牛顿第二定律综合篇
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牛顿第二定律总结归纳我给你说啊,这牛顿第二定律啊,可真是个挺有意思的事儿。
我就记得我第一次学的时候,那脑袋就跟灌了浆糊似的。
你看啊,这定律说力和加速度啥关系来着?哦对,力等于质量乘以加速度,就这么个简单的公式,F = ma。
我那时候就想啊,这牛顿可真是个厉害人物。
他咋就琢磨出这么个事儿呢?我就想象着牛顿那模样,穿着那种古板的长衣服,头发卷卷的,眼睛呢,就透着一股机灵劲儿,就像那种能看穿这世界所有秘密的眼神。
他站在那,周围可能是那种昏暗的书房,到处都是书啊,纸张散落得到处都是,就跟刚被龙卷风席卷过一样。
他就在那皱着眉头,手里拿着笔,写写画画,突然就灵感一现,就把这牛顿第二定律给捣鼓出来了。
我当时在课堂上啊,那老师在黑板前讲得是唾沫星子乱飞。
我同桌就悄悄跟我说:“你说这牛顿是不是个神仙啊,咋能想出这么复杂的东西。
”我就撇撇嘴说:“啥神仙啊,他也是个人,就是比咱聪明,爱琢磨事儿。
”老师听到我们嘀咕了,眼睛一瞪,说:“你们俩在那说啥呢?牛顿第二定律都理解了吗?”我就吓得一哆嗦,赶紧坐直了。
这定律啊,你要往深里想,到处都是例子。
就像我骑自行车的时候,我要是用力蹬,那车就跑得飞快,加速度就大。
我要是驮着个大胖子,那质量就大了,我得使更大的力才能有之前的加速度。
我就跟我朋友讲这个事儿,我朋友就笑我:“你可真能琢磨,骑个自行车都能想到牛顿第二定律。
”我就说:“这生活里到处都是学问啊,你可别小看了这些事儿。
”你再看那些汽车啊,为啥大卡车启动那么慢呢?那就是因为它质量大啊,要想有个比较大的加速度,得有很大的力。
这就跟咱们人一样,有时候你想做个啥事,就像要产生个加速度,但是你自己能力有限,就像质量在那限制着你,你就得借助外力。
我有一次搬一个很重的箱子,我自己使多大劲儿都搬不动,后来我朋友过来搭把手,我俩一起用力,就把箱子挪动了,这就有点像加了外力,加速度就有了。
这牛顿第二定律啊,就像一把钥匙,能打开很多生活里看似平常却又很神秘的事儿的大门。
牛顿第二定律及其综合应用课前巩固1.如图所示,我国有一种传统的民族体育项目叫做“押加”,实际上相当于两个人拔河,如果甲、乙两人在“押加”比赛中,甲获胜,则下列说法中正确的是() A.甲对乙的拉力大于乙对甲的拉力,所以甲获胜B.当甲把乙匀速拉过去时,甲对乙的拉力大小等于乙对甲的拉力大小C.当甲把乙加速拉过去时,甲对乙的拉力大于乙对甲的拉力D.甲对乙的拉力大小始终等于乙对甲的拉力大小,只是地面对甲的摩擦力大于地面对乙的摩擦力,所以甲获胜答案:BD2.(2013·课标Ⅱ)一物块静止在粗糙的水平桌面上.从某时刻开始,物块受到一方向不变的水平拉力作用.假设物块与桌面间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力.以a表示物块的加速度大小,F表示水平拉力的大小.能正确描述F与a之间关系的图象是()解析:物块的受力如图所示,当F不大于最大静摩擦力时,物块仍处于静止状态,故其加速度为0;当F大于最大静摩擦力后,由牛顿第二定律得F-μF N=ma,即F=μF N+ma,F与a成线性关系.选项C正确.答案:C3.(2013·浙江理综)如图所示,总质量为460 kg的热气球,从地面刚开始竖直上升时的加速度为0.5 m/s2,当热气球上升到180 m时,以5 m/s的速度向上匀速运动.若离开地面后热气球所受浮力保持不变,上升过程中热气球总质量不变,重力加速度g取10 m/s2.关于热气球,下列说法正确的是()A.所受浮力大小为4 830 NB.加速上升过程中所受空气阻力保持不变C.从地面开始上升10 s后的速度大小为5 m/sD.以5 m/s匀速上升时所受空气阻力大小为230 N解析:刚开始上升时,空气阻力为零,F浮-mg=ma,解得F浮=m(g+a)=460×(10+0.5) N=4 830 N,A项正确;加速上升过程,随着速度增大,空气阻力增大,B项错误;浮力和重力不变,而随着空气阻力的增大,加速度会逐渐减小,直至为零,故上升10 s后的速度v<at=5 m/s,C项错误;匀速上升时,F浮=F f+mg,所以F f=F浮-mg=4 830 N-4 600 N=230 N,D项正确.