第三章 素养提升课(三)-【创新思维】2024高考物理一轮复习高考总复习配套教参（人教版 老教材 老高考）

力与运动在高考中的应用 授课提示：对应学生用书第80页 　(多选)如图所示，A、B、C三个小球的质量均为m，轻质弹簧一端固定在斜面顶端，另一端与A球相连，A、B间固定一个轻杆，B、C间由一个轻质细线连接。已知倾角为θ的斜面光滑且固定在地面上，弹簧、轻杆与细线均平行于斜面，初始时系统处于静止状态，则细线被烧断的瞬间，下列说法正确的是(　　) A．B球的受力情况未变，加速度为零 B．A、B两个小球的加速度方向均沿斜面向上，大小均为g sin θ C．A、B间杆的拉力大小为mg sin θ D．C球的加速度方向沿斜面向下，大小为g sin θ [解析]　细线被烧断前，对A、B、C组成的整体进行受力分析可知，弹簧弹力F＝3mg sin θ，细线被烧断的瞬间，弹簧弹力不变，对A、B组成的整体进行受力分析，有aAB＝＝g sin θ，方向沿斜面向上，对B球进行受力分析，有FT－mg sin θ＝maAB，轻杆拉力FT＝mg sin θ，选项A、B错误，C正确；对C球进行受力分析可知，其所受合力为mg sin θ，加速度为g sin θ，方向沿斜面向下，选项D正确。 [答案]　CD ■核心素养解读 本题综合考查了细线、轻杆、轻弹簧的受力特点，实现了对“科学思维”的考查。题目要求学生应用清晰、系统的“物理观念”来解决力与运动的瞬时问题，实现了对“物理观念”的考查。 　(多选)(2022·全国甲卷)如图，质量相等的两滑块P、Q置于水平桌面上，二者用一轻弹簧水平连接，两滑块与桌面间的动摩擦因数均为μ。重力加速度大小为g。用水平向右的拉力F拉动P，使两滑块均做匀速运动；某时刻突然撤去该拉力，则从此刻开始到弹簧第一次恢复原长之前(　　) A．P的加速度大小的最大值为2μg B．Q的加速度大小的最大值为2μg C．P的位移大小一定大于Q的位移大小 D．P的速度大小均不大于同一时刻Q的速度大小 [解析]　两滑块匀速运动的过程中，弹簧对P、Q的弹力大小为kx＝μmg，当撤去拉力后，对滑块P，由牛顿第二定律有kx′＋μmg＝ma1，同理对滑块Q有μmg－kx′＝ma2，从撤去拉力到弹簧第一次恢复原长过程中，弹力由μmg一直减小到零，所以P的加速度大小的最大值为刚撤去拉力F瞬间的加速度大小，此时P的加速度大小为2μg，而弹簧恢复原长时，Q的加速度大小达到最大值，即Q的最大加速度大小为μg，A项正确，B项错误；由于弹簧恢复原长前滑块P的加速度一直大于Q的加速度，且两滑块初速度相同，所以撤去拉力后P的速度一直小于同一时刻Q的速度，所以P的位移一定小于Q的位移，C项错误，D项正确。 [答案]　AD 　如图所示，有一长为0.6 m、质量为0.5 kg、两端开口的圆筒，圆筒的中点处有一个质量为0.1 kg的活塞，活塞与圆筒内壁紧密接触。将圆筒竖直静置于地面上方某一高度，发现活塞无滑动，然后将圆筒静止释放，经过0.3 s圆筒与地面接触，圆筒与地面相碰后速度瞬间减为0，且不会倾倒，最终活塞刚好落地。不计空气阻力，g取10 m/s2，求： (1)圆筒释放前，活塞受到的摩擦力大小和方向； (2)圆筒落地后，活塞下滑过程中的加速度大小； (3)圆筒落地后，活塞下滑过程中受到的摩擦力大小。 [解析]　(1)对活塞进行受力分析可知f＝mg 解得摩擦力大小f＝1 N，方向竖直向上。 (2)圆筒刚落地时活塞的速度v＝gt＝3 m/s 圆筒落地后活塞距地高度h＝0.3 m 根据2ah＝v2，解得加速度大小a＝15 m/s2。 (3)根据牛顿第二定律得f′－mg＝ma 解得摩擦力大小f′＝2.5 N。 [答案]　(1)1 N　竖直向上　(2)15 m/s2　(3)2.5 N 　如图所示，质量为M的长木板A在光滑水平面上，以大小为v0的速度向左运动，一个质量为m的小木块B(可视为质点)，以大小也为v0的速度水平向右冲上木板左端，B、A间的动摩擦因数为μ，最后B未滑离A。已知M＝2m，重力加速度为g。求： (1)A、B达到共同速度的时间和共同速度的大小； (2)木板A的最短长度L。 [解析]　法一：动力学观点 (1)对A、B分别由牛顿第二定律有 μmg＝MaA，μmg＝maB 又M＝2m，可得aA＝μg，aB＝μg 规定水平向右为正方向，经时间t两者达到共同速度v， 则v＝v0－aBt＝－v0＋aAt 解得t＝＝，v＝－。 (2)在时间t内： A的位移xA＝t＝－ B的位移xB＝t＝ 木板A的最短长度为两者的相对位移大小，即 L＝Δx＝xB－xA＝。 法二：动量观点 (1)规定水平向左为正方向，对A、B组成的整体，由动量守恒定律得Mv0－mv0＝(m＋M)v 则v＝ 对A，由动量定理得－μmgt＝Mv－Mv0 解得t＝。 (2)对A、B组成的整体，由能量守恒定律得 μmgΔx＝(M＋m)v0