1、2018版高考物理 知識復習與檢測 第三章 牛頓運動定律 專題強化三 牛頓運動定律的綜合應用(一)2018版高考物理 知識復習與檢測 第三章 牛頓運動定律 專題強化三 牛頓運動定律的綜合應用(一) 編輯整理：尊敬的讀者朋友們：這里是精品文檔編輯中心，本文檔內容是由我和我的同事精心編輯整理后發布的，發布之前我們對文中內容進行仔細校對，但是難免會有疏漏的地方，但是任然希望（2018版高考物理 知識復習與檢測 第三章 牛頓運動定律 專題強化三 牛頓運動定律的綜合應用(一)）的內容能夠給您的工作和學習帶來便利。同時也真誠的希望收到您的建議和反饋，這將是我們進步的源泉，前進的動力。本文可編輯可修改，如果

2、覺得對您有幫助請收藏以便隨時查閱，最后祝您生活愉快 業績進步，以下為2018版高考物理 知識復習與檢測 第三章 牛頓運動定律 專題強化三 牛頓運動定律的綜合應用(一)的全部內容。22專題強化三牛頓運動定律的綜合應用(一）專題解讀 1.本專題是動力學方法處理連接體問題、圖象問題和臨界極值問題,高考時選擇題為必考，計算題也曾命題2學好本專題可以培養同學們的分析推理能力,應用數學知識和方法解決物理問題的能力3本專題用到的規律和方法有:整體法和隔離法、牛頓運動定律和運動學公式、臨界條件和相關的數學知識命題點一動力學中的連接體問題1連接體問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

3、選取原則若連接體內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整體，分析整體受到的合外力，應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內各物體的加速度不相同，或者要求出系統內各物體之間的作用力時,就需要把物體從系統中隔離出來,應用牛頓第二定律列方程求解4整體法、隔離法的交替運用若連接體內各物體具有相同的加速度，且要求出物體之間的作用力時，一般采用“先整體求加速度，后隔離求內力”例1(多選）我國高鐵技術處于世界領先水平如圖1所示，和諧號動車組是由動車和拖車編組而成，提供動力的車廂叫動車，不提供動力的車廂叫拖車假設動車組各車廂質量均相等，動車的額定

4、功率都相同，動車組在水平直軌道上運行過程中阻力與車重成正比某列車組由8節車廂組成，其中第1、5節車廂為動車，其余為拖車，則該動車組(）圖1a啟動時乘客受到車廂作用力的方向與車運動的方向相反b做勻加速運動時，第5、6節與第6、7節車廂間的作用力之比為32c進站時從關閉發動機到停下來滑行的距離與關閉發動機時的速度成正比d與改為4節動車帶4節拖車的動車組最大速度之比為12答案bd解析列車啟動時，乘客隨車廂加速運動，加速度方向與車的運動方向相同,故乘客受到車廂的作用力方向與車運動方向相同，選項a錯誤；動車組運動的加速度akg，則對6、7、8節車廂的整體有f563ma3kmgf，對7、8節車廂的整體有f

5、672ma2kmgf，故5、6節車廂與6、7節車廂間的作用力之比為f56f6732，選項b正確；關閉發動機后,根據動能定理得8mv28kmgx，解得x,可見滑行的距離與關閉發動機時速度的平方成正比，選項c錯誤;8節車廂有2節動車時的最大速度為vm1；8節車廂有4節動車時最大速度為vm2，則，選項d正確例2如圖2所示，粗糙水平面上放置b、c兩物體,a疊放在c上，a、b、c的質量分別為m、2m、3m，物體b、c與水平面間的動摩擦因數相同，其間用一不可伸長的輕繩相連，輕繩能承受的最大拉力為ft，現用水平拉力f拉物體b，使三個物體以同一加速度向右運動,則(）圖2a此過程中物體c受重力等五個力作用b當f

