高考物理二轮复习各专题练习题及答案解析

运动的描述匀变速直线运动2020年高考必备2015年2016年2017年2018年2019年Ⅰ卷Ⅱ卷Ⅰ卷Ⅱ卷Ⅲ卷Ⅰ卷Ⅱ卷Ⅲ卷Ⅰ卷Ⅱ卷Ⅲ卷Ⅰ卷Ⅱ卷Ⅲ卷考点一匀变速直线运动的规律运动图象追及、相遇问题21191818考点二实验:研究匀变速直线运动222222考点一匀变速直线运动的规律运动图象追及、相遇问题命题角度1多物体系统(匀变速直线运动)及其v-t、x-t、a-t图象高考真题体验·对方向1.(2019全国Ⅰ·18)如图,篮球架下的运动员原地垂直起跳扣篮,离地后重心上升的最大高度为H.上升第一个H4所用的时间为t1,第四个H4所用的时间为t2.不计空气阻力,则t2A.1<t2t1<2 B.2<C.3<t2t1<4 D.4<答案C解析运动员起跳到最高点的过程,反过来看,就是初速为0的匀加速直线运动,经过相同位移所用的时间之比为1∶(2-1)∶(3-2)∶(4-3),则t2.(多选)(2018全国Ⅲ·18)甲、乙两车在同一平直公路上同向运动,甲做匀加速直线运动,乙做匀速直线运动.甲、乙两车的位置x随时间t的变化如图所示.下列说法正确的是()A.在t1时刻两车速度相等B.从0到t1时间内,两车走过的路程相等C.从t1到t2时间内,两车走过的路程相等D.在t1到t2时间内的某时刻,两车速度相等答案CD解析图线的斜率大小表示物体运动的速度大小,t1时刻两图线的斜率不同,所以两车速度不同,A选项错误;从0到t1时间内,x乙=x1,x甲<x1,则甲车路程小于乙车,B选项错误;从t1到t2时间内,两车的位移大小都为Δx=x2-x1,所以路程大小相等,C选项正确;从t1到t2时间内的某时刻,图线甲的斜率等于图线乙的斜率,存在速度相等的时刻,D选项正确.图象问题的分析思路一看轴:明确图象的种类,如v-t图象、x-t图象、a-t图象.明确物理意义,选用相应规律处理问题.二看线:分析图线,分析相应物理量的具体变化过程.明确运动分成几个阶段.三看斜率、截距、交点和面积:对不同的图象,分析斜率、截距、交点或图线与坐标轴所围面积的意义,利用图中数据结合相应物理规律列式,合理分析得出结论.典题演练提能·刷高分1.一个物体以初速度v0沿光滑斜面向上运动,其速度v随时间t变化的规律如图所示,在连续两段时间m和n内图线与t轴所围的对应面积均为S,则经过b时刻vb的大小为()A.(m-nC.(m2+答案C解析设b点的速度为vb,m时间段对应初速度为va,加速度为a,根据x=v0t+12at2S=vam-12am2S=vbn-12an2vb=va-am③①②③联立得vb=(m故选C.2.(2019山东省实验中学模拟)甲、乙两车同时从同一地点沿着平直的公路前进,它们运动的v-t图象如图所示,下列说法正确的是()A.两车在t=40s时再次并排行驶B.甲车减速过程的加速度大小为0.5m/s2C.两车再次并排行驶之前,t=30s时两车相距最远D.两车之间的距离先变大,再减小,最后不变答案B解析t=40s时,甲车的位移为x甲=20+52×30m+5×10m=425m,乙车的位移为x乙=10×40m=400m,甲车在乙车前面,选项A错误;甲车做减速运动的加速度大小为a=20-530m/s2=0.5m/s2,选项B正确;由两车对应图线与时间轴所围面积之差变化特点知,两车距离先变大,再减小,最后又变大,选项D错误;两车再次并排行驶之前,两车速度相等时相距最远,两车速度相等时v0-at'=v乙,解得t'=20s,则在两车再次并排行驶之前,t=3.两物体同时从同一位置出发,二者的速度随时间变化的关系如图所示,下列说法正确的是()A.t=2s时,两物体相遇B.相遇前,在t=1s时两物体间距离最大C.t=1s时,两物体相距0.5mD.t=3s时,两物体相距1.5m答案D解析t=2s时,两物体速度相等,相距最远,A、B错误;v-t图象中图线与t轴所围的面积表示位移,t=1s时两物体间的距离为1.5m,C错误;t=3s时,一直向正方向运动的物体的位移为x1=12×3×3m=4.5m,另一物体的位移x2=12×4×2m-12×1×2m=3m,两物体的位移差Δx=x1-x2=1命题角度2非匀变速直线运动及其v-t、x-t、a-t图象高考真题体验·对方向(多选)(2018全国Ⅱ·19)甲、乙两汽车在同一条平直公路上同向运动,其速度—时间图像分别如图中甲、乙两条曲线所示.已知两车在t2时刻并排行驶.下列说法正确的是()A.两车在t1时刻也并排行驶B.在t1时刻甲车在后,乙车在前C.甲车的加速度大小先增大后减小D.乙车的加速度大小先减小后增大答案BD解析假设两车在t1时刻也并排(相遇)行驶,由题图可知,在t1~t2内,甲的速度总是大于乙的速度,则t2时刻甲在乙的前面,与题设矛盾,选项A错误;在t1时刻甲车在后,乙车在前,则在t2时刻两车才有可能并排行驶,选项B正确;v-t图象的斜率表示加速度,由题图可知,甲、乙车的加速度都是先减小后增大,选项D正确.处理非匀变速直线运动问题的两个思路1.拓宽应用匀变速直线运动的特点及规律.2.在图象中分析a、v、x的变化特点,充分应用图象斜率、图线与坐标轴所围面积的物理意义,做定性分析,或应用表达式解决半定量计算.典题演练提能·刷高分1.如图所示为从静止开始做直线运动物体的a-t图象,关于物体的运动下列说法正确的是()A.物体在t=6s时,速度为0B.物体在t=6s时,速度为18m/sC.物体运动前6s平均速度为9m/sD.物体运动前6s位移为18m答案B解析物体做加速度减小的加速运动,在t=6s时加速度为零,速度最大,A错误;a-t图象与t轴所包围的面积表示速度的变化量,即末速度为18m/s,B正确;若物体从静止开始做匀加速直线运动,末速度为18m/s,则前6s内的平均速度为9m/s,前6s内的位移为54m,而物体做变加速运动,其平均速度大于9m/s,位移大于54m,故C、D错误.2.(多选)一质点做直线运动的v-t图象如图所示.下列说法正确的是()A.质点在0~1s内的位移小于在1~2s内的位移B.质点在1~2s内的加速度越来越小C.质点在1~2s内的平均速度大于15m/sD.质点在3s末回到出发点答案AC解析在v-t图象中,图象与时间轴所围的面积表示位移,质点在0~1s内的位移小于在1~2s内的位移,A正确;图象斜率表示加速度,质点在1~2s内的加速度越来越大,B错误;质点在0~1s内的平均速度为15m/s,质点在1~2s内的平均速度大于15m/s,C正确;图象与时间轴所围面积一直为正值,质点一直向正方向运动,D错误.3.在地面上以初速度v0竖直向上抛出一小球,经过2t0时间小球落回抛出点,其速率为v1,已知小球在空中运动时所受空气阻力与小球运动的速率成正比.则小球在空中运动时速率v随时间t的变化规律可能是()答案A解析设小球所受的空气阻力f=kv,上升的高度为h.上升过程中加速度大小a1=mg+kvm,h=12a1t12,下降过程中的加速度大小a2=mg-kvm,h=12a2t22,a1命题角度3(储备)新型图象的处理方法说明:“储备”意指本命题角度近五年全国卷无直接考查,下文不再重复说明.【典题】利用如图甲所示的斜面测量物体下滑的加速度.