第2節(jié) 牛頓第二定律兩類動(dòng)力學(xué)問(wèn)題-2023年高考物理一輪復(fù)習(xí)對(duì)點(diǎn)講解與練習(xí)（通用版）-試卷下載-教習(xí)網(wǎng)

?第三章牛頓運(yùn)動(dòng)定律
第2節(jié) 牛頓第二定律兩類動(dòng)力學(xué)問(wèn)題
考點(diǎn)一　對(duì)牛頓第二定律的理解
【知識(shí)梳理】
1.—
2.—
3．牛頓第二定律的五個(gè)特性

【診斷小練】
(1)物體的加速度方向一定與合外力方向相同．(　　)
(2)物體受到外力作用，立即產(chǎn)生加速度．(　　)
(3)質(zhì)量越大的物體，加速度越小。( )
(4)物體的質(zhì)量與加速度成反比。( )
(5)物體受到外力作用不為零時(shí)，立即產(chǎn)生加速度。( )
(6)物體受的合外力減小，加速度一定減小，而速度不一定減?。?　　)
(7)可以利用牛頓第二定律確定自由電子的運(yùn)動(dòng)情況．(　　)
(8)千克、秒、米、庫(kù)侖、安培均為國(guó)際單位制的基本單位．(　　)
【答案】　(1)√　(2)×　 (3)×　(4)×　(5)√ (6)√　(7)×　(8)×
【命題突破】
命題點(diǎn)1　利用牛頓第二定律分析力、加速度和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系
1．如圖所示，一木塊在光滑水平面上受到一恒力F作用而運(yùn)動(dòng)，前方固定一輕質(zhì)彈簧，當(dāng)木塊接觸彈簧后，下列判斷正確的是(　　)
A．木塊將立即做勻減速直線運(yùn)動(dòng)
B．木塊將立即做變減速直線運(yùn)動(dòng)
C．在彈簧彈力大小等于恒力F時(shí)，木塊的速度最大
D．在彈簧處于最大壓縮狀態(tài)時(shí)，木塊的加速度為零
【解析】選C　對(duì)木塊進(jìn)行受力分析，接觸彈簧后彈力不斷增大，當(dāng)彈力小于力F時(shí)，木塊仍將加速運(yùn)動(dòng)，但加速度變小，A、B均錯(cuò)誤。在彈簧彈力大小等于恒力F時(shí)，木塊的加速度為0，速度最大，C正確。繼續(xù)壓縮彈簧，合力反向且增大，加速度向右不斷增大，D錯(cuò)誤。
【答案】　C
2．在粗糙的水平面上，物體在水平推力作用下由靜止開始做勻加速直線運(yùn)動(dòng)。作用一段時(shí)間后，將水平推力逐漸減小到零(物體還在運(yùn)動(dòng))，則在水平推力逐漸減小到零的過(guò)程中(　　)
A．物體速度逐漸減小，加速度逐漸減小
B．物體速度逐漸增大，加速度逐漸減小
C．物體速度先增大后減小，加速度先增大后減小
D．物體速度先增大后減小，加速度先減小后增大
【解析】選D　由題意得推力F未減小之前物體做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，則可判定F＞f，且ma＝F－f；當(dāng)F逐漸減小時(shí)，加速度逐漸減小，但加速度方向與速度方向同向，物體仍加速；當(dāng)F＜f后，此時(shí)ma＝f－F，F(xiàn)減小，加速度增大，且加速度與速度方向相反，物體減速，綜上所述，選項(xiàng)D正確。
【答案】　D
3．如圖所示，放在固定斜面上的物塊以加速度a沿斜面勻加速下滑，若在物塊上再施加一個(gè)豎直向下的恒力F，則(　　)
A．物塊可能勻速下滑
B．物塊仍以加速度a勻加速下滑
C．物塊將以大于a的加速度勻加速下滑
D．物塊將以小于a的加速度勻加速下滑
【解析】　設(shè)斜面的傾角為θ，根據(jù)牛頓第二定律知，物塊的加速度a＝>0，即μ0，故a′>a，物塊將以大于a的加速度勻加速下滑．故選項(xiàng)C正確，選項(xiàng)A、B、D錯(cuò)誤．
【答案】　C
【歸納總結(jié)】
合力、加速度、速度間的決定關(guān)系
(1)不管速度是大是小，或是零，只要合力不為零，物體都有加速度．
(2)a＝是加速度的定義式，a與Δv、Δt無(wú)必然聯(lián)系；a＝是加速度的決定式，a∝F，a∝.
(3)合力與速度同向時(shí)，物體加速運(yùn)動(dòng)；合力與速度反向時(shí)，物體減速運(yùn)動(dòng)．
命題點(diǎn)2　應(yīng)用牛頓第二定律分析瞬時(shí)問(wèn)題
4. 如圖所示，A、B兩小球分別用輕質(zhì)細(xì)繩L1和輕彈簧系在天花板上，A、B兩小球之間用一輕質(zhì)細(xì)繩L2連接，細(xì)繩L1、彈簧與豎直方向的夾角均為θ，細(xì)繩L2水平拉直，現(xiàn)將細(xì)繩L2剪斷，則細(xì)繩L2剪斷瞬間，下列說(shuō)法正確的是(　　)
A．細(xì)繩L1上的拉力與彈簧彈力之比為1∶1
B．細(xì)繩L1上的拉力與彈簧彈力之比為1∶cos2θ
C．A與B的加速度之比為1∶1
D．A與B的加速度之比為cos θ∶1
【解析】選D　根據(jù)題述可知，A、B兩球的質(zhì)量相等，均設(shè)為m，剪斷細(xì)繩L2瞬間，對(duì)A球受力分析，如圖1所示，由于細(xì)繩L1的拉力突變，沿細(xì)繩L1方向和垂直于細(xì)繩L1方向進(jìn)行力的分解，得FT＝mgcos θ，ma1＝mgsin θ；剪斷細(xì)繩L2瞬間，對(duì)B球進(jìn)行受力分析，如圖2所示，由于彈簧的彈力不發(fā)生突變，則彈簧的彈力還保持不變，有Fcos θ＝mg，ma2＝mgtan θ，所以FT∶F＝cos2θ∶1，a1∶a2＝cos θ∶1，則D正確。
【答案】　D

