2024-2025學(xué)年高考物理一輪復(fù)習(xí)核心考點(diǎn)專(zhuān)題8牛頓第二定律及應(yīng)用含解析VIP

PAGEPAGE1專(zhuān)題8牛頓其次定律及應(yīng)用學(xué)問(wèn)一牛頓其次定律1．內(nèi)容：物體加速度的大小跟它受到的作用力成正比，跟它的質(zhì)量成反比，加速度的方向跟作用力的方向相同．2．表達(dá)式：F＝ma.3．適用范圍(1)牛頓其次定律只適用于慣性參考系，即相對(duì)于地面靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)的參考系．(2)牛頓其次定律只適用于宏觀物體(相對(duì)于分子、原子等)、低速運(yùn)動(dòng)(遠(yuǎn)小于光速)的狀況．4．對(duì)牛頓其次定律的理解因果性F是產(chǎn)生a的緣由，物體具有加速度是因?yàn)槲矬w受到了力矢量性加速度a的方向由合外力F的方向確定瞬時(shí)性a與F對(duì)應(yīng)同一時(shí)刻，即a為某時(shí)刻的加速度時(shí)，F(xiàn)為該時(shí)刻物體所受合外力，物體所受合外力的瞬時(shí)改變會(huì)導(dǎo)致加速度的瞬時(shí)改變同一性①F、m、a對(duì)應(yīng)同一個(gè)物體或系統(tǒng)；②F、m、a統(tǒng)一運(yùn)用國(guó)際單位獨(dú)立性①作用于物體上的每一個(gè)力各自產(chǎn)生的加速度都遵循牛頓其次定律；②物體的實(shí)際加速度等于每個(gè)力產(chǎn)生的加速度的矢量和；③力和加速度在各個(gè)方向上的重量也遵循牛頓其次定律，即ax＝eq\f(Fx,m)，ay＝eq\f(Fy,m)加速度的確定式加速度由物體質(zhì)量和所受合外力確定，與速度大小沒(méi)有必定聯(lián)系．學(xué)問(wèn)二牛頓其次定律的應(yīng)用一、瞬時(shí)問(wèn)題1．牛頓其次定律的表達(dá)式為：F合＝ma，加速度由物體所受合外力確定，加速度的方向與物體所受合外力的方向一樣．當(dāng)物體所受合外力發(fā)生突變時(shí)，加速度也隨著發(fā)生突變，而物體運(yùn)動(dòng)的速度不能發(fā)生突變．2．輕繩、輕桿和輕彈簧(橡皮條)的區(qū)分(1)輕繩和輕桿：剪斷輕繩或輕桿斷開(kāi)后，原有的彈力將突變?yōu)?.(2)輕彈簧和橡皮條：當(dāng)輕彈簧和橡皮條兩端與其他物體連接時(shí)，輕彈簧或橡皮條的彈力不能發(fā)生突變．二、超重和失重1．超重(1)定義：物體對(duì)支持物的壓力(或?qū)覓煳锏睦?大于物體所受重力的現(xiàn)象．(2)產(chǎn)生條件：物體具有向上的加速度．2．失重(1)定義：物體對(duì)支持物的壓力(或?qū)覓煳锏睦?小于物體所受重力的現(xiàn)象．(2)產(chǎn)生條件：物體具有向下的加速度．3．完全失重(1)定義：物體對(duì)支持物的壓力(或?qū)ωQ直懸掛物的拉力)等于0的現(xiàn)象稱(chēng)為完全失重現(xiàn)象．(2)產(chǎn)生條件：物體的加速度a＝g，方向豎直向下．4．實(shí)重和視重(1)實(shí)重：物體實(shí)際所受的重力，它與物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無(wú)關(guān)．(2)視重：當(dāng)物體在豎直方向上有加速度時(shí)，物體對(duì)彈簧測(cè)力計(jì)的拉力或?qū)ε_(tái)秤的壓力將不等于物體的重力．此時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)或臺(tái)秤的示數(shù)即為視重．完全失重狀態(tài)工作原理由重力作用效果確定的儀器，在完全失重的狀態(tài)下會(huì)失效，如天平、單擺、水銀氣壓計(jì)、密度計(jì)、連通器等．