高考物理一轮复习 第三章 微专题16 应用牛顿第二定律解决瞬时问题

应用牛顿第二定律解决瞬时问题1考点及要求：(1)牛顿运动定律()；(2)牛顿运动定律的应用().2.方法与技巧：(1)刚性绳(或接触面)：一种不发生明显形变就能产生弹力的物体，剪断(或脱离)后，弹力立即改变或消失，不需要形变恢复时间，一般题目中所给的细线、轻杆和接触面在不加特殊说明时，均可按此模型处理；(2)弹簧(或橡皮绳)：此种物体的特点是形变量大，形变恢复需要较长时间，在瞬时问题中，其弹力的大小往往可以看成是不变的1(弹簧模型)如图1所示，质量均为m的木块A和B用一轻弹簧相连，竖直放在光滑的水平面上，木块A上放有质量为2m的木块C，三者均处于静止状态现将木块C迅速移开，若重力加速度为g，则在木块C移开的瞬间()图1A木块B对水平面的压力迅速变为2mgB弹簧的弹力大小为mgC木块A的加速度大小为2gD弹簧的弹性势能立即减小2(杆模型)如图2所示，质量为m的小球用水平轻弹簧系住，并用倾角为30的光滑木板AB托住，小球恰好处于静止状态当木板AB突然向下撤离的瞬间，小球的加速度大小为()图2A.g B0 Cg D.g3. (多选)如图3所示，A、B两物块质量均为m，用一轻弹簧相连，将A用长度适当的轻绳悬挂于天花板上，系统处于静止状态，B物块恰好与水平桌面接触，此时轻弹簧的伸长量为x，现将悬绳剪断，则下列说法正确的是()图3A悬绳剪断瞬间A物块的加速度大小为2gB悬绳剪断瞬间A物块的加速度大小为gC悬绳剪断后A物块向下运动距离2x时速度最大D悬绳剪断后A物块向下运动距离x时加速度最小4.如图4所示，质量为M的框架放在水平地面上，一轻弹簧上端固定在框架上，下端连接一个质量为m的小球，小球上下振动时，框架始终没有跳起当框架对地面压力为零瞬间，小球的加速度大小为()图4Ag B.gC0 D.g5(多选)如图5所示，弹簧p和细绳q的上端固定在天花板上，下端用小钩钩住质量为m的小球C，弹簧、细绳和小钩的质量均忽略不计静止时p、q与竖直方向的夹角均为60.下列判断正确的有()图5A若p和球突然脱钩，则脱钩后瞬间q对球的拉力大小为mgB若p和球突然脱钩，则脱钩后瞬间球的加速度大小为gC若q和球突然脱钩，则脱钩后瞬间p对球的拉力大小为mgD若q和球突然脱钩，则脱钩后瞬间球的加速度大小为g6. (多选)如图6所示，在动摩擦因数0.2的水平面上，质量m2 kg的物块与水平轻弹簧相连，物块在与水平方向成45角的拉力F作用下处于静止状态，此时水平面对物块的弹力恰好为零，g取10 m/s2，以下说法正确的是()图6A此时轻弹簧的弹力大小为20 NB当撤去拉力F的瞬间，物块的加速度大小为8 m/s2，方向向左C若剪断弹簧，则剪断的瞬间物块的加速度大小为8 m/s2，方向向右D若剪断弹簧，则剪断的瞬间物块的加速度为07.物块A1和A2、B1和B2质量均为m，A1、A2用刚性轻杆相连，B1、B2用轻质弹簧连接，两个装置都放在水平支托物上，处于平衡状态，如图7所示今突然迅速地撤去支托物，让物块下落，在撤去支托物的瞬间，A1、A2受到的合力分别为FA1和FA2，B1、B2受到的合力分别为FB1和FB2，则()图7AFA10，FA22mg，FB10，FB22mgBFA1mg，FA2mg，FB10，FB22mgCFA10，FA22mg，FB1mg，FB2mgDFA1mg，FA2mg，FB1mg，FB2mg答案解析1C2A撤离木板之前，小球处于三力平衡状态，木板对小球的弹力大小等于mg.当木板突然撤离的瞬间，木板的弹力消失，但小球的重力不变，弹簧的弹力也不变，重力与弹簧的弹力的合力大小依旧等于木板对小球的弹力mg，根据牛顿第二定律有mgma，得ag，选项A正确3AC剪断悬绳前，对B受力分析，B受到重力和弹簧的弹力，知弹力Fmg，剪断瞬间，对A分析，A的合力为F合mgF2mg，根据牛顿第二定律，得a2g，故选项A正确，B错误弹簧开始处于伸长状态，弹力Fmgkx.当向下压缩，mgFkx时，速度最大，xx，所以下降的距离为2x，选项C正确，D错误4D以框架为研究对象进行受力分析可知，当框架对地面压力为零时，其重力与弹簧对其弹力平衡，即FMg，故可知弹簧处于压缩状态，再以小球为研究对象分析受力可知Fmgma，联立可解得，小球的加速度大小为ag，故选项D正确5BD原来p、q对球的拉力大小均为mg.p和球脱钩后，球将开始沿圆弧运动，将q受的力沿法向和切线正交分解，如图甲，得Fmgcos 600，即Fmg，合力为mgsin 60ma，故ag，选项A错误，B正确；q和球突然脱钩后瞬间，p的拉力未来得及改变，仍为mg，因此合力为mg，如图乙，球的加速度大小为g.故选项C错误，D正确6AB物块在重力、拉力F和弹簧的弹力作用下处于静止状态，由平衡条件得kxFcos ，mgFsin ，解得弹簧的弹力kx20 N，故选项A正确；撤去拉力F的瞬间，由牛顿第二定律得kxmgma1，解得a18 m/s2，方向向左，故选项B正确；剪断弹簧的瞬间，弹簧的弹力消失，则Fcos ma2，解得a210 m/s2，方向向右，故选项C、D错误7B撤去支托物的瞬间，由于轻杆是刚体(认为无形变)，所以弹力马上发生变化，A1、A2立即做自由落体运动，轻杆与A1、A2间弹力为零，所以FA1FA2mg；撤去支托物前，由平衡条件知弹簧弹力大小为mg，撤去支托物的瞬间，弹簧的形变因物块静止的惯性而不能马上改变，弹力仍保持原值，所以B1受的合力FB10，B2受的合力FB22mg，故选项B正确