高考物理 专题集锦（一）牛顿运动定律考查十大命题要点

“讲忠诚、严纪律、立政德”三者相互贯通、相互联系。忠诚是共产党人的底色，纪律是不能触碰的底线，政德是必须修炼的素养。永葆底色、不碰底线牛顿运动定律考查十大命题要点牛顿运动定律是高中物理的核心知识，也是高考考查的重点。在最近几年的高考试题中,单独考查牛顿运动定律或与牛顿运动定律相关的考题都在3道以上。通过对相关考题分析研究，可以把牛顿运动考题分析研究，归纳为十大命题要点。命题要点一:伽利略经典实验与牛顿第一定律【例1】伽利略开创了实验研究和逻辑推理相结合探索 物理规律的科学方法，利用这种方法伽利略发现的规律有（ ）A.力不是维持物体运动的原因B.物体之间普遍存在相互吸引力C.忽略空气阻力，重物与轻物下落得同样快D.体间的相互作用力总是大小相等，方向相反【解析】利用实验研究和逻辑推理相结合探索物理规律，伽利略利用“理想斜面实验”，通过推理得出“力不是维持物体运动的原因”；伽利略通过逻辑推理得出“忽略空气阻力，重物与轻物下落得同样快”。【答案】AC【点评】伽利略经典实验主要有两个:一个是伽利略关于自由落体运动的研究。通过逻辑推理，得出在忽略空气 阻力的情况下，重物与轻物下落得同样快。然后利用斜面 来“冲淡”重力，将斜面的倾角增大到90，得出自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动。另一个是利用“理想 斜面实验”得出小球将永远运动下去。命题要点二:作用力、反作用力与受力分析【例2】2015年11月4日0时25 分，我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭成功将“中星2C”卫星发射升空，卫星顺利进人预定转移轨道，这是 长征系列运载火箭的第216次飞行。关于这次卫星发射情景的叙述正确的是 ( ) A.火箭尾部向下喷气,喷出的气体反过来对火箭产生一个反作用力,从而使火箭获得了向上的推力B.火箭尾部向下喷出的气体对空气产生一个作用力，空气的反作用力使火箭获得了向上的推力C.火箭飞出大气层后，由于没有了空气，火箭虽然向后喷气，也无法获得向前的动力D.卫星进人预定轨道后，卫星与地球之间仍然存在对作用力和反作用力【解析】火箭尾部向下喷气，火箭与喷出的气体是相互作用的两个物体,火箭对喷出的气体有向下的作用力，喷出的气体对火箭有向上的作用力,使火箭向上做加速运动，A项正确，B、C项错误；卫星进入预定轨道后，卫星受到地球的吸引力，这个引力是卫星做匀速圆周运动的向心力。根据牛顿第三定律，地球也受到卫星对它的吸引力，即卫星与地球之间仍然存在一对作用力和反作用力，D项正确。【答案】AD【点评】牛顿第三定律适用于任何相互作用的物体，要注意作用力与反作用力的理解可归结为：四同、两异、三无关，四同指大小相等、共线、同性质、同变化；两异指异物、反向；三无关指与是否接触无关、与物态无关、与物体的运动状态无关。命题要点三:轻弹簧模型与瞬时性问题【例3】如图2所示，物块a、b和c的质量相同，a和b、b和c之间用完全相同的轻弹簧S1 和S2相连，通过系在a上的细线悬挂于固定点0，整个系统处于静止状态。现将细绳剪断，将物块的加速度记为a1，S1 和S2相对原长的伸长量分别为l1和l2，重力加速度大小为g，在剪断瞬间（ ）A. a1=3g B.a1=0C. l1=2l2D. l1=l2【解析】设物体的质量为m,剪断细绳前，对物块b和c整体，由平衡条件可得，物块ab之间的弹簧弹力F1=2mg根据胡克定律，F1=kl1 ，解得l1=2mg/k。对物块C，由平衡条件可得，物块bc之间的弹簧弹力F2=2mg。根据胡克定律，F2=kl2，解得l2=mg/k。剪断细绳的瞬间，细绳中拉力消失，而物块a、b下面的弹簧弹力不能发生突变，即l1、l2，不变。所以，l1=2l2，C项正确,D项错误；对物块a由牛顿第二定律得，mg+F1=ma1，解得a1=3g。A项正确，B项错误。【答案】AC【点评】对于轻弹簧或橡皮筋类，若释放端未连接物体，则轻弹簧的弹力可突变为零；若释放端连接物体，则轻弹簧的弹力布能发生突变，释放瞬间其弹力不变。命题要点四:超重、失重与加速度方向判断 【例4】(2016 安擻合肥一模）如图3所示,在教室里某同学站作体中计上研究超重与失重。