6、逐漸增大到ft時，輕繩剛好被拉斷c當f逐漸增大到1。5ft時，輕繩剛好被拉斷d若水平面光滑，則繩剛斷時，a、c間的摩擦力為三個物體以同一加速度向右運動；輕繩剛好被拉斷答案c解析a受重力、支持力和向右的靜摩擦力作用，可知c受重力、a對c的壓力、地面的支持力、繩子的拉力、a對c的摩擦力以及地面的摩擦力六個力的作用，故a錯誤對整體分析,整體的加速度ag,對a、c整體分析,根據牛頓第二定律得,ft4mg4ma，解得ftf，當f1。5ft時，輕繩剛好被拉斷，故b錯誤，c正確水平面光滑,繩剛斷時，對a、c整體分析，加速度a，隔離a單獨分析，a受到的摩擦力ffma，故d錯誤連接體問題的情景拓展1.2.3。1

7、（多選)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機車在東邊拉著這列車廂以大小為a的加速度向東行駛時,連接某兩相鄰車廂的掛鉤p和q間的拉力大小為f;當機車在西邊拉著車廂以大小為a的加速度向西行駛時,p和q間的拉力大小仍為f.不計車廂與鐵軌間的摩擦，每節車廂質量相同，則這列車廂的節數可能為（)a8 b10 c15 d18答案bc解析設pq西邊有n節車廂，每節車廂的質量為m，則fnma設pq東邊有k節車廂,則fkma聯立得3n2k，由此式可知n只能取偶數,當n2時，k3,總節數為n5當n4時，k6,總節數為n10當n6時，k9，總節數為n15當n8時,k12，總節數為n20,故選項

8、b、c正確2如圖3所示，質量分別為m1、m2的兩個物體通過輕彈簧連接，在力f的作用下一起沿水平方向做勻加速直線運動（m1在光滑地面上,m2在空中)已知力f與水平方向的夾角為.則m1的加速度大小為(）圖3a。 b.c。 d.答案a解析把m1、m2看成一個整體，在水平方向上加速度相同，由牛頓第二定律可得：fcos （m1m2）a，所以a，選項a正確3如圖4所示，固定在小車上的支架的斜桿與豎直桿的夾角為，在斜桿下端固定有質量為m的小球，下列關于桿對球的作用力f的判斷中，正確的是()圖4a小車靜止時,fmgsin ，方向沿桿向上b小車靜止時,fmgcos ，方向垂直于桿向上c小車向右以加速度a運動時，

9、一定有fd小車向左以加速度a運動時，f，方向斜向左上方，與豎直方向的夾角滿足tan 答案d解析小車靜止時，球受到重力和桿的彈力作用，由平衡條件可得桿對球的作用力fmg,方向豎直向上，選項a、b錯誤；小車向右以加速度a運動時,如圖甲所示,只有當agtan 時，才有f，選項c錯誤；小車向左以加速度a運動時，根據牛頓第二定律可知小球受到的合力水平向左，如圖乙所示,則桿對球的作用力f，方向斜向左上方，與豎直方向的夾角滿足tan ，選項d正確命題點二動力學中的圖象問題1常見的動力學圖象vt圖象、at圖象、ft圖象、fa圖象等2圖象問題的類型(1）已知物體受的力隨時間變化的圖線，要求分析物體的運動情況(2

10、）已知物體的速度、加速度隨時間變化的圖線，要求分析物體的受力情況(3)由已知條件確定某物理量的變化圖象3解題策略(1)分清圖象的類別：即分清橫、縱坐標所代表的物理量，明確其物理意義，掌握物理圖象所反映的物理過程，會分析臨界點(2）注意圖線中的一些特殊點所表示的物理意義：圖線與橫、縱坐標的交點，圖線的轉折點，兩圖線的交點等（3)明確能從圖象中獲得哪些信息：把圖象與具體的題意、情境結合起來，應用物理規律列出與圖象對應的函數方程式，進而明確“圖象與公式“圖象與物體”間的關系，以便對有關物理問題作出準確判斷例3如圖5所示,斜面體abc放在粗糙的水平地面上小滑塊在斜面底端以初速度v09.6 m/s沿斜面

