专题2 相互作用 牛顿运动定律 题源4 牛顿运动定律的理解-【备战高考】备战2027高考物理母题题源同步练

[真题11](2022·安徽)L形木板P(上表面光滑)放在固 定斜面上，轻质弹簧一端固定在木板上，另一端与置于木板上表 面的滑块Q相连，如图所示若P、Q一起沿斜面匀速下滑，不计 空气阻力.则木板P的受力个数为 TWwwWMI A.3 B.4 C.5 D.6 [解析]确定研究对象，受力分析即可求解 [答案]C 题源4 牛顿运动定律的理解 解题模型4.1 1,对牛顿第一定律理解要点 (1)它定性地揭示了运动与力的关系：力是改变物体 运动状态的原因，即是使物体产生加速度的原因.运动不需 要力来维持。 (2)定律说明了任何物体都有一个极其重要的性 质—一惯性. (3)不受力的物体是不存在的，牛顿第一定律不能用 实验直接验证，它是建立在大量实验现象的基础之上，通 过逻辑推理而发现的. (4)牛顿第一定律是牛顿第二定律的基础，不能简单 地认为它是牛顿第二定律不受外力时的特例，牛顿第一定 律定性地给出了力与运动的关系，牛顿第二定律定量地给 出了力与运动的关系。 2.对牛顿第二定律的理解 (1)力是产生加速度的原因 公式F合=ma左边是物体受到的合外力，右边反映了 质量为m的物体在此合外力作用下的效果是产生加速度 a,它突出了力是物体运动状态改变的原因，是物体产生加 速度的原因.因为力是产生加速度的原因，所以只能说：“物 体只有受了力才有加速度.”但不能说：“先受力而后产生加 速度.”只能说：“物体的加速度与合外力成正比.”而不能 说：“合外力与加速度成正比.” (2)牛顿第二定律的“四性”，即“瞬时性、矢量性、同一 性、同时性” ①瞬时性：牛顿第二定律表明了物体的加速度与物体所受 合外力的瞬时对应关系为某一瞬时的加速度，F即为该时刻 物体所受的合外力，对同一物体的a与F关系为“同时变” ②矢量性：公式F=ma是矢量式，任一瞬时，a的方向 均与合外力方向相同.当合外力方向变化时，的方向同时 变化，且任意时刻两者方向均保持一致， ③同一性：牛顿第二定律的“同一性”有两层意思，一是指 加速度Q相对于同一个惯性系，一般以大地为参考系；二是指 式中F、m、a三量必须对应同一个物体或同一个系统. ④同时性：牛顿第二定律中F、只有因果关系而没有 先后之分.F发生变化，同时变化，包括大小和方向， 3.对牛顿第三定律理解的要点 (1)作用力和反作用力的相互依赖性：它们相互依存， 互以对方作为自己存在的前提： (2)作用力和反作用力的同时性：它们同时产生，同时 变化，同时消失，不是先有作用力后有反作用力 (3)作用力和反作用力的性质相同，即作用力和反作 用力是属同种性质的力. (4)作用力和反作用力不可叠加，作用力和反作用力 分别作用在两个不同的物体上，各产生其效果，不可求它 们的合力，两力的作用效果不能相互抵消 4.力、加速度、速度间的关系 (1)物体所受合外力的方向决定了其加速度的方向， 合力与加速度的大小关系是F=ma,只要有合力，不管速 度是大，还是小，或是零，都有加速度，只有合力为零，加速 度才能为零，一般情况下，合力与速度无必然的关系，只有 速度变化才与合力有必然的联系， (2)合力与速度同向时，物体加速，反之减速 (3)力与运动的关系：力是改变物体运动状态的原因， 即：力→加速度→速度变化（运动状态变化）. 物体所受到的合外力决定了物体当时加速度的大小， 而加速度的大小决定了单位时间内速度的变化量的大小， 加速度大小与速度大小无必然的联系， (4)加速度与力间有瞬时对应关系，即力变加速度也 一定同时变，而此时速度没变化，因速度变化不能在瞬间 实现，需时间保证。 [真题12](2023·广东)如图，物体P静止于固定的斜面 上，P的上表面水平，现把物体Q轻轻地叠放在P上，则() P 77777777777777777777777777 A.P向下滑动 B.P静止不动 C.P所受的合外力增大 D.P与斜面间的静摩擦力增大 [解析]设斜面的倾角为日，把PQ看成一个整体，相当于 增加了P的质量，列平衡方程得f=mg sin0<umg cost0,N= ng cost6.