3.3 牛顿运动定律的综合应用-【十年高考】备战2022年高考物理真题分类解析与应试策略（Word版）

第3节　牛顿运动定律的综合应用 考点 连接体问题　 　　该考点属于热点内容,从命题频次上看,10年来,全国卷没有单独命题,地方卷单独命题6次;选择题6分,计算题一般12分,或与其他知识综合命题。该考点涉及整体法和隔离法的灵活应用问题,要把握好整体法、隔离法交替运用的原则:若连接体内各物体具有相同的加速度,且要求物体之间的作用力,可以先用整体法求出加速度,然后再用隔离法选取合适的研究对象,应用牛顿第二定律求作用力,即“先整体求加速度,后隔离求内力”。 连接体问题实际上是模型构建问题,常见模型:弹力连接、摩擦力连接、轻绳连接、轻杆连接、弹簧连接等,如下图: 这类问题要充分利用“加速度相等”这一条件或题中特定条件,交替使用整体法与隔离法解题。 1.(2020·江苏,5,3分,难度★★★)中欧班列在欧亚大陆开辟了“生命之路”,为国际抗疫贡献了中国力量。某运送防疫物资的班列由40节质量相等的车厢组成,在车头牵引下,列车沿平直轨道匀加速行驶时,第2节对第3节车厢的牵引力为F。若每节车厢所受摩擦力、空气阻力均相等,则倒数第3节对倒数第2节车厢的牵引力为 (　C　) A.F B. C. D. 解析以3到40节车厢为研究对象,根据牛顿第二定律F-38F阻=38ma,以39和40节车厢为研究对象,根据牛顿第二定律F'-2F阻=2ma,解得F'=,选项C正确。 2.(2020·海南,12,4分,难度★★★)如图,在倾角为θ的光滑斜面上,有两个物块P和Q,质量分别为m1和m2,用与斜面平行的轻质弹簧相连接,在沿斜面向上的恒力F作用下,两物块一起向上做匀加速直线运动,则 (　BC　) A.两物块一起运动的加速度大小为a= B.弹簧的弹力大小为T=F C.若只增大m2,两物块一起向上做匀加速运动时,它们的间距变大 D.若只增大θ,两物块一起向上做匀加速运动时,它们的间距变大 解析对整体受力分析,根据牛顿第二定律,有F-(m1+m2)gsin θ=(m1+m2)a,解得a=-gsin θ,故A错误;对m2受力分析,根据牛顿第二定律,有T-m2gsin θ=m2a,解得T=F,故B正确;根据T=F=,可知若只增大m2,两物块一起向上做匀加速运动时,弹力变大,根据胡克定律,可知弹簧伸长量变大,两物块的间距变大,故C正确;根据T=F,可知只增大θ,两物块一起向上做匀加速运动时,弹力不变,根据胡克定律,可知弹簧伸长量不变,两物块的间距不变,故D错误。 3. (2019·海南,5,4分,难度★★★)如图,两物块P、Q置于水平地面上,其质量分别为m、2m,两者之间用水平轻绳连接。两物块与地面之间的动摩擦因数均为μ,重力加速度大小为g,现对Q施加一水平向右的拉力F,使两物块做匀加速直线运动,轻绳的张力大小为 (　D　) A.F-2μmg B.F+μmg C.F-μmg D.F 解析根据牛顿第二定律,对PQ的整体:F-μ·3mg=3ma;对物体P:T-μmg=ma。解得T=F,故选D。 4.(2017·海南,9,5分,难度★★★)(多选)如图,水平地面上有三个靠在一起的物块P、Q和R,质量分别为m、2m和3m,物块与地面间的动摩擦因数都为μ。用大小为F的水平外力推动物块P,记R和Q之间相互作用力与Q与P之间相互作用力大小之比为k。下列判断正确的是 (　BD　) A.若μ≠0,则k= B.若μ≠0,则k= C.若μ=0,则k= D.若μ=0,则k= 解析先用整体法求出物体的合外力,进而求得加速度;然后再用隔离法对P、R两物体进行受力分析,利用牛顿第二定律即可求得k。三物块靠在一起,将以相同加速度向右运动,则加速度:a=,所以,R和Q之间相互作用力:F1=3ma+3μmg=F,Q与P之间相互作用力:F2=F-ma-μmg=F,所以R和Q之间的相互作用力与Q与P之间的相互作用力的大小之比k==,由于不管μ是否为零,k=恒成立,故B、D正确,A、C错误。 5.(2016·天津,8,6分,难度★★★)(多选) 我国高铁技术处于世界领先水平。和谐号动车组是由动车和拖车编组而成,提供动力的车厢叫动车,不提供动力的车厢叫拖车。假设动车组各车厢质量均相等,动车的额定功率都相同,动车组在水平直轨道上运行过程中阻力与车重成正比。某列动车组由8节车厢组成,其中第1、5节车厢为动车,其余为拖车,则该动车组 (　BD　) A.启动时乘客受到车厢作用力的方向与车运动的方向相反 B.做匀加速运动时,第5、6节与第6、7节车厢间的作用力之比为3∶2 C.进站时从关闭发动机到停下来滑行的距离与关闭发动机时的速度成正比 D.与改为4节动车带4节拖车的动车组最大速度之比为1∶2 解析设每节车厢质量为m,动车组所受阻力Ff=8k·mg,k为比例系数。启动时,乘客随车一起向前做加速运动,水平方向由F=m人a知