2011江苏高考物理小一轮复习(假期之友)--牛顿运动定律

2011江苏高考物理小一轮复习(假期之友)--牛顿运动定律

2011江苏高考物理小一轮复习（假期之友）--牛顿运动定律【知识梳理】1．牛顿第一定律的内容：_____________________________________________________________________________________。2．惯性：惯性是物体的___________属性，与物体是否受力及运动状态_____________．_______是惯性大小的量度．3．牛顿第二定律的内容：_____________________________________________________________________________________。公式为_________________。适用范围_____________。4．当物体具有_______________的加速度时，这个物体对支持物的压力（或对悬挂绳的拉力）大于它所受的重力，称为_______________现象。5．当物体具有____________的加速度时，这个物体对支持物的压力（或对悬挂绳的拉力）小于它所受的重力，称为____________现象。6．牛顿第三定律的内容：_____________________________________________________________________________________。表达式为_________________。【参考答案】1．一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，直到有外力迫使它改变这种状态为止．2．固有；无关；质量3．物体的加速度与所受合外力成正比，与物体的质量反比，加速度的方向与合外力的方向相同；；宏观、低速4．竖直向上；超重5．竖直向下；失重6．两物体之间的作用力与反作用力总是大小相等，方向相反，而且在一条直线上；【典型例题】例1．一小圆盘静止在桌布上，位于一方桌的水平桌面的中央．桌布的一边与桌的AB边重合，如图．已知盘与桌布间的动摩擦因数为1，盘与桌面间的动摩擦因数为2．现突然以恒定加速度a将桌布抽离桌面，加速度方向是水平的且垂直于AB边．若圆盘最后未从桌面掉下，则加速度a满足的条件是什么？（以g表示重力加速度）【分析与解】本题涉及到圆盘和桌布两种运动，先定性分析清楚两者运动的大致过程，形成清晰的物理情景，再寻找相互间的制约关系，是解决这一问题的基本思路。-12-\nx2aL/2xx1桌布桌布从圆盘下抽出的过程中，圆盘的初速度为零，在水平方向上受桌布对它的摩擦力F1=1mg作用，做初速为零的匀加速直线运动。桌布从圆盘下抽出后，圆盘由于受到桌面对它的摩擦力F2=2mg作用，做匀减速直线运动。设圆盘的品质为m，桌长为L，在桌布从圆盘下抽出的过程中，盘的加速度为a1，则根据牛顿运动定律有1mg=ma1，桌布抽出后，盘在桌面上做匀减速运动，以a2表示加速度的大小，有2mg=ma2。设盘刚离开桌布时的速度为v1，移动的距离为x1，离开桌布后在桌面上再运动距离x2后便停下，则有，，盘没有从桌面上掉下的条件是，设桌布从盘下抽出所经历时间为t，在这段时间内桌布移动的距离为x，有，，而，由以上各式解得。【解题策略】这是一道牛顿运动定律与运动结合的问题，有一定的难度。命题中出现了两个相互关联的物体的运动，解决这类问题时，一要能对每个物体进行隔离分析，弄清每个物体的受力情况与运动过程；二要把握几个物体之间在空间位置和时间上的关系，注意各物理过程的衔接。