高考物理二轮复习讲义+分层训练专题03 牛顿运动定律（解析版）

这是一份高考物理二轮复习讲义+分层训练专题03 牛顿运动定律（解析版），共33页。试卷主要包含了常见的图象有，图象间的联系，图象的应用，解题策略，分析图象问题时常见的误区等内容，欢迎下载使用。
解密03 牛顿运动定律

核心考点
考纲要求
牛顿运动定律及其应用
超重和失重
Ⅱ
Ⅰ



考点1 动力学中的图象问题

物理公式与物理图象的结合是一种重要题型，也是高考的重点及热点。
1．常见的图象有：v–t图象，a–t图象，F–t图象，F–x图象，F–a图象等。
2．图象间的联系：加速度是联系v–t图象与F–t图象的桥梁。
3．图象的应用
（1）已知物体在一过程中所受的某个力随时间变化的图线，要求分析物体的运动情况。
（2）已知物体在一运动过程中速度、加速度随时间变化的图线，要求分析物体的受力情况。
（3）通过图象对物体的受力与运动情况进行分析。
4．解题策略
（1）弄清图象斜率、截距、交点、拐点的物理意义。
（2）应用物理规律列出与图象对应的函数方程式，进而明确“图象与公式”、“图象与物体”间的关系，以便对有关物理问题作出准确判断。
5．分析图象问题时常见的误区
（1）没有看清纵、横坐标所表示的物理量及单位。
（2）不注意坐标原点是否从零开始。
（3）不清楚图线的点、斜率、面积等的物理意义。
（4）忽视对物体的受力情况和运动情况的分析。

（2020·宿松县程集中学月考）一质点（）正自东向西在光滑水平面上做匀速直线运动，速度大小为4m/s，从某时刻起受到一个沿东西方向的力作用，如图，是该力随时间周期性的变化图像（从该时刻开始计时，规定向东方向为正方向）下列说法正确的是（　　）

A．从该时刻起，质点一直向东运动
B．从该时刻起，质点做往复运动
C．8s末质点的速度大小为12m/s
D．8s末质点的速度大小为4m/s
【答案】D
【详解】
A．由牛顿第二定律可得在0~2s时间内质点的加速度

加速度方向向东，因此质点向西做匀减速运动，初速度是4m/s，所以1s后质点开始向东做匀加速运动，A错误；
B．由以上计算分析知，1s~2s时间内质点向东做匀加速运动，t=2s时刻的速度是4m/s，2s~4s时间内质点的加速度

加速度方向向西，质点向东做匀减速运动，在t=4s时刻，质点的速度是零，t=4s后质点继续向东做匀加速运动，B错误；
CD．在4s~6s时间内质点的加速度

加速度方向向东，质点在t=6s时刻的速度是8m/s，在6s~8s时间内质点的加速度

加速度方向向西，质点向东做匀减速运动，t=8s时刻的速度是4m/s，C错误，D正确。
故选D。

（2020·山东烟台·期中）在水平地面上以初速度v0竖直向上抛出一个小球，已知该小球所受的空气阻力大小与速度大小的平方成正比，则从抛出小球到小球落地的过程中，以竖直向上为矢量的正方向，小球运动的a-t和v-t图像可能正确的是（　　）
A． B．
C． D．
【答案】C
【详解】
上升过程中由牛顿第二定律得

解得

由上式可以看出，上升过程中，随着速度的减小，加速度也减小；
下降过程中由牛顿第二定律得

解得

由上式可以看出，下降过程中，随着速度的增大，加速度也减小；综上所述，加速度在全程中一直减小，速度图像的斜率一直减小，C正确，ABD错误。
故选C。
2．质量为2kg的物体在水平推力F的作用下沿水平面做直线运动，一段时间后撤去F，其运动的v－t图象如图所示（g取10 m/s2）。则（　　）

A．0至6s的加速度为m/s2 B．水平推力F的大小为6N
C．0至10s的位移大小为48m D．物体与水平面间的动摩擦因数μ=0.4
【答案】B
【详解】
A．0至6s的加速度为

