2019年高考物理《牛顿运动定律的应用》常考题型归纳

1、2019 年高考物理牛顿运动定律的应用常考题型归纳i / i32019年高考物理牛顿运动定律的应用常考题型归纳【高考展望】牛顿第二定律是高中物理解决动力学问题主要规律之一属于高考中每年必考的热点内容，题型多以 选择题和计算题为主，题目新颖，与生活实际联系密切。其中用整体法和隔离法处理问题，牛顿第二定律与静力学、运动学的综合问题，物体的平衡条件等都是高考热点；对牛顿第一、第三定律的考查经常以选择题或融合到计算题中的形式呈现。另外，牛顿运动定律在实际中的应用很多，如弹簧问题、传送带问题、滑块滑板问题、超重失重问题、 同步卫星问题等等。【题型归纳】类型一：应用牛顿运动定律解决超失重问题【例题】如图甲

2、所示，在电梯箱内轻绳 AO、BO、CO 连接吊着质量为 m 的物体，轻绳 AO、BO、CO 对轻质结点 O 的拉力分别为 Fi、F2、F3。现电梯箱竖直向下运动，其速度 v 随时间 t 的变化规律如图乙所示，重力加速度为 g，则（ ）都为零，即 Fi与 F2的合力与 F3等大反向，选项 A 正确，选项 C 错误；对物体进行受力分析，其受到竖直向下的重力 mg 和竖直向上的绳子的拉力 F3,在 0ti时间内，电梯加速向A .在 0ti时间内，B .在 0ti时间内,C.在 tit2时间内,D .在 tit2时间内,答案【AD】Fi与 F2的合力等于 F3Fi与 F2的合力大于 mgFi与 F2的

3、合力小于 F3Fi与 F2的合力大于 mg【解析】 ： 对轻质结点O,因没质量，故其无论在何状态下，Fi、F2、F3三个力的合力2019 年高考物理牛顿运动定律的应用常考题型归纳2 / 13下运动，物体处于失重状态， F3mg,即 Fi与 F?的合力大于 mg,选项 D正确。【例题 2】在电梯内的地板上，竖直放置一根轻质弹簧，弹簧上端固定一个质量为 m 的物体.当电梯匀速运动时，弹簧被压缩了x,某时刻后观察到弹簧又被继续压缩了（重力加速度10为 g）.则电梯在此时刻后的运动情况可能是（）A.以大小为11g 的加速度加速上升10B.以大小为11g 的加速度减速上升10C.以大小为g的加速度加速下

4、降10D.以大小为 的加速度减速下降10【答案】D【解析】因为电梯匀速时，弹簧被压缩了x，由此可以知道，mg=kx,某时刻后观察到弹簧又被继续压缩了，弹簧的弹力变大了，由受力情况和牛顿第二定律1011x1可得：kmg = ma解得a g，方向向上。101011物体可能以a g加速上升，也可能以a g减速下降。1010【例题 3】2018 年3月31日，在国际泳联跳水系列赛喀山站10米台决赛中，我国男女选手双双夺得冠军.如图是运动员某次跳台比赛中的v-t图像（取竖直向下为正方向），t=0时运动员起跳离开跳台将运动员视为质点，则运动员2019 年高考物理牛顿运动定律的应用常考题型归纳3 / 13B

5、.t2时刻到达水下最深处C.t3时刻处于超重状态D.t4时刻浮出水面【答案】C【解析】由v-t图像可知运动情景，t=0时刻，运动员起跳；t=1 时刻，运动员到达最高 点；t =t2时刻，运动员到达水面；t二t3时刻，运动员在水中减速向下运动，超重状态；t二t4时刻，运动员在水中到达最低点，故C 正确，ABD 错误；【核心提炼与归纳】1、 不论超重、失重或完全失重，物体的重力都不变，只是视重”改变。2、 物体是否处于超重或失重状态， 不在于物体向上运动还是向下运动，而在于物体具有向上的加速度还是向下的加速度，这也是判断物体超重或失重的根本所在。3、 当物体处于完全失重状态时，重力只有使物体产生a

