2017版高考物理一轮复习 第1-10章_23

1 第 2 讲 牛顿运动定律的应用 题组一 动力学中的两类基本问题 1静止在光滑水平地面上的物体的质量为 2 kg，在水平恒力 F 推动下开始运动，4 s 末它 的速度达到 4 m/s，则 F 的大小为 ( ) A2 N B1 N C4 N D8 N 解析 在水平恒力 F 推动下物体做匀加速直线运动的加速度为 a1 m/s21 v 0t1 44 m/s2。 由牛顿第二定律得 F ma21 N2 N。 答案 A 2在交通事故的分析中，刹车线的长度是很重要的依据。刹车线是指汽车刹车后，停止转 动的轮胎在地面上发生滑动时留下的滑动痕迹。在某次交通事故中，汽车的刹车线长度 是 14 m，假设汽车轮胎与地面间的动摩擦因数恒为 0.7， g 取 10 m/s2，则汽车刹车前 的速度为 ( ) A7 m/s B10 m/s C14 m/s D20 m/s 解析 设汽车刹车后滑动的加速度大小为 a，由牛顿第二定律可得 mg ma，所以 a g ，由匀变速直线运动的规律得 v 2 as，故汽车刹车前的速度为 v020 14 m/s，选项 C 正确。2as 2 gs 答案 C 3用 30 N 的水平外力 F 拉一个静放在光滑水平面上质量为 20 kg 的物体，力 F 作用 3 s 后撤去，则第 5 s 末物体的速度和加速度分别为 ( ) A v4.5 m/s， a1.5 m/s 2 B v1.5 m/s， a7.5 m/s 2 C v4.5 m/s， a0 D v7.5 m/s， a0 解析 由题意知在前 3 s 内，物体的加速度 a1 1.5 m/s2，3 s 末的速度 Fm v a1t4.5 m/s，力 F 撤去后物体做匀速直线运动，所以第 5 s 末物体的速度为 4.5 m/s，加速度为 0。故选项 C 正确。 2 答案 C 4(2016金华市十校调研)行车过程中，如果车距不够，刹车不及时，汽车将发生碰撞， 车里的人可能受到伤害，为了尽可能地减轻碰撞引起的伤害，人们设计了安全带。假定 乘客质量为 70 kg，汽车车速为 90 km/h，从踩下刹车到车完全停止需要的时间为 5 s，安全带对乘客的作用力大小约为(不计人与座椅间的摩擦) ( ) A450 N B400 N C350 N D300 N 解析 汽车的速度 v090 km/h25 m/s 设汽车匀减速的加速度大小为 a，则 a 5 m/s 2 v0t 对乘客应用牛顿第二定律可得： F ma705 N350 N，所以 C 正确。 答案 C 5一个木块以某一水平初速度自由滑上粗糙的水平面，在水平面上运动的 v t 图象如图 所示。已知重力加速度为 g，则根据图象不能求出的物理量是( ) A木块的位移 B木块的加速度 C木块所受摩擦力 D木块与桌面间的动摩擦因数 解析 位移可由图象与时间轴所围的面积求出，由 v t 图线的斜率可求出加速度 a， 由牛顿第二定律知， a g ，故动摩擦因数 也可求出，由于不知木块的质量，故不 能求出木块所受摩擦力。 答案 C 6(20152016 诸暨市第一学期期末)如图所示，一个质量 m5 kg 的物体在光滑水平面上，对物体施加一个 F10 N 的水平拉力，使物体由静止开始做匀加速直线运动。求： 3 (1)物体加速度的大小 a； (2)第 2 s 末物体速度的大小 v； (3)前 2 s 内物体位移的大小 x。 解析 (1)由牛顿第二定律： F ma 代入数据得： a2 m/s 2 (2)由匀变速直线运动速度公式： v at 代入数据得： v4 m/s (3)由匀变速直线运动位移公式： x at2 12 代入数据得： x4 m 答案 (1)2 m/s 2 (2)4 m/s (3)4 m 7质量为 3 kg 的物体放在水平地面上，在水平恒力 F 的作用下做匀加速直线运动，4 s 末撤去此水平恒力 F。物体运动的 v t 图象如图所示。求： (1)物体在 04 s 的加速度大小？ (2)物体在 410 s 的位移大小？ (3)物体所受的摩擦力大小？ 