上时A、B的加速度分别为a1、a2,撤掉F时速度分别为v1、V2, 撤去外力F后加速度分别为aJ、a2' A、B共同运动时速度为V3,加速度为a3,对于 A: (nmg =ma1，得 a1 = 4 m/s 2, v1 二 a1t1 = 4 m/s对于 B: F jumg (i2(M + m)g = Ma 2,得 a2=5.25 m/s 2, V2 = a2t1 = 5.25 m/s撤去外力pimg +(12 (M + m ) gai ' =ai = 4 m/s , a2' =2.25 m/s 2M经过t2时间后A、B速度相等vi+ai2HV2a22t解得

23、 t2= 0.2 s共同速度 V3 = vi+ ai' 2仁 4.8 m/s从开始到A、B相对静止，A、B的相对位移即为木板最短的长度Lv2v3 v2 iL = xb xa = " -+ 一ai(ti + t2)2 = 0.75 mA、 B速度相等后共同在水平面上匀减速运动，加速度 a3=(i2g = i m/s 2v2从V3至最终静止位移为 x= ii.52 m2a 3所以A的总位移为 xa总=*人+ x= i4.4 m.ii.(多选)如图所示，由电动机带动的水平传送带两端A、B间的距离为L,传送带以速度v顺时针方向转动，一个质量为m的小物体以一定的初速度从 A端滑上传送带

24、， 运动到B端，此过程中物块先做匀加速直线运动后做匀速直线运动，物块做匀加速直线运动的时间与做匀速直线运动时间相等，两过程中物块运动的位移之比为3 ：4,重力加速度为g,传送带速度大小不变.下列说法正确的是()苜 ,1aVA .物块的初速度大小为一37v2B.物块与传送带间的动摩擦因数为8gLC.整个过程中物块与传动带间的相对位移为；L8LD .物块从A运动到B的时间为不答案BD解析设物块的初速度大小为 V0.根据题意知2t ： vt = 3 ：4,解得：V0 = -,故A错误；由L= tW,可得t = , t总= 2t=',故D正确；由运动学公式 V2 27V7Vv0 = 2ax可得v2二=2a）TL,解得：a=.由牛顿第