高考物理三轮冲刺突破训练专题03 牛顿运动定律与直线运动的结合（原卷版）

专题03牛顿运动定律与直线运动的结合TOC\o"1-3"\h\u考查方式一动力学基本问题 1考查方式二动力学的运动图象问题 4【题型演练】 9考查方式一动力学基本问题1．分析动力学问题的流程注意：(1)抓好两个分析：受力分析与运动过程分析，特别是多过程问题，一定要明确各过程受力的变化、运动性质的变化、速度方向的变化等．(2)求解加速度是解决问题的关键．2．解决动力学问题的常用方法(1)整体法与隔离法．(2)正交分解法：一般沿加速度方向和垂直于加速度方向进行分解，有时根据情况也可以把加速度进行正交分解．(3)逆向思维法：把运动过程的末状态作为初状态的反向研究问题的方法，一般用于匀减速直线运动问题，比如刹车问题、竖直上抛运动的问题．3．瞬时加速度的求解(1)两类模型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，其弹力立即突变，不需要形变发生变化的时间．②弹簧(或橡皮绳)——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，其形变恢复需要一段时间，在瞬时性问题中，其弹力的大小往往可以看成保持不变．(2)求解瞬时加速度的一般思路eq\x(\a\al(分析瞬时变化前后,物体的受力情况))→eq\x(\a\al(列牛顿第二,定律方程))→eq\x(\a\al(求瞬时,加速度))【典例1】现在大型室外活动通常用无人飞机进行航拍。如图所示，一质量m=2.0kg的无人飞机在操作员的操控下由静止开始竖直向上匀加速运动2s，然后无人飞机又匀速向上运动3s，接着匀减速向上运动4s速度恰好为零，之后悬停进行航拍。已知无人飞机上升过程中的最大速度为vm=4m/s，受到的空气阻力恒为f=1N，重力加速度大小g=10m/s2，则（）A.无人飞机上升的第一个阶段，受到向上的作用力大小是25NB.无人飞机上升的第二个阶段，受到向上的作用力大小是20NC.无人飞机上升的第三个阶段，受到向上的作用力大小是18ND.无人飞机上升的总高度为24m【典例2】细绳拴一个质量为m的小球，小球用固定在墙上的水平弹簧支撑，小球与弹簧不粘连，平衡时细绳与竖直方向的夹角为53°，如图所示．已知cos53°＝0.6，sin53°＝0.8，重力加速度为g.以下说法正确的是()A．小球静止时弹簧的弹力大小为eq\f(3,4)mgB．小球静止时细绳的拉力大小为eq\f(5,3)mgC．细绳烧断瞬间小球的加速度立即为gD．细绳烧断瞬间小球的加速度立即为eq\f(4,3)g【典例3】如图所示，一轻质弹簧竖直固定在水平面上，一物块自弹簧正上方自由下落，当物块与弹簧接触并将弹簧压至最短(在弹性限度内)的过程中，下列说法正确的是()A．物块接触弹簧后立即做减速运动B．物块接触弹簧后先加速后减速C．当物块的速度最大时，它所受的合力不为零D．当弹簧被压缩至最短时，物块的加速度等于零【典例4】在一块固定的倾角为θ的木板上叠放质量均为m的一本英语词典和一本汉语词典，图甲中英语词典在上，图乙中汉语词典在上，已知图甲中两本书一起匀速下滑，图乙中两本书一起加速下滑．已知两本书的封面材料不同，但每本书的上下两面材料都相同，近似认为滑动摩擦力与最大静摩擦力相等，设英语词典和木板之间的动摩擦因数为μ1，汉语词典和木板之间的动摩擦因数为μ2，英语词典和汉语词典之间的动摩擦因数为μ3，则下列说法正确的是()A．μ1>μ2B．μ3<μ2C．图乙中汉语词典受到的摩擦力大小是μ3mgcosθD．