解析 设加速运动时间为 t1，减速运动时间为 t2，运动过程最大速度为 v1 (1)04 s 内的加速度大小 a1 得 a13 m/s 2 v1t1 (2)410 s 的加速度大小 a2 ，得 a22 m/s 2 v1t2 410 s 的位移大小 x2 a2t ，得 x236 m 12 2 (3)由牛顿第二定律 Ff ma2 得 Ff6 N 答案 (1)3 m/s 2 (2)36 m (3)6 N 8在“爸爸去哪儿”节目中，爸爸和孩子们进行了山坡滑草运动项目，该山坡可看成倾角 37的斜面，一名孩子连同滑草装置总质量 m80 kg，他从静止开始匀加速下滑， 在时间 t5 s 内沿斜面滑下的位移 x50 m。(不计空气阻力，取 g10 m/s2，sin 4 370.6，cos 370.8)问： (1)孩子连同滑草装置在下滑过程中受到的摩擦力 Ff为多大？ (2)滑草装置与草皮之间的动摩擦因数 为多大？ (3)孩子连同滑草装置滑到坡底后，爸爸需把他连同装置拉回到坡顶，试求爸爸至少用 多大的力才能拉动？ 解析 (1)由位移公式 x at2 12 沿斜面方向，由牛顿第二定律得： mgsin Ff ma 联立并代入数值后，得 Ff m(gsin )160 N 2xt2 (2)在垂直斜面方向上， FN mgcos 0 又 Ff F N 联立并代入数值后，得 0.25 Ffmgcos (3)沿斜面方向， F mgsin Ff0 代入数值后得： F640 N 答案 (1)160 N (2)0.25 (3)640 N 9(20152016 诸暨市第一学期期末)在山区或沟谷深壑地区，往往会因为长时间的暴雨 引发山体滑坡，并携带有大量石块滑落。某地有两个坡度相同的山坡刚好在底端互相对 接，在暴雨中有石块从一侧山坡滑落后冲上另一侧山坡，如图 1 所示。现假设两山坡与 水平面间的夹角均为 37，石块在下滑过程中与坡面间的动摩擦因数均为 0.25，石块在左侧山坡 A 处由静止开始下滑时，离水平地面的高度 h14.8 m，然 后冲上右侧山坡，其简化图如图 2 所示。已知石块经过最低的 P 点前后的速度大小不变， 重力加速度 g10 m/s 2，sin 370.6，cos 370.8。 (1)求石块滑到最低点 P 时的速度大小 v； (2)求石块冲上右侧山坡最高点 B 时离水平面的高度 h2； (3)当石块在 A 点以多大的初速度 v0下滑，刚好能到达右侧山坡与 A 等高处？ 5 解析 (1)设石块从 A 到 P 的过程中加速度为 a1，则 mgsin mg cos ma1 代入得： a14 m/s 2 v202 a1 h1sin 代入得： v8 m/s 石块滑到最低点 P 时的速度大小 8 m/s (2)设石块从 P 到 B 的过程中，加速度为 a2，则 mgsin mg cos ma2 代入得： a28 m/s 2(注：没有负号也对) 0 v22 a2 h2sin 代入得： h22.4 m (3)刚好能到达右侧山坡与 A 等高处，设石块在底端的速度为 v1，则 0 v 2 a221 h1sin 对比计算得： v18 m/s2 石块从 A 到 P 的过程中： v v 2 a121 20 h1sin 对比计算得： v08 m/s 答案 (1)8 m/s (2)2.4 m (3)8 m/s 题组二 对超重、失重的理解 10关于超重和失重的下列说法中，正确的是 ( ) A超重就是物体所受的重力增大了，失重就是物体所受的重力减小了 B物体做自由落体运动时处于完全失重状态，所以做自由落体运动的物体不 受重力作用 C物体具有向上的速度时处于超重状态，物体具有向下的速度时处于失重状 态 D物体处于超重或失重状态时，物体的重力始终存在且不发生变化 解析 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，超 重和失重并非物体的重力发生变化，而是物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力发生了 6 变化，综上所述，A、B、C 均错，D 正确。 答案 D 11小明站在电梯里，当电梯以加速度 5 m/s2加速下降时，小明受到的支持力 ( ) A小于重力，但不为零 B大于重力 C等于重力 D等于零 解析 由牛顿第二定律结合受力分析可知支持力小于重力，但不为零，选 A；或者由超 重、失重的知识可知，当物体有向下的加速度时处于失重状态，压力(或支持力)小于重 力。 答案 A 12某同学背着书包坐竖直升降的电梯，当感觉到背的书包变“轻”时，电梯可能在 ( ) A匀速下降 B匀速上升 C加速下降 D加速上升 解析 感觉到背的书包变“轻”说明此时书包处于失重状态，有向下的加速度，物体可 能减速上升或加速下降。 