6、 = g 的加速度效果，不再有其他效果。此时，平常一切由重力产生的物理现象都会完全消失，如单摆停摆、天平失效、液体不再产生压强和浮力等。类型二：应用牛顿运动定律解决连接体问题【例题 1】（多选）如图所示的装置为在摩擦力不计的水平桌面上放一质量为m乙=5 kg的盒子乙，乙内放置一质量为m丙=1 kg 的滑块丙，用一质量不计的细绳跨过光滑的定滑轮将一质量为 m甲=2 kg 的物块甲与乙相连接，其中连接乙的细绳与水平桌面平行.现由静止2019 年高考物理牛顿运动定律的应用常考题型归纳24 / 13释放物块甲，在以后的运动过程中， 盒子乙与滑块丙之间没有相对运动，假设整个运动过程中盒子始终没有离开水平

7、桌面，重力加速度g = 10 m/s2.则（）ipnA.细绳对盒子的拉力大小为 20 N2B. 盒子的加速度大小为 2.5 m/sC.盒子对滑块丙的摩擦力大小为2.5 ND.定滑轮受到细绳的作用力为30 N【解析】选 BC 假设绳子拉力为FT,根据牛顿第二定律，对甲，有m甲gFT=m甲a;对乙和丙组成的整体，有FT=（m乙+ m丙）a,联立解得FT=15 N, a= 2.5 m/s2, A 错误，B 正 确；对滑块丙受力分析，受重力、支持力和静摩擦力作用，根据牛顿第二定律，有斤=m丙a = 1X2.5 N= 2.5 N, C 正确；绳子的张力为 15 N,由于滑轮两侧绳子垂直，根据平行四边形

8、定则，其对滑轮的作用力为 15 2 N,所以 D 错误.【例题 2】如图所示，物体叠放在物体 B 上, B 置于光滑水平面上，A、B 质量分别为 m=6 kg,m=2kg, A B 之间的动摩擦因数 丄=0.2，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。现对A 施加一2水平力 F 用，贝 U A B 的加速度可能是（g 取 10m/s ）A. aA=6m/s2.aB=2 m/sB. aA=2m/s2.aB=6 m/s2C. aA=8m/s .aB=4 m/sD. a2A=10m/s . aB=6 m/s2019 年高考物理牛顿运动定律的应用常考题型归纳25 / 13【答案】D2019 年高考物理牛顿运动定

9、律的应用常考题型归纳6 / 13【解析】试题分析：通过隔离法求出A、B发生相对滑动的临界加速度，再通过整体法结合牛顿第二定律求出拉力根据拉力的大小与该临界情况拉力的关系，讨论两者的加速度对B而言，当A、B间的摩擦力达到最大值时， 此时的加速度达到最大，则fm=imAg =12N,则最大加速度a =m / s = 6m / s.对整体运用牛顿第二定律可得mB2F二mA mBa=48N，即当拉力增加到48N 时，发生相对滑动，当F岂48N时，2一2 2aA= aB辽6m / s，当F 48N时，aA- aB，且aA6m /s,a 6m / s恒定不变，故 D 正确【例题 3】在一东西向的水平直铁轨

10、上，停放着一列已用挂钩连接好的车厢.当机车在东边拉着这列车厢以大小为 a 的加速度向东行驶时，连接某两相邻车厢的挂钩P 和 Q 间的拉力2大小为 F;当机车在西边拉着车厢以大小为 3a 的加速度向西行驶时，P 和 Q 间的拉力大小仍为 F不计车厢与铁轨间的摩擦，每节车厢质量相同，则这列车厢的节数可能为（）A.8B. 10C. 15D. 18【解析】选 BC 设 P、Q 西边有 n 节车厢，每节车厢的质量为 m，则F= nma P、Q 东边有 k 节车厢，则2F= km 联立得 3n= 2k,由此式可知 n 只能取偶数，当 n = 2 时，k= 3,总节数为 N= 5当 n = 4 时，k= 6

11、,总节数为 N= 10当 n = 6 时，k= 9,总节数为 N= 152019 年高考物理牛顿运动定律的应用常考题型归纳7 / 13当 n = 8 时，k= 12,总节数为 N= 20,故选项 B、C 正确.【核心提炼与归纳】1 连接体问题解决的方法-整体法与隔离法(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 连接体问题1这类问题一般多是连接体(系统)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

