专题03 牛顿运动定律的综合应用-2021年高考物理二轮复习热点题型归纳与提分秘籍

2021年高考物理二轮复习热点题型归纳与提分秘籍 专题03 牛顿运动定律的综合应用 目录 一、热点题型归纳 1 【题型一】 动力学基本问题（含超失重、瞬时性问题） 1 【题型二】 动力学的连接体问题 5 【题型三】 动力学图像问题 8 【题型四】 动力学中的传送带问题 11 【题型五】 动力学中的板块问题 14 二、高考题型标准练 19 一、热点题型归纳 【题型一】 动力学基本问题（含超失重、瞬时性问题） 【题型解码】 (1)做好受力分析，分析出物体受到的各个力，判断合力的方向，表示出合力与各力的关系； (2)做好运动过程分析，分析物体的运动性质，判断加速度的方向，并表示出加速度与运动各量的关系； (3)求解加速度是解决问题的关键； (4)力的处理方法一般用合成法或正交分解法． 【典例分析1】(2020·湖北十堰市上学期期末)如图所示，处于自然状态下的轻弹簧一端固定在水平地面上，质量为m的小球从弹簧的另一端所在位置由静止释放，设小球和弹簧一直处于竖直方向，弹簧的劲度系数为k，重力加速度为g.在小球将弹簧压缩到最短的过程中，下列说法不正确的是(　　) A．小球的速度先增大后减小 B．小球的加速度先减小后增大 C．小球速度最大时弹簧的形变量为 D．弹簧的最大形变量为 【答案】D 【解析】开始时，小球的重力大于弹簧的弹力，小球的加速度向下，向下加速运动，随着弹簧的压缩，弹力逐渐变大，则加速度逐渐减小，当弹力等于重力时，加速度为零，即有mg＝kx，可得x＝，此时小球的速度最大，然后小球继续向下运动压缩弹簧，弹力大于重力，加速度变为向上，速度逐渐减小，直到速度减小到零，到达最低点，由对称性可知，此时弹簧的压缩量为2x＝，故选项A、B、C正确，D错误． 【典例分析2】.(2020·浙江宁波市鄞州中学初考)如图所示，两个完全相同的轻弹簧a、b，一端固定在水平面上，另一端均与质量为m的小球相连接，轻杆c一端固定在天花板上，另一端与小球拴接．弹簧a、b和轻杆互成120°角，且弹簧a、b的弹力大小均为mg，g为重力加速度，如果将轻杆突然撤去，则撤去瞬间小球的加速度大小可能为(　　) A．a＝0.5g B．a＝g C．a＝1.5g D．a＝2g 【答案】D 【解析】弹簧a、b的弹力大小均为mg，当弹簧的弹力为拉力时，其合力方向竖直向下、大小为mg，轻杆对小球的拉力大小为2mg，将轻杆突然撤去时，小球合力为2mg，此时加速度大小为2g；当弹簧的弹力为压力时，其合力竖直向上、大小为mg，根据平衡条件，轻杆上的力为零，将轻杆突然撤去时，小球受到的合力为0，此时加速度大小为0，故D正确，A、B、C错误． 【典例分析3】.(2020·浙江宁波市二模)如图为大型游乐设施环形座舱跳楼机．跳楼机从离地面高度h1＝ 100 m处由静止开始自由下落到离地面h2＝20 m处的位置时开始以恒力制动，使跳楼机到达地面时速度刚好减为0.已知座舱内小海的质量m＝70 kg，重力加速度g取10 m/s2，不计一切阻力．试求： (1)跳楼机下落过程中的最大速度vm； (2)跳楼机下落到地面的总时间t； (3)跳楼机在自由下落阶段和制动阶段，小海对座椅的作用力大小． 【答案】　(1)40 m/s　(2)5 s　(3)0　3 500 N 【解析】　(1)自由下落的高度为h＝h1－h2＝80 m 根据自由落体运动规律有vm2＝2gh 代入数据可得vm＝40 m/s (2)根据自由落体运动规律有h＝gt12 由匀变速直线运动规律有h2＝t2 因此下落总时间为t＝t1＋t2，代入数据解得t＝5 s (3)第一阶段下落80 m的过程，自由下落，小海完全失重，因此小海对座椅的作用力为0. 设后20 m下落过程的加速度大小为a，则vm2＝2ah2，得a＝40 m/s2 对小海受力分析，有F－mg＝ma，代入数据可得F＝3 500 N 根据牛顿第三定律可知，小海对座椅的作用力大小为3 500 N. 【提分秘籍】 1．瞬时问题 要注意绳、杆弹力和弹簧弹力的区别，绳和杆的弹力可以突变，而弹簧的弹力不能突变． 2.超重和失重问题 (1)物体的超重、失重状态取决于加速度的方向，与速度方向无关．加速度a向上(或有向上的分量)，就是超重，加速度a向下(或有向下的分量)，就是失重． (2)完全失重 自由落体、竖直上抛、斜抛、平抛，这些运动的物体都处于完全失重状态． 宇航员在宇宙飞船中，无论飞船做圆周运动或者是椭圆运动，都处于完全失重状态． 【强化训练】 1.(2020·贵阳一模)一伞兵从悬停在空中的直升飞机上由静止跳下，2 s时开启降落伞，其跳伞过程中的v­t图象如图所示，根据图象可知该伞兵(　　) A．在0～2 s内做自