图甲中英语词典受到的摩擦力大小是μ2mgcosθ考查方式二动力学的运动图象问题1．x­t图象：描述位移随时间变化的规律，图象斜率的大小表示物体运动速度的大小，斜率的正负表示速度的方向．2．v­t图象：描述速度随时间变化的规律．(1)某一点代表此时刻的瞬时速度，时间轴上方速度方向为正，时间轴下方速度方向为负．(2)图象斜率的大小表示物体运动的加速度的大小，斜率的正负表示加速度的方向．(3)图象与时间轴围成面积代表位移，时间轴上方位移为正，时间轴下方位移为负．3．a­t图象：描述加速度随时间变化的规律，图象与时间轴围成的面积表示物体速度的变化量；加速度恒定表示物体做匀变速运动，否则物体做非匀变速运动．4．三者关系：x­t图象和v­t图象描述的都是直线运动，而a­t图象描述的不一定是直线运动；在图象转换时，必须明确不同图象间相互联系的物理量，必要时还应根据运动规律写出两个图象所描述的物理量间的函数关系式进行分析和判断．【典例5】新冠肺炎疫情期间，无人机发挥着非常重要的作用，可利用无人机空投药品，将药品送到隔离人员手中。在某次无人机竖直送货中，无人机的质量M=1.5kg，货物的质量m=1kg，无人机与货物间通过轻绳相连。无人机从地面开始加速上升一段时间后关闭动力，其运动v-t图像如图所示。无人机所受阻力恒定，不考虑货物受到的阻力，g取10m/s2，下列判断正确的是（）A.无人机上升的最大高度为36mB.无人机所受阻力大小为3NC.无人机所受的升力大小为30ND.加速阶段绳的拉力大小为12N【典例6】如图甲所示，质量m=1kg小物块在平行斜面向下的恒力F作用下，从固定粗糙斜面底端开始以v0=12m/s的初速度向上运动，力F作用一段时间后撤去。以出发点O为原点沿斜面向上建立坐标系，整个运动过程中物块速率的平方随位置坐标变化的关系图象如图乙所示，斜面倾角θ=37°，取cos37°=0.8，sin37°=0.6，g=10m/s2，下列说法正确的是（）A.沿斜面上行阶段物体的加速度大小为24m/s2B.恒力F大小为4NC.物块与斜面间的动摩擦因数为0.5D.物块返回斜面底端时速度大小为SKIPIF1<0m/s【典例7】如图甲所示，地面上有一质量为M的重物用力F向上提它，力F变化而引起物体加速度变化的函数关系如图乙所示，则以下说法中正确的是（）A.当F小于图中A点值时，物体的重力SKIPIF1<0，物体不动B.图中A点值即物体的重力值C.物体向上运动加速度和力F成正比D.图线延长线和纵轴的交点B的数值的绝对值等于该地的重力加速度【典例8】一名乘客乘坐竖直电梯上楼，其位移x与时间t的图像如图所示，其中t1到t2时间段图像为直线。则以下说法正确的是（）A.t1~t2时间内，乘客的速度一直增大B.t2~t3时间内，乘客的速度一直增大C.t1~t2时间内，乘客对电梯压力大于乘客重力D.t2~t3时间内，乘客对电梯压力小于乘客重力【典例9】(多选)水平力F方向确定，大小随时间的变化如图(a)所示，用力F拉静止在水平桌面上的物块，在F从0开始逐渐增大的过程中，物块的加速度a随时间t变化的图象如图(b)所示．重力加速度大小为10m/s2，最大静摩擦力大于滑动摩擦力．由图可知()A．物块与水平桌面间的最大静摩擦力为3NB．物块与水平桌面间的动摩擦因数为0.1C．物块的质量m＝2kgD．在0～4s时间内，合外力的冲量为12N·s【解题经验总结】分析图象问题时常见的误区(1)没有看清横、纵坐标轴所表示的物理量及单位．(2)没有注意坐标原点是否从零开始．(3)不清楚图象中的点、斜率、面积等的物理意义．(4)忽视对物体受力情况和运动情况的分析.