在斜面上取O、A、B三点,让一物体从O点由静止开始下滑,先后经过A、B两点,测出A、B之间的距离x和物体经过A、B两点的时间t.保持O、B两点的位置不变,改变A点在斜面上的位置,仍让该物体从O点由静止开始下滑,多次试验后得出xt-t图象如图乙所示,则物体沿斜面下滑的加速度大小为(A.2m/s2 B.4m/s2C.6m/s2 D.8m/s2答案B解析根据乙图写出函数表达式为xt=8-2t,化简得x=8t-2t2,结合位移公式x=v0t-12at2得,加速度大小a=4m/s2新型图象的处理方法处理新型图象最基本的方法是写出横、纵坐标的函数表达式,根据表达式再进行研究,具体如下:(1)根据数学规律写出横、纵坐标的函数表达式;(2)将函数表达式与物体的运动情景或物理公式相联系;(3)结合物体的运动规律,利用图象的斜率、截距或图象与坐标轴所围的面积求得相关物理量.典题演练提能·刷高分1.(多选)(2019江苏南京模拟)伽利略在研究自由落体运动的过程中,曾提出两种假设:①速度v与下落的高度h成正比;②速度v与下落的时间t成正比,分别对应于图甲和乙.下列关于甲、乙两图的判断正确的是()A.图甲中加速度不断增大B.图乙中加速度不断增大C.图甲中0~h0内运动的时间是2D.图乙中0~t0内运动的位移是v02答案AD解析由题图甲的图象可得v=kh,加速度a=v22h=k22h不断增大,易知0~h0内运动的平均速度小于v02,则运动的时间大于2h0v0,选项A正确、C错误;题图乙的2.斜面长度为4m,一个尺寸可以忽略不计的滑块以不同的初速度v0从斜面顶端沿斜面下滑时,其下滑距离x与初速度二次方v02的关系图象(即x-v(1)求滑块下滑的加速度大小.(2)若滑块下滑的初速度为5.0m/s,则滑块沿斜面下滑的时间为多长?答案(1)2m/s2(2)1s解析(1)根据匀变速直线运动的速度与位移的关系公式v2-v02=2ax得得斜率为k=-1由图象知图线斜率k=312解得a=-2m/s2.所以滑块下滑的加速度大小为2m/s2.(2)由位移公式得x=v0t+12at2解得t=1s,或t=4s(舍去).命题角度4追及、相遇问题高考真题体验·对方向(多选)(2016全国Ⅰ·21)甲、乙两车在平直公路上同向行驶,其v-t图象如图所示.已知两车在t=3s时并排行驶,则()A.在t=1s时,甲车在乙车后B.在t=0时,甲车在乙车前7.5mC.两车另一次并排行驶的时刻是t=2sD.甲、乙车两次并排行驶的位置之间沿公路方向的距离为40m答案BD解析v-t图象中图线与t轴之间包围的面积为相应时间内位移的大小,根据题意分析可知,t=0时,甲车在乙车的前面,两车的距离为图中甲、乙图线与t轴之间的面积的差,即s0=(10+25)×32m-30×32m=71~3s两车行驶距离相等,所以在t=1s时两车并排行驶,选项A错误;t=2s时乙车在前甲车在后,选项C错误;从t=1s到t=3s,甲车(乙车)行驶的距离为40m(v-t图象与t轴包围的面积),选项D正确.解答追及、相遇问题的常用方法(1)物理分析法:抓住“两物体能否同时到达空间某位置”这一关键因素,建立位移关系式和速度关系式.(2)极值法:设相遇时间为t,根据条件列方程,得到关于时间t的一元二次方程,用根的判别式进行讨论.若Δ>0,即有两个解,说明可以相遇两次;若Δ=0,说明刚好追上或相遇;若Δ<0,无解,说明追不上或不能相遇.(3)图象法:将两个物体运动的v-t关系在同一图象中画出,然后利用图象的斜率、截距、交点或图象与坐标轴所围的面积分析求解.典题演练提能·刷高分1.在平直轨道上,A、B两物体同时同地开始运动,其速度时间图象如图所示,则下列说法正确的是()A.A、B两质点的运动方向相反B.0.8s末A、B两物体相遇C.2s内A始终在B的前方D.A、B两物体在2s末相距2m答案D解析由图可知,A、B的速度方向相同,A错误;设t1时刻A、B速度都为v,由三角形相似得v6=2-t12,v-26-2=t12,解得t1=0.2.汽车以10m/s的速度在平直公路上匀速行驶,驾驶员发现正前方25m处的斑马线上有行人,于是刹车礼让,汽车恰好在斑马线前停下,假设驾驶员的反应时间为0.5s,汽车运动的v-t图象如图所示,则汽车的()A.刹车时间为4.5s B.刹车距离为25mC.加速度大小为2.5m/s2 D.加速度大小为2m/s2答案C解析根据位移关系得,25m=10×0.5m+1022am2·s-2,解得a=2.5m/s2,C正确,D错误;刹车距离x=1022×2.5m=3.一平直公路上有甲、乙两辆车,它们从t=0时刻开始运动,在0~6s内速度随时间变化的情况如图所示.已知两车在t=3s时刻相遇,下列说法正确的是()A.两车的出发点相同B.t=2s时刻,两车相距最远C.两车在3~6s之间的某时刻再次相遇D.t=0时刻两车之间的距离大于t=6s时刻两车之间的距离答案D解析由图可得,0~3s内,乙的位移为12×(2+0.5)×3m=3.75m,甲的位移为12×(2+4)×2m+12×(4+3)×1m=9.5m,二者t=0时刻相距9.5m-3.75m=5.75m,选项A错误;3~6s内,乙的位移为-12×(1+0.5)×1m=-0.75m,甲的位移为12×3×3m=4.5m,二者相距4.5m+0.75m=5.25m.所以t=0时刻两质点之间的距离大于t=6s时刻两质点之间的距离,选项D正确;0~2s内,两质点间距逐渐减小,4.(2019山东烟台质检)某天大雾弥漫,能见度很低,甲、乙两辆汽车同向行驶在同一平直公路上,甲车在前,乙车在后,甲车的速度v1=15m/s,乙车的速度v2=25m/s,当乙车行驶到距甲车s=60m时,驾驶员发现了前方的甲车,设两车驾驶员的反应时间均为Δt=0.5s.(1)若乙车的驾驶员发现甲车后经反应时间Δt后立即刹车做匀减速运动,为了防止相撞,求乙车减速运动的最小加速度的大小a1(此过程甲车速度保持不变);(2)若乙车的驾驶员发现甲车后经反应时间Δt后,仅采取鸣笛警告措施,甲车驾驶员听到鸣笛后经反应时间Δt后立即做匀加速运动,为了防止相撞,求甲车加速运动的最小加速度的大小a2.答案(1)1011m/s2(2)1m/s解析(1)设乙车减速运动时间t1后两车速度相等,若两车恰好不相撞,则有v2-a1t1=v1v2Δt+12(v1+v2)t1=s+v1(Δt+t1解得t1=11s,a1=1011m/s2(2)设甲车加速运动时间t2后两车速度相等,若两车恰好不相撞,当甲车开始加速运动时,两车的距离为s0=s-(v2-v1)×2Δtv1+a2t2=v2v2t2=s0+12(v1+v2)t解得t2=10s,a2=1m/s2.考点二实验:研究匀变速直线运动命题角度研究匀变速直线运动及其“变式型”实验高考真题体验·对方向1.(2019全国Ⅰ·22)某小组利用打点计时器对物块沿倾斜的长木板加速下滑时的运动进行探究.物块拖动纸带下滑,打出的纸带一部分如图所示.已知打点计时器所用交流电的频率为50Hz,纸带上标出的每两个相邻点之间还有4个打出的点未画出.在A、B、C、D、E五个点中,打点计时器最先打出的是点.在打出C点时物块的速度大小为m/s(保留3位有效数字);物块下滑的加速度大小为m/s2(保留2位有效数字).

