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1、2015年高考物理 易錯點點睛與高考突破 專題03 牛頓運動定律(含解析)
【2015高考考綱解讀】
牛頓運動定律是物理學中最基本、最重要的規(guī)律,也是高考命題的重點和熱點.縱觀近年來高考試題,可以看到高考對本單元的命題特點如下:
1.主要考查慣性的概念、運動和力的關(guān)系、超重和失重、牛頓運動定律的應用等內(nèi)容.考題覆蓋面大、綜合性強,且經(jīng)常結(jié)合運動學、電場、圖象等知識綜合命題.
2.以生產(chǎn)、生活實際為背景,聯(lián)系交通、體育、科技信息等材料進行命題是高考對本單元命題的一個顯著特點,考查考生運用動力學知識解決實際問題的能力.
建議對本單元的復習要重點突破以下兩點:
1.理解概念規(guī)律:特別是注
2、意理解慣性、超重和失重、牛頓運動定律等重要的概念和規(guī)律.
2.掌握解題方法:能全面準確地對研究對象進行受力分析和運動分析,能根據(jù)其受力特征確定相應的物理模型,如瞬時問題、臨界問題等,并合理選用研究方法(整體法和隔離法)進行解題.
【難點探究】
難點一 追及與相遇問題
初速度小(或初速度為零)的甲物體勻加速追做勻速運動的速度大的乙物體:(1)當兩者速度相等時,甲、乙兩物體的間距為甲追上乙前的最大距離;(2)若甲從兩物體第一次相遇的位置開始追乙,當兩者位移相等時,甲、乙兩物體再次相遇;若甲、乙剛開始相距s0,則當兩物體的位移之差為s0時,甲、乙兩物體相遇.
例1.一輛值勤的警車停在一條公
3、路的直道邊,當警員發(fā)現(xiàn)從他旁邊以v=8 m/s的速度勻速行駛的貨車有違章行為時,決定前去追趕,經(jīng)Δt=2.5 s警車發(fā)動起來,以加速度a=2 m/s2做勻加速運動.試問:
(1)警車發(fā)動起來后要多長的時間才能追上違章的貨車?
(2)若警車能達到的最大速度是vm=12 m/s,達到最大速度后以該速度勻速運動,則警車發(fā)動起來后要多長的時間才能追上違章的貨車?
難點二 涉及傳送帶的動力學問題
物體在傳送帶上運動的問題,應以地面為參考系,首先根據(jù)牛頓第二定律確定其加速度的大小和方向,然后根據(jù)直線運動規(guī)律分析其運動情況.特別應關(guān)注物體的速度與傳送帶速度相等后的受力情況是否發(fā)生變化.
例2.如圖
4、1-2-2所示,水平傳送帶AB長l=8.3 m,質(zhì)量為M=1 kg的木塊隨傳送帶一起以v1=2 m/s的速度向左勻速運動(傳送帶的傳送速度恒定),木塊與傳送帶間的動摩擦因數(shù)μ=0.5.當木塊運動至最左端A點時,一顆質(zhì)量為m=20 g的子彈以v0=300 m/s水平向右的速度正對射入木塊并穿出,穿出速度v=50 m/s,以后每隔1 s就有一顆子彈射中木塊,設(shè)子彈射穿木塊的時間極短,且每次射入點各不相同,g取10 m/s2.求:
(1)第一顆子彈射入木塊并穿出時木塊的速度;
(2)在被第二顆子彈擊中前,木塊向右運動離A點的最大距離.
難點三 直線運動中的動態(tài)分析
例3.(雙選)如圖1-
5、2-4所示,運動員“10 m跳板跳水”運動的過程可簡化為:運動員走上跳板,將跳板從水平位置B壓到最低點C,跳板又將運動員豎直向上彈到最高點A,然后運動員做自由落體運動,豎直落入水中.跳板自身重力忽略不計,則下列說法正確的是( )
A.運動員向下運動(B→C)的過程中,先失重后超重,對板的壓力先減小后增大
B.運動員向下運動(B→C)的過程中,先失重后超重,對板的壓力一直增大
C.運動員向上運動(C→B)的過程中,先超重后失重,對板的壓力先增大后減小
D.運動員向上運動(C→B)的過程中,先超重后失重,對板的壓力一直減小
【易錯點點睛】
易錯點1 力與加速度的關(guān)系
1.如圖
6、3—1所示,位于光滑固定斜面上的小物塊戶受到一水平向右的推力F的作用.已知物塊戶沿斜面加速下滑.現(xiàn)保持P的方向不變,使其減小,則加速度 ( )
A.一定變小
D.一定變大
C.一定不變
D.可能變小,可能變大,也可能不變
易錯點2 已知運動求受力
1.一物體放置在傾角為θ的斜面上,斜面固定于加速上升的電梯中,加速度為a,如圖3—2所示,在物體始終相對于斜面靜止的條件下,下列說法中正確的是 ( )
A.當θ一定時,a起大,斜面對物體的正壓力越小
B.當θ一定時,a越大,斜面對物體的摩擦力越大
C.當θ一定時,θ越大,斜面
7、對物體的正壓力越小
D.當θ——定時,θ越大,斜面對物體的摩擦力越小
所以B C正確
易錯點3 已知受力求運動
1.如圖3—3所示,在傾角為θ的光滑斜面上有兩個用輕質(zhì)彈簧相連接的物塊A、g它們的質(zhì)量分別為mA、mB,彈簧的勁度系數(shù)為K,C為一固定擋板.系統(tǒng)處于靜止狀態(tài).現(xiàn)開始用一恒力F沿斜面方向拉物塊A使之向上運動,求物塊B剛要離開C時物塊A的加速度。和從開始到此時物塊A的位移d.重力加速度為g.
