2020新亮剑高考物理总复习讲义：第三单元 牛顿运动定律 微专题3 含解析.docx

教学资料范本2020新亮剑高考物理总复习讲义：第三单元 牛顿运动定律 微专题3 含解析编 辑：_时 间：_ 牛顿运动定律微专题3滑块木板模型、传送带模型见自学听讲P45一传送带模型传送带问题为高中动力学问题中的难点,需要考生对传送带问题准确地做出动力学过程分析。1.抓住一个关键:在确定研究对象并进行受力分析之后,首先判定摩擦力的突变(含大小和方向)点,给运动分段。传送带传送的物体所受摩擦力,不论是其大小的突变,还是其方向的突变,都发生在物体的速度与传送带速度相等的时刻。物体在传送带上运动时的极值问题,不论是极大值,还是极小值,也都发生在物体速度与传送带速度相等的时刻,v物与v传相同的时刻是运动分段的关键点。判定运动中的速度变化(相对运动方向和对地速度变化)的关键是v物与v传的大小与方向,二者的大小和方向决定了此后的运动过程和状态。2.注意三个状态的分析初态、共速、末态3.传送带思维模板模型1水平传送带模型水平传送带又分为三种情况:物体的初速度与传送带速度同向(含物体初速度为0)或反向。情景图示滑块可能的运动情况情景1(1)可能一直加速(2)可能先加速后匀速情景2(1)v0=v时,一直匀速(2)v0v时,可能一直减速,也可能先减速再匀速(3)v0v时,返回时速度为v,当v0mgcos 37,物块将减速上行,mgsin 37-mgcos 37=ma2解得a2=2 m/s2设物块还需经过时间t离开传送带,离开时的速度为vt,则v2-=2a2(x-x1)vt= m/st=0.85 s。答案(1) s(2)0.85 s m/s变式2(多选)如图所示,浅色传送带A、B两端距离L=24 m,以速度v0=8 m/s逆时针匀速转动,并且传送带与水平面间的夹角=30,现将一质量m=2 kg的煤块轻放在传送带的A端,煤块与传送带间的动摩擦因数=,g取10 m/s2,则下列叙述正确的是()。A.煤块从A端运动到B端所经历的时间为3 sB.煤块运动到B端时重力的瞬时功率为240 WC.煤块从A端运动到B端留下的黑色痕迹为4 mD.煤块从A端运动到B端因摩擦产生的热量为24 J解析煤块放上传送带以后,开始一段时间,其运动的加速度a=8 m/s2。此加速度只能维持到煤块的速度达到8 m/s,其对应的时间和位移分别为t1=1 s,s1=4 mmgcos ),a2=2 m/s2。设煤块完成剩余的位移s2所用的时间为t2,则s2=v0t2+a2,解得t2=2 s(t2=-10 s舍去),所以t=t1+t2=3 s,A项正确。根据v=v0+at得煤块到B端时的速度v=12 m/s,所以煤块运动到B端时重力的瞬时功率P=mgvsin 30 =120 W,B项错误。煤块受到的摩擦力为沿传送带向下时,煤块位移s1=4 m,传送带的位移s1=vt1=8 m,所以煤块相对传送带向上运动的位移为4 m,煤块受到的摩擦力变为沿传送带向上时,煤块完成剩余的位移s2所用的时间为t2,则s2=20 m,传送带的位移s2=vt2=16 m,所以煤块相对传送带向下运动的位移为4 m,两次相对运动轨迹重合,所以煤块从A端运动到B端留下的黑色痕迹为 4 m,C项正确。煤块从A端运动到B端因摩擦产生的热量Q=mgcos 30s=48 J,D项错误。答案AC二动力学的板块模型1.模型特点:上下静止的两个物体,并且两物体在摩擦力的相互作用下发生相对滑动。2.常见的两种位移关系:滑块由滑板的一端到另一端的过程中,若滑块和滑板同向运动,位移之差等于滑板的长度;若滑块和滑板反向运动,位移之和等于滑板长度。3.滑块木板模型思维模板模型1水平面上的板块模型例3如图所示,一木箱静止在长平板车上,某时刻平板车以a=2.5 m/s2的加速度由静止开始向右做匀加速直线运动,当速度达到v=9 m/s时改做匀速直线运动,已知木箱与平板车之间的动摩擦因数=0.225,木箱与平板车之间的最大静摩擦力与滑动静擦力相等(g取10 m/s2)。