2023高考物理异构异模复习考案撬分法习题：专题三　牛顿运动定律 3-2 Word版含解析

1．(多选)如图(a)，一物块在t＝0时刻滑上一固定斜面，其运动的v­t图线如图(b)所示。若重力加速度及图中的v0、v1、t1均为已知量，则可求出()点击观看解答视频A．斜面的倾角B．物块的质量C．物块与斜面间的动摩擦因数D．物块沿斜面向上滑行的最大高度答案ACD解析设物块的质量为m、斜面的倾角为θ，物块与斜面间的动摩擦因数μ，物块沿斜面上滑和下滑时的加速度大小分别为a1和a2，根据牛顿第二定律有：mgsinθ＋μmgcosθ＝ma1，mgsinθ－μmgcosθ＝ma2。再结合v­t图线斜率的物理意义有：a1＝eq\f(v0,t1)，a2＝eq\f(v1,t1)。由上述四式可见，无法求出m，可以求出θ、μ，故B错误，A、C均正确。0～t1时间内的v­t图线与横轴包围的面积大小等于物块沿斜面上滑的最大距离，θ已求出，故可以求出物块上滑的最大高度，故D正确。2．若货物随升降机运动的v­t图象如图所示(竖直向上为正)，则货物受到升降机的支持力F与时间t关系的图象可能是()答案B解析由v­t图象可知，升降机的运动过程为：向下加速(失重：F＜mg)→向下匀速(F＝mg)→向下减速(超重：F＞mg)→向上加速(超重：F＞mg)→向上匀速(F＝mg)→向上减速(失重：F＜mg)，对照F­t图象可知，B正确。3.(多选)如图，升降机内有一固定斜面，斜面上放一物块。开始时，升降机做匀速运动，物块相对于斜面匀速下滑。当升降机加速上升时，()A．物块与斜面间的摩擦力减小B．物块与斜面间的正压力增大C．物块相对于斜面减速下滑D．物块相对于斜面匀速下滑答案BD解析当升降机匀速运动，物块相对于斜面匀速下滑时有：mgsinθ＝μmgcosθ，则μ＝tanθ(θ为斜面倾角)，当升降机加速上升时，设加速度为a；物块处于超重状态，超重ma。物块“重力”变为G′＝mg＋ma，支持力变为N′＝(mg＋ma)cosθ＞mgcosθ，B对。“重力”沿斜面向下的分力G下′＝(mg＋ma)sinθ，沿斜面摩擦力变为f′＝μN′＝μ(mg＋ma)cosθ＞μmgcosθ，A错误。f′＝μ(mg＋ma)cosθ＝tanθ(mg＋ma)cosθ＝(mg＋ma)sinθ＝G下′，所以物块仍沿斜面匀速运动，D对，C错误。4．如图所示，一木块在光滑水平面上受到一个恒力F作用而运动，前方固定一个轻质弹簧，当木块接触弹簧后，下列判断正确的是()A．将立即做匀减速直线运动B．将立即做变减速直线运动C．在弹簧弹力大小等于恒力F时，木块的速度最大D．在弹簧处于最大压缩量时，木块的加速度为零答案C解析当木块接触弹簧后，恒力F先大于弹簧的弹力，后小于弹簧的弹力，木块先做加速运动后做减速运动，随着弹簧弹力的增大，加速度先减小后增大，故木块先做加速度减小的变加速运动，后做加速度增大的变减速运动。当弹簧弹力大小等于恒力F时，木块的速度最大，选项A、B错误，C正确；在弹簧处于最大压缩量时，弹簧的弹力大于恒力F，合力向右，加速度不为零，选项D错误。5.为了让乘客乘车更为舒适，某研究小组设计了一种新的交通工具，乘客的座椅能随着坡度的变化而自动调整，使座椅始终保持水平，如图所示，当此车减速上坡时(仅考虑乘客与水平面之间的作用)，关于乘客下列说法正确的是()A．不受摩擦力的作用B．受到水平向左的摩擦力作用C．处于超重状态D．所受合力竖直向上答案B解析对乘客进行受力分析。乘客受重力、支持力，由于乘客加速度沿斜面向下，而静摩擦力必沿水平方向，乘客有水平向左的分加速度，所以受到向后(水平向左)的摩擦力作用，选项A错误，B正确；此车减速上坡，整体的加速度沿斜面向下，乘客具有向下的分加速度，所以根据牛顿运动定律可知乘客处于失重状态，选项C错误；由于乘客加速度沿斜面向下，根据牛顿第二定律得所受合力沿斜面向下，选项D错误。6．(多选)如图所示是某同学站在力板传感器上做下蹲—起立的动作时记录的压力F随时间t变化的图线。由图线可知该同学()A．体重约为650NB．做了两次下蹲—起立的动作C．做了一次下蹲—起立的动作，且下蹲后约2s起立D．下蹲过程中先处于超重状态后处于失重状态答案AC解析当该同学站在力板传感器上静止不动时，其合力为零，即压力读数恒等于该同学的体重值，由图线可知：该同学的体重为650N，A正确；每次下蹲，该同学都将经历先向下做加速(加速度方向向下)、后减速(加速度方向向上)的运动，即先经历失重状态，后经历超重状态，读数F先小于体重，后读数F大于体重；每次起立，该同学都将经历先向上做加速(加速度方向向上)、后减速(加速度方向向下)的运动，即先经历超重状态，后经历失重状态，读数F先大于体重、后小于体重。