三、連接體問(wèn)題1．連接體：兩個(gè)或兩個(gè)以上有肯定相互作用的物體構(gòu)成連接體．2．內(nèi)力和外力：連接體內(nèi)部各物體之間的相互作用力是內(nèi)力；系統(tǒng)內(nèi)的物體受到系統(tǒng)外的物體的作用力是外力．內(nèi)力和外力的區(qū)分取決于所選擇的探討對(duì)象．幾種常見(jiàn)的連接體對(duì)點(diǎn)練習(xí)(多選)在牛頓其次定律公式F＝kma中，有關(guān)比例常數(shù)k的說(shuō)法正確的是()A．在任何狀況下都等于1B．k值是由質(zhì)量、加速度和力的大小確定的C．k值是由質(zhì)量、加速度和力的單位確定的D．在國(guó)際單位制中，k的數(shù)值等于1【答案】CD【解析】在牛頓其次定律公式F＝kma中，F(xiàn)、m、a所選取的單位不同，則k的數(shù)值不同，即k值是由質(zhì)量、加速度和力的單位確定的，只有在國(guó)際單位制中，k的數(shù)值才等于1，故選項(xiàng)C、D正確，選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤．一輕彈簧上端固定，下端掛一重物，平衡時(shí)彈簧伸長(zhǎng)了4cm，再將重物向下拉1cm，然后放手，則在釋放瞬間重物的加速度大小是(g取10m/s2)()A．2.5m/s2 B．7.5m/s2C．10m/s2 D．12.5m/s2【答案】A【解析】彈簧伸長(zhǎng)量為Δx1＝4cm時(shí)，重物處于平衡狀態(tài)，故mg＝kΔx1；再將重物向下拉1cm，則彈簧的伸長(zhǎng)量變?yōu)棣2＝5cm，在重物被釋放瞬間，由牛頓其次定律可得kΔx2－mg＝ma；由以上兩式解得a＝2.5m/s2，故選項(xiàng)A正確．一個(gè)人站在體重計(jì)的測(cè)盤(pán)上，在人下蹲的過(guò)程中，指針示數(shù)改變應(yīng)是()A．先減小，后還原 B．先增加，后還原C．始終不變 D．先減小，后增加，再還原【答案】D【解析】人下蹲的過(guò)程經(jīng)驗(yàn)了向下加速、減速、靜止三個(gè)過(guò)程，在向下加速時(shí)，人獲得向下的加速度，支持力小于重力；向下減速時(shí)，支持力大于重力；靜止時(shí)支持力等于重力．以初速度v0豎直向上拋出一個(gè)小球，小球所受的空氣阻力與速度大小成正比，從拋出到落地小球運(yùn)動(dòng)的v-t圖是()【答案】A【解析】上升階段，小球所受空氣阻力隨小球速度的減小而減?。∏蛩芎狭＝G＋Ff，合力越來(lái)越小，所以上升階段小球的加速度越來(lái)越小．下降階段，小球所受空氣阻力隨小球速度的增大而增大，小球所受合力F′＝G－Ff，合力越來(lái)越小，所以下降階段小球的加速度也越來(lái)越小．v-t圖象中，只有A項(xiàng)所表示的運(yùn)動(dòng)加速度越來(lái)越小，選項(xiàng)A正確．(多選)兩重疊在一起的滑塊，置于固定的傾角為θ的斜面上，如圖所示，滑塊A、B的質(zhì)量分別為M、m，A與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ1，B與A之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ2，已知兩滑塊都從靜止起先以相同的加速度沿斜面滑下，滑塊B受到的摩擦力()A．等于零B．方向沿斜面對(duì)上C．大小等于μ1mgcosθD．大小等于μ2mgcosθ【答案】BC【解析】把A、B兩滑塊作為一個(gè)整體，設(shè)其下滑的加速度為a.由牛頓其次定律得(M＋m)gsinθ－μ1(M＋m)gcosθ＝(M＋m)a，解得a＝g·(sinθ－μ1cosθ)．由于a<gsinθ，可見(jiàn)B隨A一起下滑過(guò)程中，必定受到A對(duì)它沿斜面對(duì)上的摩擦力，設(shè)摩擦力為FfB，如圖所示，由牛頓其次定律得：mgsinθ－FfB＝ma，解得FfB＝mgsinθ－ma＝mgsinθ－mg·(sinθ－μ1cosθ)＝μ1mgcosθ，故選BC.