高考物理命题潜规则解密专项09与牛顿运动定律相关的图象问题.docx
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高考物理命题潜规则解密专项09与牛顿运动定律相关的图象问题
2019高考物理命题潜规则解密:
专项09与牛顿运动定律相关的图象问题
的F-T图象图象、牛顿运动定律相关的加速度图象
规那么验证:
2018·安徽理综第22题、2018·江苏物理第4题、2017安徽理综第22题、2017北京理综卷第18题、2017福建理综第16题、2017高考海南物理第16题、2017新课标卷第21题
命题规律:
与牛顿运动定律相关的图象问题主要有速度图象、F-T图象、加速度图象等。
牛顿运动定律是高中物理的重点知识,图象是重要的知识点,牛顿运动定律相关的速度图象问题是高考考查的重点,高考命题常以新情境来考查,而且经常与其他知识综合出题。
难度中等。
命题分析
考查方式一与牛顿运动定律相关的速度图象问题
【命题分析】速度图象的斜率表示加速度,由速度图象可得出加速度,根据牛顿第二定律可求出合外力。
高考与牛顿运动定律相关的速度图象问题考查基础知识,一般难度不大。
【考查典例】
典例1〔2018·安徽理综第22题〕质量为0.1KG的弹性球从空中某高度由静止开始下落,该下落过程对应的V-T图象如下图。
球与水平地面相碰后离开地面时的速度大小为碰撞前的3/4。
该球受到的空气阻力大小恒为F,取=10M/S2,求:
〔1〕弹性球受到的空气阻力F的大小;
〔2〕弹性球第一次碰撞后反弹的高度H。
典例2、(2017安徽理综第22题)质量为2KG的物体在水平推力F的作用下沿水平面做直线运动,一段时间后撤去F,其运动的V—T图象如图1所示。
G取10M/S2,求:
(1)物体与水平面间的运动摩擦系数μ;
(2)水平推力的大小;
〔3〕0~10S内物体运动位移的大小。
考查方式二与牛顿运动定律相关的F-T图象问题
【命题分析】F-T图象与牛顿运动定律密切相关,图象问题要善于从图象中找出解题信息,把图象与物理图景相联系,应用牛顿运动定律及其相关知识解答。
高考对F-T图象的考查难度中等。
典例3.〔2017北京理综卷第18题〕“蹦极”就是跳跃者把一端固定的长弹性绳绑在踝关节处,从几十米高处跳下的一种极限运动。
某人做蹦极运动,所受绳子拉力F的上部随时间T变化的情况如下图,将蹦极过程近似为在竖直方向的运动,重力加速度为G。
据图可知,此人在蹦极过程中最大加速度约为
A.G
B.2G
C.3G
D.4G
典例4、〔2017福建理综第16题〕质量为2KG的物体静止在足够大的水平面上,物体与地面间的动摩擦因数为0.2,最大静摩擦力和滑动摩擦力大小视为相等。
从T=0时刻开始,物体受到方向不变、大小呈周期性变化的水平拉力F的作用,F随时间T的变化规律如图2所示。
重力加速度G取10M/S2,那么物体在T=0到T=12S这段时间内的位移大小为
A.18MB.54MC.72MD.198M
【解析】拉力只有大于最大静摩擦力时,物体才会由静止开始运动。
最大静摩擦力FMAX=F=0.2MG=4N。
在0~3S时间内:
F=FMAX,物体保持静止,S1=0;
在3-6S时间内:
F》FMAX,物体由静止开始做匀加速直线运动,其加速度
A==2M/S2。
在3-6S时间内位移S2=AT2=9M。
6S末速度V=AT=6M/S。
在6-9S时间内:
F=F,物体做匀速直线运动,位移S3=VT=6×3M=18M。
在9-12时间内:
F》F,物体以V=6M/S为初速度,以A=2M/S2的加速度做匀加速直线运动,位移S4=VT+AT2=6×3M+×2×32M=27M
所以0~12S内物体的位移为:
S=S1+S2+S3+S4=54M,选项B正确
【答案】B
【点评】此题属于多过程问题,综合考查静摩擦力、滑动摩擦力、牛顿运动定律、匀速直线运动和匀变速直线运动等知识点,需要考生准确分析出物体在每一段时间内的运动性质。
典例5、〔2017高考海南物理第16题〕图3-1中,质量为M的物块叠放在质量为2M的足够长的木板上方右侧,木板放在光滑的水平地面上,物块与木板之间的动摩擦因数为μ=0.2、在木板上施加一水平向右的拉力F,在0~3S内F的变化如图3-2所示,图中F以MG为单位,重力加速度G=10M/S2、整个系统开始时静止、
(1)求1S、1.5S、2S、3S末木板的速度以及2S、3S末物块的速度;
(2)在同一坐标系中画出0~3S内木板和物块的V—T图象,据此求0~3S内物块相对于木板滑过的距离。
考查方式三与牛顿运动定律相关的A-T图象问题
【命题分析】A-T图象是加速度随时间变化的图象,加速度与牛顿运动定律密切相关。
根据牛顿第二定律由力随时间变化关系可得出物体加速度随时间变化的图象。
高考与牛顿运动定律相关的A-T图象问题一般难度较大。
典例6.〔2018·江苏物理第4题〕将一只皮球竖直向上抛出,皮球运动时受到空气阻力的大小与速度的大小成正比。
以下描绘皮球在上升过程中加速度大小A与时间T关系的图象,可能正确的选项是
【2018模拟题精选训练题】
