专题03 牛顿第二定律的瞬时性
重难讲练
1. 求解瞬时加速度的一般思路
2. 加速度可以随着力的突变而突变,而速度的变化需要一个积累的过程,不会发生突变。 【典例1】 两个质量均为m的小球,用两条轻绳连接,处于平衡状态,如图4所示。现突然迅速剪断轻绳
OA,让小球下落,在剪断轻绳的瞬间,设小球A、B的加速度分别用a1和a2表示,则( )
A.a1=g,a2=g C.a1=g,a2=0 【答案】 A
【解析】 由于绳子张力可以突变,故剪断OA后小球A、B只受重力,其加速度a1=a2=g。故选项A正确。 【典例2】(2019届福建省厦门市湖滨中学高三上第一次阶段检测)
如图,物块a、b和c的质量相同,a和b、b和c之间用完全相同的轻弹簧S1和S2相连,通过系在a上的细线悬挂于固定点O.整个系统处于静止状态,现将细线剪断,将物块a的加速度的大小记为a1,S1和S2相对于原长的伸长分别记为Δl1和Δl2,重力加速度大小为g.在剪断的瞬间( )
B.a1=0,a2=2g D.a1=2g,a2=0
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A. a1=3g B. a1=0 C. Δl1=2Δl2 D. Δl1=Δl2 【答案】AC 【解析】
对a、b、c分别受力分析如图,
根据平衡条件,有: 对a:F2=F1+mg 对b:F1=F+mg 对c:F=mg 所以:F1=2mg
故C正确,D错误。故选AC。
【典例3】如图所示,A、B、C三球的质量均为m,轻质弹簧一端固定在斜面顶端、另一端与A球相连,A、
B间由一轻质细线连接,B、C间由一轻杆相连。倾角为θ的光滑斜面固定在地面上,弹簧、细线与轻杆均
平行于斜面,初始系统处于静止状态,细线被烧断的瞬间,下列说法正确的是( )
A.A球的加速度沿斜面向上,大小为gsin θ B.C球的受力情况未变,加速度为0
C.B、C两球的加速度均沿斜面向下,大小均为gsin θ D.B、C之间杆的弹力大小为0 【答案】 CD
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的弹力不变,根据牛顿第二定律得A球的加速度沿斜面向上,大小a=2gsin θ,选项A错误;细线被烧断的瞬间,把B、C看成整体,根据牛顿第二定律得B、C球的加速度a′=gsin θ,均沿斜面向下,选项B错误,C正确;对C进行受力分析,C受重力mg、杆的弹力F和斜面的支持力,根据牛顿第二定律得mgsinθ+F=ma′,解得F=0,所以B、C之间杆的弹力大小为0,选项D正确。 【跟踪训练】
1.一轻弹簧上端固定,下端挂一物块甲,甲与乙用一细线相连,甲、乙质量相等,当甲、乙间的连线被剪断的瞬间, 甲、乙的加速度大小记作a甲和a乙,那么
A. a甲=0,a乙=g B. a甲=0,a乙=0 C. a甲=g,a乙=g D. a甲=g,a乙=0 【答案】C
【解析】绳被剪断前,以整体为研究对象得到,弹簧的拉力等于2mg。绳被剪断瞬间,乙只受重力,所以甲所受弹簧的拉力不变,仍为2mg,所以合力为mg,方向向上,其加速度
,C正确.
,
2. 如图,质量为1.5 kg的物体A静止在竖直的轻弹簧上,质量为0.5 kg的物体B由细线悬挂在天花板上,
B与A刚好接触但不挤压。现突然将细线剪断,则剪断后瞬间A、B间的作用力大小为(g取10 m/s2)( )
A.0 【答案】 D
【解析】 当细线剪断瞬间,细线的弹力突然变为零,则B物体与A物体突然有了相互作用的弹力,此时
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B.2.5 N C.5 N D.3.75 N