11、上滑斜面傾角37，滑塊與斜面間的動摩擦因數0。45。整個過程斜面體保持靜止不動，已知小滑塊的質量m1 kg，sin 370.6，cos 370.8，g取10 m/s2.試求:圖5(1)小滑塊回到出發點時的速度大小(2）定量畫出斜面體與水平地面之間的摩擦力大小ff隨時間t變化的圖象整個過程斜面體保持靜止不動;滑塊在斜面上減速至0然后下滑答案(1)4.8 m/s（2）如圖所示解析（1）滑塊沿斜面上滑過程，由牛頓第二定律：mgsin mgcos ma1，解得a19.6 m/s2設滑塊上滑位移大小為l,則由v2a1l解得l4。8 m滑塊沿斜面下滑過程，由牛頓第二定律：mgsin mgcos ma2，解

12、得a22.4 m/s2由v22a2l，解得v4.8 m/s(2)滑塊沿斜面上滑過程用時t11 s對斜面受力分析可得ff1ma1cos 7。68 n滑塊沿斜面下滑過程用時t22 s對斜面受力分析可得ff2ma2cos 1.92 nff隨時間變化規律如圖所示4在圖6甲所示的水平面上,用水平力f拉物塊，若f按圖乙所示的規律變化設f的方向為正方向，則物塊的速度時間圖象可能正確的是()圖6答案a解析若水平面光滑，則加速度a，即af，滿足a1a2a3f1f2f3132，可見a、b、c、d四個選項均不符合若水平面不光滑，對a圖進行分析：01 s內,a12 m/s2,12 s內，a22 m/s2，23 s內，

13、a31 m/s2，聯立以上各式得ff1 n，m1 kg，且a1a2a3221，符合實際,a項正確；同理，分析b、c、d項均不可能5如圖7甲所示，有一傾角為30的光滑固定斜面,斜面底端的水平面上放一質量為m的木板開始時質量為m1 kg的滑塊在水平向左的力f作用下靜止在斜面上,今將水平力f變為水平向右大小不變,當滑塊滑到木板上時撤去力f(假設斜面與木板連接處用小圓弧平滑連接)此后滑塊和木板在水平面上運動的vt圖象如圖乙所示，g10 m/s2，求：圖7(1)水平作用力f的大小；（2）滑塊開始下滑時的高度;（3)木板的質量答案（1) n(2)2.5 m(3)1。5 kg解析（1)滑塊受到水平推力f、重

14、力mg和支持力fn處于平衡，如圖所示：fmgtan 代入數據可得:f n(2)由題意可知，滑塊滑到木板上的初速度為10 m/s當f變為水平向右之后，由牛頓第二定律可得:mgsin fcos ma解得：a10 m/s2下滑的位移：x解得：x5 m故滑塊開始下滑時的高度:hxsin 302.5 m（3)由圖象可知，二者先發生相對滑動，當達到共同速度后一塊做勻減速運動,設木板與地面間的動摩擦因數為1，滑塊與木板間的動摩擦因數為2二者共同減速時的加速度大小a11 m/s2，發生相對滑動時，木板的加速度a21 m/s2，滑塊減速的加速度大小為：a34 m/s2對整體受力分析可得：a11g可得：10.1在

15、02 s內分別對m和m做受力分析可得：對m：a2對m:a3代入數據解方程可得：m1。5 kg。命題點三動力學中的臨界極值問題1“四種”典型臨界條件(1)接觸與脫離的臨界條件：兩物體相接觸或脫離，臨界條件是:彈力fn0。（2）相對滑動的臨界條件：兩物體相接觸且處于相對靜止時，常存在著靜摩擦力，則相對滑動的臨界條件是：靜摩擦力達到最大值（3）繩子斷裂與松弛的臨界條件：繩子所能承受的張力是有限度的，繩子斷與不斷的臨界條件是繩中張力等于它所能承受的最大張力，繩子松弛與拉緊的臨界條件是：ft0.（4）加速度變化時,速度達到最值的臨界條件：當加速度變為0時2“四種”典型數學方法(1）三角函數法；（2)根據

16、臨界條件列不等式法；(3)利用二次函數的判別式法;（4)極限法例4如圖8所示,靜止在光滑水平面上的斜面體，質量為m，傾角為，其斜面上有一靜止的滑塊，質量為m，兩者之間的動摩擦因數為,滑塊受到的最大靜摩擦力可認為等于滑動摩擦力，重力加速度為g.現給斜面體施加水平向右的力使斜面體加速運動，求：圖8(1)若要使滑塊與斜面體一起加速運動，圖中水平向右的力f的最大值；(2)若要使滑塊做自由落體運動，圖中水平向右的力f的最小值滑塊與斜面體一起加速運動；滑塊做自由落體運動答案(1）（2）解析（1）當滑塊與斜面體一起向右加速時，力f越大,加速度越大，當f最大時,斜面體對滑塊的靜摩擦力達到最大值ffm，滑塊受力