答案A0.2330.75解析每两个相邻点之间有4个打出的点未画出,故相邻点之间的时间间隔t=0.1s.物块做匀加速直线运动,相同时间内运动的距离越来越大,故先打A点.平均速度等于中间时刻的瞬时速度,故vC=ΔxΔt=xBC+xCD2t=46.5×12.(2017全国Ⅰ·22)某探究小组为了研究小车在桌面上的直线运动,用自制“滴水计时器”计量时间.实验前,将该计时器固定在小车旁,如图(a)所示.实验时,保持桌面水平,用手轻推一下小车.在小车运动过程中,滴水计时器等时间间隔地滴下小水滴,图(b)记录了桌面上连续的6个水滴的位置.(已知滴水计时器每30s内共滴下46个小水滴)图(a)图(b)(1)由图(b)可知,小车在桌面上是(填“从右向左”或“从左向右”)运动的.

(2)该小组同学根据图(b)的数据判断出小车做匀变速运动.小车运动到图(b)中A点位置时的速度大小为m/s,加速度大小为m/s2.(结果均保留2位有效数字)

答案(1)从右向左(2)0.190.037解析(1)轻推小车,由于阻力作用小车做减速运动,相同时间内位移逐渐减小,故小车由右向左运动.(2)滴水的时间间隔Δt=tn-1=23s,A点的瞬时速度等于包含这一点在内的两相邻点之间的平均速度即vAa=(150+133-83-100)×10-3m6×23.(2017全国Ⅱ·22)某同学研究在固定斜面上运动物体的平均速度、瞬时速度和加速度之间的关系.使用的器材有:斜面、滑块、长度不同的矩形挡光片、光电计时器.实验步骤如下:①如图(a),将光电门固定在斜面下端附近;将一挡光片安装在滑块上,记下挡光片前端相对于斜面的位置,令滑块从斜面上方由静止开始下滑;②当滑块上的挡光片经过光电门时,用光电计时器测得光线被挡光片遮住的时间Δt;③用Δs表示挡光片沿运动方向的长度(如图(b)所示),相互作用2020年高考必备2015年2016年2017年2018年2019年Ⅰ卷Ⅱ卷Ⅰ卷Ⅱ卷Ⅲ卷Ⅰ卷Ⅱ卷Ⅲ卷Ⅰ卷Ⅱ卷Ⅲ卷Ⅰ卷Ⅱ卷Ⅲ卷考点一重力、弹力、摩擦力力的合成与分解考点二受力分析共点力的平衡191417211617191616考点三实验:1.探究弹力和弹簧伸长的关系22实验:2.验证力的平行四边形定则22考点一重力、弹力、摩擦力力的合成与分解命题角度1(储备)弹力与摩擦力的分析【典题】(多选)(2019河北衡水高三月考)如图所示,质量为m的木块A放在质量为M的三角形斜面体B上,现用大小不相等、方向相反的水平力F1、F2分别推A和B,它们均静止不动,且F1<F2,重力加速度为g,则()A.A受到四个力的作用B.B对A的摩擦力方向一定沿斜面向下C.地面对B的摩擦力方向水平向右,大小为F2-F1D.地面对B的支持力大小一定等于(M+m)g答案CD解析以A为研究对象进行受力分析,如图所示,沿斜面方向,F1的分力和A所受重力的分力大小关系不确定,所以不确定B和A之间有无摩擦力,A的受力个数不确定,选项A、B错误;以整体为研究对象,水平方向:Ff=F2-F1,方向向右,竖直方向:FN'=(M+m)g,选项C、D正确.用假设法分析隐蔽的弹力与静摩擦力(1)接触面形变情况不清晰,则相关弹力较为“隐蔽”.此时需用“假设法”判定弹力的有无和弹力的方向.也可假设有弹力,做相似分析.(2)接触面间的相对运动趋势不明确,则相关静摩擦力较为“隐蔽”,此时需用“假设法”判定静摩擦力的有无和静摩擦力的方向.也可假设有静摩擦力,做相似分析.(3)应用“假设法”时,一般结合力的合成与分解、平衡条件等知识分析.典题演练提能·刷高分1.(2019宁夏银川六中月考)如图所示,A、B、C三物块叠放并处于静止状态,水平地面光滑,其他接触面粗糙,以下受力分析正确的是()A.A与墙面间存在压力B.A与墙面间存在静摩擦力C.A物块共受3个力作用D.B物块共受5个力作用答案C解析以三个物体组成的整体为研究对象,由于地面光滑,对C没有摩擦力,根据平衡条件得知,墙对A没有压力,因而也没有摩擦力,选项A、B错误;物体A受到重力、B的支持力和摩擦力三个力作用,选项C正确;先对A、B整体研究,水平方向上,墙对A没有压力,则由平衡条件分析可知,C对B没有摩擦力,再对B分析,受到重力、A的压力和摩擦力、C的支持力,共四个力作用,选项D错误.2.如图所示,在水平桌面上放置一斜面体P,斜面倾角为θ,质量分别为m和M的两长方体物块a和b静止在斜面体P上,下列说法正确的是()A.a对b的作用力大小为mgB.a对P的压力为mgcosθC.b受到的总摩擦力为(M+m)gsinθD.地面受到向左的摩擦力答案A解析取a为研究对象,b对a的作用力大小为mg,方向竖直向上,故a对b的作用力大小为mg,A正确;a对b的压力为mgcosθ,力不能传递,a不对P产生压力,B错误;a对b的摩擦力沿斜面向下,大小为mgsinθ,P对b的摩擦力方向沿斜面向上,大小为(M+m)gsinθ,方向沿斜面向上,故b受到的摩擦力大小为Mgsinθ,方向沿斜面向上,C错误;对整体进行受力分析,整体没有相对运动趋势,地面对P没有摩擦力,D错误.命题角度2(储备)直线运动中的滑动摩擦力和静摩擦力【典题】如图所示为研究物块与木板之间摩擦力大小的实验装置.将一物块和木板叠放于水平桌面上.轻质弹簧测力计一端固定,另一端用细线与物块水平相连.现在用绳索与长木板连接,用手向右水平拉绳索,使长木板在桌面上滑动.弹簧测力计示数稳定后,下列说法正确的是()A.物块与木板之间的摩擦力是静摩擦力B.木板必须在桌面上做匀速直线运动C.测力计示数一定等于物块受到的摩擦力D.测力计示数一定等于木板受到的摩擦力答案C解析物块与长木板间发生相对运动,是滑动摩擦力,只要两者间发生相对运动即可,木板不一定在桌面上做匀速直线运动,A、B错误;物块受力平衡,测力计示数等于物块受到的滑动摩擦力,C正确;木板与物块、桌面间都会有摩擦力,D错误.匀速直线运动中的滑动摩擦力或静摩擦力(1)若两物体在接触面处相对滑动,则此处为滑动摩擦力F滑=μFN,其大小与运动速度无关,方向与相对运动方向相反.(2)若两物体在接触面处相对静止,一起做匀速直线运动,则接触面处为静摩擦力F静,其大小介于0~Ffmax之间,方向与相对运动趋势方向相反.(3)结合受力平衡,合外力为零,确定摩擦力的大小和方向.典题演练提能·刷高分1.如图所示,长为3L的木板从光滑水平面滑上长为5L的粗糙桌面,停止运动时木板右端离开桌面边缘距离为L,则该过程中,木板所受摩擦力Ff与位移x的关系图象是()答案D解析在前3L的位移中,木板对桌面的压力FN随x均匀增大.则滑动摩擦力Ff=μFN随x均匀增大;在后3L的位移中,FN=mg不变,滑动摩擦力Ff=μmg不变,故D正确.2.为了让乘客乘车更为舒适,某探究小组设计了一种新的交通工具,乘客的座椅能随着坡度的变化而自动调整,使座椅始终保持水平,如图所示.当此车减速上坡时,乘客()A.处于超重状态B.不受摩擦力的作用C.受到向后(水平向左)的摩擦力作用D.所受力的合力竖直向上答案C解析当车减速上升时,车和乘客的加速度沿斜面向下,处于失重状态,A错误;将加速度分解可知乘客有水平向左的分加速度,故乘客受到水平向左的静摩擦力作用,C正确,B错误;根据牛顿第二定律可知,乘客所受力的合力与加速度方向相同,沿斜面向下,D错误.命题角度3(储备)力的合成与分解的理解和应用【典题1】(多选)(2018天津卷·7)明朝谢肇氵制的《五杂组》中记载:“明姑苏虎丘寺塔倾侧,议欲正之,非万缗不可.一游僧见之曰:无烦也,我能正之.”游僧每天将木楔从塔身倾斜一侧的砖缝间敲进去,经月余扶正了塔身.假设所用的木楔为等腰三角形,木楔的顶角为θ,现在木楔背上加一力F,方向如图所示,木楔两侧产生推力FN,则()A.若F一定,θ大时FN大B.若F一定,θ小时FN大C.若θ一定,F大时FN大D.若θ一定,F小时FN大答案BC解析本题考查力的分解,确定合力与分力等效替代关系是正确解题的关键.作用在木楔背上的力F可以分解为垂直于两个侧面的分力FN,如图所示.由平行四边形定则可知,FN=F2sinθ2,由上式可知,F一定时,木楔顶角越小,FN越大,选项A错误、B正确;木楔顶角一定时,F越大,F【典题2】小明想推动家里的衣橱,但使出了最大的力气也推不动,他便想了个妙招,如图所示,用A、B两块木板,搭成一个底角较小的人字形架,然后往中央一站,衣橱被推动了.下列说法中正确的是()A.这是不可能的,因为小明根本没有用力去推衣橱B.这有可能,A板对衣橱的推力有可能大于小明的重力C.A、B板的夹角应该尽可能小,才能推动衣橱D.这不可能,A板对衣橱的推力不可能大于小明的重力答案B解析由题意可知A、B两块木板构成的顶角α很大,将小明的重力沿两板方向分解,根据平行四边形定则可知F=mg2cosα2,B正确,D错误;且A、力的效果分解法求分力的步骤(1)首先根据力的实际作用效果确定两个分力的方向.(2)再根据两个分力的方向画出平行四边形.(3)然后由平行四边形和数学知识,如正弦定理、余弦定理、三角形相似等求出两分力的大小.典题演练提能·刷高分1.(多选)如图所示,在“验证力的平行四边形定则”的实验中,用A、B两弹簧秤拉橡皮条结点,使其到达O点处,此时α+β>90°,然后保持弹簧测力计B的示数不变而减小β时,为保持结点O位置不变,可采取的办法是()A.减小A的读数,同时减小α角B.减小A的读数,同时增大α角C.增大A的读数,同时减小α角D.增大A的读数,同时增大α角答案AB解析保持O点的位置不变,即保持两弹簧测力计的合力FO不变,当保持弹簧测力计B的示数不变时,由平行四边形定则作图,由图可知A、B正确,C、D错误.2.(2019河北衡水调研)如图所示,质量为m的物体置于倾角为θ的固定斜面上,物体与斜面之间的动摩擦因数为μ,先用平行于斜面的推力F1作用于物体上使其能沿斜面匀速上滑(如图甲),若改用水平推力F2作用于物体上,也能使物体沿斜面匀速上滑(如图乙),则两次的推力之比F1F2A.cosθ+μsinθ B.cosθ-μsinθC.1+μtanθ D.1-μtanθ答案B解析物体在力F1作用下和力F2作用下匀速运动时的受力如图1、2所示.将物体受力沿斜面方向和垂直于斜面方向正交分解,由平衡条件可得:F1=mgsinθ+Ff1,FN1=mgcosθ,Ff1=μFN1,F2cosθ=mgsinθ+Ff2,FN2=mgcosθ+F2sinθ,Ff2=μFN2,解得:F1=mgsinθ+μmgcosθ,F2=mgsinθ+μmgcosθcosθ-考点二受力分析共点力的平衡命题角度1单物体及其受力的临界问题高考真题体验·对方向1.(2019全国Ⅱ·16)物块在轻绳的拉动下沿倾角为30°的固定斜面向上匀速运动,轻绳与斜面平行.已知物块与斜面之间的动摩擦因数为33,重力加速度取10m/s2.若轻绳能承受的最大张力为1500N,则物块的质量最大为(A.150kg B.1003kgC.200kg D.2003kg答案A解析本题考查物体的平衡及临界问题.因为物块在拉力作用下沿斜面向上做匀速运动,所以F-mgsinθ-μmgcosθ=0,而F≤1500N.因此m=Fgsin2.(2019全国Ⅲ·16)用卡车运输质量为m的匀质圆筒状工件,为使工件保持固定,将其置于两光滑斜面之间,如图所示.两斜面Ⅰ、Ⅱ固定在车上,倾角分别为30°和60°.重力加速度为g.当卡车沿平直公路匀速行驶时,圆筒对斜面Ⅰ、Ⅱ压力的大小分别为F1、F2,则()A.F1=33mg,F2=32B.F1=32mg,F2=3C.F1=12mg,F2=32D.F1=32mg,F2=1答案D解析圆筒做匀速直线运动,所受的合外力为零.对圆筒受力分析,圆筒受两个斜面的支持力与重力,有FN1sin30°=FN2sin60°,FN1cos30°+FN2cos60°=mg,联立求得FN1=32mg,FN2=12mg.根据牛顿第三定律得,F1=FN1=32mg,F2=FN2=13.(2017全国Ⅲ·17)一根轻质弹性绳的两端分别固定在水平天花板上相距80cm的两点上,弹性绳的原长也为80cm.将一钩码挂在弹性绳的中点,平衡时弹性绳的总长度为100cm;再将弹性绳的两端缓慢移至天花板上的同一点,则弹性绳的总长度变为(弹性绳的伸长始终处于弹性限度内)()A.86cm B.92cm C.98cm D.104cm答案B解析设开始时两段弹性绳的夹角为α,弹性绳的拉力为FT,根据平衡条件可得2FTcosα2=mg,cosα2=(12)