求:(1)车在加速过程中木箱运动的加速度的大小。(2)要使木箱不从平板车上滑落,木箱开始时距平板车左端的最小距离。解析(1)设木箱的最大加速度为a根据牛顿第二定律得mg=ma解得a=2.25 m/s2t1时,设A和B的加速度分别为a1和a2,此时A与B之间的摩擦力为零,同理可得a1=6 m/s2,a2=-2 m/s2B做减速运动,设经过时间t2,B的速度减为零则有v2+a2t2=0联立上式得t2=1 s在t1+t2时间内,A相对于B运动的距离x=-=12 mta,c球做自由落体运动tc=,C项正确。答案C见高效训练P291.(20xx湖北宜昌第一中学高三适应性训练)一皮带传送装置如图所示,轻弹簧一端固定,另一端连接一个质量为m的滑块,已知滑块与皮带之间存在摩擦。现将滑块轻放在皮带上,弹簧恰好处于自然长度且轴线水平。若在弹簧从自然长度到伸长量第一次至最长的过程中,滑块始终未与皮带达到共速,则在此过程中滑块的速度和加速度的变化情况是()。A.速度增大,加速度增大B.速度增大,加速度减小C.速度先增大后减小,加速度先增大后减小D.速度先增大后减小,加速度先减小后增大解析滑块放上传送带,受到向左的摩擦力,开始摩擦力大于弹簧的弹力,滑块向左做加速运动,在此过程中,弹簧的弹力逐渐增大,根据牛顿第二定律知,滑块的加速度逐渐减小。当弹簧的弹力与滑动摩擦力大小相等时,滑块速度达到最大,然后弹力大于摩擦力,加速度方向与速度方向相反,滑块做减速运动,弹簧弹力继续增大,根据牛顿第二定律知,此段滑块加速度逐渐增大,速度逐渐减小。故D项正确,A、B、C三项错误。答案D2.(20xx福建省市双十中学高三模拟)质量为m的光滑小球恰好放在质量也为m的圆弧槽内,它与槽左右两端的接触处分别为A点和B点,圆弧槽的半径为R,OA与水平线AB成60角。槽放在光滑的水平桌面上,通过细线和滑轮与重物C相连,细线始终处于水平状态。通过实验知道,当槽的加速度很大时,小球将从槽中滚出,滑轮与绳质量都不计,要使小球不从槽中滚出,则重物C的最大质量为()。A.mB.2mC.(-1)m D.(+1)m解析当小球刚好要从槽中滚出时,小球受重力和槽上A点的支持力,由牛顿第二定律得=ma,解得a=;以整体为对象,由牛顿第二定律得有Mg=(M+2m)a,解得M=(+1)m,D项正确。答案D3.(20xx东北三省三校高三第一次模拟)如图甲所示,光滑水平面上有一长为L、质量为M的长木板,其上表面由不同的材料组成,距左端段光滑,距右端L段粗糙,分界点为P点,木板在恒力F的作用下做减速运动,当木板速度为7 m/s时在其右端轻放一质量m=1 kg的小木块,小木块可看成质点,小木块在运动过程中恰好不滑出长木板,且当长木板速度为零时,小木块刚好滑回分界点P处,木块和木板在整个运动过程中的v-t图象如图乙所示,g=10 m/s2,则()。甲乙A.小木块与木板间的动摩擦因数为0.1B.木板减速运动的时间为4.5 sC.木板的质量为 kgD.外力F的大小是 N解析由v-t图象可知,木块放到长木板上时的加速度a2=2 m/s2,而a2=g,则小木块与木板间的动摩擦因数=0.2,A项错误。由v-t图象可求得,木板从开始减速到最后停止的时间为4.5 s,B项正确。当木块在粗糙的部分运动时,木板的加速度大小a11=10 m/s2,对木板有F+mg=Ma11,当木块在光滑的部分运动时,木板的加速度大小a12=0.5 m/s2,对木板有F=Ma12,联立解得F= N,M= kg,C、D两项错误。答案B4.(20xx市普通高中高三模拟)如图所示,在水平地面上,质量为10 kg的物体A拴在一水平拉伸弹簧的一端,弹簧的另一端固定在小车上,当它们都静止时,弹簧对物块的弹力大小为3 N,当小车突然以a=0.5 m/s2的加速度水平向左匀加速运动时,则()。