高考物理二轮复习训练常考题型汇编专题03 牛顿运动定律的综合应用（2份，原卷版+解析版）

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考点分类：考点分类见下表
考点一 平衡条件的应用
1.物体的超、失重
2.判断超重和失重现象的三个技巧
(1)从受力的角度判断
当物体受向上的拉力(或支持力)大于重力时,物体处于超重状态;小于重力时处于失重状态,等于零时处于完全失重状态.
(2)从加速度的角度判断
当物体具有向上的加速度时处于超重状态,具有向下的加速度时处于失重状态,向下的加速度为重力加速度时处于完全失重状态.
(3)从速度变化角度判断
①物体向上加速或向下减速时,超重.
②物体向下加速或向上减速时,失重.
3.超重和失重现象的两点说明
(1)不论超重、失重或完全失重,物体的重力都不变,只是“视重”改变.
(2)当物体处于完全失重状态时,重力只有使物体产生a=g的加速度效果,不再有其他效果.此时,平常一切由重力产生的物理现象都会完全消失,如物体悬浮空中、天平失效、液体不再产生压强和浮力、“天宫二号”中的航天员躺着和站着睡觉一样舒服等.
考点二 应用整体法与隔离法处理连接体问题
1.方法选取
(1)整体法的选取原则
若连接体内各物体具有相同的加速度,且不需要求物体之间的作用力,则可以把它们看成一个整体,分析整体受到的合外力,应用牛顿第二定律求出加速度(或其他未知量).
(2)隔离法的选取原则
若连接体内各物体的加速度不相同,或者需要求出系统内各物体之间的作用力,则需要把物体从系统中隔离出来,应用牛顿第二定律列方程求解.
(3)整体法、隔离法的交替运用
若连接体内各物体具有相同的加速度,且需要求物体之间的作用力,则可以选用整体法求出加速度,然后再用隔离法选取合适的研究对象,应用牛顿第二定律求作用力.即“先整体求加速度,后隔离求内力”.
2.连接体问题的具体类型
(1)通过滑轮和绳的连接体问题:若要求绳的拉力,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.
(2)水平面上的连接体问题:这类问题一般多是连接体(系统)中各物体保持相对静止,即具有相同的加速度.解题时,一般整体法、隔离法交替应用.
(3)斜面体及其上面物体组成的系统的问题:当物体具有沿斜面方向的加速度,而斜面体相对于地面静止时,解题时一般采用隔离法分析;若物体随斜面体共同加速运动,一般整体法、隔离法交替应用.
考点三 动力学中的图像问题
1.常见四类动力学图像及解题办法
2.解题策略
(1)问题实质是力与运动的关系,解题的关键在于弄清图像斜率、截距、交点、拐点、面积的物理意义.
(2)应用物理规律列出与图像对应的函数方程式,进而明确“图像与公式”
“图像与物体”间的关系,以便对有关物理问题作出准确判断.
考点四 动力学中的临界与极值问题
1.动力学中的临界极值问题
在应用牛顿运动定律解决动力学问题中,当物体运动的加速度不同时,物体有可能处于不同的状态,特别是题目中出现“最大”“最小”“刚好”等词语时,往往会有临界值出现.
2.产生临界问题的条件
(1)两物体脱离的临界条件:弹力FN=0,加速度相同,速度相同.
(2)相对滑动的临界条件:两物体相接触且处于相对静止时,常存在着静摩擦力,静摩擦力达到最大值.
(3)绳子拉断与松弛的临界条件:绳子断时,绳中张力等于它所能承受的最大张力,绳子松弛时,张力FT=0.
3.临界问题的常用解法
(1)极限法:把物理问题(或过程)推向极端,从而使临界现象(或状态)暴露出来,以达到正确解决问题的目的.
(2)假设法:临界问题存在多种可能,特别是非此即彼两种可能时或变化过程中可能出现临界条件,也可能不出现临界条件时,往往用假设法解决问题.
(3)数学方法:将物理过程转化为数学公式,根据数学表达式解出临界条件.
典例精析
★考点一：超重与失重
◆典例一：(2018·南京金陵中学模拟)图(甲)是某人站在力传感器上做下蹲、起跳动作的示意图,中间的点表示人的重心.图(乙)是根据传感器采集到的数据画出的力—时间图线.两图中a～g各点均对应,其中有几个点在图(甲)中没有画出.取重力加速度g=10 m/s2.根据图像分析可知( )
A.人的重力为1 500 N
B.c点位置人处于超重状态
C.e点位置人处于失重状态
D.d点的加速度小于f点的加速度
【答案】B
【解析】(1)力传感器上显示的是压力,静止时重力等于压力的大小,只有比较合力的大小才能比较加速度的大小.
(2)压力大于重力就是超重,压力小于重力就是失重.
解析:由图可知人的重力为500 N,故A错误;c点位置人的支持力750 N>500 N,处于超重状态,故B正确;e点位置人的支持力650 N>500 N,处于超重状态,故C错误;d点的加速度为 QUOTE = QUOTE m/s2=20 m/s2,f点的加速度为a=g=10 m/s2,所以,d点的加速度大于f点的加速度,故D错误.
◆典例二(2019·宁夏银川模拟)将一个质量为1 kg的小球竖直向上抛出，最终落回抛出点，运动过程中所受阻力大小恒定，方向与运动方向相反．该过程的v ­t图象如图所示，g取10 m/s2.下列说法正确的是( )
A．小球所受重力和阻力之比为6∶1 B．小球上升与下落所用时间之比为2∶3
C．小球回落到抛出点的速度大小为8eq \r(6) m/s D．小球下落过程，受到向上的空气阻力，处于超重状态
【答案】C
【解析】小球向上做匀减速运动的加速度大小a1＝12 m/s2，根据牛顿第二定律得mg＋f＝ma1，解得阻力f＝ma1－mg＝2 N，则重力和阻力大小之比为5∶1，故选项A错误；小球下降的加速度大小a2＝eq \f(mg－f,m)＝eq \f(10－2,1) m/s2＝8 m/s2，根据x＝eq \f(1,2)at2得t＝eq \r(\f(2x,a))，知上升的时间和下落的时间之比为t1∶t2＝eq \r(a2)∶eq \r(a1)＝eq \r(6)∶3，故选项B错误；小球匀减速上升的位移x＝eq \f(1,2)×2×24 m＝24 m，根据v2＝2a2x得，v＝eq \r(2a2x)＝eq \r(2×8×24) m/s＝8eq \r(6) m/s，故选项C正确；下落的过程中，加速度向下，处于失重状态，故选项D错误．
★考点二：应用整体法与隔离法处理连接体问题
◆典例一：(2018·吉林长春质检)如图所示,质量均为m的A,B两物块置于水平地面上,物块与地面间的动摩擦因数均为μ,物块间用一恰好伸直的水平轻绳相连,现用水平力F向右拉物块A,假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度为g.下列说法中不正确的是( )
A.当0