2019高考物理大一轮复习微专题02牛顿运动定律与图象综合问题新人教版
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资料简介
牛顿运动定律 第 三 章 微专题 2  牛顿运动 定律与图象综合问题 栏 目 导 航 命题点一 已知物体的速度、加速度图象分析受力情况 命题点二 已知物体的受力图象分析运动情况 模拟演练 · 稳基提能 课后回顾 · 高效练习 1 . v - t 图象 根据图象的斜率判断加速度的大小和方向,进而根据牛顿第二定律求解合外力. 2 . a t 图象 要注意加速度的正负,正确分析每一段的运动情况,然后结合物体受力情况根据牛顿第二定律列方程. 已知物体的速度、加速度图象分析受力情况   (2015· 全国新课标 Ⅰ ) ( 多选 ) 如图 (a) ,一物块在 t = 0 时刻滑上一固定斜面,其运动的 v t 图线如图 (b) 所示.若重力加速度及图中的 v 0 、 v 1 、 t 1 均为已知量,则可求出 (     ) A .斜面的倾角 B .物块的质量 C .物块与斜面间的动摩擦因数 D .物块沿斜面向上滑行的最大高度 ACD   (1) 弄清图象斜率、截距、交点、拐点的物理意义. (2) 应用物理规律列出与图象对应的函数方程式,进而明确 “ 图象与公式 ” 、 “ 图象与物体 ” 间的关系,以便对有关物理问题作出准确判断. (2018· 漳州八校联考 ) 如图甲所示,一个质量为 3 kg 的物体放在粗糙水平地面上,从零时刻起,物体在水平力 F 作用下由静止开始做直线运动.在 0 ~ 3 s 时间内物体的加速度 a 随时间 t 的变化规律如图乙所示.则 (    ) A . F 的最大值为 12 N B . 0 ~ 1 s 和 2 ~ 3 s 内物体加速度的方向相反 C . 3 s 末物体的速度最大,最大速度为 8 m/s D .在 0 ~ 1 s 内物体做匀加速运动, 2 ~ 3 s 内物体做匀减速运动 C   1 . (2015· 重庆理综 ) 若货物随升降机运动的 v - t 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 (    ) B   解析: v - t 图线斜率表示加速度,所以加速度图象如图所示.由牛顿第二定律可知 F - mg = ma ,所以支持力 F = ma + mg ,重力保持不变,所以 F t 图象相当于 a t 图象向上平移, B 正确. 2 . (2016· 海南卷 ) 沿固定斜面下滑的物体受到与斜面平行向上的拉力 F 的作用,其下滑的速度 — 时间图线如图所示.已知物体与斜面之间的动摩擦因数为常数,在 0 ~ 5 s 、 5 ~ 10 s 、 10 ~ 15 s 内 F 的大小分别为 F 1 、 F 2 和 F 3 ,则 (    ) A . F 1 < F 2        B . F 2 > F 3 C . F 1 > F 3 D . F 1 = F 3 A   解析: 由 v t 图象可知, 0 ~ 5 s 内加速度 a 1 = 0.2 m /s 2 ,沿斜面向下,根据牛顿第二定律有 mg sin θ - f - F 1 = ma 1 , F 1 = mg sin θ - f - 0.2 m ; 5 ~ 10 s 内加速度 a 2 = 0 ,根据牛顿第二定律有 mg sin θ - f - F 2 = ma 2 , F 2 = mg sin θ - f ; 10 ~ 15 s 内加速度 a 3 =- 0.2 m/ s 2 ,沿斜面向上,根据牛顿第二定律有 mg sin θ - f - F 3 = ma 3 , F 3 = mg sin θ - f + 0.2 m . 故可得: F 3 > F 2 > F 1 ,选项 A 正确. 1 . F t 图象 要结合物体受到的力,根据牛顿第二定律求出加速度,分析每一时间段的运动性质. 2 . F a 图象 首先要根据具体的物理情景,对物体进行受力分析,然后根据牛顿第二定律推导出两个量间的函数关系式,根据函数关系式结合图象,明确图象的斜率、截距或面积的意义,从而由图象给出的信息求出未知量. 已知物体的受力图象分析运动情况        ( 多选 ) 静止在水平地面上的物块,受到水平向右的拉力 F 作用, F 随时间 t 的变化情况如图所示.设物块与地面间的最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等,都是 1 N ,则 (     ) A .