17、如圖所示設一起加速的最大加速度為a,對滑塊應用牛頓第二定律得：fncos ffmsin mgffmcos fnsin ma由題意知ffmfn聯立解得ag對整體受力分析f（mm）a聯立解得f （2）如圖所示,要使滑塊做自由落體運動，滑塊與斜面體之間沒有力的作用,滑塊的加速度為g，設此時m的加速度為am,則對m：fmam當水平向右的力f最小時，二者沒有相互作用但仍接觸，則有tan ，即tan 聯立解得f。6如圖9所示，質量均為m的a、b兩物體疊放在豎直彈簧上并保持靜止,用大小等于mg的恒力f向上拉b，運動距離h時，b與a分離下列說法正確的是（)圖9ab和a剛分離時，彈簧長度等于原長bb和a剛分離時

18、，它們的加速度為gc彈簧的勁度系數等于d在b與a分離之前，它們做勻加速直線運動答案c解析a、b分離前，a、b共同做加速運動，由于f是恒力,而彈力是變力，故a、b做變加速直線運動,當兩物體要分離時，fab0，對b：fmgma，對a：kxmgma.即fkx時，a、b分離，此時彈簧處于壓縮狀態，由fmg，設用恒力f拉b前彈簧壓縮量為x0,又2mgkx0，hx0x，解以上各式得k，綜上所述，只有c項正確7如圖10所示，一質量m0。4 kg的小物塊，以v02 m/s的初速度,在與斜面成某一夾角的拉力f作用下，沿斜面向上做勻加速運動,經t2 s的時間物塊由a點運動到b點，a、b之間的距離l10 m已知斜面

19、傾角30，物塊與斜面之間的動摩擦因數.重力加速度g取10 m/s2。圖10（1)求物塊加速度的大小及到達b點時速度的大?。?)拉力f與斜面夾角多大時，拉力f最??？拉力f的最小值是多少?答案(1）3 m/s28 m/s(2)30 n解析(1)設物塊加速度的大小為a，到達b點時速度的大小為v，由運動學公式得lv0tat2vv0at聯立式,代入數據得a3 m/s2v8 m/s（2)設物塊所受支持力為fn，所受摩擦力為ff，拉力與斜面間的夾角為，受力分析如圖所示，由牛頓第二定律得fcos mgsin ffmafsin fnmgcos 0又fffn聯立式得f由數學知識得cos sin sin（60）由式

20、可知對應f最小時的夾角30聯立式，代入數據得f的最小值為fmin n.應用圖象分析動力學問題的深化拓展一、利用表達式判斷圖象形狀當根據物理情景分析物體的xt圖象、vt圖象、at圖象、ft圖象、et圖象等問題，或根據已知圖象確定相應的另一圖象時，有時需借助相應的函數表達式準確判斷，其思路如下:1審題，了解運動情景或已知圖象信息2受力分析，運動分析（若是“多過程現象，則分析清楚各“子過程”的特點及“銜接點的數值）3根據物理規律確定函數關系式(常用規律:牛頓第二定律、運動學規律、功能關系等)4根據函數特點判斷相應圖象是否正確（要弄清所導出的待求量表達式的意義，如變化趨勢、截距、斜率等的物理含義）典例

21、1如圖11所示，在光滑水平面上有一質量為m1的足夠長的木板，其上疊放一質量為m2的木塊假定木塊和木板之間的最大靜摩擦力和滑動摩擦力相等，現給木塊施加一隨時間t增大的水平力fkt（k是常數）,木板和木塊加速度的大小分別為a1和a2.下列反映a1和a2變化的圖象中正確的是（)圖11答案a解析開始階段水平力f較小,木板和木塊一起做加速直線運動,由牛頓第二定律得f（m1m2）a，即at，兩物體的加速度相同,且與時間成正比隨著水平力f的增加，木板和木塊間的靜摩擦力也隨之增加，當兩物體間的摩擦力達到m2g后兩者發生相對滑動，對木塊有fffm2a2，其中ffm2g，故a2tg,a2t圖象的斜率增大；而對木板