由图线可知：C正确，B、D错误。7.如图甲所示，在木箱内粗糙斜面上静止一个质量为m的物体，木箱竖直向上运动的速度v与时间t的变化规律如图乙所示，物体始终相对斜面静止，斜面对物体的支持力和摩擦力分别为N和f，则下列说法正确的是()A．在0～t1时间内，N增大，f减小B．在0～t1时间内，N减小，f增大C．在t1～t2时间内，N增大，f增大D．在t1～t2时间内，N减小，f减小答案D解析在0～t1时间内，根据速度—时间图线知，物体做加速运动，加速度逐渐减小。设斜面倾角为θ，对物体研究，在竖直方向上有Ncosθ＋fsinθ－mg＝ma，Nsinθ＝fcosθ，因加速度减小，则支持力N和摩擦力f减小，在t1～t2时间内，根据速度—时间图线知，物体做减速运动，加速度逐渐增大。对物体研究，在竖直方向上有mg－(Ncosθ＋fsinθ)＝ma，Nsinθ＝fcosθ，因加速度逐渐增大，则支持力N和摩擦力f逐渐减小，选项D正确，A、B、C错误。8．下暴雨时，有时会发生山体滑坡或泥石流等地质灾害。某地有一倾角为θ＝37°eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(sin37°＝\f(3,5)))的山坡C，上面有一质量为m的石板B，其上下表面与斜坡平行；B上有一碎石堆A(含有大量泥土)，A和B均处于静止状态，如图所示。假设某次暴雨中，A浸透雨水后总质量也为m(可视为质量不变的滑块)，在极短时间内，A、B间的动摩擦因数μ1减小为eq\f(3,8)，B、C间的动摩擦因数μ2减小为0.5，A、B开始运动，此时刻为计时起点；在第2s末，B的上表面突然变为光滑，μ2保持不变。已知A开始运动时，A离B下边缘的距离l＝27m，C足够长。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。取重力加速度大小g＝10m/s2。求：(1)在0～2s时间内A和B加速度的大小；(2)A在B上总的运动时间。点击观看解答视频答案(1)3m/s21m/s2(2)4s解析(1)在0～2s时间内，A和B的受力如图所示，其中f1、N1是A与B之间的摩擦力和正压力的大小，f2、N2是B与C之间的摩擦力和正压力的大小，方向如图所示。由滑动摩擦力公式和力的平衡条件得f1＝μ1N1①N1＝mgcosθ②f2＝μ2N2③N2＝N1′＋mgcosθ④规定沿斜面向下为正方向。设A和B的加速度分别为a1和a2，由牛顿第二定律得mgsinθ－f1＝ma1⑤mgsinθ－f2＋f1′＝ma2⑥N1＝N1′⑦f1＝f1′⑧联立①②③④⑤⑥⑦⑧式，并代入题给条件得a1＝3m/s2⑨a2＝1m/s2⑩(2)在t1＝2s时，设A和B的速度分别为v1和v2，则v1＝a1t1＝6m/s⑪v2＝a2t1＝2m/s⑫t>t1时，设A和B的加速度分别为a1′和a2′。此时A与B之间摩擦力为零，同理可得a1′＝6m/s2⑬a2′＝－2m/s2⑭即B做减速运动。设经过时间t2，B的速度减为零，则有v2＋a2′t2＝0⑮联立⑫⑭⑮式得t2＝1s⑯在(t1＋t2)时间内，A相对于B运动的距离为s＝eq\b\lc\(\rc\(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)a1t\o\al(2,1)＋))eq\b\lc\\rc\)(\a\vs4\al\co1(v1t2＋\f(1,2)a1′t\o\al(2,2)))－eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)a2t\o\al(2,1)＋v2t2＋\f(1,2)a2′t\o\al(2,2)))＝12m<27m⑰此后B静止不动，A继续在B上滑动。设再经过时间t3后A离开B，则有l－s＝(v1＋a1′t2)t3＋eq\f(1,2)a1′teq\o\al(2,3)⑱可得t3＝1s(另一解不合题意，舍去)⑲设A在B上总的运动时间为t总，有t总＝t1＋t2＋t3＝4s(利用下面的速度图线求解，正确的，参照上述答案给分。)9．公路上行驶的两汽车之间应保持一定的安全距离。当前车突然停止时，后车司机可以采取刹车措施，使汽车在安全距离内停下而不会与前车相碰。通常情况下，人的反应时间和汽车系统的反应时间之和为1s。当汽车在晴天干燥沥青路面上以108km/h的速度匀速行驶时，安全距离为120m。设雨天时汽车轮胎与沥青路面间的动摩擦因数为晴天时的2/5，若要求安全距离仍为120m，求汽车在雨天安全行驶的最大速度。答案20m/s解析设路面干燥时，汽车与路面间的动摩擦因数为μ0，刹车时汽车的加速度大小为a0，安全距离为s，反应时间为t0，由牛顿第二定律和运动学