答案:AD4.(2014·宁夏银川一中一模)如图所示,A、B两小球分别连在轻线两端,B球另一端与弹簧相连,弹簧固定在倾角为30°的光滑斜面顶端.A、B两小球的质量分别为m A、m B,重力加速度为g,若不计弹簧质量,在线被剪断瞬间,A、B两球的加速度大小分别为() A.都等于g2 B.g2和0 C.g2和m Am B·g2 D.m Am B·g2和g2解析:由整体法知,F弹=(m A+m B)g sin 30°剪断轻线的瞬间,由牛顿第二定律:对B:F弹-m B g sin 30°=m B a B,得a B=m Am B=g2对A:m A g sin 30°=m A a A,得a A=12g 所以C项正确.答案:C牛顿第二定律1.内容物体加速度的大小跟它受到的作用力成正比、跟它的质量成反比,加速度的方向跟作用力的方向相同。
牛顿第二定律题型讲解综合题型专题讲解】在历年的中考试卷中,都少不了综合题,这些试题往往涉及代数、几何等多方面的学问. 综合题涉及的学问面广、学问跨度大、综合性强,应用的数学方法多,纵横联系较冗杂,结构新颖敏捷,注重基础能力、探究创新和数学思想方法,它要求同学们必需具有良好的心理素养和学问功底,能够从已知所提供的信息中,提炼出数学问题,从而敏捷地运用基础学问和基本技能制造性地解决问题.按通常的数学综合题所涉及的学问体系来讲,可将综合题分为单科综合〔代数综合题和几何综合题〕与双科综合题. 双科综合题又分为以代数为主的代数几何综合题和以几何为主的几何代数综合题. 代数综合题是以方程、函数为主线,结合三角形、四边形、相像形、圆和解直角三角形等学问的综合;几何代数题则是以全等、相像、三角函数等学问为主线,结合方程、函数的综合.1. 代数综合性试题〔2022XXXX中〕“爱护环境,人人有责〞,为了更好地治理XX河,XX中市污水处理厂确定购置,B两型污水处理设备共10XX,其信息如下表:〔1〕设购置型设备xXX,所需资金共为w万元,每月处理污水总量为y吨,试写出w与x,y与x的函数关系式.〔2〕经预算,市污水处理厂购置设备的资金不超过106万元,月处理污水量不低于2040吨,请你列举出全部购置方案,并指出哪种方案最省钱,需要多少资金.知道两种型号的设备共10XX,若设购置型设备xXX,则购置B型设备为〔10-x〕XX,从而型设备所需资金共为12x万元,B型设备所需资金共为10〔10-x〕万元,型设备每月处理污水总量为240x吨,B型设备每月处理污水总量为200〔10-x〕吨;由设备的资金不超过106万元,月处理污水量不低于2040吨可得两个不等式.〔1〕w=12x+10〔10-x〕=100+2x,y=240x+200〔10-x〕=2000+40x.〔2〕由条件可列出不等式组100+2x≤106,2000+40x≥2040,解得1≤x≤3,所以有三种方案:方案一,购置1XX型设备,9XXB型设备;方案二,购置2XX型设备,8XXB型设备;方案三,购置3XX型设备,7XXB型设备. 方案一需102万元资金,方案二需104万元资金,方案三需106万元资金,所以方案一最省钱,需要102万元资金.此题考查了用一次函数和不等式组解决实际问题,解决这类问题的关键是依据题意列出函数和不等式组,做题时应留意“不超过〞“不低于〞等字眼.〔2022XX乐山〕已知反比例函数y=的图象与一次函数y=3x+m的图象相交于点〔1,5〕.〔1〕求这两个函数的解析式.〔2〕求这两个函数图象的另一个交点的坐标.〔1〕因为点〔1,5〕在反比例函数y=的图象上,于是有5=,解得k=5,所以反比例函数的解析式为y=. 又因为点〔1,5〕在一次函数y=3x+m的图象上,所以有5=3+m. 所以m=2.所以一次函数的解析式为y=3x+2.〔2〕由题意可得y=,y=3x+2,解得x=1,y=5;x=-,y=-3. 所以这两个函数图象的另一个交点的坐标为-,-3.求函数的交点坐标可以转化成求两个函数解析式组成的方程组的解.2. 