22、，發生相對滑動后,有m2gm1a1，故a1，保持不變綜上可知，a正確二、用圖象進行定性分析當物體的運動過程不是典型的勻速直線運動或勻變速直線運動，用公式求解問題比較困難或不可能時,一般可以用(速度)圖象進行定性分析典例2就是利用速率圖象比較時間的長短，把速度圖象中“面積”表示位移遷移到本題中，可得出速率圖象中“面積”表示路程典例2(多選)如圖12所示，圖12游樂場中,從高處a到水面b處有兩條長度相同的光滑軌道甲、乙兩小孩沿不同軌道同時從a處自由滑向b處，下列說法正確的有（)a甲的切向加速度始終比乙的大b甲、乙在同一高度的速度大小相等c甲、乙在同一時刻總能到達同一高度d甲比乙先到達b處答案bd解

23、析對小孩受力分析，如圖（a)所示，由牛頓第二定律得agsin ，由于甲所在軌道傾角逐漸減小，乙所在軌道傾角逐漸增大,當傾角相同時a甲a乙，之后，a甲a乙，a錯誤下滑過程中僅有重力做功，由mghmv2得v，甲、乙在同一高度的速度大小相等，b正確由此可得甲、乙兩小孩的速率圖象如圖（b)，由圖可知c錯誤，d正確題組1動力學中的連接問題1如圖1所示，物塊a放在木板b上，a、b的質量均為m,a、b之間的動摩擦因數為，b與地面之間的動摩擦因數為。最大靜摩擦力可認為等于滑動摩擦力若將水平力作用在a上，使a剛好要相對b滑動,此時a的加速度為a1；若將水平力作用在b上，使b剛好要相對a滑動，此時b的加速度為a2

24、，則a1與a2的比為()圖1a11 b23 c13 d32答案c解析將水平力作用在a上，使a剛好要相對b滑動，此時a、b間的摩擦力達到最大靜摩擦力，則對物體b根據牛頓第二定律:mg2mgma1,解得a1g；若將水平力作用在b上，使b剛好要相對a滑動，則對物體a:mgma2，解得a2g，則a1a213,故選c。2（多選）如圖2所示，a、b兩物塊的質量分別為2m和m，靜止疊放在水平地面上a、b間的動摩擦因數為,b與地面間的動摩擦因數為。最大靜摩擦力等于滑動摩擦力,重力加速度為g.現對a施加一水平拉力f，則()圖2a當f2mg時，a、b都相對地面靜止b當fmg時,a的加速度為gc當f3mg時，a相對

25、b滑動d無論f為何值,b的加速度不會超過g答案bcd解析當0fmg時，a、b皆靜止；當mg3mg時，a相對b向右做加速運動，b相對地面也向右加速，選項a錯誤，選項c正確當fmg時，a與b共同的加速度ag，選項b正確f較大時,取物塊b為研究對象，物塊b的加速度最大為a2g，選項d正確3如圖3所示，質量為m的吊籃p通過細繩懸掛在天花板上，物塊a、b、c質量均為m，b、c疊放在一起，物塊b固定在輕質彈簧上端，彈簧下端與a物塊相連，三物塊均處于靜止狀態，彈簧的勁度系數為k（彈簧始終在彈性限度內），下列說法正確的是（)圖3a靜止時，彈簧的形變量為b剪斷細繩瞬間，c物塊處于超重狀態c剪斷細繩瞬間,a物塊與

26、吊籃p分離d剪斷細繩瞬間，吊籃p的加速度大小為答案d解析靜止時，彈簧受到的壓力f大小等于b、c的重力2mg，則由胡克定律fkx,求出彈簧的形變量x為,a錯誤；剪斷細繩瞬間，由于彈簧彈力不能突變，c物塊所受合力為0,加速度為0，c處于靜止狀態，b錯誤；剪斷細繩瞬間,將吊籃和a物塊當作一個整體，受到重力為（mm)g，以及彈簧的彈力2mg,則吊籃p和物塊a的加速度a，d正確；剪斷細繩瞬間,a物塊和吊籃p的加速度相同，均為，則a物塊與吊籃p不會分離，c錯誤題組2動力學中的圖象問題4如圖4所示，表面處處同樣粗糙的楔形木塊abc固定在水平地面上，ab面和bc面與地面的夾角分別為和,且。一初速度為v0的小物

