2018_2019学年高中物理专题4.7用牛顿运动定律解决问题(二)试题新人教版必修1.doc
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1、1第 7节 用 牛 顿 运 动 定 律 解 决 问 题 ( 二 )一、共点力的平衡1平衡状态:如果一个物体在力的作用下保持静止或匀速直线运动状态,我们说这个物体处于 。2平衡条件:在共点力作用下,物体处于平衡状态的条件是合外力等于 。二、超重和失重1超重(1)定义:物体对水平支持物的压力(或对竖直悬挂物的拉力) 物体所受重力的现象。(2)运动特点:物体具有 的加速度。2失重(1)定义:物体对水平支持物的压力(或对竖直悬挂物的拉力) 物体所受重力的现象。(2)运动特点:物体具有 的加速度。(3)完全失重定义:物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)等于 的状态。运动特点: a=g,方向 。 三、从
2、动力学看自由落体运动1受力情况:运动过程仅受重力,且重力恒定不变,所以物体的 恒定。2运动情况:初速度为 的竖直向下的匀加速直线运动。3竖直上抛运动:初速度竖直向上,加速度为 的匀变速直线运动。平衡状态 零大于 竖直向上 小于 竖直向下 零 竖直向下加速度 零 g一、共点力的平衡1平衡状态物体处于静止或匀速直线运动状态。22平衡条件物体受到的合外力为零,即 F 合 =0 或者Error!。3“静止”和“ v=0”的区别与联系v=0Error!【例题 1】如图所示,质量为 m 的物体放在倾角为 的斜面上,它跟斜面的动摩擦因数为 ,在恒定水平推力 F 的作用下物体沿斜面向上匀速运动,则物体受到的摩
3、擦力是A mg cosB (mgsin Fcos )C Fcos mgsinD (mgcos Fsin )参考答案:CD二、超重和失重1无论是超重还是失重,物体所受的重力都没有变化,只是“视重”的改变。2若系统中某一部分有向上或向下的加速度,则系统整体也处于超重或失重状态。3加速度与超重、失重及视重的关系加速度情况 超重或失重 视重 Fa=0 不超重、不失重 F=mga 的方向竖直向上 超重 F=m( g+a)a 的方向竖直向下 失重 F=m( ga)3a =g,竖直向下 完全失重 F=0【例题 2】将地面上静止的货物竖直向上吊起,货物由地面运动至最高点的过程中, vt 图象如图所示。以下判断
4、正确的是A前 2 s 内货物处于超重状态B第 3 s 末至第 5 s 末的过程中,货物完全失重C最后 2 s 内货物只受重力作用D前 2 s 内与最后 2 s 内货物的平均速度和加速度相同参考答案:A三、从动力学看自由落体运动物体做自由落体运动的条件是物体只受重力作用,由牛顿第二定律率可知 mga ,得物体下落的加速度为 ag。【例题 3】以 v0=20 m/s 的速度竖直上抛一小球,经 2 s 以相同的初速度在同一点竖直上抛另一小球。 g 取10 m/s2,则两球相碰处离出发点的高度是A10 B15 m C20 m D不会相碰参考答案:B试题解析:设第二个小球抛出后经时间 t 与第一个小球相
5、遇。解法一:根据位移相等有 v0(t2) g(t2) 2=v0t gt2,解得 t=1 s,代入位移公式12 12h=v0t gt2,解得 h=15 m。124四、物体的动态平衡在有关物体平衡的问题中,有一类涉及动态平衡。这类问题中的一部分力是变力,是动态力,力的大小和方向均要发生变化,故这是力平衡问题中的一类难题。解决这类问题的一般思路是:把“动”化为“静”,“静”中求“动”。方法一:三角形法则。原理:当物体受三力作用而处于平衡状态时,其合力为零,三个力的矢量依次恰好首尾相连,构成闭合三角形,当物体所受三个力中二个发生变化而又维持平衡关系时,这个闭合三角形总是存在,只不过形状发生改变而已,比
6、较这些不同形状的矢量三角形,各力的大小及变化就一目了然了。方法二:解析法。原理:物体处于动态平衡状态时,对研究对象的任一状态进行受力分析,根据具体情况引入参量,建立平衡方程,求出应变参量与自变参量的一般函数关系,然后根据自变量的变化确定应变量的变化。方法三:相似三角形。原理:对受三力作用而平衡的物体,先正确分析物体的受力,画出受力分析图,再寻找与力的三角形相似的几何三角形,利用相似三角形的性质,建立比例关系,把力的大小变化问题转化为几何三角形边长的大小变化问题进行讨论。方法四:几何极值法。原理:三角形中一条边 a 的大小和方向都确定,另一条边 b 只能确定其方向(即 a、 b 间的夹角 确定)