A.物块A相对于小车向右滑动B.物块A受到的摩擦力大小变为2 NC.物块A受到的摩擦力方向不变D.物块A受到弹簧的拉力将增大解析开始弹簧的弹力与静摩擦力平衡,可知静摩擦力f=F=3 N,方向向右,当小车以a=0.5 m/s2的加速度水平向左匀加速运动时,根据牛顿第二定律有 F+f=ma,解得f=ma-F=2 N,方向水平向左,即摩擦力的方向改变,大小变小,物块A相对小车仍然静止,弹簧的弹力不变,故B项正确,A、C、D三项错误。答案B5.(20xx湖北重点中学联考)一水平传送带足够长,现将一粉笔头放在传送带上,初始时传送带与粉笔头都是静止的。若传送带以恒定的加速度a开始运动,当其速度达到v0后,便以此速度做匀速运动。经过一段时间,达到相对静止时粉笔头在传送带上的划痕长为l,则粉笔头与传送带间的动摩擦因数为()。A. B.C. D.解析根据牛顿第二定律有,粉笔头的加速度a=g,设经历时间t,传送带由静止开始加速到速度等于v0,粉笔头则由静止加速到v,有v0=at,v=at,由于aa,故vv0,粉笔头继续受到滑动摩擦力的作用再经过时间t,粉笔头的速度由v增加到v0,有v0=v+at。此后,粉笔头与传送带的运动速度相同,相对于传送带不再滑动,不再产生新的痕迹。设在粉笔头的速度从0增加到v0的整个过程中,传送带和粉笔头移动的距离分别为x0和x,有x0=at2+v0t,x=,则传送带划痕长l=x0-x,由以上各式得=,所以A项正确。答案 A6.(20xx山西省市高三上学期期末考试)(多选)某大型物流货场搬运货物的传送带的示意图如图所示,传送带与水平面成 37角、以2 m/s的速率向下运动。将1 kg的货物放在传送带的上端A处,经1.2 s货物到达传送带的下端B处。已知货物与传送带间的动摩擦因数为0.5。取sin 37=0.6,cos 37=0.8,g=10 m/s2,则()。A.A、B的距离为2.4 mB.到达B处时,货物速度的大小为4 m/sC.从A到 B 的过程中,货物与传送带的相对位移为0.8 mD.从A到 B 的过程中,货物与传送带因摩擦产生的热量为3.2 J解析货物刚放上时的加速度a1=gsin 37+gcos 37=10 m/s2,加速到与传送带共速的时间t1=0.2 s,位移s1=t1=0.2 m;以后的时间内货物的加速度a2=gsin 37-gcos 37=2 m/s2,运动时间t2=t-t1=1 s,到达B处时,货物速度的大小vB=v+a2t2=4 m/s,B项正确;A、B的距离s=s1+t2=3.2 m,A项错误;在0.2 s时间内货物相对传送带向上滑动的位移s1=vt1-s1=0.2 m,在最后1 s时间内货物相对传送带向下滑动的位移s2=t2-vt2=1 m,则从A到B的过程中,货物与传送带的相对位移s=s2-s1=0.8 m,C项正确;从A到B的过程中,货物与传送带因摩擦产生的热量Q=Q1+Q2=mgcos 37s1+mgcos 37s2=4.8 J,D项错误。答案BC7.(20xx河北省衡水中学高考押题)(多选)如图甲所示,质量为m2的长木板静止在光滑的水平面上,其上静置一质量为m1的小滑块。现给木板施加一随时间均匀增大的水平力F,满足F=kt( k为常数, t代表时间),长木板的加速度a随时间t变化的关系如图乙所示。已知小滑块所受到的最大静摩擦力等于滑动摩擦力。下列说法正确的是()。A.在02 s时间内,小滑块与长木板间的摩擦力不变B.在2 s3 s时间内,小滑块与长木板间的摩擦力在数值上等于m2的大小C.m1与m2之比为12D.