2.如圖3-4所示,在傾角為。的固定光滑斜面上,有一用繩子拴著的長木板,木板上站著——只貓.已知木板的質(zhì)量是貓的質(zhì)量的2倍.當繩子突然斷開時,貓立即沿著板向上跑,以保持其相
8、對斜面的位置不變.則此時木板沿斜面下滑的加速度為 ( )
A . sina B.gsina C . sina D.2gsina
易錯點4 牛頓定律在圓周運動中的應用
1.如圖3-6所示,輕桿的一端有一個小球,另一端有光滑的固定軸O.現(xiàn)給球一初速度,使球和桿一起繞O軸在豎直面內(nèi)轉(zhuǎn)動,不計空氣阻力,用F表示球到達最高點時桿對小球的作用力,則F ( )
A.一定是拉力
B.一定是推力
C.一定等于0
D.可能是拉力,可能是推力,也可能等于
易錯點5 牛頓運動定律的綜合應用
1.一小圓盤靜止在桌布上,位于一
9、方桌的水平桌面的中央.桌布的一邊與桌的AB邊重合,如圖3-7所示.已知盤與桌布間的動摩擦因數(shù)為μ1,盤與桌面間的動摩擦因數(shù)為μ2現(xiàn)突然以恒定加速度將桌布抽離桌面,加速度的方向是水平的且垂直于AB邊.若圓盤最后未從桌面掉下,則加速度滿足的條件是什么?(以g表示重力加速度)
【2015高考突破】
1.如圖所示,一小球分別以不同的初速度,從光滑斜面的底端A點向上做直線運動,所能到達的最高點位置分別為a、b、c,它們距斜面底端A點的距離分別為s1、s2、s3,對應到達最高點的時間分別為t1、t2、t3,則下列關(guān)系正確的是( )
A.== B.>>
C.==
10、D.>>
2.利用傳感器與計算機結(jié)合,可以自動作出物體運動的圖像。某同學在一次實驗中得到運動小車的速度-時間圖像如圖所示,由此圖像可知( )
A.18 s時的加速度大于13 s時的加速度
B.小車做曲線運動
C.13 s末小車距離出發(fā)點最遠
D.小車前10 s內(nèi)的平均速度比后10 s內(nèi)的大
3.如圖3所示,光滑斜面固定于水平面上,滑塊A、B疊放后一起沖上斜面,且始終保持相對靜止,A上表面水平。則A、B整體在斜面上運動時,B受力的示意圖為( )
圖3
圖4
4.如圖所示,小車向右做加速直線運動,物塊貼在小車左壁相對靜止。當小車的加速度增大
11、時,下列說法正確的是( )
A.物塊受到的彈力不變
B.物塊受到的摩擦力不變
C.物塊受到四個力的作用
D.物塊受到的合外力為零
5.一個質(zhì)量為m=1 kg的物塊放在水平光滑地面上,在一水平外力F1=2 N的作用下從靜止開始做直線運動,物體運動5 s后外力撤去,在此時刻再加上一個與F1反向的力F2=6 N,物體又運動5 s。規(guī)定外力F1的方向為正方向,則在物體運動的這個10 s的時間內(nèi),下列關(guān)于物體的速度圖像,正確的是( )
6.如圖所示,直線a和曲線b分別是在平直公路上行駛的汽車a和b的位置-時間(x -t)圖線。由圖可知( )
A.在
12、時刻t1,a車追上b車
B.在時刻t2,a、b兩車運動方向相反
C.在t1到t2這段時間內(nèi),b車的速率先減少后增加
D.在t1到t2這段時間內(nèi),b車的速率一直比a車的大
7.如圖所示,一小滑塊沿足夠長的斜面以初速度v向上做勻變速運動,依次經(jīng)A、B、C、D到達最高點E,已知AB=BD=6 m,BC=1 m,滑塊從A到C和從C到D所用的時間都是2 s。設(shè)滑塊經(jīng)B、C時的速度分別為vB、vC,則( )
A.vC=3 m/s
B.vB= m/s
C.DE=3 m
D.從D到E所用時間為4 s
8. 如圖所示,將一個質(zhì)量為1 kg的小物塊輕輕放
13、在傾角為37°(sin 37°=0.6)的斜面上,已知斜面質(zhì)量也為1 kg,重力加速度為10 m/s2。若斜面在足夠粗糙的水平地面上沒有滑動,那么地面的支持力FN和摩擦力Ff有可能為( )