答案 C 13(20152016 诸暨市第一学期期末考试)跳伞表演是人们 普遍喜欢的观赏性体育项目。如图所示，在运动员从直升 飞机上由静止跳下到安全着地的整个过程中，下列说法中 正确的是 ( ) A运动员始终处于超重状态 B运动员的速度始终在不断增加 C降落伞受到空气的阻力始终是不变的 D绳对运动员的作用力与运动员对绳的作用力始终大小相等 答案 D 14.(2016江门学业水平模拟)如图所示，弹簧秤上端固定在升降机的 顶上，另一端挂一重物，升降机静止时弹簧的伸长量为 L，当升降 机做下列哪种运动时，弹簧的伸长量增大( ) A升降机向上匀速运动 7 B升降机向上匀减速运动 C升降机向下匀加速运动 D升降机向下匀减速运动 解析 弹簧的伸长量要增加，即弹簧的弹力要变大，此时物体的合外力方向向上，加速 度向上。升降机做向上的匀加速运动或向下的匀减速运动，故只有选项 D 正确。 答案 D 题组三 实验探究 15在用实验“探究加速度和力、质量的关系”时，下列关于实验的思路和数据分析，不 正确的是 ( ) A实验的基本思想是：保持物体的质量不变，测量物体在不同力作用下的加 速度，分析加速度与力的关系 B实验的基本思想是：保持物体所受力相同，测量质量不同的物体在该力作 用下的加速度，分析加速度与质量的关系 C在处理实验数据中，以 a 为纵坐标， F 为横坐标，根据数据在坐标系中描 点，若这些点在一条过原点的直线上，说明 a 与 F 成正比 D在处理实验数据时，以 a 为纵坐标， m 为横坐标，根据数据在坐标系中描 点，若这些点在一条过原点的直线上，说明 a 与 m 成正比 解析 本实验就是利用控制变量法得到 a、 F、 m 三者的关系，A、B、C 项所述实验的思 路和道理符合要求，D 项中这些点不在过原点的一条直线上，D 项错误。 答案 D 16在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，关于平衡摩擦力的说法中正确的是 ( ) A “平衡摩擦力”的本质就是想法让小车受到的摩擦力为零 B “平衡摩擦力”的本质就是使小车所受的细绳的拉力与所受到的摩擦阻力 相平衡 C “平衡摩擦力”的目的就是要使小车所受的合力等于所挂钩码通过细绳对 小车施加的拉力 D “平衡摩擦力”时应将小车在钩码通过细绳和滑轮而拉动运动过程中进行 调整 答案 C 8 17如图所示为某同学安装的“探究加速度和力、质量的关系”的实验装置，在小车的前 端固定一个传感器，和砂桶连接的细线接在传感器上，通过传感器可显示出细线的拉力。 在图示状态下开始做实验。 (1)从图上可以看出，该同学在装置和操作中的主要错误是_ _。 (2)若砂和砂桶的质量为 m，小车和传感器的总重量为 M，做好此实验_(填 “需要”或“不需要”) Mm 的条件。 解析 (2)不加传感器时将砂和砂桶的重力作为细线的拉力，而接了传感器后细线的拉 力可以直接读出。 答案 (1)未平衡摩擦力；细线与木板不平行；开始实验时，小车离打点计时器太远 (2)不需要 18如图所示，利用弹簧测力计探究作用力与反作用力关系的实验中： (1)关于实验以下说法正确的是_。 A若滑块静止不动，则弹簧测力计 A 对 B 的拉力与 B 对 A 的拉力大小相等 B若滑块做匀速直线运动，则弹簧测力计 A 对 B 的拉力与 B 对 A 的拉力大小不相等 C若滑块做匀加速直线运动，则弹簧测力计 A 对 B 的拉力与 B 对 A 的拉力大小不相等 D若滑块做变加速直线运动，则弹簧测力计 A 对 B 的拉力与 B 对 A 的拉力大小不相等 (2)如图所示，在弹簧测力计的指针下面放上一点泡沫塑料的作用是_。 A为了增大指针受到的阻力 B可以帮助我们记录下指针示数的最大值 C防止指针与弹簧测力计外壳间的摩擦 D防止测的力超过弹簧测力计的测量范围 解析 (1)弹簧测力计 A 对 B 的拉力与 B 对 A 的拉力大小关系与运动状态无关，作用力 与反作用力总是大小相等。故选项 A 正确。(2)在弹簧测力计的指针下面放上一点泡沫 9 塑料，可以做成带“记忆功能”的弹簧测力计，在实验中泡沫塑料停在拉力最大的位置 上，方便我们记录指针示数。故选项 B 正确。 答案 (1)A (2)B 19(20152016 诸暨市第一学期期末)在“探究作用力与反作用力的关系”的实验中 (1)在紧靠弹簧秤指针旁边放小泡沫