当小滑块从长木板上脱离时,其速度比长木板小0.5 m/s解析根据图象分析可知,在02 s时间内小滑块和长木板相对静止,它们之间为静摩擦力,对小滑块有f静=m1a,a在增加,所以静摩擦力也在线性增大,A项错误;长木板的加速度a在3 s时突变,所以小滑块在3 s时脱离长木板,对长木板在3 s时刻前后分别由牛顿第二定律可得3k-f=m2a前=m2(2 m/s2), 3k=m2a后=m2(3 m/s2),两式联立可得f=m2(1 m/s2),所以B项正确;在02 s时间内,F=(m1+m2)a1=kt ,所以a1=,在2 s3 s时间内,F-f=m2a2,所以a2=,根据图象斜率可知=,=1,解得m1=m2,所以C项错误;在2 s时刻小滑块与长木板速度相同,在2 s3 s时间内,小滑块速度的变化量v1=1 m/s,长木板的速度的变化量v2=1.5 m/s,所以在3 s时,长木板比小滑块的速度大0.5 m/s,故D项正确。答案BD8.(20xx河南开封大联考高三阶段性测试)(多选)在上表面水平的小车上叠放着上、下表面同样水平的物块A、B,已知A、B质量相等,A、B间的动摩擦因数1=0.2,物块B与小车间的动摩擦因数2=0.3。小车以加速度a做匀加速直线运动时,A、B间发生了相对滑动,B与小车相对静止,设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度g取10 m/s2,小车的加速度大小可能是()。A.2 m/s2B.1.5 m/s2C.3 m/s2D.3.5 m/s2解析当A、B间恰好达到最大静摩擦力时,三者有相同的加速度,对A分析有1mg=ma1,解得a1=1g=2 m/s2;当A、B间发生相对滑动时,B的加速度须大于2 m/s2;对B分析有B的最大加速度满足22mg-1mg=ma0,解得a0=22g-1g=4 m/s2,故小车的加速度大小的范围为2 m/s2v1,则()。A.t2时刻,小物块离A处的距离达到最大B.0t2时间内,t2时刻,小物块相对传送带滑动的距离达到最大C.0t2时间内,小物块受到的摩擦力方向先向右后向左D.t2t3时间内,小物块不受摩擦力作用解析t1时刻小物块向左运动到速度为零,离A处的距离达到最大,A项错误; t2时刻前小物块相对传送带向左运动,B项正确; 0t2时间内,小物块受到的摩擦力方向始终向右,C项错误; t2t3时间内小物块不受摩擦力作用,D项正确。答案BD10.(20xx年湖北重点中学联考)(多选)如图所示,水平传送带以速度v1匀速运动,小物体P、Q由通过定滑轮且不可伸长的轻绳相连,t=0时刻P在传送带左端具有速度v2,P与定滑轮间的绳水平,t=t0时刻P离开传送带。不计定滑轮质量和滑轮与绳之间的摩擦,绳足够长。正确描述小物体P的速度随时间变化的图象可能是() 。解析若v2GQ,则小物体向右匀加速到速度为v1后匀速运动离开传送带,则为B图;若v2v1(f向右),fv1(f向左),fGQ,则向右匀减速到v1后匀速向右运动离开传送带,无此选项;若v2v1(f向左),fGQ,则先以加速度a=f+匀减速到v1后f变为向右,加速度变为a=,此后加速度不变,继续减速到零后向左加速离开传送带,则为C图。答案BC11.(20xx湖北市部分学校入学摸底联考)如图甲所示,倾角为的传送带以恒定速率逆时针运行。现将一质量m=2 kg的小物体轻轻放在传送带的A端,物体相对地面的速度随时间变化的关系如图乙所示,2 s末物体到达B端,取沿传送带向下为正方向,g=10 m/s2,求:(1)小物体在传送带A、B两端间运动的平均速度v。(2)物体与传送带间的动摩擦因数。解析(1)由v-t图象的面积规律可知传送带A、B间的距离L即v-t图线与t轴所围的面积,所以L=110 m+(10+12)1 m=16 m由平均速度的定义得v=8 m/s。(2)由v-t图象可知传送带的运行速度v1=10 m/s,01 s 内物体的加速度a1=10 m/s21 s2 s内的加速度a2=2 m/s2根据牛顿第二定律得mgsin +mgcos =ma1mgsin -mgcos =ma2联立解得=0.5。答案(1)8 m/s(2)0.512.(