几何综合性试题〔2022南XX〕如图1,正方形BCD的边长是2,M是D 的中点,点E从点出发,沿B运动到点B停止.连结EM并延长交射线CD于点F,过点M作EF的垂线交射线BC于点G,连结EG,FG.〔1〕设E=x时,△EGF的面积为y,求y关于x的函数关系式,并写出自变量x的取值范围.〔2〕点P是MG的中点,请直接写出点P运动路线的长.〔1〕欲求y关于x的函数关系式,即△EGF的面积,观看图形发觉S= EF・MG,由条件M=DM及正方形的性质可得△ME≌△DMF,所以EF=2EM. 因此求出面积的关键是求出MG.结合图形发觉过点M作MN⊥BC,垂足为N可得Rt△ME∽Rt△NMG,进而运用相像三角形的性质可得到MG的长,问题获解;〔2〕如图2,P1P2〔P1是P的起始位置,P2是P 的终止位置〕是点P运动的路线,由Rt△BM∽Rt△P1P2M,B=2M,得P1P2=2MP1=2.〔1〕当点E与点重合时,x=0,y=×2×2=2;当点E与点不重合时,0<x≤2.在正方形BCD中,∠=∠DC=90°,所以∠MDF=90°. 所以∠=∠MDF.因为M=DM,∠ME=∠DMF,所以△ME≌△DMF. 所以ME=MF.在Rt△ME中,E=x,M=1,ME=,所以EF=2ME=2.过点M作MN⊥BC,垂足为N,则∠MNG=90°,∠MN=90°,MN=B=D=2M.所以∠ME+∠EMN=90°.因为∠EMG=90°,所以∠GMN+∠EMN=90°. 所以∠ME=∠GMN. 所以Rt△ME∽Rt△NMG. 所以=,即=. 所以MG=2ME=2. 所以y=EF・MG=×2×2=2x2+2. 所以y =2x2+2〔0≤x≤2〕.〔2〕点P运动的路线长为2.此题是一道以动点为背景求函数关系式的面积问题,添加恰当的辅导线构造相像三角形求MG的长是问题〔1〕的求解关键.由于此类问题综合多个学问点进行考查,再加之同学们对运动性问题的分析往往难以到达“动中求静〞,因此,近年来各地多以运动问题作为中考数学试卷的压轴题.3. 双科综合性试题〔2022南通〕如图3,在矩形BCD中,B=m〔m是大于0的常数〕,BC=8,E为线段BC上的动点〔不与B,C重合〕,连结DE,作EF⊥DE,EF与射线B交于点F,设CE=x,BF=y.〔1〕求y关于x的函数关系式.〔2〕若m=8,求x为何值时,y的值最大,最大值是多少?〔3〕若y=,要使△DEF为等腰三角形,m的值应为多少?〔1〕设法证明y与x这两条线段所在的两个三角形相像,由比例式建立y关于x的函数关系式. 〔2〕将m的值代入〔1〕中的函数关系式,配方化成项点式后求最值. 〔3〕逆向思索,当△DEF是等腰三角形,因为DE⊥EF,所以只能是EF=ED,再由〔1〕可得Rt△BFE≌Rt△CED,从而求出m的值.〔1〕在矩形BCD中,∠B=∠C=90°,所以在Rt△BFE中,∠BEF+∠BFE=90°. 又因为EF⊥DE,所以∠BEF +∠CED=90°. 所以∠CED=∠BFE. 所以Rt△BFE∽Rt△CED. 所以=,即=,所以y=.〔2〕当m=8时,y==-〔x-4〕2+2,所以当x=4时,y的值最大,最大值是2.〔3〕由y=及y=得x的方程x2-8x+12=0,解得x1=2,x2=6. 因为△DEF中∠FED是直角,所以要使△DEF是等腰三角形,则只能是EF=ED,此时,Rt△BFE≌Rt△CED,所以当EC=2时,m=CD=BE=6;当EC=6时,m=CD=BE=2. 故当m的值为6或2时,△DEF是等腰三角形.在几何图形中建立函数关系式,表达了“数形结合〞的数学思想,要留意运用“相像法〞“面积法〞与勾股定理建立有关等式,从而转化为函数关系式,这也是中考试卷中的常见考法.题型讲解专题综合。
1 动力学问题一 1.如图10所示,质量为m的小球A放在绝缘斜面上,斜面的倾角为α.小球A带正电,电荷量为q.在斜面上B点处固定一个电荷量为Q的正电荷,将小球A由距B点竖直高度为H处无初速度释放.小球A下滑过程中电荷量不变.不计A与斜面间的摩擦,整个装置处在真空中.已知静电力常量k和重力加速度g. (1)A球刚释放时的加速度是多大? (2)当A球的动能最大时,求此时A球与B点的距离.