2-(0.82)

212=0.6,得FT=56mg;弹性绳的两端移到同一点时,设弹性绳的拉力为FT',则2FT'=mg,得FT'=12mg;设弹性绳第一次伸长量x,第二次伸长量x',根据胡克定律,有56临界问题的分析方法当某一力(或某一物理量、某一物理现象)在题意中表现为“最大”“最小”“刚好”等特殊点时,形成“临界现象”.(1)受力分析常见的四种临界现象接触面间弹力为零.接触面间静摩擦力为零或为最大值Ffmax.某种物理情景制约下的最值点,如悬绳承受力的最大值等.如图所示,合力F的大小、方向均确定,一个分力F1的方向确定,另一个分力F2在A点与F1垂直时,有最小值F2小=Fsinα.(2)分析临界现象的两种方法方法一:极限分析临界点首先分析确定临界点之所在,然后在临界点处应用受力与平衡知识分析计算、求解待求量.方法二:函数解析式求最值应用力与平衡的知识,列出待求量的函数解析式,在题意的定义域及值域内,求解函数的最值.典题演练提能·刷高分1.如图所示,一个质量为m的滑块置于倾角为30°的固定粗糙斜面上,一根轻弹簧一端固定在竖直墙上的P点,另一端系在滑块上的Q点,直线PQ与斜面垂直,滑块保持静止.则()A.弹簧可能处于原长状态B.斜面对滑块的摩擦力大小可能为零C.斜面对滑块的支持力大小可能为零D.滑块一定受到四个力作用答案A解析直线PQ与斜面垂直,滑块保持静止,滑块一定受摩擦力和支持力,弹簧的弹力可能为零,故A正确,BCD错误.2.〔2019河南名校联盟调研考试(三)〕两个质量均为m的小球A、B用轻杆连接,A球与固定在斜面上的光滑竖直挡板接触,B球放在倾角为θ的斜面上,A、B均处于静止状态,B球没有滑动趋势,则A球对挡板的压力大小为()A.mgtanθ B.2mgtanθ C.mgtanθ 答案B解析由于B球没有滑动趋势,因此B球不受斜面的摩擦力,对A、B整体研究,受力分析如图.根据平衡条件可得挡板对A球的弹力大小为F=2mgtanθ,根据牛顿第三定律可知,A球对挡板的压力大小也为2mgtanθ,选项B正确,选项ACD错误.命题角度2多物体系统的受力高考真题体验·对方向(2016全国Ⅲ·17)如图,两个轻环a和b套在位于竖直面内的一段固定圆弧上;一细线穿过两轻环,其两端各系一质量为m的小球.在a和b之间的细线上悬挂一小物块.平衡时,a、b间的距离恰好等于圆弧的半径.不计所有摩擦.小物块的质量为()A.m2 B.32m C.m 答案C解析由几何关系知,△Oab为等边三角形,故∠AaO=θ1=30°;设细线中的张力为FT,同一根绳子中的张力大小处处相等,故FT=mg,对a处受力分析知,θ1=θ2=30°,则θ3=30°,故α=60°,对结点C分析可知,2FTcosα=m物g,解得m物=m,选项C正确.应用整体法与隔离法的要点(1)不涉及系统内力时,优先考虑用整体法,即“能整体、不隔离”.(2)应用隔离法,先隔离受力“简单”的物体,如未知量少或受力少或处于系统边缘处的物体.(3)各“隔离体”间的“关联”力表现为作用力与反作用力,对整体系统则是内力.(4)将整体法与隔离法有机结合、灵活应用.(5)在某些特殊情形中,研究对象可以是物体的一部分,或绳子的结点、力的作用点等.典题演练提能·刷高分1.如图所示,倾角θ=30°的斜面上,一质量为4m的物块经跨过定滑轮的细绳与一质量为m的小球相连,现将小球从水平位置静止释放,小球由水平位置运动到最低点的过程中,物块和斜面始终静止,运动过程中小球和物块始终在同一竖直平面内,则在此过程中()A.细绳的拉力先增大后减小B.物块所受摩擦力逐渐增大C.地面对斜面的支持力逐渐增大D.地面对斜面的摩擦力逐渐增大答案D解析小球向下摆动的过程中,小球做圆周运动的速度逐渐增大,由向心力公式知细线对小球的拉力一直增大,A错误;开始物体有沿斜面下滑的趋势,物体受沿斜面向上的摩擦力,随绳的拉力增大,摩擦力减小.拉力增大到一定程度后物体受沿斜面向下的摩擦力,随绳的拉力增大,摩擦力增大,所以斜面对物块的摩擦力先减小后增大,B错误;对物块和斜面组成的整体分析可知,整体受重力、地面的支持力、绳的拉力、地面的摩擦力,如图所示.由于绳的拉力逐渐增大,所以地面对斜面的支持力一直减小,摩擦力一直增大,C错误,D正确.2.(2019山西太原第五中学月考)如图所示,斜面上放有两个完全相同的物体a、b,两物体间用一根细线连接,在细线的中点加一与斜面垂直的拉力F,使两物体均处于静止状态.则下列说法正确的是()A.a、b两物体的受力个数一定相同B.a、b两物体对斜面的压力不一定相同C.a、b两物体受到的摩擦力大小可能不相等D.当逐渐增大拉力F时,物体b先开始滑动答案C解析对a、b进行受力分析,如图所示.b物体处于静止状态,当绳子沿斜面向上的分力与重力沿斜面向下的分力相等时,摩擦力为零,所以b可能只受3个力作用,而a物体必定受到摩擦力作用,肯定受4个力作用,选项A错误;a、b两个物体,垂直于斜面方向受力都平衡,则有:FN+FTsinθ=mgcosθ,解得:FN=mgcosθ-FTsinθ,则a、b两物体对斜面的压力相同,选项B错误;根据A的分析可知,b的摩擦力可以为零,而a的摩擦力一定不为零,故C正确;对a沿斜面方向有:FTcosθ+mgsinθ=Ffa,对b沿斜面方向有:FTcosθ-mgsinθ=Ffb,正压力相等,所以最大静摩擦力相等,则a先达到最大静摩擦力,先滑动,选项D错误.3.如图所示,a、b两个小球穿在一根光滑的固定杆上,并且通过一条细绳跨过定滑轮连接.已知b球质量为m,杆与水平面成θ角,不计所有摩擦,重力加速度为g.当两球静止时,Oa段绳与杆的夹角也为θ,Ob段绳沿竖直方向,则下列说法正确的是()A.a可能受到2个力的作用B.b可能受到3个力的作用C.绳子对a的拉力等于mgD.a的重力为mgtanθ答案C解析Ob绳沿竖直方向,b只受两个力的作用,B错误;a受三个力的作用,A错误;绳子上的拉力大小等于mg,C正确;小球a受重力G、支持力FN、绳的拉力mg作用,且支持力FN与绳的拉力mg间的夹角为锐角,a球受力如图,由平衡条件可知,FNsinθ=mgcos2θ,FNcosθ+mgsin2θ=mag,解得小球a的重力mag=mgcotθ,D错误.命题角度3力的动态平衡问题分析高考真题体验·对方向1.(多选)(2019全国Ⅰ·19)如图,一粗糙斜面固定在地面上,斜面顶端装有一光滑定滑轮.一细绳跨过滑轮,其一端悬挂物块N,另一端与斜面上的物块M相连,系统处于静止状态.现用水平向左的拉力缓慢拉动N,直至悬挂N的细绳与竖直方向成45°.已知M始终保持静止,则在此过程中()A.