在 0 ~ 1 s 时间内物块的加速度逐渐增大 B .在 3 s 时,物块的加速度最大 C .在 3 s 时,物块的速度最大 D .在 8 s 时,物块的速度最大 BD   解析: 在 0 ~ 1 s 时间内, F 小于或等于最大静摩擦力,可知物块处于静止状态,故 A 错误; t = 3 s 时,拉力最大,且大于最大静摩擦力,故物块所受合力最大,物块的加速度最大,故 B 正确; t = 3 s 后,拉力仍然大于最大静摩擦力,物块仍然做加速运动,速度仍增大, t = 8 s 后,拉力小于最大静摩擦力,物块做减速运动,所以 t = 8 s 时,物块的速度最大,故 C 错误, D 正确.        ( 多选 ) 如图 (a) 所示,用一水平外力 F 拉着一个静止在倾角为 θ 的光滑斜面上的物体,逐渐增大 F ,物体做变加速运动,其加速度 a 随外力 F 变化的图象如图 (b) 所示,若重力加速度 g 取 10 m/s 2 ,根据图 (b) 中所提供的信息可以计算出 (     ) A .物体的质量 B .斜面倾角的正弦值 C .加速度增大到 6 m/s 2 时物体的位移 D .物体静止在斜面上时的外力 F ABD   解析: 对物体受力分析,受水平外力、重力、支持力,如图所示. x 方向: F cos θ - mg sin θ = ma , y 方向: N - F sin θ - mg cos θ = 0 , 从图象中取两个点 (20 N,2 m /s 2 ) , (30 N,6 m/ s 2 ) 代入解得 m = 2 kg , θ = 37° ,故 A 、 B 正确.当 a = 0 时,可解得 F = 15 N ,即最小拉力为 15 N .题中并未说明力 F 随时间变化的情况,故无法求出加速度为 6 m/s 2 时物体的速度大小,无法求出位移,故 C 错误, D 正确. 3 . (2018· 黑龙江哈师大附中月考 ) “ 蹦极 ” 是一项刺激的极限运动,运动员将一端固定的长弹性绳绑在踝关节处,从几十米高处跳下.在某次蹦极中,弹性绳弹力 F 的大小随时间 t 的变化图象如图所示,其中 t 2 、 t 4 时刻图线的斜率最大.将蹦极过程近似为在竖直方向的运动,弹性绳中弹力与伸长量的关系遵循胡克定律,空气阻力不计.下列说法中正确的是 (    ) A . t 1 ~ t 2 时间内运动员处于超重状态 B . t 2 ~ t 4 时间内运动员的机械能先减小后增大 C . t 3 时刻运动员的加速度为零 D . t 4 时刻运动员具有向下的最大速度 B   解析: 在 t 1 ~ t 2 时间内,合力向下,运动员加速下降,处于失重状态,故 A 错误;在 t 2 、 t 4 时刻图线的斜率最大,说明弹力变化最快,由于弹力与弹性绳的伸长量成正比,说明伸长量变化最快,即速度最大,而速度最大时弹力与重力平衡;由于整个过程重力势能、弹性势能和动能的总和保持不变,而 t 2 ~ t 4 时间内弹性势能先变大后变小,故运动员的机械能先减小后增大,故 B 正确; t 3 时刻弹力最大,运动员运动到最低点,合力向上,故加速度向上,不为零,故 C 错误; t 4 时刻运动员受到的重力和弹力平衡,加速度为零,具有向上的最大速度,故 D 错误. 4 . ( 多选 ) 如图 ( 甲 ) 所示,物体原来静止在水平地面上,用一水平力 F 拉物体,在 F 从 0 开始逐渐增大的过程中,物体先静止后又做变加速运动,其加速度 a 随外力 F 变化的图象如图 ( 乙 ) 所示,设最大静摩擦力与滑动摩擦力相等 . 重力加速度 g 取 10 m/s 2 . 根据题目提供的信息,下列判断正确的是 (     ) A .物体的质量 m = 2 kg B .物体与水平面间的动摩擦因数 μ = 0.6 C .物体与水平面的最大静摩擦力 f max = 3 N D .在 F 为 10 N 时,物体的加速度 a = 2 m/s 2 AD   解析: 根据牛顿第二定律 F - μmg = ma , F 1 = 7 N , a 1 = 0.5 m /s 2 ; F 2 = 14 N , a 2 = 4 m/ s 2 ,联立解得 m = 2 kg , μ = 0.3 , A 正确, B 错误.最大静摩擦力 f = μmg = 6 N , C 错误.当 F = 10 N 时,代入得 a = 2 m/s 2 , D 正确. 谢 谢 观 看

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