如圖所示，電梯與水平面間的夾角為30°，當(dāng)電梯向上加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，人對(duì)梯面的壓力是其重力的eq\f(6,5)，求人與梯面間的摩擦力．【答案】eq\f(\r(3),5)mg【解析】對(duì)人進(jìn)行受力分析：人受到重力mg、支持力FN、摩擦力Ff，其中摩擦力的方向肯定沿接觸面，由加速度的方向可推知Ff水平向右．建立直角坐標(biāo)系：取水平向右(即Ff的方向)為x軸正方向，豎直向上為y軸正方向，如圖甲所示，將加速度沿x、y方向進(jìn)行分解，即ax＝acos30°，ay＝asin30°，如圖乙所示．由牛頓其次定律得x方向有Ff＝macos30°y方向有FN－mg＝masin30°又FN＝eq\f(6,5)mg，聯(lián)立可解得Ff＝eq\f(\r(3),5)mg.如圖所示，固定在小車(chē)上的支架的斜桿與豎直桿的夾角為θ，在斜桿下端固定有質(zhì)量為m的小球，下列關(guān)于桿對(duì)球的彈力F的推斷正確的是()A．小車(chē)靜止時(shí)，F(xiàn)＝mgcosθ，方向沿桿向上B．小車(chē)靜止時(shí)，F(xiàn)＝mgcosθ，方向垂直于桿向上C．小車(chē)向右以加速度a運(yùn)動(dòng)時(shí)，肯定有F＝eq\f(mg,cosθ)D．小車(chē)向左以加速度a運(yùn)動(dòng)時(shí)，F(xiàn)＝eq\r(ma2＋mg2)，方向斜向左上方【答案】D【解析】小車(chē)靜止時(shí)，小球處于平衡狀態(tài)，則受力平衡，由平衡條件可知F＝mg，且方向豎直向上，故A、B項(xiàng)錯(cuò)誤；小車(chē)向右以加速度a運(yùn)動(dòng)時(shí)，設(shè)小球受桿的彈力方向與豎直方向的夾角為α，如圖甲所示，依據(jù)牛頓其次定律有Fsinα＝ma，F(xiàn)cosα＝mg，解得tanα＝eq\f(a,g)，F(xiàn)＝eq\r(ma2＋mg2)，故C項(xiàng)錯(cuò)誤；小車(chē)向左以加速度a運(yùn)動(dòng)時(shí)，如圖乙所示，同理得F＝eq\r(ma2＋mg2)，方向斜向左上方，與豎直方向的夾角α＝arctaneq\f(ma,mg)＝arctaneq\f(a,g)，故D項(xiàng)正確．8.在一個(gè)封閉裝置中，用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)一物體的重力，依據(jù)讀數(shù)與物體實(shí)際重力之間的關(guān)系，推斷以下說(shuō)法正確的是()A．讀數(shù)偏大，表明裝置加速上升B．讀數(shù)偏小，表明裝置加速下降C．讀數(shù)為0，表明裝置運(yùn)動(dòng)的加速度等于重力加速度，但無(wú)法推斷是向上運(yùn)動(dòng)還是向下運(yùn)動(dòng)D．讀數(shù)精確，表明裝置勻速上升或下降【答案】C【解析】讀數(shù)偏大，表明裝置處于超重狀態(tài)，其加速度方向向上，可能的運(yùn)動(dòng)狀況是加速上升或減速下降，故A項(xiàng)錯(cuò)誤；讀數(shù)偏小，表明裝置處于失重狀態(tài)，其加速度方向向下，可能的運(yùn)動(dòng)狀況是加速下降或減速上升，故B項(xiàng)錯(cuò)誤；彈簧測(cè)力計(jì)讀數(shù)為0，即完全失重，這表明整個(gè)裝置運(yùn)動(dòng)的加速度等于重力加速度g，但速度方向有可能向上，也可能向下，還有可能沿其他方向，故C項(xiàng)正確；讀數(shù)精確，裝置可能靜止，也可能正在向隨意方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)，故D項(xiàng)錯(cuò)誤．