【题型演练】1.一质量为1kg的小物块静止在光滑水平面上，t＝0时刻给物体施加一个水平向右的拉力F，其速度的二次方随位移变化的图象为经过P(5,25)的直线，如图所示，则()A．小物块做匀速直线运动B．水平拉力F的大小为2.5NC．5s内小物块的位移为5mD．5s末小物块的速度为25m/s2.一质量为m的小球在空中由静止释放，若小球运动过程中受到的空气阻力与速度成正比，用v和a分别表示小球下落的速度和加速度的大小，t表示时间．则关于小球下落过程运动的描述，下列图象可能正确的是()3.如图所示，质量为m的小球用两根细线OA、OB连接，细线OA的另一端连接在车厢顶，细线OB的另一端连接于侧壁，细线OA与竖直方向的夹角为θ＝37°，OB保持水平，重力加速度大小为g，车向左做加速运动，当OB段细线拉力为OA段细线拉力的两倍时，车的加速度大小为(sin37°＝0.6，cos37°＝0.8)()A．g B.eq\f(5,4)gC.eq\f(3,2)g D.eq\f(7,4)g如图，在光滑的斜面上，轻弹簧的下端固定在挡板上，上端放有物块Q，系统处于静止状态．现用一沿斜面向上的力F作用在物块Q上，使其沿斜面向上做匀加速直线运动，以x表示物块Q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()如图所示，质量为M的滑块A放置在光滑水平地面上，左侧面是圆心为O、半径为R的光滑四分之一圆弧面，当用一水平恒力F作用在滑块A上时，一质量为m的小球B(可视为质点)在圆弧面上与A保持相对静止，此时小球B距轨道末端Q的竖直高度为H＝eq\f(R,3)，重力加速度为g，则F的大小为()A．eq\f(\r(5),3)Mg B．eq\f(\r(5),2)MgC．eq\f(\r(5),3)(M＋m)g D．eq\f(\r(5),2)(M＋m)g6.(多选)如图所示，在光滑水平面上放置的A、B两物体相互接触但并不黏合，两物体的质量分别为mA＝2kg，mB＝3kg.从t＝0开始，作用力FA和作用力FB分别作用在A、B两物体上，FA、FB随时间的变化规律分别为FA＝(8－2t)N，FB＝(2＋2t)N．则()A．A、B两物体一直以2m/s2的加速度做匀加速运动B．当FA＝FB时，A、B两物体分离C．t＝1s时A物体的运动速度为2m/sD．B物体在t＝5s时的加速度为4m/s27．(多选)一小滑块从斜面上A点由静止释放，经过时间4t0到达B处，在5t0时刻滑块运动到水平面的C点停止，滑块与斜面和水平面间的动摩擦因数相同。已知滑块在运动过程中与接触面间的摩擦力大小与时间的关系如图所示，设滑块运动到B点前后速率不变。以下说法中正确的是（）A.滑块在斜面和水平面上的位移大小之比为4：1B.滑块在斜面和水平面上的加速度大小之比为4：1C.斜面的倾角的余弦值为0.8D.滑块与斜面的动摩擦因数μ＝SKIPIF1<0(多选)如图甲所示，物块A、B静止叠放在水平地面上，B受到大小从零开始逐渐增大的水平拉力F作用，A、B间的摩擦力Ff1、B与地面间的摩擦力Ff2随水平拉力F变化的情况如图乙所示，已知物块A的质量m＝3kg，重力加速度g取10m/s2，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则()A．物块B的质量为4kgB．A、B间的动摩擦因数为0.2C．B与水平地面间的动摩擦因数为0.2D．当F＝10N时，A物体的加速度大小为1.5m/s29．如图所示，竖直轻弹簧一端与地面相连，另一端与物块相连，物块处于静止状态。现对物块施加一个竖直向上的拉力SKIPIF1<0，使物块向上做初速度为零的匀加速直线运动，此过程中弹簧的形变始终在弹性限度内，则拉力SKIPIF1<0随时间SKIPIF1<0变化的图像可能正确的是（

）A． B． C． D．10.（多选）如图，将质量为2m的重物悬挂在轻绳的一端，轻绳的另一端系一质量为m的小环，小环套在竖直固定的光滑直杆上，光滑定滑轮与直杆的距离为d。现将小环从与定滑轮等高的A处由静止释放，小环下滑带动重物上升，当小环沿直杆下滑到图中B处时有向下的速度。下滑距离也为d，下列说法正确的是（）A．小环刚释放时重物能上升，则轻绳中的张力一定大于2mgB．小环到达B处时，重物上升的高度也为dC．小环在B处的速度与重物上升的速度大小之比为SKIPIF1<0D．小环在B处的速度与重物上升的速度大小之比为SKIPIF1<011．如图甲为生产流水线上的水平皮带转弯机，由一段直线皮带和一段圆弧皮带平滑连接而成，其俯视图如图乙所示，虚线ABC是皮带的中线，AB段（直线）长度L＝3.2m，BC段（圆弧）半径R＝2m，中线上各处的速度大小均为v＝1m/s。某次转弯机传送一个质量m＝1kg的小物件时，将小物件轻放在直线皮带的起点A处，被传送至B处，滑上圆弧皮带上时速度大小不变，已知小物件与两皮带间的动摩擦因数均为SKIPIF1<0，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度g取SKIPIF1<0。（1）求小物件在直线皮带上加速过程的位移大小s；（2）计算说明小物件在圆弧皮带上是否打滑？并求出摩擦力大小。

12．如图1所示，一倾角SKIPIF1<0的斜面固定在水平地面上，质量SKIPIF1<0的滑块（可视为质点）静止在斜面底部。从