1、〔2018年5月江西省南昌三模〕如图甲所示,劲度系数为K的轻弹簧竖直放置,下端固定在水平地面上,一质量为M的小球,从离弹簧上端高H处自由下落。
假设以小球开始下落的位置为原点,沿竖直向下建立一坐标轴OX,小球的速度V随时间T变化的图象如图乙所示。
其中OA段为直线,切于A点的曲线AB和BC都是平滑的曲线,那么关于A、B、C三点对应的X坐标及加速度大小,以下说法正确的选项是
A、XA=H,AA=0
B、XA=H,AA=G
C、XB=H+MG/K,AB=0
D、XC=H+2MG/K,AC=0
2、〔2018年3月东北四校一模〕某同学在学习了直线运动和牛顿运动定律知识后,绘出了沿直线运动的物体的位移X、速度V、加速度A随时间变化的图象如下图,假设该物体在T=0时刻,初速度为零,那么以下图象中该物体在T=4S内位移一定不为零的是
3、〔2018年3月江苏三校联考〕“蹦极”就是跳跃者把一端固定的长弹性绳绑在踝关节等处,从几十米高处跳下的一种极限运动。
某人做蹦极运动,所受绳子拉力F的大小随时间T变化的情况如下图。
将蹦极过程近似为在竖直方向的运动,重力加速度为G。
据图可知,此人在蹦极过程中T0时刻加速度约为
A、B、C、D、G
4、〔2018年3月安徽省“江南十校”高三联考〕如图A所示,一轻质弹簧的下端固定在水平面上,上端放置一物体〔物体与弹簧不连接〕,初始时物体处于静止状态。
现用竖直向上的拉力F作用在物体上,使物体开始向上做匀加速运动,拉力F与物体位移X的关系如图B所示〔G=10M/S2〕,那么正确的结论是〔〕
A、物体与弹簧分离时,弹簧处于压缩状态
B、弹簧的劲度系数为7、5N/CM
C、物体的质量为3KG
D、物体的加速度大小为5M/S2
、答案:
D解析:
物体与弹簧分离时,弹簧恰好恢复到自然长度,所以选项A错误;设物体的质量为M,加速度为A,初始时弹簧的压缩量为X0,KX0=MG;当物体位移大小为X时:
F+K(X0-X)-MG=MA,由此可得:
F=KX+MA;根据F—X图像的斜率可知,弹簧的劲度系数为5N/CM,所以B项错误;又当X=0时:
10=MA;X=4CM时,30—MG=MA,联立方程可得:
M=2KG,A=5M/S2,所以C项错误,D项正确。
5、〔2018年上海华师大附中等八校联考〕一质量为M的铝球用细线悬挂静止在足够深的油槽中〔如图甲〕,某时刻剪断细线,铝球开始在油槽中下沉运动,通过传感器得到铝球的加速度随下沉速度变化的图像如乙所示,重力加速度为G,根据上述信息,以下说法正确的选项是〔〕
6、〔2018年5月陕西宝鸡三模〕如下图,水平面上质量为M=LKG的物体受到水平向左恒力F=5N作用,以初速度V0=22M/S水平向右运动、该滑块与平面间的动摩擦因数为μ=0.6〔设最大静摩擦力等于滑动摩擦力〕,那么以下关于该滑块所受摩擦力F随时间变化的图像正确的选项是〔取初速度方向为正方向,G=10M/S2〕
7.〔2018年5月6日河南六市联考理综物理〕某汽车在沿直线刹车的过程中,其加速度逐渐增大,以下各图中能反映其速度V随时间T变化关系的是
8、〔16分〕〔2018年3月青岛市高三一模〕如下图,木板OA可绕轴O在竖直平面内转动,某研究小组利用此装置探究物块的加速度A与斜面倾角θ之间的关系、物块始终受到方向沿斜面向上、大小为F=8N的拉力作用,由静止开始运动,物块的质量M=1KG,通过多次改变斜面倾角θ,重复实验,用测得的数据描绘出了如下图的A—θ关系图象、假设物块与木板间的动摩擦因数为μ=0.2,物块与木板间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度G=10M/S2、求:
〔1〕图线与A轴交点坐标A0;
〔2〕图线与θ轴交点坐标θ1满足的条件〔用代数式表示〕;
〔3〕如果木板长L=2M,倾角θ=37°,物块在F的作用下从O点由静止开始运动,要使物块不冲出木板顶端,力F作用的最长时间、〔SIN37°=0.6,COS37°=0.8〕
9.一质量为M=40KG的小孩在电梯内的体重计上,电梯从T=0时刻由静止开始上升,在0到6S内体重计示数F的变化如下图。
试问:
在这段时间内电梯上升的高度是多少?
取重力加速度G=10M/S2。
10.拓展训练可以增强员工的团队意识和协作精神。
图甲是拓展训练中的跨越高空断桥示意图。
队员跨越断桥后,在保险绳拉力作用下降落地面。
假设保险绳中串联一个拉力传感器,在队员下落过程中,传感器显示的拉力如下图。
队员下落过程先加速然后匀速再最后落地速度为零,F1-F2》F2-F3。
求:
〔1〕队员的质量;
〔2〕队员下落过程的最大加速度;
〔3〕断桥据地面的高度;
(4)画出队员下落过程的速度图像。
11.〔2018年4月皖南八校第三次联考〕如图甲所示,有一足够长的粗糙斜面,倾角θ=37°,一滑块以初速度V0=16M/S从底端A点滑上斜面,滑至B点后又返回到A点.滑块运动的图象如图乙所示,求:
〔:
SIN37°=0.6,COS37°=0.8,重力加速度G=10M/S2)
(1)AB之间的距离.
(2)滑块再次回到A点时的速度.
(3)滑块在整个运动过程中所用的时间.
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