【单元限时练习】一、单项选择题：本题共6小题，每小题只有一个选项符合题意。1．玻璃杯底压一张纸，如图所示。用手将纸迅速抽出，由于惯性玻璃杯只有较小的位移，如果抽纸的速率相同，压住纸的位置相同，而杯中水质量不同。则关于杯中盛水多少与杯子位移大小之间的关系，以下说法中正确的是（）A．杯中盛水少时和盛水多时，杯子位移相同-12-\nB．杯中盛水少时比盛水多时，杯子位移大于C．杯中盛水多时比盛水少时，杯子位移大D．杯子位移大小应由杯中两次盛水质量的比值决定【答案】A【分析与解】本题要求比较不同情形下杯子位移的大小，首先要弄清杯子为什么会产生位移，由此分析影响其位移的有关因素。杯子之所以会产生位移，是由于玻璃杯底受到纸对其向前的滑动摩擦力，杯子将先做加速运动；待纸抽出后，由于桌面对其的摩擦阻力，杯子将做减速运动。设杯底与纸之间的动摩擦因数为1，则由牛顿运动定律得1mg=ma1，a1=1g，则可得杯子做加速运动的位移为，上式中，t为纸抽出所需的时间，。已知抽纸的速率相同，压住纸的位置相同（即L相同），故t相等，则s1也相等。在玻璃杯减速运动阶段，其初速度为v0=at，其加速度大小为a2=2g，（其中2为玻璃杯与桌面间的动摩擦因数），则减速运动过程中的位移为，即s2亦与杯子中水的质量无关，正确选项为A。【解题策略】学生往往受题中信息“由于惯性玻璃杯只有较小的位移”的干扰，认为质量是物体惯性大小的量度，质量大的物体惯性大，不容易停下，判断得杯中盛水越多位移越大。也有同学会认为质量大的，摩擦力大，能滑行距离则较小。以上两种分析之所以错误，原因都是因为局限于定性分析，没有全面的考虑相关因素，有失偏颇。质量既影响到惯性，又影响到摩擦力。正确的思路应是通过列出滑行位移的数据表达式进行分析。FP2．（2005年高考理科综合黑龙江卷）如所示，位于光滑固定斜面上的小物块P受到一水平向右的推力F的作用。已知物块P沿斜面加速下滑。现保持F的方向不变，使其减小，则加速度（）A．一定变小B．一定变大C．一定不变D．可能变小，可能变大，也可能不变-12-\n答案：B【纠错在线】本题如审题不清，漏了光滑这一条件，易错选D。3．（2005年北京春季高考理科综合卷）如图，一个盛水的容器底部有一小孔。静止时用手指堵住小孔不让它漏水，假设容器在下述几种运动过程中始终保持平动，且忽略空气阻力，则（）A．容器自由下落时，小孔向下漏水的速度越来越慢B．将容器竖直向上抛出，容器向上运动时，小孔向下漏水；容器向下运动时，小孔不向下漏水C．将容器水平抛出，容器在运动中小孔向下漏水的速度越来越快D．将容器斜向上抛出，容器在运动中小孔不向下漏水答案：D【说明】无论是在上升的过程中，还是在下落过程中，容器中的水均处于完全失重状态。【纠错在线】本题易凭主观臆断分析问题而错选A、B。4．（2004年上海高考物理卷）物体B放在物体A上，A、B的上下表面均与斜面平行（如图），当两者以相同的初速度靠惯性沿光滑固定斜面C向上做匀减速运动时（）A．A受到B的摩擦力沿斜面方向向上B．A受到B的摩擦力沿斜面方向向下C．A、B之间的摩擦力为零D．A、B之间是否存在摩擦力取决于A、B表面的性质答案：C【说明】取A、B整体为研究对象，则有(mA+mB)gsin=(mA+mB)a，再取物体B为研究对象，设所受摩擦力为f，则有mBgsin+f=mBa，联立即得f=0。【纠错在线】本题易凭感觉分析问题而错选D。5．下列哪一幅图线最好地描述了一个物体沿粗糙斜面滑下的加速度和斜面与水平面间夹角的关系（动摩擦因数恒定）（）-12-\n答案：B【说明】当tan<时，物体静止在斜面上；当tan>时，a=gsin－gcos；当=/2时，a=g。【纠错在线】本题易因对数学函数的图象不理解而错选D。