选项A错误；
D．物体做减速运动时的加速度

根据
a2=μg
可得物体与水平面间的动摩擦因数
μ=0.2
选项D错误；
B．根据牛顿第二定律

解得水平推力
F=6N
选项B正确；
C．图像的面积等于位移，则0至10s的位移大小为

选项C错误。
故选B。
考点2 动力学中整体法与隔离法的应用

1．方法概述
（1）整体法是指对物理问题的整个系统或过程进行研究的方法。
（2）隔离法是指从整个系统中隔离出某一部分物体，进行单独研究的方法。
2．涉及隔离法与整体法的具体问题类型
（1）涉及滑轮的问题
若要求绳的拉力，一般都必须采用隔离法。例如，绳跨过定滑轮连接的两个物体虽然加速度大小相同，但方向不同，故采用隔离法。
（2）水平面上的连接体问题
①这类问题一般多是连接体（系统）中各物体保持相对静止，即具有相同的加速度。解题时，一般采用先整体、后隔离的方法。
②建立坐标系时也要考虑矢量正交分解越少越好的原则，或者正交分解力，或者正交分解加速度。
（3）斜面体与上面物体组成的连接体问题
当物体具有沿斜面方向的加速度，而斜面体相对于地面静止时，解题时一般采用隔离法分析。
3．解题思路
（1）分析所研究的问题适合应用整体法还是隔离法。
（2）对整体或隔离体进行受力分析，应用牛顿第二定律确定整体或隔离体的加速度。
（3）结合运动学方程解答所求解的未知物理量。

在一根绳上串着两个质量不同的小球1、2，已知两小球的质量关系m1v时，可能一直减速，也可能先减速再匀速
（2）v0v返回时速度为v，当v0 μmg时，物块和木板一定发生相对滑动
B．当F = μmg时，物块的加速度大小为
C．当F = 2μmg时，木板的加速度大小为
D．不管力F多大，木板的加速度始终为0
【答案】B
【详解】
A．当物块相对于木板刚要发生相对滑动时，物块和长木板间的静摩擦力达到最大值，对整体

隔离木板得

得

只有物块和木板才一定发生相对滑动，选项A错误；
B．当F=μmg时，物块和长木板相对静止，对整体有

得

选项B正确；
CD．当F=2μmg时，物块和木板发生相对滑动，隔离木板得

得

选项CD错误。
故选B。

1. （2020·江苏卷）中欧班列在欧亚大陆开辟了“生命之路”，为国际抗疫贡献了中国力量。某运送防疫物资的班列由40节质量相等的车厢组成，在车头牵引下，列车沿平直轨道匀加速行驶时，第2节对第3节车厢的牵引力为F。若每节车厢所受摩擦力、空气阻力均相等，则倒数第3节对倒数第2节车厢的牵引力为（　　）
A. F B. C. D.
【答案】C
【解析】根据题意可知第2节车厢对第3节车厢的牵引力为F，因为每节车厢质量相等，阻力相同，故第2节对第3节车厢根据牛顿第二定律有，设倒数第3节车厢对倒数第2节车厢的牵引力为F1，则根据牛顿第二定律有，联立解得。故选C。
2. （2020·山东卷）一质量为m的乘客乘坐竖直电梯下楼，其位移s与时间t的关系图像如图所示。乘客所受支持力的大小用FN表示，速度大小用v表示。重力加速度大小为g。以下判断正确的是（　　）

A. 0~t1时间内，v增大，FN>mg B. t1~t2 时间内，v减小，FNF3 D．F1=F3
【答案】A
【解析】由v–t图象可知，0~5 s内加速度a1=0.2 m/s2，沿斜面向下，根据牛顿第二定律有mgsin θ–f–F1=ma1，F1=mgsin θ–f–0.2m；5~10 s内加速度a2=0，根据牛顿第二定律有mgsin θ–f–F2=ma2，F2=mgsin θ–f；10~15 s内加速度a3=–0.2 m/s2，沿斜面向上，根据牛顿第二定律有mgsin θ–f–F3=ma3，F3=mgsin θ–f+0.2m。故可得：F3>F2>F1，选项A正确。
9．（2016·上海卷）如图，顶端固定着小球的直杆固定在小车上，当小车向右做匀加速运动时，球所受合外力的方向沿图中的

A．OA方向 B．OB方向
C．OC方向 D．OD方向
【答案】D
【解析】据题意可知，小车向右做匀加速直线运动，由于球固定在杆上，而杆固定在小车上，则三者属于同一整体，根据整体法和隔离法的关系分析可知，球和小车的加速度相同，所以球的加速度也应该向右，故选D。
10．（2016·海南卷）沿固定斜面下滑的物体受到与斜面平行向上的拉力F的作用，其下滑的速度–时间图线如图所示。已知物体与斜面之间的动摩擦因数为常数，在0~5 s、5~10 s、10~15 s内F的大小分别为F1、F2和F3，则