水平拉力的大小可能保持不变B.M所受细绳的拉力大小一定一直增加C.M所受斜面的摩擦力大小一定一直增加D.M所受斜面的摩擦力大小可能先减小后增加答案BD解析对物块N进行受力分析,如图所示.F=mgtanβ,随着β的增大,F增大,A错误.FT=mgcosβ,随着FT增大,B正确.由于物块M和N的质量关系、斜面倾角的大小均未知,不能确定物块M所受斜面摩擦力的方向;当物块M开始时所受斜面摩擦力的方向沿斜面向上时,随FT增大,物块M所受斜面摩擦力可能先减小后增加,C错误,D正确.2.(多选)(2017全国Ⅰ·21)如图,柔软轻绳ON的一端O固定,其中间某点M拴一重物,用手拉住绳的另一端N,初始时,OM竖直且MN被拉直,OM与MN之间的夹角为αα>π2.现将重物向右上方缓慢拉起,并保持夹角α不变.在OMA.MN上的张力逐渐增大B.MN上的张力先增大后减小C.OM上的张力逐渐增大D.OM上的张力先增大后减小答案AD解析方法一:受力分析如图.设OM与竖直方向夹角为θ,M点绕O点做圆周运动,沿切线方向:FMNcos(α-90°)=mgsinθ,沿半径方向:FOM=FMNsin(α-90°)+mgcosθ,故FMN=mgsinθcos(αFOM=mgsinθcos(α-90°)·sin(=mg=mgcos(α-90°)·cos(α-90°-θ),当θ=α-90°时存在极大值,故F方法二:利用矢量圆,如图重力保持不变,是矢量圆的一条弦,FOM与FMN夹角即圆心角保持不变,由图知FMN一直增大到最大,FOM先增大再减小,当OM与竖直夹角为θ=α-90°时FOM最大.3.(多选)(2016全国Ⅰ·19)如图,一光滑的轻滑轮用细绳OO'悬挂于O点;另一细绳跨过滑轮,其一端悬挂物块a,另一端系一位于水平粗糙桌面上的物块b.外力F向右上方拉b,整个系统处于静止状态.若F方向不变,大小在一定范围内变化,物块b仍始终保持静止,则()A.绳OO'的张力也在一定范围内变化B.物块b所受到的支持力也在一定范围内变化C.连接a和b的绳的张力也在一定范围内变化D.物块b与桌面间的摩擦力也在一定范围内变化答案BD解析物块b始终保持静止,物块a也始终保持静止,绳子对a的拉力等于a的重力,绳子的夹角α也保持不变,OO'绳的拉力也保持不变,选项A、C错误.选b为研究对象,在y轴方向有FTcosβ+Fcosγ+FN=mbg,由于FT不变,F变化,所以FN也变化,选项B正确.FT和F在x轴方向的分力和桌面对b的摩擦力的合力为零,由于F在一定范围内变化,则摩擦力也在一定范围内变化,选项D正确.4.(2016全国Ⅱ·14)质量为m的物体用轻绳AB悬挂于天花板上.用水平向左的力F缓慢拉动绳的中点O,如图所示.用T表示绳OA段拉力的大小,在O点向左移动的过程中()A.F逐渐变大,T逐渐变大B.F逐渐变大,T逐渐变小C.F逐渐变小,T逐渐变大D.F逐渐变小,T逐渐变小答案A解析由于是缓慢移动,O点所受力处于动态平衡,设任意时刻绳子与竖直方向的夹角为θ,移动过程中θ增大,如图所示.将拉力F与重力合成后,合力与绳子拉力等大反向.根据几何关系,可知F=Gtanθ,T=F合=Gcosθ,随θ增大,F和T用图解法或解析法分析动态平衡(1)图解法物体受三个力,其中一个力恒定,另一个力大小或方向不变,求力的变化时,可用图解法.在相应的“力三角形”中,先确定大小方向均不变的力,再确定只改变大小或方向的力,最后结合力三角形边长、角度的变化特点,定性分析待求力大小、方向的变化.(2)解析法依据平衡条件和几何关系,写出待求力大小或方向(角度)的函数表达式,通过函数规律分析待求力变化特点及“临界值”等.解析法较为精确,可以具体计算力的大小、方向,一般用于较复杂的动态现象.典题演练提能·刷高分1.(多选)(2019山东聊城模拟)如图所示,一光滑小球放置在斜面与挡板之间处于静止状态,不考虑一切摩擦,设斜面对小球的弹力为FN1,挡板对小球的弹力为FN2.如果把挡板由图示位置缓慢绕O点转至竖直位置,则此过程中()A.FN1始终减小 B.FN1先减小后增大C.FN2先减小后增大 D.FN2始终减小答案AD解析小球受力如图甲所示,因挡板是缓慢转动的,所以小球处于动态平衡状态,在此过程中,重力G、FN1、FN2组成的封闭矢量三角形的变化情况如图乙所示.G大小、方向均不变,FN1方向始终不变,FN2方向与水平方向夹角逐渐减小到零,由图可知此过程中,FN1始终减小,FN2始终减小,选项A、D正确.2.如图所示,轻绳OA、OB系于水平杆上的A点和B点,两绳与水平杆之间的夹角均为30°,重物通过细线系于O点.将杆在竖直平面内沿顺时针方向缓慢转动30°,此过程中()A.OA绳上拉力变大,OB绳上拉力变大B.OA绳上拉力变大,OB绳上拉力变小C.OA绳上拉力变小,OB绳上拉力变大D.OA绳上拉力变小,OB绳上拉力变小答案B解析转动前,FTA=FTB,2FTAsin30°=mg,则FTA=mg=FTB;转动后,OA与水平方向的夹角变为60°,OB变为水平.FTA'sin60°=mg,FTA'cos60°=FTB'解得FTA'=233mg,FTB'=12FTA'=33mg3.(多选)如图所示,不可伸长的轻绳AO和BO下端共同系一个物体P,且绳长AO>BO,AB两端点在同一水平线上,开始时两绳刚好绷直,细绳AO、BO的拉力分别设为FA、FB,现保持A、B端点在同一水平线上,在A、B缓慢向两侧远离的过程中,关于两绳拉力的大小随A、B间距离的变化情况是()A.FA随距离的增大而一直增大B.FA随距离的增大而一直减小C.FB随距离的增大而一直增大D.FB随距离的增大先减小后增大答案AD解析以结点O为研究对象,受力分析如图所示,由受力图可以看出,开始时A的拉力为零,B的拉力与重力平衡;当A、B缓慢向两侧远离的过程中,A的拉力增大、B的拉力开始减小,当OA与AB垂直时OB的拉力最小,当OA和OB之间的夹角大于90°时,OA的拉力一直在增大,OB的拉力开始增大;所以FA随距离的增大而一直增大,FB随距离的增大先减小后增大.根据以上分析可以知道,AD正确、BC错误.考点三实验:1.探究弹力和弹簧伸长的关系2.验证力的平行四边形定则命题角度1探究弹力和弹簧伸长的关系及其“变式型”实验高考真题体验·对方向(2018全国Ⅰ·22)如图(a),一弹簧上端固定在支架顶端,下端悬挂一托盘;一标尺由游标和主尺构成,主尺竖直固定在弹簧左边;托盘上方固定有一能与游标刻度线准确对齐的装置,简化为图中的指针.现要测量图(a)中弹簧的劲度系数.当托盘内没有砝码时,移动游标,使其零刻度线对准指针,此时标尺读数为1.950cm;当托盘内放有质量为0.100kg的砝码时,移动游标,再次使其零刻度线对准指针,标尺示数如图(b)所示,其读数为cm.当地的重力加速度大小为9.80m/s2,此弹簧的劲度系数为N/m(保留3位有效数字).