6．“超级市场”中运送货物所用的平板车质量为50kg，若将平板车固定在水平地面上，配送员用6.0×102N的水平力推动一箱1.0×102kg的货物时，该货物刚好能在平板车上开始滑动；若配送员推动平板车由静止开始加速前进，要使此箱货物不从车上滑落，配送员推车时允许车的加速度的最大值为（）A．9.0m/s2B．6.0m/s2C．4.0m/s2D．2.0m/s2答案：B【说明】将平板车固定在水平地面上时，配送员的水平推力即为货物所受的摩擦力，平板车由静止开始加速前进时，由该摩擦力提供货物前进的加速度．【纠错在线】本题易因研究对象不清错选C。二、多项选择题：本题共4小题，每小题有多个选项符合题意。7．（改编自1994年全国高考试题）迭放在一起的A、B两物块，在作用于B物体上水平力F的作用下，一起沿水平面匀速直线运动．现突然将原作用在B上的力F，改为作用在A上，并保持大小、方向均不变，则紧接着物块A和B有可能做什么运动？（）A．一起匀速B．一起加速C．A加速，B减速D．A加速，B匀速答案：AC【说明】由力F作用在B上时A、B一起做匀速运动可知，此时A对B无摩擦力作用．则A、B间的动摩擦因数=0与≠0均可．当力F改为作用在A上时，当=0时，-12-\nA加速，B减速；当≠0且足够大时，A、B一起做匀速运动．【纠错在线】本题易分析推理不严密而多选D。8．一个物体以初速度v0从A点开始在光滑水平面上运动，一个水平力作用在物体上，物体的运动轨迹如图中的实线所示，图中B为轨迹上的一点，虚线是过A、B两点并与轨迹相切的直线，虚线和实线将水平面划分5个区域，则关于施力物体的位置，下面说法正确的是（）A．如果这个力是引力，则施力物体一定在④区域B．如果这个力是引力，则施力物体一定在②区域C．如果这个力是斥力，则施力物体可能在②区域D．如果这个力是斥力，则施力物体一定在④区域答案：AC【说明】做曲线运动所受力的方向必指向曲线弯曲的方向，据此可判知。【纠错在线】本题易因对曲线运动受力特征不理解而错选BD。9．如图中A为电磁铁，C为胶木秤盘，A和C（包括支架）的总质量为M，B为铁片，质量为m，整个装置用轻绳悬挂于O点。当电磁铁通电后，在铁片被吸引上升的过程中，轻绳上拉力F（）A．Mg(M+m)gC．F不断增大D．F先增大后减小答案：BC【说明】铁片被吸引上升的过程中做加速运动，视A、B、C为一个整体，则系统处在超重状态；且由于上升的过程中，铁片所受吸引力增大，加速度也增大，超重更多。【纠错在线】-12-\n本题易因对问题没有从整体上去分析把握而只注意到B脱离底盘，因而错选A。10.如图所示，一足够长的木板静止在光滑水平面上，一物块静止在木板上，木板和物块间有摩擦。现用水平力向右拉木板，当物块相对木板滑动了一段距离但仍有相对运动时，撤掉拉力，此后木板和物块相对于水平面的运动情况为（）A．物块先向左运动，再向右运动木板物块拉力B．物块向右运动，速度逐渐增大，直到做匀速运动C．木板向右运动，速度逐渐变小，直到做匀速运动D．木板和物块的速度都逐渐变小，直到为零答：BC解：对于物块，由于运动过程中与木板存在相对滑动，且始终相对木板向左运动，因此木板对物块的摩擦力向右，所以物块相对地面向右运动，且速度不断增大，直至相对静止而做匀速直线运动，B正确；撤掉拉力后，对于木板，由作用力与反作用力可知受到物块给它的向左的摩擦力作用，则木板的速度不断减小，直到二者相对静止，而做匀速运动，C正确；由于水平面光滑，所以不会停止，D错误。三、本题共2小题，把答案填在题中的横线上或按题目要求作答。重物小车光电门BA遮光板11．某同学在“研究小车的加速度与外力关系”的探究实验中，使用了光电门。