2023届高考物理一轮复习专题学案：牛顿第二定律中的临界极值及多过程问题

2023年一轮复习专题 牛顿第二定律中的临界极值及多过程问题专题 1、 知识点梳理 1、临界题目特点： （1） 有些题目中有“刚好”“恰好”“正好”等字眼，明显表明题述的过程存在着（ ） （2）若题目中有“取值范围”“多长时间”“多大距离”等词语，表明题述的过程存在着“起止点”，而这些起止点往往就对应（ ） （3）若题目中有“最大”“最小”“至多”“至少”等字眼，表明题述的过程存在着极值，这个极值点往往又是（ ） （4）若题目要求“最终加速度”“稳定加速度”等，即是求收尾加速度或收尾速度。 （5）接触与脱离的临界条件：两物体相接触或脱离的临界条件是两物体接触但接触面间弹力（ ） （6）绳子断裂与松弛的临界条件：绳子断裂的临界条件是绳子张力等于它所能承受的最大张力。绳子松弛的临界条件是（ ） （7）相对静止或相对滑动的临界条件，当两物体相接触且处于相对静止时，常存在着静摩擦力，则相对静止或相对滑动的临界条件是：摩擦力达到（ ） 2、动力学中的多过程问题 综合运用牛顿第二定律和运动学知识解决动力学多过程问题，是高考命题的热点。物体在每个过程的受力情况和运动情况一般（ ），对于较复杂的问题则应当画出物体的（ ）和（ ）。一般解题步骤如下： 2、 练习题 1、如图甲所示，一轻质弹簧的下端固定在水平面上，上端与A物体相连接，将B物体放置在A物体的上面，A、B的质量都为m，初始时两物体都处于静止状态。现用竖直向上的拉力F作用在物体B上，使物体B开始向上做匀加速运动，拉力F与物体B的位移x的关系如图乙所示，重力加速度g＝10 m/s2，下列说法中正确的是(　 ) A．物体B位移为4 cm时，弹簧处于原长状态 B．物体B的加速度大小为5 m/s2 C．物体A的质量为4 kg D．弹簧的劲度系数为5 N/cm 2.如图所示，一弹簧一端固定在倾角为θ＝37°的光滑固定斜面的底端，另一端拴住质量为m1＝6 kg的物体P，Q为一质量为m2＝10 kg的物体，弹簧的质量不计，劲度系数k＝600 N/m，系统处于静止状态。现给物体Q施加一个方向沿斜面向上的力F，使它从静止开始沿斜面向上做匀加速运动，已知在前0.2 s时间内，F为变力，0.2 s以后F为恒力，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，g取10 m/s2。求： (1)系统处于静止状态时，弹簧的压缩量x0； (2)物体Q从静止开始沿斜面向上做匀加速运动的加速度大小a； (3)力F的最大值与最小值。 3、(多选)如图所示，A、B两物块的质量分别为2m和m，静止叠放在水平地面上。A、B间的动摩擦因数为μ，B与地面间的动摩擦因数为μ。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g。现对A施加一水平拉力F，则(　 ) A．当F＜2μmg时，A、B都相对地面静止 B．当F＝μmg时，A的加速度为μg C．当F＞3μmg时，A相对B滑动 D．无论F为何值，B的加速度不会超过μg 4．工地施工现场停放着一辆运载水泥管的货车，车厢底部一层水泥管水平紧密地排列着，上层摆放着的4根水泥管没有用绳索固定。现在我们来分析货车前部的A、B、C三根形状完全相同的水泥管，侧视图如图所示，下列说法正确的是(　 ) A．当汽车向左做加速运动时，A对C的支持力变大 B．汽车静止时，管C受到管A给它的支持力为 C．汽车向左匀速运动时，速度越大，B对C的支持力越大 D．当汽车向左做加速运动时，加速度达到g时，C将脱离A 5、一个无风晴朗的冬日，小明乘坐游戏滑雪车从静止开始沿斜直雪道下滑，滑行54 m后进入水平雪道，继续滑行40.5 m后减速到零。已知小明和滑雪车的总质量为60 kg，整个滑行过程用时10.5 s，斜直雪道倾角为37°(sin 37°＝0.6，g取10 m/s2)。求小明和滑雪车 (1)滑行过程中的最大速度vm的大小； (2)在斜直雪道上滑行的时间t1； (3)在斜直雪道上受到的平均阻力Ff的大小。 [解析]　(1)在匀变速运动过程中，平均速度＝＝，解得vm＝18 m/s。 (2)在斜直雪道上做匀加速运动，x1＝t1，解得t1＝6 s。 (3)在斜直雪道上做匀加速运动，a＝＝3 m/s2，由牛顿第二运动定律mgsin 37°－Ff＝ma，得Ff＝180 N。 6、若超市的自动门(阴影部分)移动时所受合力大小恒为40 N，开门过程共右移1.6 m，如图所示。已知门的质量为25 kg，宽为1.6 m，则开门所用的时间是(　 ) A．1 s B．1.41 s C．2 s D．2.83 s 7、(多选)现在大型室外活动通常用无人飞机进行航拍。如图所示，一质量m＝2.0 kg的无人飞机在操作员的操控下由静止