答案3.77553.7解析①主尺读数3.7cm,即37mm,游标尺第15格与主尺某刻度对齐,所以总读数为37mm+15×120mm=37.75mm=3.②由F=kΔx得k=F=0.100×9.8(3.775-1.950)×1=0.981.825×10-2“变式型”实验的突破“变式型”实验的分析解答要以教材实验原型为基础,综合应用力学中的规律与方法.本题以胡克定律为基础,理解题中图象的物理意义,利用斜率解决问题.典题演练提能·刷高分1.(2019河北承德一中模拟)(1)实验小组在“探究弹力和弹簧伸长的关系”的实验中,使用两条不同的轻质弹簧a和b,得到弹力与弹簧长度的图象如图甲所示.下列表述正确的是;

甲A.a的原长比b的长 B.a的劲度系数比b的大C.a的劲度系数比b的小 D.测得的弹力与弹簧的长度成正比(2)另一实验小组在同一实验的研究性学习中,利用所学的知识解决了如下问题:一轻质弹簧竖直悬挂于某一深度为h=35.0cm,且开口向下的小筒中(没有外力作用时弹簧的下端位于筒内,用弹簧测力计可以与弹簧的下端接触),如图乙所示,若本实验的长度测量工具只能测量露出筒外弹簧的长度l,现要测出弹簧的原长l0和弹簧的劲度系数,该同学通过改变l而测出对应的弹力F,作出F-l图象如图丙所示,则弹簧的劲度系数为k=N/m,弹簧的原长l0=cm.

答案(1)B(2)20025解析(1)在图象中横截距表示弹簧的原长,故a的原长比b的短,选项A错误;在图象中斜率表示弹簧的劲度系数k,故a的劲度系数比b的大,选项B正确、C错误;弹簧的弹力满足胡克定律,弹力与弹簧的形变量成正比,选项D错误.(2)根据胡克定律F与l的关系式为:F=k(l+h-l0)=kl+k(h-l0),从图象中可得直线的斜率为2N/cm,截距为20N,故弹簧的劲度系数为k=2N/cm=200N/m;由k(h-l0)=20N,于是l0=25cm.2.实验桌上放有小木块、长木板、轻弹簧、毫米刻度尺、细线等,物理兴趣小组的同学们设计了一个实验,间接测量小木块与长木板间的动摩擦因数.实验步骤如下:(1)如图甲将弹簧竖直悬挂,用刻度尺测出弹簧的长度L1=4.00cm.(2)在图甲的基础上,将小木块挂在弹簧下端(如图乙),用刻度尺测出弹簧的长度L2=cm.

(3)将长木板固定在水平面上,如图丙,用弹簧拉着小木块(选填“水平匀速运动”或“水平加速运动”),测出此时弹簧的长度L3=6.07cm.

(4)根据上面的操作,可以得出小木块与长木板间的动摩擦因数μ=(结果保留两位有效数字).

答案(2)8.65(8.63~8.67间都对)(3)水平匀速运动(4)0.45(0.44也对)解析(2)刻度尺的读数需要估读一位,故读数为8.65cm;(3)用弹簧拉着小木块水平匀速运动时,拉力等于滑动摩擦力;(4)滑动摩擦力Ff=μmg,μ=Ffmg,而根据平衡条件得mg=k(L2-L1),Ff=k(L3-L1),代入数据解得μ≈0.命题角度2验证力的平行四边形定则及其“变式型”实验高考真题体验·对方向(2017全国Ⅲ·22)某探究小组做“验证力的平行四边形定则”实验,将画有坐标轴(横轴为x轴,纵轴为y轴,最小刻度表示1mm)的纸贴在水平桌面上,如图(a)所示.将橡皮筋的一端Q固定在y轴上的B点(位于图示部分之外),另一端P位于y轴上的A点时,橡皮筋处于原长.(1)用一只测力计将橡皮筋的P端沿y轴从A点拉至坐标原点O,此时拉力F的大小可由测力计读出.测力计的示数如图(b)所示,F的大小为N.

(2)撤去(1)中的拉力,橡皮筋P端回到A点;现使用两个测力计同时拉橡皮筋,再次将P端拉至O点.此时观察到两个拉力分别沿图(a)中两条虚线所示的方向,由测力计的示数读出两个拉力的大小分别为F1=4.2N和F2=5.6N.(ⅰ)用5mm长度的线段表示1N的力,以O为作用点,在图(a)中画出力F1、F2的图示,然后按平行四边形定则画出它们的合力F合;图(a)图(b)(ⅱ)F合的大小为N,F合与拉力F的夹角的正切值为.

若F合与拉力F的大小及方向的偏差均在实验所允许的误差范围之内,则该实验验证了力的平行四边形定则.答案(1)4.0(2)(ⅰ)F1、F2和F合如图所示(ⅱ)3.80.05解析(1)题图(b)中弹簧测力计的精度为0.2N,则示数为4.0N;(2)用5mm长的线段表示1N的力,F2对应的长度为2.8cm,F1对应的长度为2.1cm,根据平行四边形定则作出的图形如答案图所示;测出F合的长度为1.9cm,则F合的大小为3.8N,如图F合、F及ΔF构成的三角形,ΔF的长度约0.1cm,此三角形可近似看作直角三角形,则F合与拉力F的夹角的正切值tanα=0.11.9≈0.05作图法求合力按力的实际效果作图,应用平行四边形定则画出合力,根据比例关系求出合力大小.利用夹角很小时,近似看作直角三角形处理相关角度问题,是高考的一个考查点.典题演练提能·刷高分1.〔2018天津·9(2)〕某研究小组做“验证力的平行四边形定则”实验,所用器材有:方木板一块,白纸,量程为5N的弹簧测力计两个,橡皮条(带两个较长的细绳套),刻度尺,图钉(若干个).(1)具体操作前,同学们提出了如下关于实验操作的建议,其中正确的有.

A.橡皮条应和两绳套夹角的角平分线在一条直线上B.重复实验再次进行验证时,结点O的位置可以与前一次不同C.使用测力计时,施力方向应沿测力计轴线;读数时视线应正对测力计刻度D.用两个测力计互成角度拉橡皮条时的拉力必须都小于只用一个测力计时的拉力(2)该小组的同学用同一套器材做了四次实验,白纸上留下的标注信息有结点位置O、力的标度、分力和合力的大小及表示力的作用线的点,如下图所示.其中对于提高实验精度最有利的是.

答案(1)BC(2)B解析(1)做验证力的平行四边形定则实验时,橡皮筋和两绳套夹角的角平分线没有必要在一条直线上,选项A错误;在同一次实验中要保持橡皮筋结点O在同一位置,但为了寻找普遍规律重复实验(或不同实验小组实验)时,结点O的位置可以不同,选项B正确;由弹簧测力计的使用规则可知选项C正确;合力与分力的大小关系不确定,实验中没有必要使两个测力计拉橡皮筋时拉力小于只用一个测力计时的拉力,选项D错误.(2)A、D图中选择的力的标度太大,不方便作图,并且A图中表示力的作用线的点离结点O太近不利于确定力的方向,选项A、D错误;C图中实验时弹簧测力计的示数太小,作图误差较大,不利于总结实验结论,选项C错误.故只有选项B最符合题意.2.小明同学想利用实验验证共点力作用下物体的平衡条件,他设计了以下实验过程.在竖直木板上固定两个定滑轮M1和M2,在一个铁环P上系三根轻细绳a、b、c,其中a、b细绳跨过滑轮各挂一组钩码,细绳c直接挂一组钩码,每个钩码质量相同,轻绳、钩码、铁环均与木板不接触,整个装置平衡时情况如图所示.(1)小明想通过作图法来进行验证,他除了记录铁环P位置及三根细绳的方向外,还需知道哪些物理量?.