12、分解加速度。3 解题思路物体系的动力学问题涉及多个物体的运动，各物体既相互独立，又通过内力相互联系。 处理各物体加速度都相同的连接体问题时，整体法与隔离法往往交叉使用，一般思路是：(1) 求内力时，先用整体法求加速度，再用隔离法求物体间的作用力。(2) 求外力时，先用隔离法求加速度，再用整体法求整体受到的外加作用力。类型三：应用牛顿运动定律解决瞬时性问题【例题 1】如图所示，A、B 球的质量相等，弹簧的质量不计，倾角为0的斜面光滑，系统 静止时，弹簧与细线均平行于斜面，在细线被烧断的瞬间，下列说法正确的是()A. 两个小球的瞬时加速度均沿斜面向下，大小均为gsin0B. A 球的瞬时加速度沿斜

13、面向下，大小为2gsin0C. B 球的受力情况未变，瞬时加速度大小为0.5gsin02019 年高考物理牛顿运动定律的应用常考题型归纳8 / 13D. 弹簧有收缩的趋势，A、B 两球的瞬时加速度大小相等方向相反【答案】B【解析】系统静止，根据平衡条件可知，对B球：F弹=min0;对A球：F绳=F弹+m(sin0, 细线被烧断的瞬间，细线的拉力立即减为零，但弹簧的弹力不发生改变，则：B球受力情况未变，瞬时加速度为零；对A球根据牛顿第二定律得：a=F合/nr(F弹+min0)/m=2gsin0，方向沿斜面向下，故ACD错误，B 正确。【例题 2】如图所示，质量为 4kg 的物体 A 静止在竖直的

14、轻弹簧上，质量为 1kg 的物体 B 用细线悬挂在天花板上， B 与 A 刚好接触但不挤压， 现将细线剪断， 则剪断后瞬间， 下列结果 正确的是( g取)()A. A 加速度的大小为2亦卫B. B 加速度的大小为卜C.弹簧的弹力大小为 40ND. A、B 间相互作用力的大小为 8N【答案】BCD【解析】物体 A、B 接触但不挤压，即 AB 间无相互作用力，则剪断细线前，对 A 由平衡条件 得弹簧的弹力：二切丽=剪断后瞬间，对 AB 整体分析，(m+mB)g-T=( m+mB)a,解得 a=2m/s。对 B 分析，mg-FAB=ma,解得FAB=8N,故 BCD 正确。2019 年高考物理牛顿运

15、动定律的应用常考题型归纳9 / 13类型四：应用牛顿运动定律解决滑块滑板问题【例题 1】质量为 m0= 20 kg、长为 L=5 m 的木板放在水平面上，木板与水平面的动摩擦因2019 年高考物理牛顿运动定律的应用常考题型归纳10 / 13数为卩1=0.15。将质量 m=10 kg 的小木块（可视为质点），以 vo=4 m/s 的速度从木板的左 端被水平抛射到木板上（如图所示），小木块与木板面的动摩擦因数为卩2=0.4（最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g=10 m/s2）。则下列判断正确的是（）/fZL叩0A. 木板一定静止不动，小木块不能滑出木板B. 木板一定静止不动，小木块能滑出木板C. 木板

16、一定向右滑动，小木块不能滑出木板D. 木板一定向右滑动，小木块能滑出木板【答案】A【解析】试题分析：比较小物块对木板摩擦力与地面对木板摩擦力的大小，从而判断出木板能否保持静止，然后对小物块进行分析，综合牛顿第二定律和运动学公式判断其能否从木板 右端滑出.m 对 g 的摩擦力 右=J2mg =0.4 100 =40N，地面对m0的摩擦力f2m g=0.1 10 20 10 =30N，因为人f?，所以木板一定向右运动,f2对 m 由牛顿第二定律a1-二2g =4m/s，对m0，由牛顿第二定律有ma2=主一如 二4030二0.5m / s2，设经过时间 t，小木块和木板速度相等v-a1t =a2t,

17、m20884即：4-4t=0.5t ，得ts，共同速度v=0.5m/s，小木块的位移994160vq 816m,木板的位移x2t = m,小木块相对木板8122 981X1二V。Vt2019 年高考物理牛顿运动定律的应用常考题型归纳11 / 13144的位移上x=为-x2L = 2m，所以小木块不能滑出长木板，故C 正确;812019 年高考物理牛顿运动定律的应用常考题型归纳12 / 13【例题 2】如图所示，质量M =0.8kg的小车放在光滑的水平面上，给小车施加一水平向右 的恒力F=8.0N当向右运动的速度达到Vo=1.5m/s时，有一物块以水平向左的初速度v0=1.0m/s滑上小车的右端