他将光电门固定在轨道上的某点B，用不同重力的物体拉小车，但每次小车从同一位置A由静止释放，测出对应不同外力时小车上遮光板通过光电门的时间△t，然后经过数据分析，得出F反比于△t2。则他就得出物体的加速度正比于外力的结论。请简要说明该同学这样做的理由。解答：，，若F反比于△t-2，则加速度正比于外力。12．在“探究加速度与力、质量关系”的实验中：（1）某小组的几位同学在讨论制定实验方案时分别提出以下几点意见，你认为不正确的是A．实验中一定要测出加速度的具体数值B．实验中也可不测加速度的具体数值，只要测出不同情况下加速度的比值就行了C．若要验证“加速度与力的平方成正比”这一猜想，在作图线时最好以F2为横坐标D．不管是在探究加速度与力的关系时还是在探究加速度与质量关系时，所要测量的物理量都是3个（2-12-\n）实验装置如图所示，实验中使小车做匀加速运动的力与小盘和砝码重力相等的条件是。（3）在探究加速度与力的关系时，要保持不变。12．⑴AD⑵小盘与砝码的质量远小于小车的质量（或加速度很小）；⑶小车的质量（只填“质量”不给分）四、本题共4题，解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。13．如图所示，质量为m=10kg的物体，在水平面上以v0=6.0m/s的初速度向左运动，物体与水平面间的动摩擦因数为0.1，与此同时，物体受到一个水平向右的恒定推力F=20N的作用，g取10m/s2，则物体在8.0s内的总位移为多大？方向如何？【分析与解】本题属于已知受力情况求运动情况的问题，且运动过程中的受力情况在变化。所以要分析清楚各阶段的受力情况，逐段弄清运动情况，并要注意到前后过程的联系。物体所受摩擦力f=mg=10N，方向向右；由牛顿第二定律得：F+f=ma1，a1=3.0m/s2；故初始时，物体将向左做匀减速运动，运动时间t1==2.0s，向左的位移s1==6.0m。在剩余的时间t2=6.0s内，物体将向右运动，摩擦力方向向左；则由牛顿第二定律得：F－f=ma2，a2=1.0m/s2，向右的位移s2==18.0m。故在8.0s内的总位移为s=s2－s1=12.0m，方向向右。【解题策略】对物体运动过程较复杂的问题，应注意必须分段处理，瞬时速度即是前后过程的联系量。分析受力时要注意前后过程中哪些力发生了变化，哪些力没发生变化。本题中，弄清物体在8.0s内的运动过程是解决问题的关键。要注意到物体做减速运动时，其运动方向可能改变，则所受摩擦力方向也将相应的发生改变。14．一小球在流体中运动时，它将受到流体阻碍运动的粘滞阻力，实验发现当小球相对流体的速度不太大时，粘滞阻力f=6vr，式中r为小球的半径，v为小球相对流体运动的速度，为粘滞系数，随液体的种类和温度而定，现将一个半径r＝1.0mm的钢珠放入常温下的甘油中，让它下落，已知钢的密度＝8.5×103kg／m3，常温下甘油的密度0＝1.3×103kg／m3，甘油的粘滞系数＝0.80Pa·s．（取g＝10m/s2）-12-\n（1）钢珠从静止释放后，在甘油中做什么性质的运动？（2）当钢珠的加速度a＝g/2时，它的速度多大？（3）钢珠在甘油中下落的最大速度vm＝？【分析与解】本题是变力问题，应从分析有哪些物理量发生了变化，进而弄清楚物体运动变化发展的趋势着手。钢珠开始下落后，随着钢珠运动速度v的逐渐增大，粘滞阻力f也逐渐增大，由上式知，钢珠的加速度a逐渐减小，钢珠做加速度逐渐减小、速度逐渐增大的变加速运动．当f＝mg－F时，钢珠的加速度a＝0，速度达到最大值vm，以后钢珠将匀速下落．