7、,欲求第三边 c 的最小值,则必有 c 垂直于 b,且 tanc,如图所示。【例题 4】在粗糙水平地面上与墙平行放着一个截面为半圆的柱状物体 A, A 与竖直墙之间放一光滑圆球B,整个装置处于静止状态。现对 B 加一竖直向下的力 F, F 的作用线通过球心,设 B 对墙的作用力为 F1, B 对A 的作用力为 F2,地面对 A 的摩擦力为 F3,地面对 A 的支持力为 F4。若 F 缓慢增大而整个装置仍保持静止,截面如图所示,则在此过程中5A F1保持不变, F4保持不变 B F1缓慢增大, F4缓慢增大C F2缓慢增大, F3缓慢增大 D F2缓慢增大, F3保持不变参考答案:BC试题解析:
8、以 B 球为研究对象,将 F 与 B 重力 G 的合力按效果进行分解,如图,设 BA 连线与竖直方向夹角为 ,由平衡条件得:1下列关于超重与失重的说法正确的是A游泳运动员仰卧在水面静止不动时处于失重状态B在超重现象中,物体的重力是增大的C物体处于完全失重状态时,其重力一定为零D如果物体处于失重状态,那么它必然有竖直向下的加速度(或加速度分量)2(2018甘肃省酒泉市敦煌中学高三二诊)下列关于超重、失重现象的说法正确的是A汽车驶过拱形桥顶端时处于失重状态,此时质量没变,重力减小了B荡秋千的小孩通过最低点时处于失重状态,此时拉力小于重力C宇航员在飞船内处于完全失重状态,而正在进行太空行走的宇航员在
9、飞船外则处于平衡状态D电梯加速上升时,电梯中的人处于超重状态,受到的支持力大于重力3跳水运动员从 10 m 高的跳台上腾空跃起,先向上运动一段距离达到最高点后,再自由下落进入水池,不计6空气阻力,关于运动员在空中的上升过程和下落过程,以下说法正确的有A上升过程处于超重状态,下落过程处于失重状态B上升过程处于失重状态,下落过程处于超重状态C上升过程和下落过程均处于超重状态D上升过程和下落过程均处于完全失重状态4(2018黑龙江省哈尔滨师范大学青冈实验中学校高三 9 月月考)广州塔,昵称小蛮腰,总高度达 600 米,游客乘坐观光电梯大约一分钟就可以到达观光平台。若电梯简化成只受重力与绳索拉力,已知
10、电梯在 t=0 时由静止开始上升, at 间关系如图所示。则下列相关说法正确的是A t=4.5 s 时,电梯处于失重状态B555 s 时间内,绳索拉力最小C t=59.5 s 时,电梯处于超重状态D t=60 s 时,电梯速度恰好为 05如图所示,将质量为 m 的物体用一竖直弹簧固定在一向上运动的升降机内,根据弹簧伸长或压缩的状态,下列判断正确的是A当弹簧处于压缩状态时,物体超重,升降机一定加速向上B当弹簧处于压缩状态时,物体失重,升降机一定减速向上C当弹簧处于伸长状态时,物体超重,升降机一定加速向上D当弹簧处于伸长状态时,物体失重,升降机一定减速向上6(2018宁夏青铜峡市高级中学高三上学期
11、第二次月考)动物园的水平地面上放着一个质量为 M 的笼子,笼内有一只质量为 m 的猴子。当猴子以某一加速度沿竖直柱子加速向上爬时,笼子对地面的压力为 F1;当猴子以同样大小的加速度沿竖直柱子加速下滑时,笼子对地面的压力为 F2,如图所示。关于 F1和 F2的大小,下列关系中正确的是7A F1( M+m) g, F2( M+m) gC F1F2( M+m) gD F1( M+m) g7如图所示是某商场安装的智能化电动扶梯,无人乘行时,扶梯运转得很慢;有人站上扶梯时,它会先慢慢加速,再匀速运转。一顾客乘扶梯上楼,恰好经历了这两个过程。那么下列说法中正确的是A顾客始终受到静摩擦力的作用B顾客受到的支
12、持力总是大于重力C扶梯对顾客作用力的方向先指向右上方,再竖直向上D扶梯对顾客作用力的方向先指向左下方,再竖直向上8(2018贵州省铜仁市第一中学高三上学期第二次月考)如图所示, A、 B 两物体叠放在一起,以相同的初速度上抛(不计空气阻力)。下列说法正确的是A在上升和下降过程中 A 物体对 B 物体的压力一定为零B上升过程中 A 物体对 B 物体的压力大于 A 物体受到的重力C下降过程中 A 物体对 B 物体的压力大于 A 物体受到的重力D在上升和下降过程中 A 物体对 B 物体的压力等于 A 物体受到的重力9如图所示,某同学站在体重计上观察超重与失重现象。由稳定的站姿变化到稳定的蹲姿称为“下