她由稳定的站姿变化到稳定的蹲姿称为“下蹲”过程；由稳定的蹲姿变化到稳垃的站姿称为“起立”过程。关于她的实验现象，下列说法中正确的是（ ）A.只有“起立”过程,才能出现失重的现象B.只有“下蹲”过程,才能出现超重的现象C. “下蹲”的过程,先出现超重现象后出现失重现象 D. “起立” “下蹲”的过程,都能出现超重和失重的现象【解析】“起立”的过程中,先加速向上后减速向上运动，加速向上运动，加速度方向向上，出现超重现象，后减速向上运动，加速度方向向下，出现失重现象,即“起立”过程先出现超重现象后出现失重现象，整个“起立”过程能出现超 重和失重的现象;“下蹲”的过程中,先加速向下后减速向下运动,加速向下运动，加速度方向向下，出现失重现象，后减速向下运动，加速度方向向上,出现超重现象，即“下蹲”过程先出现失重现象后出现超重现象,整个“下蹲”过程能出现超重和失重的现象，D项正确，A、B、C项错误。【答案】D【点评】只要物体具有向下的加速度，则处于失重状态；物体具有向上的加速度，则处于超重状态。命题要点五:与速度图象结合的牛顿运动定律问题 【例5】(2016 江西南昌市一模)质量为m=2 kg的物块静止放置在粗糙水平地面O处，物块与水平面间的动摩擦因数=0. 5,在水平拉力F作用下物块由静止开始沿水平地面向右运动，经过一段时间后，物块回到出发点0处, 取水平向右为速度的正方向,如图4甲所示，物块运动过程中其速度v随时间变化规律如图4乙所示，重力加速度g 取 10 m/ s2,则（ )A.物块经过4s回到出发点B.物块运动到第3s时改变水平拉力的方向C.3.5s时刻水平力F的大小为4ND.4.5s时刻水平力F的大小为16N【解析】物块经过4s,速度减小到0，离出发点最远，A 项错误；在0-3s时间内，物块加速度a1=1m/s2.由牛顿运动定律，F1-mg=ma1,解得F1=12N,在3-4s时间内，物块加速度a2=-3m/s2,由牛顿运动定律, F2-mg=ma2,解得F2= 12 N.物块运动到第3 s时水平拉力由12N改变为4 N.但进方向没有改变,B错误，C项正确； 45s 时间内,速度为负值,摩擦力方向改变，物块加速度a3=3 m/s2.由牛顿运动定律，-F3-mg=ma3, 解F3=16 N, D项正确.【答案】CD【点评】解答与速度图象结合的牛顿运动定律问超，要将速度图象与物体受力情况结合，再现运动情景,才能正确解答。命题要点六:与力图象结合的牛顿运动定律运用【例6】(2016 吉林长春市二模)如图5所示，一劲度系数为k的轻质弹簧,上端固定,下端连一质量为m的物块A，A放在质 量也为m的托盘B上，以FN表示B对A的作用力,x表示弹簧的伸长量。初始时,在竖直向上的力F作用下系统处于静止，且弹簧处于自然状态（x=0）。现改变力F的大小，使B以g/2的加速度勻加速向下运动（g为重力加速度,空气阻力不计）)， 此过程中FN或F随x变化的图象正确的是 （ ) 【解析】对题述B以g/2的加速度匀加速向下运动过程，选择AB整体为研究对象，由牛顿笫二定律得，2mg- kxF= 2m g/2，解得F= mg kx。即F从2mg开始线性减小，可排除图象C;选择B作为研究对象,由牛顿第二定律，mg+FNF= 2m g/2，解得FN=g/2 - kx当弹簧的弹力增大到mg/2即kx= mg/2时，物块和托盘间的压力为零，在此之前，二者之间的压力由开始运动时的mg/2线性减小到零，A、B项错误;力F由开始时的线性减小到 mg/2;此后托盘与物块分离，力F保持mg/2不变，故D项正确。【答案】D【点评】解答与牛顿运动定律相关的判断力图象问题，一般方法是隔离与该力相关的物体，列出相关的方程，得出力图象的函数关系式，才能正确判断。命题要点七：叠加体与临界问题【例7】如围6所示，光滑水平面上放置质量分別为m、 2m和3m的三个木块，其中质量为2m和3m的木块间用一不可伸长的轻绳相连,轻绳能承受的最大拉力为FT.现用水平拉力F拉其中一质量为3m的木块，使三个木块以 同一加速度运动，则以下说法正确的是( )A.质量为2m的木块受到四个力的作用B.当F逐渐增大到FT时，轻绳刚好被拉断C.当F逐渐增大到1.5FT时，轻绳还不会被拉断D.