A.每组钩码的个数B.每个钩码的质量C.铁环P的质量D.M1、M2两滑轮的高度差(2)关于本实验,下列说法正确的是.

A.为了减小实验误差,两滑轮与绳间的摩擦尽量小些B.为了减小实验误差,铁环P的质量应尽量小些C.改变滑轮两侧钩码个数,重新实验时应保持铁环P位置不变D.作力的图示时应选择适当的标度答案(1)ABC(2)AD解析(1)作图法验证力的平行四边形定则,必须知道铁环所受的各个力的大小和方向,故ABC正确,D错误.(2)两滑轮与绳间的摩擦越小,绳上的拉力测得越准,若没有摩擦则等于所挂钩码的重力,故A正确;因为作图时考虑了铁环的重力,故铁环的质量没有影响,B错误;本实验是利用共点力的平衡验证平行四边形定则,故P的位置没有要求,C错误;作力的图示时应结合力的大小选择合适的标度,D正确.3.(2019辽宁大连模拟)将橡皮筋的一端固定在A点,另一端拴上两根细绳,每根细绳分别连着一个量程为5N、最小刻度为0.1N的弹簧测力计,沿着两个不同的方向拉弹簧测力计,当橡皮筋的活动端拉到O点时,两根细绳相互垂直,如图甲所示.这时弹簧测力计的读数可从图中读出.甲乙(1)由图甲可读得两个相互垂直的拉力的大小分别为N和N.

(2)在如图乙所示的方格纸上按作图法的要求画出这两个力及它们的合力.丙(3)图丙中a、b两图是两位同学得到的实验结果,其中哪一个图符合实际?;若合力测量值F'是准确的,则F与F'有误差的原因可能有哪些?

.

答案(1)2.504.00(或4.002.50)(2)见解析图(3)b误差原因见解析解析(1)弹簧测力计的最小刻度为0.1N,读数时应估读一位,所以读数分别为2.50N和4.00N.(2)取一个小方格的边长表示0.50N,作出两个力及它们的合力如图所示.(3)F'是用一个弹簧测力计拉橡皮筋所得到的,其方向一定在橡皮筋所在直线上,所以b图符合实际.产生误差的原因主要是弹簧测力计读数误差,确定分力方向不够准确等.4.如图所示,某小组同学利用DLS实验装置研究支架上力的分解.A、B为两个相同的双向力传感器,该型号传感器在受到拉力时读数为正,受到压力时读数为负.A连结质量不计的细绳,并可沿固定的圆弧形轨道移动,B连结质量不计的轻杆,结点位于圆弧形轨道的圆心处,保持杆沿水平方向.随后按如下步骤操作(g取10m/s2):①测量绳子与水平杆的夹角∠AOB=θ;②对两个传感器进行调零;③用另一绳在O点悬挂一个钩码,记录两个传感器读数;④取下钩码,移动传感器A,改变θ角,重复上述步骤,得到数据表格a.(1)根据表格a,可知A传感器对应的是表中的力(填“F1”或“F2”),并求得钩码质量为kg(保留一位有效数字);

(2)换用不同钩码做此实验,重复上述实验步骤,得到数据表格b.则表格b中30°所对应的F2空缺处数据应为N;

F1/N1.013…F2/N……θ30°60°…表格aF1/N1.0130.580…1.002…F2/N…-0.291…0.865…θ30°60°…150°…表格b(3)实验中,让A传感器沿圆心为O的圆弧形(不是其他的形状)轨道移动的主要目的是(单选)()A.方便改变A传感器的读数B.方便改变B传感器的读数C.保持轻杆右端O的位置不变D.方便改变细绳与杆的夹角θ答案(1)F10.05(2)-0.877(3)C解析(1)因绳子只能提供拉力,传感器示数为正值,由表格a和表格b中实验数据可知,A传感器对应的是表中力F1,对节点O,由平衡条件得:F1sin30°=mg,解得m≈0.05kg;(2)对于O点,受力平衡,O点受到F1、F2及钩码向下的拉力,根据几何关系可知:F2=F1cos30°=1.013×32N≈0.877N,因为B受到的是压力,故F2空缺处数据应为-0.877N;(3)让A传感器沿圆心为O的圆弧形轨道移动,移动传感器的过程中,传感器与O点的距离保持不变,O点位置保持不变,故C正确5.某同学在做“验证力的平行四边形定则”实验时,将橡皮筋改为劲度系数为400N/m的轻质弹簧AA',将弹簧的一端A'固定在竖直墙面上.不可伸长的细线OA、OB、OC,分别固定在弹簧的A端和弹簧秤甲、乙的挂钩上,其中O为OA、OB、OC三段细线的结点,如图甲所示.在实验过程中,保持弹簧AA'伸长1.00cm不变.(1)若OA、OC间夹角为90°,弹簧秤乙的读数是N(如图乙所示),则弹簧秤甲的读数应为N.

(2)在(1)问中若保持OA与OB的夹角不变,逐渐增大OA与OC的夹角,则弹簧秤甲的读数大小将,弹簧秤乙的读数大小将.