5.如圖所示，傾角為θ的斜面靜置于地面上，斜面上表面光滑，A、B、C三球的質(zhì)量分別為m、2m、3m，輕質(zhì)彈簧一端固定在斜面頂端、另一端與A球相連，A、B間固定一個(gè)輕桿，B、C間由一輕質(zhì)細(xì)線連接．彈簧、輕桿與細(xì)線均平行于斜面，初始系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)，現(xiàn)突然剪斷細(xì)線或彈簧．下列判斷正確的是(　　)
A．彈簧被剪斷的瞬間，A、B、C三個(gè)小球的加速度均為零
B．彈簧被剪斷的瞬間， A、B之間桿的彈力大小為零
C．細(xì)線被剪斷的瞬間，A、B球的加速度沿斜面向上，大小為gsin θ
D．細(xì)線被剪斷的瞬間，A、B之間桿的彈力大小為4mgsin θ
【解析】　彈簧被剪斷瞬間，三個(gè)小球加速度均為a＝gsin θ，A錯(cuò)；細(xì)線被剪斷瞬間，彈簧彈力F仍為6mgsin θ，加速度均為gsin θ，C對(duì)；分析B球：F－2mgsin θ＝2ma，F(xiàn)＝4mgsin θ，B錯(cuò)，D對(duì)．
【答案】　CD
【歸納總結(jié)】
1．兩種模型
加速度與合外力具有瞬時(shí)對(duì)應(yīng)關(guān)系，二者總是同時(shí)產(chǎn)生、同時(shí)變化、同時(shí)消失，具體可簡(jiǎn)化為以下兩種模型：