18、，小物块的质量m = 2.0kg，物块与小车表面的动摩擦因数二0.20设小车足够长，重力加速度g取10m/s2(1)物块从滑上小车开始，经过多长的时间速度减小为零？求物块在小车上相对小车滑动的过程中，物块相对地面的位移.(3)物块在小车上相对小车滑动的过程中，小车和物块组成的系统机械能变化了多少？【答案】(1)0.5s(2)1.1m(3)8.4J【解析】(1)设物块滑上小车后，做加速度为am的匀变速运动，经过时间t1速度减为堆以，根据牛顿第二定律得 亠mg = mam又0=v0-amt1解得am=2m/s2,t|二理=0.5s小车做加速度为am的匀加速运动，根据牛顿第二定律Fmg = Ma”解

19、得aM=匸血M设经过t物块与小车具有共同的速度V3，物块对地的位移为S，小车运动的位移为S2，取1C2019 年高考物理牛顿运动定律的应用常考题型归纳13 / 13向右为正方向，则对物块：v - -v0 amt,S|二-v0tamt22* . 12对小车：v二vamt,S2=-ft aMt2取立解得：S11.1m,S2=3.2m系统产生的内能：EimgSz-S, =8.4J【核心提炼与归纳】1. 模型特点涉及两个物体，并且物体间存在相对滑动。2. 两种位移关系滑块由滑板的一端运动到另一端的过程中，若滑块和滑板同向运动，位移之差等于板长；反向运动时，位移之和等于板长。3解题思路(1) 审题建模：

20、求解时应先仔细审题，清楚题目的含义、分析清楚每一个物体的受力情况、运动情况。(2) 求加速度：准确求出各物体在各运动过程的加速度(注意两过程的连接处加速度可能突变)。(3) 明确关系：找出物体之间的位移(路程)关系或速度关系是解题的突破口。求解中更应注意联系两个过程的纽带，每一个过程的末速度是下一个过程的初速度。类型五：应用牛顿运动定律解决传送带问题【例题 1】如图所示，倾角为 37的斜面底端与水平传送带平滑对接，水平传送带足够长且在电机的带动下保持以vo=5m/s的恒定速度匀速向左运动。小滑块从斜面上A点静止释放，在斜面和水平传送带上多次往复运动后停在斜面底端，A点距离斜面底端的高h=2.4

21、m小滑块与斜面间动摩擦因数，与水平传送带之间动摩擦因数“-,小滑块可视为质点，重力加速度g取 10ms1 2。求：1小滑块第一次在传送带上运动的时间?2小滑块在斜面上运动的总路程？2019 年高考物理牛顿运动定律的应用常考题型归纳14 / 13【答案】（1）4s（ 2）6m【解析】（1）小滑块第一次沿斜面下滑的位移大小为：h 2.4Xim =4msi n370.6小滑块沿斜面下滑，由牛顿第二定律有：mgsin37 -imgcos37 = mai沿斜面下滑的加速度大小为：2a1=gsin37-叫gcos37 =2m/s小滑块第一次滑到斜面底端的速度大小为：W = 2a1x1=4m/s小滑块滑上传

22、送上后，向右做匀减速运动，减速的加速度大小为：a2二J2g = 2m/ s2小滑块向右速度减为零后又向左做匀加速运动，离开传送带时的速度大小仍为V1,故小滑块第一次在传带上运动的时间为：b = 2也=4sa2（2）分析知，滑块每次滑上传送带与离开传送带的速度大小相等，设滑块在斜面上运动的总路程为s，由功能关系有：mgh EmgcosS? s = 0滑块在斜面上运动的总路程为s 6m2019 年高考物理牛顿运动定律的应用常考题型归纳15 / 13气cos37【例题 2】如图所示为运送粮袋的传送装置，已知 AB 间长度为 L,传送带与水平方向的夹角为0，工作时运行速度为 v,粮袋与传送带间的动摩擦因数为，正常工作时工人在 A 点将粮袋放到运行中的传送带上，关于粮袋从A 到 B 的运动，（设最