答案(1)3.005.00(2)一直变小先变小后变大解析(1)弹簧测力计的最小分度为0.1N,故应估读一位,读数为3.00N;轻质弹簧AA'上的拉力FA=kx=4.00N,弹簧秤乙的读数为F乙=3.00N,根据受力平衡知弹簧秤甲的读数F甲=5.00N.(2)弹簧秤甲与弹簧秤乙拉力的合力与轻弹簧上的拉力等大反向,根据图解法(如图)可知弹簧秤甲的读数一直变小,弹簧秤乙的读数大小先变小后变大.牛顿运动定律2020年高考必备2015年2016年2017年2018年2019年Ⅰ卷Ⅱ卷Ⅰ卷Ⅱ卷Ⅲ卷Ⅰ卷Ⅱ卷Ⅲ卷Ⅰ卷Ⅱ卷Ⅲ卷Ⅰ卷Ⅱ卷Ⅲ卷考点一牛顿运动定律的理解1820考点二两类动力学问题202024151920考点三牛顿运动定律的综合应用252525212524、25考点四实验:验证牛顿第二定律2322考点一牛顿运动定律的理解命题角度1(储备)应用牛顿第三定律转换研究对象【典题】重力为G的体操运动员在进行自由体操比赛时,有如图所示的比赛动作,当运动员竖直倒立保持静止状态时,两手臂对称支撑,夹角为θ,则()A.当θ=60°时,运动员单手对地面的正压力大小为GB.当θ=120°时,运动员单手对地面的正压力大小为GC.当θ不同时,运动员受到的合力不同D.当θ不同时,运动员与地面之间的相互作用力不相等答案A解析以运动员为研究对象,受到重力和地面对两只手的支持力,运动员处于静止状态,每只手受到的支持力大小都等于12G,和夹角θ无关,根据牛顿第三定律可知,运动员单手对地面的正压力大小为12G转换研究对象的解题方法如果不能直接求解物体受到的某个力时,可先求它的反作用力,即利用牛顿第三定律转换研究对象,转换研究对象后所求的力与待求力是“等大”的,因此问题得以巧妙地解决.如求压力时可先求支持力;在许多问题中,摩擦力的求解亦是如此.命题角度2加速度与力的关系高考真题体验·对方向1.(多选)(2016全国Ⅰ·18)一质点做匀速直线运动.现对其施加一恒力,且原来作用在质点上的力不发生改变,则()A.质点速度的方向总是与该恒力的方向相同B.质点速度的方向不可能总是与该恒力的方向垂直C.质点加速度的方向总是与该恒力的方向相同D.质点单位时间内速率的变化量总是不变答案BC解析匀速直线运动的质点加一恒力后,合力即该恒力,质点做匀变速运动,根据牛顿第二定律F=ma,可知C选项正确;由加速度定义式a=ΔvΔ2.(多选)(2016全国Ⅲ·20)如图,一固定容器的内壁是半径为R的半球面;在半球面水平直径的一端有一质量为m的质点P.它在容器内壁由静止下滑到最低点的过程中,克服摩擦力做的功为W.重力加速度大小为g.设质点P在最低点时,向心加速度的大小为a,容器对它的支持力大小为FN,则()A.a=2(mgR-W)C.FN=3mgR-2WR D.答案AC解析质点P由静止滑到最低点过程由动能定理得mgR-W=12mv2在最低点时有a=v2联立①②解得a=2(mgR由牛顿第二定律得FN-mg=mv2联立①③解得FN=3mgR-2合力、加速度、速度之间的关系判定(1)不管速度是大还是小,只要合力不为零,物体一定有加速度.(2)a=ΔvΔt是加速度的定义式,a与Δv、Δt无必然联系;a=Fm是加速度的决定式,a∝F,a(3)合力与速度同向时,物体加速运动;合力与速度反向时,物体减速运动.典题演练提能·刷高分1.如图所示,小明将叠放在一起的A、B两本书抛给小强,已知A的质量为m,重力加速度为g,两本书在空中不翻转,不计空气阻力,则A、B在空中运动时()A.A的加速度等于gB.B的加速度大于gC.A对B的压力等于mgD.A对B的压力大于mg答案A解析A、B在空中运动时,A、B处于完全失重状态,A、B之间没有作用力,A、B的加速度均为重力加速度,故A正确,BCD错误.2.在向右匀速运动的小车内,用细绳a和b系住一个小球,绳a处于斜向上的方向,拉力为Fa,绳b处于水平方向,拉力为Fb,如图所示.现让小车向右做匀减速运动,此时小球相对于车厢的位置仍保持不变,则两根细绳的拉力变化情况是()A.Fa变大,Fb不变B.Fa变小,Fb变小C.Fa不变,Fb变大D.Fa不变,Fb变小答案C解析小车向右做匀减速运动时,小球相对于车厢的位置仍保持不变,故对小球受力分析可知,Fa的竖直分量大小仍等于mg,Fa不变,Fa的水平分量也不变,而加速度水平向左,故Fb变大,C正确.3.如图所示,小车在水平地面上向右做匀速直线运动,车内A、B两物体叠放在一起,因前方有障碍物,为避免相撞,小车刹车制动,在小车整个运动的过程中,A、B两物体始终保持相对静止且随小车一起运动,则下列说法正确的是()A.在小车匀速运动过程中,A、B两物体间存在摩擦力B.在小车匀速运动过程中,B物体相对小车有向右运动的趋势C.在小车刹车制动过程中,A相对B一定有沿斜面向上运动的趋势D.在小车刹车制动过程中,A、B两物体间一定存在着沿斜面方向上的摩擦力答案A解析小车匀速运动时,A、B处于平衡状态,B相对小车无运动趋势,且由受力分析可知,A、B两物体间一定存在摩擦力,故A对,B错;小车刹车制动过程中由于加速度大小未知,A、B间相对运动趋势方向不能确定,所以C、D错误.命题角度3(储备)牛顿第二定律瞬时性的理解【典题】(多选)如图所示,质量为2kg的物体A静止在竖直的轻弹簧上面,质量为3kg的物体B用细线悬挂并恰好与A物体相互接触.g取10m/s2.某时刻将细线剪断,则细线剪断瞬间()A.弹簧的弹力大小为30NB.物体B的加速度大小为10m/s2C.物体A的加速度大小为6m/s2D.物体A对物体B的支持力大小为12N答案CD解析弹簧的弹力大小不会瞬间变化,故剪断细线的瞬间,弹力大小不变,仍为20N,A错误;A、B有共同加速度,a=GA+GB-FxmA+mB=20+30-205m/s2=6m/s2,B错误,C正确;以B为研究对象,mBg-FN=mBa瞬时问题的分析方法(1)分析物体的瞬时问题,关键是弄清瞬时前后的受力情况和运动状态的变化情况,正确分析该时刻的受力,然后再由牛顿第二定律求出瞬时加速度.(2)分析此类问题应特别注意绳或线类、弹簧或橡皮绳类模型的特点.①轻绳、轻杆或接触面——不发生明显形变就能产生弹力的物体,剪断(或脱离)后,其弹力立即消失,不需要形变恢复时间;②轻弹簧、轻橡皮绳——两端同时连接(或附着)有物体的弹簧或橡皮绳,特点是形变量大,其形变恢复需要较长时间,在瞬时性问题中,其弹力的大小往往可以看成保持不变.典题演练提能·刷高分1.如图所示,质量为m的小球被非弹性绳A和B系住,其中B绳水平,下列说法正确的是()A.平衡时水平绳的拉力为mgsinαB.剪断水平绳,斜绳的拉力不变C.剪断水平绳,小球的加速度为gsinαD.剪断斜绳,小球的加速度为gtanα答案C解析对小球受力分析,平衡时水平绳的拉力为mgtanα,A错误;平衡时斜绳的拉力为mgcosα,剪断水平绳,斜绳的拉力为mgcosα,B错误;剪断水平绳,小球的加速度为a=mgsinαm=gsin2.如图所示,水平面上放有三个木块A、B、C,质量均为m=1kg,A、C与地面间的接触面光滑,B与地面间的动摩擦因数μ=0.1,A、B之间用轻弹簧相连,B、C之间用轻绳相连.现在给C一个水平向右的大小为4N的拉力F,使A、B、C三个木块一起以相同的加速度向右做匀加速直线运动.某一时刻撤去拉力F,则撤去力F的瞬间,轻绳中的张力FT为(重力加速度g取10m/s2)()A.0 B.1N C.2N D.3N答案B解析在拉力作用下对整体由牛顿第二定律可得F-μmg=3ma解得a=1m/s2.弹簧上的弹力不能瞬间变化,设弹力大小为F',对A由牛顿第二定律可得F'=ma=1×1N=1N当撤去外力后,把B、C作为整体由牛顿第二定律可知F'+μmg=2ma'解得a'=1m/s2,方向向左.对C受力分析由牛顿第二定律可得F″=ma'=1N,故B正确.3.(多选)如图所示,一辆平板小车静止在光滑水平面上,车上固定由正六边形的三边构成的槽型容器ABCD,光滑小球静止在容器内且与AB、BC和CD边都接触.现使小车以加速度a向左做匀加速直线运动.g为重力加速度.则()A.若AB和CD边对小球的作用力都为零,则a=3gB.若AB和CD边对小球的作用力都为零,则a=33C.若AB边对小球的作用力为零,则BC和CD边对球的作用力大小相等D.若AB边对小球的作用力为零,则BC和CD边对球的作用力大小之差为一定值答案AD解析当AB、CD边对小球的作用力都为零时,对小球进行受力分析可知,a=mgtan60°m=3g,A正确,B错误;当AB边对小球的作用力为零时,对小球进行受力分析可知,竖直方向上FBCcos60°-FCD4.(多选)如图所示,在动摩擦因数μ=0.2的水平面上有一个质量m=1kg的小球,小球一端与水平轻弹簧相连,另一端与竖直方向成θ=45°角的不可伸长的轻绳相连,此时小球处于静止状态,且水平面对小球的弹力恰好为零.在剪断轻绳的瞬间(g取10m/s2).下列说法中正确的是()A.小球受力个数不变B.小球立即向左运动,且a=8m/s2C.小球立即向左运动,且a=10m/s2D.若剪断的是弹簧,则剪断瞬间小球加速度为零答案BD解析在剪断轻绳前,小球受重力、绳子的拉力以及弹簧的弹力处于平衡状态,根据共点力平衡得,弹簧的弹力F=mgtan45°=10×1N=10N,弹簧处于伸长状态.剪断轻绳的瞬间,弹簧的弹力仍然为10N,小球此时受重力、支持力、弹簧弹力和摩擦力四个力作用,小球的受力个数发生改变,故A错误;剪断轻绳时,小球所受的最大静摩擦力为Ff=μmg=0.2×10N=2N,根据牛顿第二定律得,小球的加速度为a=F-Ffm=10-21m/s2=考点二两类动力学问题命题角度1已知运动(受力)求受力(运动)高考真题体验·对方向1.(多选)(2019全国Ⅲ·20)如图(a),物块和木板叠放在实验台上,物块用一不可伸长的细绳与固定在实验台上的力传感器相连,细绳水平.t=0时,木板开始受到水平外力F的作用,在t=4s时撤去外力.细绳对物块的拉力f随时间t变化的关系如图(b)所示,木板的速度v与时间t的关系如图(c)所示.木板与实验台之间的摩擦可以忽略.重力加速度取10m/s2.由题给数据可以得出()A.木板的质量为1kgB.2s~4s内,力F的大小为0.4NC.0~2s内,力F的大小保持不变D.物块与木板之间的动摩擦因数为0.2答案AB解析对物块受力分析可知,细绳对物块的拉力f等于木板与物块间的摩擦力.由题图(b)可知,滑动摩擦力Ff=0.2N,设木板质量为m木,对木板:4~5s内的加速度a2=ΔvΔt=-0.21m/s2=-0.2m/s2,-Ff=m木a2,可求得m木=1kg,A正确.对木板:2~4s内,F-Ff=m木a1,a1=0.2m/s2,求得F=0.4N,B正确.对木板:0~