9.如圖，帶有豎直支柱的斜面固定在水平地面上，光滑的小球被輕質(zhì)細(xì)線和輕彈簧系住靜止于斜面上，彈簧處于拉伸狀態(tài)?，F(xiàn)剪斷細(xì)線，小球沿斜面對(duì)下運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中 ()A.彈簧達(dá)到自然長(zhǎng)度前加速運(yùn)動(dòng)，之后減速運(yùn)動(dòng)B.彈簧達(dá)到自然長(zhǎng)度前加速運(yùn)動(dòng)，之后先加速運(yùn)動(dòng)后減速運(yùn)動(dòng)C.加速度先增大后減小D.加速度始終減小【答案】B【解析】在未剪斷細(xì)線時(shí)，彈簧處于伸長(zhǎng)狀態(tài)，故彈簧對(duì)小球有向下的彈力，故剪斷細(xì)線后小球先加速向下運(yùn)動(dòng)，加速度減小，當(dāng)彈簧的彈力沿斜面對(duì)上且等于小球重力沿斜面對(duì)下的分力時(shí)，速度達(dá)到最大，小球接著向下運(yùn)動(dòng)，此后彈簧的彈力大于小球重力沿斜面對(duì)下的分力，小球做減速運(yùn)動(dòng)，并且加速度增大，選項(xiàng)B正確。如圖甲所示，在傾角為30°的足夠長(zhǎng)的光滑斜面上，有一質(zhì)量為m的物體，受到沿斜面方向的力F作用，力F按圖乙所示規(guī)律改變(圖中縱坐標(biāo)是F與mg的比值，力沿斜面對(duì)上為正)。則物體運(yùn)動(dòng)的速度v隨時(shí)間t改變的規(guī)律是圖中的(物體的初速度為零，重力加速度取10m/s2) ()【答案】C【解析】在0～1s內(nèi)，物體的加速度為a1=QUOTE，解得a1=5m/s2，A項(xiàng)錯(cuò)誤；在1～2s內(nèi)，物體的加速度為a2=-QUOTE=-5m/s2，B項(xiàng)錯(cuò)誤；在2～3s內(nèi)，a3=QUOTE=-15m/s2，D項(xiàng)錯(cuò)誤，只有C項(xiàng)正確。(多選)雨滴在下降過(guò)程中，由于水汽的凝合，雨滴質(zhì)量將漸漸增大，同時(shí)由于速度漸漸增大，空氣阻力也將越來(lái)越大，最終雨滴將以某一收尾速度勻速下降，在此過(guò)程中 ()A.雨滴所受到的重力漸漸增大，重力產(chǎn)生的加速度也漸漸增大B.由于雨滴質(zhì)量漸漸增大，下落的加速度漸漸減小C.由于空氣阻力增大，雨滴下落的加速度漸漸減小D.雨滴所受到的重力漸漸增大，但重力產(chǎn)生的加速度不變【答案】CD【解析】雨滴在下落過(guò)程中，質(zhì)量漸漸增大，雨滴所受的重力漸漸增大，但重力產(chǎn)生的加速度始終為g，故A錯(cuò)誤，D正確；由mg-Ff=ma得：a=g-QUOTE，可見(jiàn)雨滴下落的加速度漸漸減小的緣由不是m增大，而是Ff增大，故B錯(cuò)誤，C正確。如圖甲所示，光滑水平面上的O點(diǎn)處有一質(zhì)量為m=2kg的物體。物體同時(shí)受到兩個(gè)水平力的作用，F(xiàn)1=4N，方向向右，F(xiàn)2的方向向左，大小如圖乙所示。物體從靜止起先運(yùn)動(dòng)，此時(shí)起先計(jì)時(shí)。求： (1)當(dāng)t=0.5s時(shí)，物體的加速度大小。(2)物體在t=0至t=2s內(nèi)，何時(shí)加速度最大？最大值為多少？(3)物體在t=0至t=2s內(nèi)，何時(shí)速度最大？最大值為多少？【答案】(1)0.5m/s2(2)t=0或t=2s時(shí)1m/s2(3)t=1s0.5m/s【解析】(1)當(dāng)t=0.5s時(shí)，F(xiàn)2=(2+2×0.5)N=3N，F(xiàn)1-F2=maa=QUOTE=QUOTEm/s2=0.5m/s2。(2)物體所受的合外力為F合=F1-F2=4-(2+2t)=2-2t(N)作