A.FN=16.4 N,F(xiàn)f=4.8 N
B.FN=18.2 N,F(xiàn)f=2.4 N
C.FN=20 N,F(xiàn)f=0
D.FN=20 N,F(xiàn)f=4.8 N
9.質(zhì)量M=9 kg、長L=1 m的木板在動摩擦因數(shù)μ1=0.1的水平地面上向右滑行,當速度v0=2 m/s時,在木板的右端輕放一質(zhì)量m=1 kg的小物塊,如圖所示。當小物塊剛好滑到木板左端時,小物塊和木板達到共同速度。g取
14、10 m/s2,求:
(1)從小物塊放到木板上到它們達到相同速度所用的時間t;
(2)小物塊與木板間的動摩擦因數(shù)μ2。
10.一長木板在水平地面上運動,在t=0時刻將一相對于地面靜止的物塊輕放到木板上,以后木板運動的速度-時間圖像如圖所示。已知物塊與木板的質(zhì)量相等,物塊與木板間及木板與地面間均有摩擦。物塊與木板間的最大靜摩擦力等于滑動摩擦力,且物塊始終在木板上。取重力加速度的大小g=10 m/s2,求:
(1)物塊與木板間、木板與地面間的動摩擦因數(shù);
(2)從t=0時刻到物塊與木板均停止運動時,物塊相對于木板的位移的大小。
10.有一個冰上木箱的游戲節(jié)目,規(guī)則是:選手
15、們從起點開始用力推箱一段時間后,放手讓箱向前滑動,若箱最后停在桌上有效區(qū)域內(nèi),視為成功;若箱最后未停在桌上有效區(qū)域內(nèi)就視為失?。浜喕P腿鐖D所示,AC是長度為L1=7 m的水平冰面,選手們可將木箱放在A點,從A點開始用一恒定不變的水平推力推箱,BC為有效區(qū)域.已知BC長度L2=1 m,木箱的質(zhì)量m=50 kg,木箱與冰面間的動摩擦因數(shù)μ=0.1.某選手作用在木箱上的水平推力F=200 N,木箱沿AC做直線運動,若木箱可視為質(zhì)點,g取10 m/s2.那么該選手要想游戲獲得成功,試求:
(1)推力作用在木箱上時的加速度大??;
(2)推力作用在木箱上的時間滿足什么條件?
11.
16、如圖所示,處于原長的輕質(zhì)彈簧放在固定的光滑水平導軌上,左端固定在豎直的墻上,右端與質(zhì)量為mB=2 kg的滑塊B接觸但不連接,此時滑塊B剛好位于O點.光滑的水平導軌右端與水平傳送帶平滑連接,傳送帶長度L=2.5 m,皮帶輪沿順時針方向轉(zhuǎn)動,帶動皮帶以恒定速率v=4.0 m/s勻速轉(zhuǎn)動.現(xiàn)用水平向左的推力將滑塊B緩慢推到M點(彈簧仍在彈性限度內(nèi)),當撤去推力后,滑塊B沿軌道向右運動,滑塊B脫離彈簧后以速度vB=2.0 m/s向右運動,滑上傳送帶后并從傳送帶右端Q點滑出落至地面上的P點.已知滑塊B與傳送帶之間的動摩擦因數(shù)μ=0.10,水平導軌距地面的豎直高度h=1.8 m,重力加速度g取10 m/s
17、2.求:
(1)水平向左的推力對滑塊B所做的功W;
(2)滑塊B從傳送帶右端滑出時的速度大?。?
(3)滑塊B落至P點距傳送帶右端的水平距離.
12.如圖所示,將小砝碼置于桌面上的薄紙板上,用水平向右的拉力將紙板迅速抽出,砝碼的移動很小,幾乎觀察不到,這就是大家熟悉的慣性演示實驗.若砝碼和紙板的質(zhì)量分別為m1和m2,各接觸面間的動摩擦因數(shù)均為μ,重力加速度為g.
(1)當紙板相對砝碼運動時,求紙板所受摩擦力的大小;
(2)要使紙板相對砝碼運動,求所需拉力的大??;
(3)本實驗中,m1=0.5 kg,m2=0. 1 kg,μ=0. 2,砝碼與紙板左端的距離d=0.1 m,取g=10 m/s2.若砝碼移動的距離超過l=0.002 m,人眼就能感知.為確保實驗成功,紙板所需的拉力至少多大?