1、热点4牛顿运动定律的应用热考题型牛顿运动定律是高中物理的核心内容,是解决力学问题的重要途径之一,每年高考试题中均有体现,而运动学与动力学的结合考查更是高考命题的热点和重点,命题形式倾向于应用型、综合型和能力型。题型一瞬时对应关系1.(多选)如图所示,在动摩擦因数=0.2的水平面上,质量m=2 kg的物块与水平轻弹簧相连,物块在与水平方向成=45角的拉力F作用下处于静止状态,此时水平面对物块的弹力恰好为零,g取10 m/s2,以下说法正确的是()A.此时轻弹簧的弹力大小为20 NB.当撤去拉力F的瞬间,物块的加速度大小为8 m/s2,方向向左C.若剪断弹簧,则剪断的瞬间物块的加速度大小为8 m/
2、s2,方向向右D.若剪断弹簧,则剪断的瞬间物块的加速度为0答案AB物块在重力、拉力F和弹簧的弹力作用下处于静止状态,由平衡条件得kx=F cos ,mg=F sin ,解得弹簧的弹力kx=mgtan45=20 N,故选项A正确;撤去拉力F的瞬间,由牛顿第二定律得kx-mg=ma1,解得a1=8 m/s2,方向向左,故选项B正确;剪断弹簧的瞬间,弹簧的弹力消失,则F cos =ma2,解得a2=10 m/s2,方向向右,故选项C、D错误。题型二连接体问题2.(多选)如图所示,质量均为m的A、B两物块置于水平地面上,物块与地面间的动摩擦因数均为,物块间用一水平轻绳相连,绳中无拉力。现用水平力F向右
3、拉物块A,假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度为g。下列说法中正确的是()A.当0Fmg时,绳中拉力为0B.当mg2mg时,绳中拉力等于F2D.无论F多大,绳中拉力都不可能等于F3答案ABC当0Fmg时,A受到拉力F与静摩擦力的作用,二者平衡,绳中拉力为0,A项正确;当mg2mg时,对A、B整体有a=F-2mg2m,对B有a=F拉-mgm,由以上两式得F拉=F2,C项正确;当F=32mg时,绳中的拉力为12mg,即绳中的拉力为F3,D项错误。题型三滑块滑板模型3.(多选)质量为M=20 kg、长为L=5 m的木板放在水平面上,木板与水平面间的动摩擦因数1=0.15。将质量为m=10 kg
4、的小木块(可视为质点),以v0=4 m/s的速度从木板的左端水平抛射到木板上(如图所示),小木块与木板面间的动摩擦因数为2=0.4(最大静摩擦力等于滑动摩擦力,g=10 m/s2)。则以下判断中正确的是()A.木板一定静止不动,小木块不会滑出木板B.木板一定静止不动,小木块会滑出木板C.木板一定向右滑动,小木块不会滑出木板D.木板一定向右滑动,小木块会滑出木板答案A小木块对木板的摩擦力Ff1=2mg=0.4100 N=40 N,水平面对木板的最大静摩擦力Ff2=1(M+m)g=45 N,因为Ff1Ff2,故木板一定静止不动。由牛顿第二定律得小木块的加速度a2=2g=4 m/s2,x=v022a
5、2=168 m=2 mL,所以小木块不会滑出木板。故选项A正确,B、C、D错误。跟踪集训 1.(多选)弹簧测力计挂在升降机的顶板上,下端挂一质量为2 kg的物体。当升降机在竖直方向运动时,弹簧测力计的示数始终是16 N,如果从升降机的速度大小为3 m/s时开始计时,则经过1 s,升降机的位移大小可能是(g取10 m/s2)()A.3 mB.5 mC.2 mD.4 m答案CD对物体进行受力分析,受向下的重力和向上的拉力(大小等于弹簧测力计的示数),加速度a=mg-F弹m=2 m/s2,方向向下。升降机初速度大小为v0=3 m/s,方向可能向下,也可能向上,所以在1 s内的位移有两种情况,向下加速
6、时x1=v0t+12at2=4 m;向上减速时x2=v0t-12at2=2 m,故选C、D。2.(多选)一根质量分布均匀的长绳AB,在恒定水平外力F的作用下,沿光滑水平面做直线运动,如图甲所示。绳子距A端x处的张力T与x的关系如图乙所示,由图可知()甲乙A.水平外力F=6 NB.绳子的质量为3 kgC.绳子的长度为2 mD.绳子的加速度为2 m/s2答案AC设绳总长为L,总质量为m,则绳单位长度的质量为=mL,对整个绳子有F=ma,可得绳子的加速度为a=Fm;再对绳子左端部分应有T=(L-x)a,整理可得T=-FLx+F,结合图像可知F=6 N,FL=3 N/m,解得L=2 m,所以A、C项正
7、确。无法求出绳子质量的大小,也无法求出加速度的大小,故B、D项错误。3.如图所示,质量为M的框架放在水平地面上,一轻弹簧上端固定在框架上,下端固定一个质量为m的小球,小球上下振动时,框架始终没有跳起,在框架对地面压力为零的瞬间,小球的加速度大小为()A.gB.M-mmgC.0D.M+mmg答案D在框架对地面压力为零的瞬间,弹簧对框架向上的作用力大小等于框架的重力,小球受到的向下的合力等于mg+Mg,由牛顿第二定律可得mg+Mg=ma,解得小球的加速度大小为a=M+mmg,选项D正确。4.如图所示,质量为m1和m2的两个材料相同的物体用细线相连,在大小恒定的拉力F作用下,先沿水平面,再沿斜面,最
8、后竖直向上匀加速运动,不计空气阻力,在三个阶段的运动中,线上拉力的大小()A.由大变小B.由小变大C.始终不变且大小为m1m1+m2FD.由大变小再变大答案C在水平面上时,对整体由牛顿第二定律得F-(m1+m2)g=(m1+m2)a1,对m1由牛顿第二定律得T1-m1g=m1a1,联立解得T1=m1m1+m2F;在斜面上时,对整体由牛顿第二定律得F-(m1+m2)g cos -(m1+m2)g sin =(m1+m2)a2,对m1由牛顿第二定律得T2-m1g cos -m1g sin =m1a2,联立解得T2=m1m1+m2F;在竖直方向时,对整体由牛顿第二定律得F-(m1+m2)g=(m1+m2)a3,对m1由牛顿第二定律得T3-m1g=m1a3,联立解得T3=m1m1+m2F。综上分析可知,线上拉力始终不变且大小为m1m1+m2F,选项C正确。 5 / 5