27、塊沿斜面ab向上運動,經時間t0后到達頂點b時,速度剛好為零；然后讓小物塊立即從靜止開始沿斜面bc下滑在小物塊從a運動到c的過程中,可以正確描述其速度大小v與時間t的關系的圖象是()圖4答案c解析設物塊上滑與下滑的加速度大小分別為a1和a2。根據牛頓第二定律得mgsin mgcos ma1，mgsin mgcos ma2，得a1gsin gcos ，a2gsin gcos ,則知a1a2,而vt圖象的斜率等于加速度,所以上滑段圖線的斜率大于下滑段圖線的斜率;上滑過程的位移大小較小，而上滑的加速度較大，由xat2知，上滑過程時間較短；上滑過程中，物塊做勻減速運動，下滑過程做勻加速直線運動，兩段圖

28、線都是直線；由于物塊克服摩擦力做功，機械能不斷減小，所以物塊到達c點的速度小于v0.故只有選項c正確5(多選)如圖5甲所示，足夠長的傳送帶與水平面夾角為，在傳送帶上某位置輕輕放置一小木塊，小木塊與傳送帶間動摩擦因數為，小木塊速度隨時間變化關系如圖乙所示，v0、t0已知,則（）圖5a傳送帶一定逆時針轉動btan c傳送帶的速度大于v0dt0后木塊的加速度為2gsin 答案ad解析若傳送帶順時針轉動，當木塊下滑時(mgsin mgcos )，將一直勻加速到底端;當滑塊上滑時(mgsin mgcos )，先勻加速運動，在速度相等后將勻速運動，兩種情況均不符合運動圖象；故傳送帶是逆時針轉動，選項a正確

29、木塊在0t0內，滑動摩擦力向下，木塊勻加速下滑，a1gsin gcos ，由圖可知a1，則tan ，選項b錯誤當木塊的速度等于傳送帶的速度時，木塊所受的摩擦力變成斜向上，故傳送帶的速度等于v0，選項c錯誤等速后的加速度a2gsin gcos ，代入值得a22gsin ，選項d正確6一物體在水平推力f15 n的作用下沿水平面做直線運動，一段時間后撤去f，其運動的vt圖象如圖6所示，g取10 m/s2，求:圖6(1)04 s和46 s物體的加速度大??；（2)物體與水平面間的動摩擦因數和物體的質量m；（3）在06 s內物體運動平均速度的大小答案（1)2.5 m/s25 m/s2(2）0.52 kg（

30、3）5 m/s解析（1)由圖可得：a1 m/s22.5 m/s2，a2 m/s25 m/s2(2)根據牛頓第二定律得：mgma2解得:0。5根據牛頓第二定律得：fmgma1解得：m2 kg（3）平均速度 m/s5 m/s題組3動力學中的臨界極值問題7如圖7所示，一條輕繩上端系在車的左上角的a點,另一條輕繩一端系在車左端b點，b點在a點的正下方，a、b距離為b，兩條輕繩另一端在c點相結并系一個質量為m的小球，輕繩ac長度為b,輕繩bc長度為b。兩條輕繩能夠承受的最大拉力均為2mg.圖7（1)輕繩bc剛好被拉直時，車的加速度是多大？(要求畫出受力圖)(2）在不拉斷輕繩的前提下,求車向左運動的最大加速度是多大（要求畫出受力圖）答案(1）g見解析圖甲(2)3g見解析圖乙解析(1)輕繩bc剛好被拉直時，小球受力如圖甲所示因為abbcb，acb，故輕繩bc與ab垂直,45.由牛頓第二定律，得mgtan ma.可得ag. (2)小車向左的加速度增大，bc繩方向不變，所以ac輕繩拉力不變,bc輕繩拉力變大，bc輕繩拉力最大時，小車向左的加速度最大,小球受力如圖乙所示由牛頓第二定律