2．求解瞬時(shí)加速度的一般思路
??
考點(diǎn)二　兩類動(dòng)力學(xué)問(wèn)題
【知識(shí)梳理】
1．已知受力情況求運(yùn)動(dòng)情況
已知物體的受力情況，根據(jù)牛頓第二定律，可以求出物體的　加速度??；已知物體的初始條件(初位置和初速度)，根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式，就可以求出物體在任一時(shí)刻的速度和位移，也就可以求解物體的運(yùn)動(dòng)情況．
2．已知運(yùn)動(dòng)情況求受力情況
根據(jù)物體的運(yùn)動(dòng)情況，由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式可以求出　加速度　，再根據(jù)牛頓第二定律可確定物體的　受力情況　，從而求出未知的力，或與力相關(guān)的某些物理量．
【診斷小練】
(1)已知物體的受力情況，由牛頓第二定律即可求出物體的加速度．(　　)
(2)由運(yùn)動(dòng)物體的初始條件，根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)有關(guān)公式即可求出物體的加速度．(　　)
(3)兩類動(dòng)力學(xué)問(wèn)題都要涉及到確定加速度的問(wèn)題，因此求加速度是解決兩類問(wèn)題的橋梁．(　　)
(4)已知運(yùn)動(dòng)情況求受力情況時(shí)，只能確定物體所受到的合外力情況．(　　)
【答案】　(1)√　(2)√　(3)√　(4)×
【命題突破】
命題點(diǎn)1　已知運(yùn)動(dòng)分析力
1．如圖(a)，一物塊在t＝0時(shí)刻滑上一固定斜面，其運(yùn)動(dòng)的v -t圖線如圖(b)所示．若重力加速度及圖中的v0、v1、t1均為已知量，則可求出(　　 )
A．斜面的傾角
B．物塊的質(zhì)量
C．物塊與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)
D．物塊沿斜面向上滑行的最大高度
【解析】　由v-t圖象可知物塊沿斜面向上滑行時(shí)的加速度大小為a＝，根據(jù)牛頓第二定律得mgsin θ＋μmgcos θ＝ma，即gsin θ＋μgcos θ＝.同理向下滑行時(shí)gsin θ－μgcos θ＝，兩式聯(lián)立得sin θ＝，μ＝.可見能計(jì)算出斜面的傾斜角度θ以及動(dòng)摩擦因數(shù)，選項(xiàng)A、C正確；物塊滑上斜面時(shí)的初速度v0已知，向上滑行過(guò)程為勻減速直線運(yùn)動(dòng)，末速度為0，那么平均速度為，所以沿斜面向上滑行的最遠(yuǎn)距離為x＝t1，根據(jù)斜面的傾斜角度可計(jì)算出向上滑行的最大高度為xsin θ＝t1×＝，選項(xiàng)D正確；僅根據(jù)v-t圖象無(wú)法求出物塊的質(zhì)量，選項(xiàng)B錯(cuò)誤．
【答案】　ACD
2. 將一質(zhì)量為m的小球靠近墻面豎直向上拋出，圖甲是向上運(yùn)動(dòng)小球的頻閃照片，圖乙是下降時(shí)的頻閃照片，O是運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的最高點(diǎn)，甲、乙兩次閃光頻率相同，重力加速度為g，假設(shè)小球所受的阻力大小不變，則可估算小球受到的阻力大小約為(　　)
A．mg　　　　　　　　 B.mg
C.mg D.mg
【解析】選C　設(shè)每塊磚的厚度是d，向上運(yùn)動(dòng)時(shí)：
9d－3d＝a1T2
向下運(yùn)動(dòng)時(shí)：3d－d＝a2T2，解得：＝
根據(jù)牛頓第二定律，向上運(yùn)動(dòng)時(shí)：mg＋f＝ma1
向下運(yùn)動(dòng)時(shí)：mg－f＝ma2
解得：f＝mg，C正確。
【答案】　C
3．如圖所示，一物體以v0＝2 m/s的初速度從粗糙斜面頂端下滑到底端用時(shí)t＝1 s．已知斜面長(zhǎng)度L＝1.5 m，斜面的傾角θ＝30°，重力加速度取g＝10 m/s2.求：
(1)物體滑到斜面底端時(shí)的速度大?。?br /> (2)物體沿斜面下滑的加速度大小和方向；
(3)物體與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)．
【解析】　(1)設(shè)物體滑到斜面底端時(shí)速度為v，則有：L＝t
代入數(shù)據(jù)解得：v＝1 m/s
(2)因vL＝2 m
所以滑塊能從長(zhǎng)木板的右端滑出．
【答案】　(1)6 m/s　(2)5 m/s2　0.4 m/s2　(3)見解析
【歸納總結(jié)】
解決動(dòng)力學(xué)兩類問(wèn)題的兩個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)

解決兩類基本問(wèn)題的方法
以加速度為“橋梁”，由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式和牛頓第二定律列方程求解，具體邏輯關(guān)系如圖：