钢珠的受力情况为：重力G、浮力F和粘滞阻力f，如图所示由牛顿第二定律得mg－f－F＝ma∵∴钢珠的加速度，由上式可得，当物体的速度v增大时，加速度a减小，即物体做加速度减小的变加速运动．（2）当a=g/2时，代入上式得=8.2×10－3m/s．（3）当a＝0时，v＝vm，即得=2.0×10－2m/s．【解题策略】本题也是一个信息题，正确理解和运用题设中的信息“粘滞阻力f=6vr”是解决问题的关键．由于粘滞阻力与速度有关，是个变力，所以物体的加速度也是个变量，物体动态变化时各量间有内在的因果关系，把握这种因果关系，即能把握运动物体的发展变化趋势．15．如图A所示，一质量为m的物体系于长度分别为l1、l2的两根细在线，l1的一端悬挂在天花板上，与竖直方向夹角为，l2水平拉直，物体处于平衡状态。现将l2线剪断，求剪断瞬时物体的加速度。-12-\n（l）下面是某同学对该题的一种解法：解：设l1在线拉力为T1，l2在线拉力为T2，重力为mg，物体在三力作用下保持平衡T1cos=mg，T1sin=T2，T2=mgtan，剪断线的瞬间，T2突然消失，物体即在T2反方向获得加速度。因为mgtan=ma，所以加速度a=gtan，方向在T2反方向。你认为这个结果正确吗？请对该解法作出评价并说明理由。（2）若将图A中的细线l1改为长度相同、质量不计的轻弹簧，如图B所示，其它条件不变，求解的步骤和结果与（l）完全相同，即a=gtan，你认为这个结果正确吗？请说明理由。【分析与解】本题考查学生对牛顿第二定律瞬时性的理解，分析问题的着手点仍然是受力分析，关键在于抓住绳子和弹簧两种物理模型的弹力的区分。（1）错。因为l2被剪断的瞬间，l1上的张力大小发生了变化。模型A中，l1是轻绳，形变极微小，其作用力可随外力变化而瞬时改变，在剪断l2的瞬时，轻绳施于小球的作用力立即改变。剪断瞬时，小球受二力作用，T2=0，T1变为T1′此时，小球相当于在单摆的最高处。有，mgsin=ma，解出a=gsin，其加速度的方向垂直于轻绳斜向下。（2）对。模型B中l1是弹簧，发生形变需要时间，在剪断l2的瞬时，弹簧的形变还未来得及改变，弹簧施于小球的作用力的大小和方向与小球平衡时相同，物体即在T2反方向获得加速度。因为mgtan=ma，所以加速度a=gtan，方向在T2反方向。【解题策略】本题以近年来较为流行的判断题形式出现，对这类问题要特别注意命题中所提供的解法，概念不清的学生很容易被它误导而犯错误。求解过程中可先不参照其解法，而是根据问题本身的情景建立自己的分析思路。然后再从两种思路的比较、思维碰撞中寻找问题的症结。16．鲜蛋储运箱中放有光滑的塑料蛋托架，架上有整齐排列的卵圆形凹槽，将蛋放在槽中，可避免互相挤压、碰撞并能减震。假设蛋和槽的横面为圆形，如图所示，图中O为圆心，A、B两点为水平槽口，角为半径OA与水平线AB的夹角。问：（1）已知蛋的质量为m，当运蛋的汽车以加速度a-12-\n向前加速前进时，槽对蛋的作用力多大？（2）已知汽车轮胎与柏油路面的动摩擦因数为，当运蛋的汽车紧急刹车时，为避免蛋从槽中滚出，图中应满足的条件。（可用三角函数表示）。16．（1）（2）。又汽车紧急刹车时，取整个车厢为研究对象，其所受摩擦力提供车厢做减速运动的加速度，即有：Mg=Ma。-12-\n综合以上两式得应满足的条件是cot>。【解题策略】本题解题策略的要点有二，一是，两个接触面为曲面之间的相互作用力的方向判断，需要注意的是，这类作用力一般与物体的运动状态有关；二是，许多物理过程的变化往往有量的渐变到质的突变，发生突变时的一些特征值叫临界值．本题中的蛋将滚而未滚出凹槽时对应的加速度，即为最大加速度，找出某一临界点通常是解题的关键．【参考答案】-12-