A．F1F3
C．F1>F3 D．F1=F3
【答案】A
【解析】由v–t图象可知，0~5 s内物体的加速度大小为a1=0.2 m/s2，方向沿斜面向下，根据牛顿第二定律有mgsin θ–f–F1=ma1，可得F1=mgsin θ–f–0.2m；5~10 s内物体的加速度a2=0，有mgsin θ–f–F2=ma2，可得F2=mgsin θ–f；10~15 s内物体的加速度大小为a3=–0.2 m/s2，方向沿斜面向上，有mgsin θ–f–F3=ma3，可得F3=mgsin θ–f+0.2m。故有F3>F2>F1，A正确，BCD错误。
11．（2016·全国新课标Ⅲ卷）某物理课外小组利用图（a）中的装置探究物体加速度与其所受合外力之间的关系。图中，置于实验台上的长木板水平放置，其右端固定一轻滑轮；轻绳跨过滑轮，一端与放在木板上的小滑车相连，另一端可悬挂钩码。本实验中可用的钩码共有N=5个，每个质量均为0.010 kg。实验步骤如下：

（1）将5个钩码全部放入小车中，在长木板左下方垫上适当厚度的小物快，使小车（和钩码）可以在木板上匀速下滑。
（2）将n（依次取n=1，2，3，4，5）个钩码挂在轻绳右端，其余N–n个钩码仍留在小车内；用手按住小车并使轻绳与木板平行。释放小车，同时用传感器记录小车在时刻t相对于其起始位置的位移s，绘制s–t图象，经数据处理后可得到相应的加速度a。
（3）对应于不同的n的a值见下表。n=2时的s–t图象如图（b）所示；由图（b）求出此时小车的加速度（保留2位有效数字），将结果填入下表。
n
1
2
3
4
5

0.20

0.58
0.78
1.00
（4）利用表中的数据在图（c）中补齐数据点，并作出a–n图象。从图象可以看出：当物体质量一定时，物体的加速度与其所受的合外力成正比。

（5）利用a–n图象求得小车（空载）的质量为_______kg（保留2位有效数字，重力加速度取g=9.8 m/s2）。
（6）若以“保持木板水平”来代替步骤（1），下列说法正确的是_______（填入正确选项前的标号）
A．a–n图线不再是直线
B．a–n图线仍是直线，但该直线不过原点
C．a–n图线仍是直线，但该直线的斜率变大
【答案】（3）0.39 （4）如图所示 （5）0.45 （6）BC
【解析】（3）因为小车做初速度为零的匀加速直线运动，故将（2，0.78）代入 可得。
（4）根据描点法可得如图所示图线

（5）根据牛顿第二定律可得，代入m=0.010 kg，n=1、2、3、4、5，以及相应的加速度求可得。
（6）因为如果不平衡摩擦力，则满足的形式，所以故直线不过原点，但仍是直线，A错误，B正确；随着n的增大，小车的总质量在减小，故直线的斜率变大，故C正确。
12．（2017·新课标全国Ⅲ卷）如图，两个滑块A和B的质量分别为mA=1 kg和mB=5 kg，放在静止于水平地面上的木板的两端，两者与木板间的动摩擦因数均为μ1=0.5；木板的质量为m=4 kg，与地面间的动摩擦因数为μ2=0.1。某时刻A、B两滑块开始相向滑动，初速度大小均为v0=3 m/s。A、B相遇时，A与木板恰好相对静止。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取重力加速度大小g=10 m/s2。求：

（1）B与木板相对静止时，木板的速度；
（2）A、B开始运动时，两者之间的距离。
【答案】（1）1 m/s （2）1.9 m
【解析】（1）滑块A和B在木板上滑动时，木板也在地面上滑动。设A、B和木板所受的摩擦力大小分别为f1、f2和f3，A和B相对于地面的加速度大小分别是aA和aB，木板相对于地面的加速度大小为a1。在物块B与木板达到共同速度前有f1=μ1mAg，f2=μ1mBg，f3=μ2(mA+mB+m)g
由牛顿第二定律得f1=mAaA，f2=mBaB，f2–f1–f3=ma1
可得aA=aB=5 m/s2，a1=2.5 m/s2
设在t1时刻，B与木板共速，为v1
由运动学公式有v1=v0–aBt1=a1t1
解得t1=0.4 s，v1=1 m/s
（2）在t1时间内，B相对地面的位移
设B与木板共速后，木板的加速度大小为a2
假设B与木板相对静止，由牛顿第二定律有f1+f3=(mB+m)a2
可得，假设成立
由aA=aB可知，B与木板共速时，A的速度大小也为v1
设从B与木板共速到A和B相遇经过的时间为t2，A和B相遇且共速时，速度大小为v2
由运动学公式有v2=v1–a2t2=–v1+aAt2
解得t2=0.3 s，v2=0.5 m/s
在t2时间内，B及木板相对地面的位移
全过程A相对地面的位移
则A、B开始运动时，两者之间的距离x=xB+x1+|xA|=1.9 m
（也可用如图的速度–时间图线求解）