轻绳刚要被拉断时，质量为m和2m的木块间的摩擦力为0. 667FT【解析】质量为2m的木块受到重力、地面的支持力、细绳的拉力、m对它的摩擦力和压力五个力的作用，A项错误;当F逐渐大到1. 5FT时，对整体有a = F/6m = FT/4m，对质量是3m的物体有F FTl =3ma，解得FTl = 0. 75 FT，故当F逐渐增大到1. 5 FT时，轻绳中拉力小于最大拉力，不会被拉断，B项错误，C项正确;轻绳刚要被拉断时，系统的加速度为a= FT/3m,对质量是m的物体，其所受摩擦力Ff=ma=FT/3,即质量为m和2m的木块间的摩擦力为0. 333 FT，D项错误。【答案】C【点评】临界问题主要有三种情况：接触与脱离的临界条件:弹力为零;相对滑动的临界条件:静摩擦力达到最大值;绳子断裂的临界条件:它所受的张力等于所能够承受的最大张力，绳子松弛的临界条件是张力为零。命题要点八:时间最值和力最值问题【例8】（2016 湖北七市联考）如图7所示，竖直平面内有一光滑直杆AB，杆与水平方向的夹角为(0 90)，一质量为m的小圆环套在直杆上。给小圆环施加一与该竖直平面平行的恒力F，并从A端由静止释放。改变直杆和水平方向的夹角A当直杆与水平方向的夹角为30时，小圆环在直杆上运动的时间最短，重力加速度为g则A.恒力F一定沿与水平方向夹角30斜向右下的方向B.恒力F和小圆环的重力的合力一定沿与水平方向夹角30斜向右下的方向C.若恒力F的方向水平向右，则恒力F的大小为D.恒力F的最小值为【解析】小圆环受到竖直向下的重力、光滑直杆AB对小圆环的支持力和恒力F。由于光滑直杆AB对小圆环的支持力正交分解，沿直杆方向无分力。要使小圆环在直杆上运动的时间最短，由L=at2/2可知，小圆环运动的加速度必须最大，由牛顿第二定律可知，恒力和重力的合力沿光滑直杆方向，加速度最大，所以A项错误，B项正确;若恒力F的方向水平向右，由tan30 = mg/F，解得F=mg，C项正确;当恒力F的方向垂直光滑直杆时，恒力F最小，由sin60=F/mg,解得 F 的最小值为Fmin=mg/2,D项正确。【答案】BCD【点评】运动和力的最值问题主要有运动时间最值和力最值等。若物体做匀加速运动，要使运动时间最短，则加速度最大;当所加的恒力垂直于运动方向时，恒力最小。命题要点九:连接体与隔离法受力分析 【例9】(2016 黑龙江大庆一中祺拟）如围8所示，在水平地而上荷A、B两个物体，质量分別为mA= 3. 0 kg和mB=2. 0 kg,它们与地而间的动摩擦闪数均为=0.10。在之间有一原长L = 15 cm、劲设系数k = 500 N/m的轻 质弹簧将它们连接。现分别用两个方向相反的水平恒力F1,F2同时作用在A、B两物体上，巳知F1=20N,F2=10N,取g=10 m/s2。当物体运动达到稳定时，求：（1）A和B共同运动的加速度；（2）A,B之间的距离(A和B均可视为质点）。【解析】(1)A、B组成的系统在运动过程中所受摩擦力为 Ff=(mA+mB)g=5.0 N。设运动达到稳定时系统的加速度为a，根据牛顿第二定律有 F1F2Ff=(mA+mB) a解得 a=l.0 m/s2 .(2)以A为研究对象，运动过程中所受摩擦力FfA=mAg=3.0N，设运动达到稳定时所受弹簧的弹力为FT，根据牛顿第二定律有F1FfAFf=mAa Fr=mAa 解得 FT = 14 N。由胡克定律，FT=kx，可知弹簧的伸长量x=2.8cm因此运动达到稳定时A、B之间的距离 x=L+x=15 cm+2. 8 cm=17. 8 cm。【点评】连接体情景主要有轻绳连接和轻弹簧连接。轻绳连接，轻绳中只能是拉力；而轻弹簧连接，轻弹簧中可能 是拉力也可能是压力。命题要点十：滑板、滑块与牛顿运动定律的综合运用 【例10】(2016 北京石景山期末）如图9甲所示，质量为2 kg的木板B静止在水平面上。某时刻物块A(可视为质点)从木板的左侧沿木板上表面滑上木板，初速度v0=4 m/s。此后A和B运动的图象如图9乙所示，取重力加速度g=10m/s2，求：A与B上表面之间的动摩擦因数1(2)B与水平面间的动摩擦因数2；(3)A的质量。【解析】(1)由图象可知，八在01 s内的加速度a=2 m/s2。对