2020高考物理一轮复习第三章第3讲牛顿运动定律综合应用学案(含解析) 下载本文

得到F2=

F; m1+m2

m2

由于m1>m2,则F1>F2。 所以A正确,B、C、D错误。 总结升华

应用整体法和隔离法的解题技巧

(1)如图所示,一起加速运动的物体系统,若力作用于m1上,则m1和m2的相互作用力为

m2FF12=。此结论与有无摩擦无关(有摩擦,两物体与接触面的动摩擦因数必须相同),物

m1+m2

体系统在平面、斜面、竖直方向运动时,此结论都成立。两物体的连接物为轻弹簧、轻杆时,此结论不变。

(2)通过滑轮和绳的连接体问题:若要求绳的拉力,一般都必须采用隔离法。绳跨过定滑轮,连接的两物体虽然加速度大小相同但方向不同,故采用隔离法。

[变式1-1] (2018·河南二模)如图所示,小车上有一定滑轮,跨过定滑轮的轻绳一端系一小球,另一端系在弹簧测力计上,弹簧测力计固定在小车上。开始时小车向右运动,小球的悬绳与竖直方向的夹角为θ1,若小球的悬绳与竖直方向的夹角减小为θ2(θ1、θ均保持不变),则夹角为θ2时与夹角为θ1时相比( )

2

A.小车的加速度、弹簧测力计读数及小车对地面的压力均变大 B.小车的加速度、弹簧测力计读数及小车对地面的压力均变小 C.小车的加速度、弹簧测力计读数均变小,小车对地面的压力不变 D.小车的加速度、弹簧测力计读数均不变,小车对地面的压力变大 答案 C

解析 由题可知ma=mgtanθ,FT=,则随着θ减小,小车的加速度a和绳子的

cosθ拉力(弹簧测力计的示数)均减小,由整体法可知小车对地面的压力等于整体自身的重力,故C正确。

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mg[变式1-2] (2018·安徽百所学校模拟)如图所示,在粗糙的水平杆上套着一个滑块

A,用轻质细绳将A与一小球B相连,A、B的质量均为m,A与杆间的动摩擦因数为μ,现

用水平拉力F向右拉A,使A、B一起向右运动,此时细绳与竖直方向的夹角为α;若增大水平拉力,使A、B一起运动时,细绳与竖直方向的夹角增大为2α,不计空气阻力,下列说法正确的是( )

A.细绳的拉力变为原来的2倍 B.A、B的加速度变为原来的2倍 C.水平拉力F变为原来的2倍 D.A受到的摩擦力不变 答案 D

解析 对B受力分析,其加速度大小为a=gtanα,细绳拉力大小T=,经分析可

cosα知,当α增大为原来的2倍时,a和T不一定是原来的2倍,A、B错误;对A、B整体受力分析,竖直方向上,支持力N=2mg,当α增大为原来的2倍时,支持力保持不变,则摩擦力f=μN不变,水平方向有F-f=2ma,得F=2μmg+2mgtanα,经分析可知,当α增大为原来的2倍时,F不一定变为原来的2倍,C错误,D正确。

mg考点2 动力学中的临界、极值问题1.基本思路

(1)认真审题,详尽分析问题中变化的过程(包括分析整体过程中有几个阶段)。 (2)寻找过程中变化的物理量。 (3)探索物理量的变化规律。

(4)确定临界状态,分析临界条件,找出临界关系。 2.思维方法

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例2 如图所示,质量为M=2 kg 的长木板位于光滑水平面上,质量为m=1 kg的物块静止在长木板上,两者之间的动摩擦因数为μ=0.5。重力加速度大小为g=10 m/s,物块与长木板之间的最大静摩擦力等于两者之间的滑动摩擦力。现对物块施加水平向右的力F,下列说法正确的是( )

2

A.水平力F=3 N时,物块m将保持静止状态 B.水平力F=6 N时,物块m将在长木板M上滑动 C.水平力F=7 N时,长木板M的加速度大小为2.5 m/s D.水平力F=9 N时,长木板M受到的摩擦力大小为5 N 解题探究 (1)m和M相对滑动的临界条件是什么? 提示:m和M之间的摩擦力达到最大静摩擦力。 (2)如何求使m和M发生相对滑动所对应的临界外力F? 提示:先隔离M再整体分析。 尝试解答 选D。

设m和M恰好不相对滑动时力F=F0,应用牛顿第二定律,有

2

F0

M+m=μmg,解得F0=7.5

MN,显然F=3 N

72

= m/s,C错误;F=9 N>F0

M+m3

F时,m和M相对运动,M受到的摩擦力大小为μmg=5 N,D正确。

总结升华

叠加体系统临界问题的求解思路

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[变式2-1] (2018·蚌埠模拟)(多选)如图所示,质量分别为mA=1 kg和mB=2 kg的A、B两物块并排放在光滑水平面上,A受到向右推力FA=9-2t(N)作用,B受到向右拉力

FB=2t(N)作用。从 t=0开始计时,则( )

A.当t=3 s时,A、B开始分离 B.当t=4.5 s时,A、B开始分离

C.A、B分离之前整体做加速度相同的匀加速直线运动 D.A、B分离之后A、B各做加速度不同的匀加速直线运动 答案 AC

FAmA1

解析 当A、B分离时两者间作用力为零,且a相同,所以==,得t=3 s,故A

FBmB2

正确,B错误;A、B分离之前整体由FA+FB=(mA+mB)a,得a=3 m/s,两者做加速度相同的匀加速直线运动,C正确;A、B分离之后,A、B的合外力均为变力,加速度随时间变化,故D错误。

[变式2-2] (多选)如图所示,A、B两物体的质量分别为2m和m,静止叠放在水平地1

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。最大静摩擦力等于滑动

2摩擦力,重力加速度为g。现对A施加一水平拉力F,则( )

2

A.当F<2μmg时,A、B都相对地面静止 51

B.当F=μmg时,A的加速度为μg

23C.当F>3μmg时,A相对B滑动

1

D.无论F为何值,B的加速度不会超过μg

2答案 BCD

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解析 地面对B的最大静摩擦力为μmg,A、B间最大静摩擦力为2μmg,当F>μmg22

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