高考物理三轮冲刺突破训练专题03 牛顿运动定律与直线运动的结合(解析版).doc

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专题03牛顿运动定律与直线运动的结合

TOC\o1-3\h\u考查方式一动力学基本问题 1

考查方式二动力学的运动图象问题 4

【题型演练】 9

考查方式一动力学基本问题

1.分析动力学问题的流程

注意:(1)抓好两个分析:受力分析与运动过程分析,特别是多过程问题,一定要明确各过程受力的变化、运动性质的变化、速度方向的变化等.

(2)求解加速度是解决问题的关键.

2.解决动力学问题的常用方法

(1)整体法与隔离法.

(2)正交分解法:一般沿加速度方向和垂直于加速度方向进行分解,有时根据情况也可以把加速度进行正交分解.

(3)逆向思维法:把运动过程的末状态作为初状态的反向研究问题的方法,一般用于匀减速直线运动问题,比如刹车问题、竖直上抛运动的问题.

3.瞬时加速度的求解

(1)两类模型

①刚性绳(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,其弹力立即突变,不需要形变发生变化的时间.

②弹簧(或橡皮绳)——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,其形变恢复需要一段时间,在瞬时性问题中,其弹力的大小往往可以看成保持不变.

(2)求解瞬时加速度的一般思路

eq\x(\a\al(分析瞬时变化前后,物体的受力情况))→eq\x(\a\al(列牛顿第二,定律方程))→eq\x(\a\al(求瞬时,加速度))

【典例1】现在大型室外活动通常用无人飞机进行航拍。如图所示,一质量m=2.0kg的无人飞机在操作员的操控下由静止开始竖直向上匀加速运动2s,然后无人飞机又匀速向上运动3s,接着匀减速向上运动4s速度恰好为零,之后悬停进行航拍。已知无人飞机上升过程中的最大速度为vm=4m/s,受到的空气阻力恒为f=1N,重力加速度大小g=10m/s2,则()

A.无人飞机上升的第一个阶段,受到向上的作用力大小是25N

B.无人飞机上升的第二个阶段,受到向上的作用力大小是20N

C.无人飞机上升的第三个阶段,受到向上的作用力大小是18N

D.无人飞机上升的总高度为24m

【答案】AD

【解析】A.第一阶段无人机在竖直方向上做匀加速直线运动,加速度为SKIPIF10

由牛顿第二定律得SKIPIF10

得SKIPIF10故A正确;

B.由平衡条件可知SKIPIF10故B错误;

C.第三阶段加速度为SKIPIF10由牛顿第二定律得SKIPIF10

得SKIPIF10故C错误;

D.无人飞机上升的总高度为SKIPIF10故D正确。故选AD。

【典例2】细绳拴一个质量为m的小球,小球用固定在墙上的水平弹簧支撑,小球与弹簧不粘连,平衡时细绳与竖直方向的夹角为53°,如图所示.已知cos53°=0.6,sin53°=0.8,重力加速度为g.以下说法正确的是()

A.小球静止时弹簧的弹力大小为eq\f(3,4)mgB.小球静止时细绳的拉力大小为eq\f(5,3)mg

C.细绳烧断瞬间小球的加速度立即为gD.细绳烧断瞬间小球的加速度立即为eq\f(4,3)g

【答案】B

【解析】小球静止时,受力分析如图所示,

由平衡条件得,弹簧的弹力大小为:

F=mgtan53°=eq\f(4,3)mg

细绳的拉力大小为:FT=eq\f(mg,cos53°)=eq\f(5,3)mg,

故A错误,B正确.

细绳烧断瞬间弹簧的弹力不变,则小球所受的合力与烧断前细绳的拉力大小相等、方向相反,则此瞬间小球的加速度大小为:a=eq\f(FT,m)=eq\f(5,3)g,故C、D错误.

【典例3】如图所示,一轻质弹簧竖直固定在水平面上,一物块自弹簧正上方自由下落,当物块与弹簧接触并将弹簧压至最短(在弹性限度内)的过程中,下列说法正确的是()

A.物块接触弹簧后立即做减速运动

B.物块接触弹簧后先加速后减速

C.当物块的速度最大时,它所受的合力不为零

D.当弹簧被压缩至最短时,物块的加速度等于零

【答案】B

【解析】物块刚接触弹簧后,弹簧形变较小,此时弹簧弹力小于重力,物块仍然做加速运动,故选项A错误;物块接触弹簧后,弹簧形变到最大的这一过程中,弹簧弹力先小于重力,之后等于重力,再然后大于重力,故物块是先加速后减速,选项B正确;当物块速度最大时,加速度为零,此时必有合力为零,选项C错误;弹簧被压缩至最短时,弹力大于重力,此时有加速度且方向向上,不等于零,选项D错误.

【典例4】在一块固定的倾角为θ的木板上叠放质量均为m的一

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