当m增大时，不等式两边都增加，仍然成立，即P静止 不动，P所受的合外力为零，P与斜面间的静摩擦力f=ng sin9 增大，B,D正确. [答案]BD [真题13](2023·山东)如图所示，一质量m=0.4kg的 小物块，以。=2m/s的初速度，在与斜面成某一夹角的拉力F 作用下，沿斜面向上做匀加速运动，经t=2s的时间物块由A 点运动到B点，A、B之间的距离L=10m.已知斜面倾角0= 30,物块与斜面之间的动年茶因数公-怎重力加速度日 取10m/s. (1)求物块加速度的大小及到达B点时速度的大小； (2)拉力F与斜面的夹角多大时，拉力F最小？拉力F的 最小值是多少？ 0 [解析](1)设物块加速度的大小为a,到达B点时速度的 大小为，由运动学公式得： L=01+2at, ① 0=0十at, ② 联立解得：a=3m/s2, ③ v=8 m/s. ④ (2)设物块所受支持力为FN,摩擦力为F,拉力与斜面之 间的夹角为α受力分析如图所示， G 由牛顿第二定律得： Fcosa-mg sind-F1=ma, ⑤ Fsina+Fn-mg cos=0, ⑥ 又F,=aFN, ⑦ 联立解得：F=mg(sin9+ucos)十ma ⑧ cosa十4sina 由数学知识得：c0sa十 3sin(60°+a), ⑨ 由⑧⑨式可知对应的F最小值的夹角a=30°， ⑩ 联主解得F的最小值为：F=13EN 5 [答案](1)3m/s28m/s(2)30°135 [真题14]如图所示，竖直平面内的四分之一圆弧轨道下 端与水平桌面相切，小滑块A和B分别静止在圆弧轨道的最高 点和最低点现将A无初速度释放，A与B碰撞后结合为一个整 体，并沿桌面滑动.已知圆弧轨道光滑，半径R=0.2m;A和B 的质量相等；A和B整体与桌面之间的动摩棕因数为0,2.取重 力加速度g=10m/s2,求： B 7m (1)碰撞前瞬间A的速率； (2)碰撞后瞬间A和B整体的速率： (3)A和B整体在桌面上滑动的距离。 [解析](1)滑块从圆孤最高，点滑到最低点的过程中，根据 机械能守恒定律，有 mAgR=2mAoi解得vA=√2gR=2m/s. (2)滑块A与B碰撞，根据动量守恒定律，有 1 mava=(ma+m)=20=1m/s. (3)滑块A与B粘在一起滑行，根据动能定理，有 1 f·l=2（mA十ms),又“f=N=(mA十mB)g ∴.l=0.25m. [答案](1)2m/s(2)1m/s(3)0.25m [真题15](2023·福建)如图甲所示，绷紧的水平传送带 始终以恒定速率1运行.初速度大小为2的小物块从与传送带 等高的光滑水平地面上的A处滑上传送带，若从小物块滑上传 送带开始计时，小物块在传送带上运动的。-t图象（以地面为参 考系)如图乙所示.已知2>01，则 () 乙 A.t:时刻，小物块离A处的距离达到最大 B.t2时刻，小物块相对传送带滑动的距离达到最大 C.0~t2时间内，小物块受到的摩棕力方向先向右后向左 D.0~t3时间内，小物块始终受到大小不变的摩擦力作用 [解析]通过-t图象，可确定小物块的运动过程，0一t1 小物块向左做匀减速直线运动，到t1时刻速度为0，t1~t2小物 块向右做匀加速直线运动，到t。时刻速度增加到与传送带一样 的速度1，从t:时刻开始，小物块与传送带相对静止，共同以速 度1向右做匀速直线运动，由以上分析知，1时刻小物块离A 点最远，选项A错误；t2时刻后小物块与传送带之间不再滑动， 选项B正确；0~t2时间内，滑动摩擦力的方向一直水平向左，t 时刻之后小物块不再受摩擦力作用，选项C,D错误. [答案]B 题源5用整体法与隔离法分析问题 解题模型5.1 1.整体法是将一组连接体作为一个整体看待，牛顿第 二定律F合=ma,F合是指研究对象所受的合外力，将连接 体作为整体看待，简化了受力情况，因为连接体的相互作 用力是内力而不是外力，在研究连接体的加速度与力的关 系时，往往是将连接体视为整体.把连接体视为整体时，连 接体各部分的运动状态可以相同，也可以不同.对牛顿第二 定律F合=ma,F合是整体所受的合外力，ma是整体与外 力对应的效果，对各个部分运动状态不同的情况，将各个 部分的效果求矢量和，即∑F=∑m:a:.在平面内可用x、y 分量表示：