必修1 第三章 专题突破1 牛顿运动定律的综合应用-2022新高考物理【步步高】大一轮复习讲义题库（津鲁琼辽鄂）word

专题突破1　牛顿运动定律的综合应用 　动力学中的图象问题 　数形结合法解决动力学图象问题 (1)在图象问题中，应尽量先建立函数关系，进而明确“图象与公式”“图象与物体”间的关系；然后根据函数关系读取图象信息或者描点作图。 (2)读图时，要注意图线的起点、斜率、截距、折点以及图线与横坐标包围的“面积”等所对应的物理意义。 考向1　动力学中的v－t图象 【例1】 (多选)(2019·山东德州市质检)如图1甲所示，直角三角形斜劈αbc固定在水平面上。t＝0时，一物块(可视为质点)从底端a以初速度v1沿斜面ab向上运动，到达顶端b时速率恰好为零，之后沿斜面bc下滑至底端c。若物块与斜面ab、bc间的动摩擦因数相等，物块在两斜面上运动的速率v随时间变化的规律如图乙所示，已知v1、v2、t1、t2、g，则下列物理量可求的是(　　) 图1 A.斜面ab的倾角θ B.物块与斜面间的动摩擦因数μ C.物块的质量m D.斜面bc的长度L 【思路点拨】　(1)v－t图象的斜率等于加速度，可求得物块上滑和下滑的加速度大小，根据牛顿第二定律列式可求得斜面ab的倾角和物块与斜面间的动摩擦因数。 (2)根据运动学公式可求得斜面bc的长度。 解析　设物块上滑与下滑的加速度大小分别为a1和a2。由v－t图象的斜率等于加速度，得a1＝ ，则可以求出L，选项D正确。 ；物块上滑根据牛顿第二定律有mgsin θ＋μmgcos θ＝ma1，物块下滑根据牛顿第二定律有：mgsin(90°－θ)－μmgcos(90°－θ)＝ma2，联立以上四式，由数学知识可求得斜面的ab倾角θ、物块与斜面间的动摩擦因数μ。不能求出物块的质量m，故选项A、B正确，C错误；斜面bc的长度为L＝，a2＝ 答案　ABD 考向2　动力学中的F－x图象 【例2】 (2018·全国卷Ⅰ，15)如图2，轻弹簧的下端固定在水平桌面上，上端放有物块P，系统处于静止状态。现用一竖直向上的力F作用在P上，使其向上做匀加速直线运动。以x表示P离开静止位置的位移，在弹簧恢复原长前，下列表示F与x之间关系的图象可能正确的是(　　) 图2 解析　假设物块静止时弹簧的压缩量为x0，则由力的平衡条件可知kx0＝mg，在弹簧恢复原长前，当物块向上做匀加速直线运动时，由牛顿第二定律得F＋k(x0－x)－mg＝ma，由以上两式解得F＝kx＋ma，显然F和x为一次函数关系，且在F轴上有截距，则A正确，B、C、D错误。 答案　A 考向3　动力学中的F－t图象 【例3】 (多选)(2019·全国卷Ⅲ，20)如图3(a)，物块和木板叠放在实验台上，物块用一不可伸长的细绳与固定在实验台上的力传感器相连，细绳水平。t＝0时，木板开始受到水平外力F的作用，在t＝4 s时撤去外力。细绳对物块的拉力f随时间t变化的关系如图(b)所示，木板的速度v与时间t的关系如图(c)所示。木板与实验台之间的摩擦可以忽略。重力加速度取10 m/s2。由题给数据可以得出(　　) 图3 A.木板的质量为1 kg B.2 s～4 s内，力F的大小为0.4 N C.0～2 s内，力F的大小保持不变 D.物块与木板之间的动摩擦因数为0.2 解析　木板和实验台间的摩擦忽略不计，由题图(b)知，2 s后物块和木板间的滑动摩擦力大小F摩＝0.2 N。 由题图(c)知，2 s～4 s内， 木板的加速度大小 a1＝ m/s2＝0.2 m/s2， 撤去外力F后的加速度大小 a2＝ m/s2＝0.2 m/s2 设木板质量为m，根据牛顿第二定律 对木板有： 2 s～4 s内：F－F摩＝ma1 4 s～5 s内：F摩＝ma2 且知F摩＝μmg＝0.2 N 解得m＝1 kg，F＝0.4 N，μ＝0.02，选项A、B正确，D错误；0～2 s内，由题图(b)知，F是均匀增加的，选项C错误。 答案　AB 动力学图象问题的解题策略 　　　　　　 1.(2019·江苏盐城一模)如图4所示，E为斜面的中点，斜面上半段光滑，下半段粗糙，一个小物体由顶端静止释放，沿斜面下滑到底端时速度为零。以沿斜面向下为正方向，则物体下滑过程中的位移x、速度v、合力F、加速度a与时间t的关系图象可能正确的是(　　) 图4 解析　物体在光滑的斜面上做匀加速直线运动，位移—时间图象的开口向上，物体在粗糙的斜面上做匀减速直线运动，位移—时间图象的开口向下，故选项A错误；物体在斜面上半段做匀加速直线运动，在下半段做匀减速直线运动，由于到达底端的速度为零，则物体在上半段和下半段的平均速度相等，位移也相等，故物体在上半段和下半段的运动时间相等，物体做匀加速和匀减速直线运动的加速度大小相等，方向相反，故物体在上半段和下半段所受合外力大小相等，方向相反，选项B正确，C、D错误。 答案　B 2.(多选)用一水平力F拉静止在水平面上的物体