13、蹲”过程;由稳定的蹲姿变化到稳定的站姿称为“起立”过程。她稳定站立时,体重计的示数为 A0,关于实验现象,下列说法正确的是8A“起立”过程,体重计的示数一直大于 A0B“下蹲”过程,体重计的示数一直小于 A0C“起立”、“下蹲”过程,都能出现体重计的示数大于 A0的现象D“起立”的过程,先出现超重现象后出现失重现象10某运动员(可看成质点)参加跳板跳水比赛, t=0 是其向上起跳瞬间,其速度与时间关系图象如图所示,则A t1时刻开始进入水面B t2时刻开始进入水面C t3时刻已浮出水面D t2t3的时间内,运动员处于失重状态11如图所示,木箱顶端固定一竖直放置的弹簧,弹簧下方有一物块,木箱静止
14、时弹簧处于伸长状态且物块与箱底间有压力。若在某段时间内,物块对箱底恰好无压力,则在此段时间内,木箱的运动状态可能为A加速下降B加速上升C物块处于失重状态D物块处于超重状态12(2018宁夏银川一中高三第二次月考)若货物随升降机运动的 vt 图象如图所示(竖直向上为正),则货物受到升降机的支持力 F 与时间 t 关系的图象可能是9A BC D13如图所示,小球用细绳系住放置在倾角为 的光滑斜面上,当细绳由水平方向逐渐向上偏移时,细绳上的拉力 F 和斜面对小球的支持力 N 将A N 逐渐增大B N 逐渐减小C F 先增大后减小D F 先减小后增大14(2018新疆乌鲁木齐市第一中学高三上学期第一次
15、月考)如图所示,质量为 m(可视为质点)的小球 P,用两根轻绳 OP 和 O P 在 P 点拴结实后再分别系于竖直墙上且相距 0.4 m 的 O、 O两点上,绳 OP 长 0.5 m,绳 O P 刚拉直时, OP 绳拉力为 T1,绳 OP 刚松弛时, O P 绳拉力为 T2, 37,则 为(sin370.6,cos370.8)A34 B43 C35 D4515如图所示,三根轻绳分别系住质量为 m1、 m2、 m3的物体,它们的另一端分别通过光滑的定滑轮系于 O 点,整体装置处于平衡状态时, OA 与竖直方向成 30角, OB 处于水平状态,则10A m1:m2:m3=1:2:3B m1:m2:
16、m3=3:4:5C m1:m2:m3=2: :1D m1:m2:m3= :2:116如图所示,物体 A 和 B 叠放在固定光滑斜面上, A、 B 的接触面与斜面平行,当 A、 B 以相同的速度沿斜面向上运动时,关于物体 A 的受力个数,正确的是A2 B3 C4 D517如图所示,粗糙水平面上放置有一个滑块,质量为 M,其内部带有一光滑的半圆形凹槽;一质量为 m 的小球在凹槽内部往复运动,滑块始终静止不动;在小球由静止开始从凹槽右端最高点滑向最低点的过程中,下列说法正确的是A地面对滑块的摩擦力方向向左B小球始终处于超重状态C地面对滑块的支持力大小等于( M+m)gD小球运动的速度大小和方向不变1
17、8(2018山东省济南第一中学高三 10 月月考)如图所示,一个半球形的碗放在桌面上,碗口水平, O 点为其球心,碗的内表面及碗口是光滑的。一根细线跨在碗口上,线的两端分别系有质量为 m1和 m2的小球。当它们处于平衡状态时,质量为 m1的小球与 O 点的连线与水平线的夹角为 =90,质量为 m2的小球位于水平地面上,设此时质量为 m2的小球对地面压力大小为 FN,细线的拉力大小为 FT,则11A B C D19如图所示,一光滑小球静止放置在光滑半球面的底端,用竖直放置的光滑挡板水平向右缓慢地推动小球,则在小球运动的过程中(该过程小球未脱离球面),木板对小球的推力 F1、半球面对小球的支持力
18、F2的变化情况正确的是A F1增大, F2减小 B F1增大, F2增大C F1减小, F2减小D F1减小, F2增大20(2018山东省临沂市第十九中学高三第三次质量调研考试)如图所示,放在固定粗糙斜面上的物块以加速度 a 沿斜面匀加速下滑,则下列说法正确的是A若在物块上再施加一竖直向下的恒力 F,物块可能匀速下滑B若在物块上再施加一竖直向下的恒力 F,物块以大于 a 的加速度匀加速下滑C若在物块上面叠放一物快,物块将以大于 a 的加速度匀加速下滑D若在物块上面叠放一物快,物块将以小于 a 的加速度匀加速下滑21如图所示,一物体从竖直立于地面的轻弹簧上方某一高度自由落下。A 点为弹簧自然状
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