答案 (1)gsin α-kQqsin2 αmH2 (2) kQqmgsin α
2、如图所示,倾角为的光滑斜面下端固定一绝缘轻弹簧,M点固定一个质量为m、带电量为-q的小球Q。整个装置处在场强大小为E、方向沿斜面向下的匀强电场中。现把一个带电量为+q的小球P从N点由静止释放,释放后P沿着斜面向下运动。N点与弹簧的上端和M的距离均为s0。P、Q以及弹簧的轴线ab与斜面平行。两小球均可视为质点和点电荷,弹簧的劲度系数为k0,静电力常量为k。则( B ) A.小球P返回时,可能撞到小球Q
B.小球P在N点的加速度大小为msqkmgqE202sin C.小球P沿着斜面向下运动过程中,其电势能一定减少 D.当弹簧的压缩量为0sinkmgqE时,小球P的速度最大
2、一物体从某一高度自由落下,落在直立于地面上的轻弹簧上,如图.在A点,物体开始与弹簧接触,到B点时,物体的速度为零,然后被弹回.则下列说法中正确的是( ) A.物体从A点下降到B的过程中,速度不断减小 B.物体从B上升到A的过程中,速度不断增大 C.物体从A下降到B以及B上升到A的过程中,速度都是先增大,后减小 D.物体在B点时,所受合力为零
3.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,接触弹簧后继续向下运动。若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,则关于A、B、C三点对应的x坐标及加速度大小,下列说法正确的是 ( )
A XA=h.,aA=0 B., C., D.AxhAag
B
mgxhk0Ba 2
, 4、如图所示,质量相同的木块AB用轻弹簧相连,静止在光滑水平面上。弹簧处于自然状态。现用水平恒力F向右推A,则从开始推A到弹簧第一次被压缩到最短的过程中,下列说法中正确的是 ( ) A.两木块速度相同时,加速度aA= aB B.两木块速度相同时,加速度aA> aB C.两木块加速度相同时,速度vA> vB
D.两木块加速度相同时,速度vA< vB
6.跳伞运动员从跳伞塔上跳下,当降落伞全部打开时,伞和运动员所受的空气阻力大小跟下落速度的平方成正比,即f=kv2,已知比例系数k=20N·s2/m2,运动员和伞的总质量m=72kg,设跳伞塔足够高,且运动员跳离塔后即打开伞。求:(1)跳伞员的下落速度达到3m/s时,其加速度多大?(2)跳伞员最后下落速度多大?
7.设雨点下落过程受到的空气阻力与雨点的横截面积S成正比,与雨点下落的速度v的平方成正比,即f=kSv2其中k为比例系数).雨点接近地面时近似看做匀速直线运动,重力加速度为g.若把雨点看做球形,其半径为r,球的体积为πr3,设雨点的密度为ρ,求:(1)每个雨点最终的运动速度vm(用ρ、r、g、k表示);(2)雨点的速度达到vm时,雨点的加速度a为多大?
5.一列火车总质量m=500 t,机车发动机的额定功率P=6×105 W,在轨道上行驶时,轨道对列车的阻力Ff是车重的0.01倍,g取10 m/s2,求: (1)火车在水平轨道上行驶的最大速度; (2)在水平轨道上,发动机以额定功率P工作,当行驶速度为v1=1 m/s和v2=10 m/s时,列车的瞬时加速度a1、a2各是多少; (3)在水平轨道上以36 km/h速度匀速行驶时,发动机的实际功率P′; (4)若火车从静止开始,保持0.5 m/s2的加速度做匀加速运动,这一过程维持的最长时间
6、汽车发动机功率为60 kW,质量为4 t,当它行驶在坡度为0.02(sinα=0.02)的长直公路上时,如图5-1-5所示,所受摩擦阻力为车重的0.1倍(g=10 m/s2),求: (1)汽车所能达到的最大速度vm;
2Cmgxhkgac
F A B 3 (2)若汽车从静止开始以0.6 m/s2的加速度做匀加速直线运动,此过程维持多长时间?