考點(diǎn)三　用整體法和隔離法處理連接體問(wèn)題
【知識(shí)梳理】
1．連接體問(wèn)題的類型
物物連接體、輕桿連接體、彈簧連接體、輕繩連接體．
2．整體法的選取原則
若連接體內(nèi)各物體具有相同的加速度，且不需要求物體之間的作用力，可以把它們看成一個(gè)整體，分析整體受到的合外力，應(yīng)用牛頓第二定律求出加速度(或其他未知量)．
3．隔離法的選取原則
若連接體或關(guān)聯(lián)體內(nèi)各物體的加速度不相同，或者要求出系統(tǒng)內(nèi)各物體之間的作用力時(shí)，就需要把物體從系統(tǒng)中隔離出來(lái)，應(yīng)用牛頓第二定律列方程求解．
4．整體法、隔離法交替運(yùn)用
若連接體內(nèi)各物體具有相同的加速度，且要求出物體之間的作用力時(shí)，一般采用“先整體求加速度，后隔離求內(nèi)力”．
【診斷小練】
(1)兩個(gè)物體用輕繩連在一起在水平面上勻加速滑行，剪斷細(xì)繩瞬間兩者的加速度相同．(　　)
(2)兩個(gè)物體疊放在水平面上一起勻加速滑行，撤去外力的瞬間加速度相同．(　　)
(3)對(duì)連接體受力分析時(shí)一定遵循先整體后隔離的順序．(　　)
(4)連接體內(nèi)各物體的加速度一定相同．(　　)
【答案】　(1)×　(2)×　(3)×　(4)×
【命題突破】
命題點(diǎn)1　物體與物體構(gòu)成的連接體
1．在一東西向的水平直鐵軌上，停放著一列已用掛鉤連接好的車廂．當(dāng)機(jī)車在東邊拉著這列車廂以大小為a的加速度向東行駛時(shí)，連接某兩相鄰車廂的掛鉤P和Q間的拉力大小為F；當(dāng)機(jī)車在西邊拉著車廂以大小為a的加速度向西行駛時(shí)，P和Q間的拉力大小仍為F.不計(jì)車廂與鐵軌間的摩擦，每節(jié)車廂質(zhì)量相同，則這列車廂的節(jié)數(shù)可能為(　　)
A．8 B．10 C.15 D．18
【解析】　設(shè)PQ西邊有n節(jié)車廂，每節(jié)車廂的質(zhì)量為m，則F＝nma①
PQ東邊有k節(jié)車廂，則F＝km·a②
聯(lián)立①②得3n＝2k，由此式可知n只能取偶數(shù)，
當(dāng)n＝2時(shí)，k＝3，總節(jié)數(shù)為N＝5
當(dāng)n＝4時(shí)，k＝6，總節(jié)數(shù)為N＝10
當(dāng)n＝6時(shí)，k＝9，總節(jié)數(shù)為N＝15
當(dāng)n＝8時(shí)，k＝12，總節(jié)數(shù)為N＝20，故選項(xiàng)B、C正確．
【答案】　BC
2．如圖所示，質(zhì)量為M的圓槽內(nèi)有質(zhì)量為m的光滑小球，在水平恒力F作用下兩者保持相對(duì)靜止，地面光滑．則(　　)
A．小球?qū)A槽的壓力為
B．小球?qū)A槽的壓力為
C．F變大后，如果小球仍相對(duì)圓槽靜止，小球在槽內(nèi)位置升高
D．F變大后，如果小球仍相對(duì)圓槽靜止，小球在槽內(nèi)位置降低
【解析】　由整體知F＝(M＋m)a，a＝，隔離分析m：
FN＝＝，
tan α＝，F(xiàn)越大，a越大，α越小，小球在槽內(nèi)位置升高，故C正確．
【答案】　C
命題點(diǎn)2　彈簧與物體構(gòu)成的連接體
3.如圖所示，質(zhì)量分別為m1、m2的兩個(gè)物體通過(guò)輕彈簧連接，在力F的作用下一起沿水平方向做勻加速直線運(yùn)動(dòng)(m1在光滑地面上，m2在空中)．已知力F與水平方向的夾角為θ.則m1的加速度大小為(　　)
A.
B．
C.
D．
【解析】　把m1、m2看作一個(gè)整體，在水平方向上加速度相同，由牛頓第二定律可得：Fcos θ＝(m1＋m2)a，
所以a＝，選項(xiàng)A正確．
【答案】　A
命題點(diǎn)3　輕繩與物體構(gòu)成的連接體
4．如圖所示，質(zhì)量為m2的物塊B放在光滑的水平桌面上，其上放置質(zhì)量為m1的物塊A，用通過(guò)光滑的定滑輪的細(xì)線將A與質(zhì)量為M的物塊C連接，釋放C，A和B一起以加速度大小a從靜止開始運(yùn)動(dòng)，已知A、B間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，重力加速度大小為g，則細(xì)線中的拉力大小為(　　)
A．Mg
B．M(g＋a)
C．(m1＋m2)a
D．m1a＋μm1g
【解析】　以C為研究對(duì)象，有Mg－T＝Ma，解得T＝Mg－Ma，故A、B錯(cuò)誤；以A、B整體為研究對(duì)象，根據(jù)牛頓第二定律可知T＝(m1＋m2)a，故C正確；A、B間為靜摩擦力，根據(jù)牛頓第二定律，對(duì)B可知f＝m2a，對(duì)A可知T－f′＝m1a，f＝f′，聯(lián)立解得T＝(m1＋m2)a，故D錯(cuò)誤．
【答案】　C
命題點(diǎn)4　輕桿與物體構(gòu)成的連接體
5.如圖所示，質(zhì)量分別為m1、m2的A、B兩個(gè)物體放在斜面上，中間用一個(gè)輕桿相連，A、B與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)分別為μ1、μ2，它們?cè)谛泵嫔霞铀傧禄?，關(guān)于桿的受力情況，下列分析正確的是(　　)
A．若μ1>μ2，m1＝m2，則桿受到壓力
B．若μ1＝μ2，m1>m2，則桿受到拉力
C．若μ1

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