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2024年高考物理试题分类-牛顿运动定律

考点1牛顿运动定律的理解及基本应用

考向1牛顿运动定律的理解

1.(2024贵州,1,4分)某研究人员将一铁质小圆盘放入聚苯乙烯颗粒介质中,在下落的某段时间内,小圆盘仅受重力G和颗粒介质对其向上的作用力f。用高速相机记录小圆盘在不同时刻的位置,相邻位置的时间间隔相等,如图所示,则该段时间内下列说法可能正确的是()

A.f一直大于G

B.f一直小于G

C.f先小于G,后大于G

D.f先大于G,后小于G

【答案】C【解析】由题图可知连续相等时间内铁质小圆盘向下的位移先增大后减小,则其速度先增大后减小,加速度先向下后向上,即f先小于G,后大于G,C正确。

2.(2024安徽,6,4分)如图所示,竖直平面内有两完全相同的轻质弹簧,它们的一端分别固定于水平线上的M、N两点,另一端均连接在质量为m的小球上。开始时,在竖直向上的拉力作用下,小球静止于MN连线的中点O,弹簧处于原长。后将小球竖直向上缓慢拉至P点,并保持静止,此时拉力F大小为2mg。已知重力加速度大小为g,弹簧始终处于弹性限度内,不计空气阻力。若撤去拉力,则小球从P点运动到O点的过程中()

A.速度一直增大

B.速度先增大后减小

C.加速度的最大值为3g

D.加速度先增大后减小

【答案】A【解析】未撤拉力时小球在P点保持静止,由平衡条件可知此时拉力F、重力和两弹簧的弹力的合力为零,拉力F=2mg,方向竖直向上,则两弹簧弹力的合力大小为mg,方向竖直向下。若撤去拉力,则小球从P点运动到O点的过程中两弹簧的弹力与重力的合力始终向下,小球一直做加速运动,A正确,B错误。小球从P点运动到O点的过程中,两弹簧形变量变小,两弹簧弹力的夹角变大,则两弹簧弹力的合力变小,小球所受的合力变小,加速度的最大值为撤去拉力时的加速度,即在P点加速度最大,由牛顿第二定律可知2mg=ma,加速度的最大值为2g,C、D错误。

考向2瞬时性问题动力学的两类基本问题

1.(2024北京,4,3分)如图所示,飞船与空间站对接后,在推力F作用下一起向前运动。飞船和空间站的质量分别为m和M,则飞船和空间站之间的作用力大小为()

A.MM+mF B.mM+mF C.

答案A以飞船与空间站整体为研究对象,满足F=(M+m)a,则加速度a=FM+m;以空间站为研究对象,根据牛顿第二定律得飞船对空间站的作用力大小FN=Ma=MFM

2.(2024湖南,3,4分)如图,质量分别为4m、3m、2m、m的四个小球A、B、C、D,通过细线或轻弹簧互相连接,悬挂于O点,处于静止状态,重力加速度为g。若将B、C间的细线剪断,则剪断瞬间B和C的加速度大小分别为()

A.g,1.5g B.2g,1.5g

C.2g,0.5g D.g,0.5g

答案A剪断B、C间细线前,将B、C、D看作一个整体,有FAB=6mg,将C、D看作一个整体,有FBC=3mg,单独对D受力分析,有FCD=mg,剪断细线瞬间,弹簧弹力不能发生突变,所以aB=FAB-GB3m=6mg-3mg

易错提醒

应用牛顿第二定律解决瞬时加速度问题时,对于绳子、轻杆等,其弹力通常会瞬时突变,但对于轻弹簧等,由于其恢复形变需要时间,所以在这一瞬间弹力不变。另外对于本题还要注意四个小球的质量不相同。

考向3超重与失重问题

1.（2024全国甲，22，5分）学生小组为了探究超重和失重现象，将弹簧测力计挂在电梯内，测力计下端挂一物体。已知当地重力加速度大小为9.8m/s2。

（1）电梯静止时测力计示数如图所示，读数为N（结果保留1位小数）；?

（2）电梯上行时，一段时间内测力计的示数为4.5N，则此段时间内物体处于（填“超重”或“失重”）状态，电梯加速度大小为m/s2（结果保留1位小数）。

【答案】（1）5.0（2）失重1.0

【解析】（1）题图中的弹簧测力计的指针恰好在“5”上，因此读数为5.0N；

（2）电梯上行时，弹簧测力计的示数小于5.0N，说明物体处于失重状态，根据牛顿第二定律有mg-Fm=a，代入数据得a=5.0-4.55.09.8m/s2

考点2牛顿运动定律的综合应用

考向1连接体问题

1.（2024全国甲，15，6分）如图，一轻绳跨过光滑定滑轮，绳的一端系物块P，P置于水平桌面上，与桌面间存在摩擦；绳的另一端悬挂一轻盘（质量可忽略），盘中放置砝码。改变盘中砝码总质量m，并测量P的加速度大小a，得到a-m图像。重力加速度大小为g。在下列a-m图像中，可能正确的是（）

【答案】D

【解析】设P质量为mP，当mg≤μmPg时，P静止