3.如图甲所示,静止在水平面上的物体在竖直向上的拉力F作用下开始向上加速运动,拉力的功率恒定为P,运动过程中所受空气阻力大小不变,物体最终做匀速运动,物体运动速度的倒数与加速度a的关系如图乙所示,若重力加速度为g,下列说法正确的是( ABD )
A、物体的质量为物体的质量为
B.空气阻力大小为 C.物体加速运动的时间为 D.物体匀速运动的速度大小为 7.如图所示,质量m=0.1g的小球,带有q=5×10-4C的正电荷,套在一根与水平方向成θ=37°的绝缘杆上,小球可以沿杆滑动,与杆间的动摩擦因数μ=O.4,这个装置放在磁感应强度B=0.5T的匀强磁场中,求小球无初速释放后沿杆下滑的最大加速度和最大速度.
8如图1所示,在水平匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场中,有一竖直足够长固定绝缘杆MN,小球P套在杆上,已知P的质量为m,电荷量为+q,电场强度为E,磁感应强度为B,P与杆间的动摩擦因数为μ,重力加速度为g.小球由静止开始下滑直到稳定的过程中 ( )
A.小球的加速度一直减小 B.小球的机械能和电势能的总和保持不变
C.下滑加速度为最大加速度一半时的速度可能是v=2μqE-mg2μqB
D.下滑加速度为最大加速度一半时的速度可能是v=2μqE+mg2μqB 2.质量为m、电荷量为q的带正电小球,从倾角为θ的粗糙绝缘斜面(μ长,整个斜面置于方向水平向外的匀强磁场中,其磁感应强度为B,如图所示。带电小球运动过程中,下
00Pva0
00
Pagva
00
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a0v 4
面说法中正确的是( BD ) A.小球在斜面上运动时做匀加速直线运动 B.小球在斜面上运动时做加速度增大,而速度也增大的变加速直线运动 C.小球最终在斜面上匀速运动
D.小球在斜面上下滑过程中,当小球对斜面压力刚好为零时的速率为mgcos θBq 3.如图所示,甲是不带电的绝缘物块,乙是带正电的物块,甲、乙叠放在一起,置于粗糙的绝缘水平地板上,地板上方空间有垂直纸面向里的匀强磁场,现加一水平向左的匀强电场,发现甲、乙无相对滑动地一起向左加速运动。在加速运动阶段( C ) A.甲、乙两物块间的摩擦力不变 B.乙物块与地面之间的摩擦力不断减小 C.甲、乙两物块做加速度减小的加速运动 D.甲、乙两物块可能做匀加速直线运动
9如图所示,有一磁感强度B=0.1T的水平匀强磁场,垂直匀强磁场放置一很长的金属框架,框架上有一导体ab保持与框架边垂直、由静止开始下滑.已知ab长10cm,质量为0.1g,电阻为0.1Ω,框架电阻不计,取g=10m/s2.求: (1)导体ab下落的最大加速度和最大速度; (2)导体ab在最大速度时产生的电功率.
10、如图所示,一金属方框abcd从离磁场区域上方高h处自由落下,然后进入与线框平面垂直的匀强磁场中,在进入磁场的过程中,可能发生的情况是 A.线框做加速运动,加速度aC.线框做减速运动 D.线框会跳回原处
8、如图2所示,两足够长平行金属导轨固定在水平面上,匀强磁场方向垂直导轨平面向下,金属棒ab、cd与导轨构成闭合回路且都可沿导轨无摩擦滑动,两金属棒ab、cd的质量之比为2∶1.用一沿导轨方向
的恒力F水平向右拉金属棒cd,经过足够长时间以后 ( BC ) A.金属棒ab、cd都做匀速运动 B.金属棒ab上的电流方向是由b向a C.金属棒cd所受安培力的大小等于2F/3 D.两金属棒间距离保持不变
11质量为m、电荷量为+q的小球在O点以初速度v0与水平方向成θ角射出,如图10所示,如果在某方向加上一定大小的匀强电场后,能保证小球仍沿v0方向做直线运动,试求所加匀强电场的最小值,加了这个电场后,经多少时间速度变为零?
答案 mgcos θq v0gsin θ 5
12如图14,平行板电容器的两个极板与水平地面成一角度,两极板与一直流电源相连.若一带电粒子恰能沿图中所示水平直线通过电容器,则在此过程中,该粒子( ) A.所受重力与电场力平衡 B.电势能逐渐增加 C.动能逐渐增加 D.做匀变速直线运动
13.如图所示,水平放置的平行金属板a、b分别与电源的两极相连,带电液滴P在金属板a、b间保持静止,现设法使P固定,再使两金属板a、b分别绕过中心点O、O′且垂直于纸面的轴顺时针转相同的小角度α,然后释放P,则P在电场内将做( ) A.匀速直线运动 B.水平向右的匀加速直线运动 C.斜向右下方的匀加速直线运动 D.曲线运动