专题02-牛顿运动定律与直线运动-2022年高三物理二轮复习(解析版)

2022年高三物理二轮复习资料（命题规律+知识荟萃+经典例题+精选习题）（江苏专用）专题02牛顿运动定律与直线运动【命题规律】1、命题角度：（1）匀变速直线运动规律及应用；（2）牛顿运动定律及应用；（3）运动学和动力学图像.2、常考题型：选择题．【知识荟萃】★考向一匀变速直线运动规律的应用基本公式v＝v0＋at，x＝v0t＋eq\f(1,2)at2，v2－veq\o\al(2,0)＝2ax。重要推论veq\s\do9(\f(t,2))＝eq\f(v0＋v,2)（利用平均速度求瞬时速度）；veq\s\do9(\f(x,2))＝eq\r(\f(veq\o\al(2,0)＋v2,2))；Δx＝aT2（用逐差法测加速度）。符号法则选定正方向，将矢量运算转化为代数运算。1．匀变速直线运动问题常用的六种解题方法2．两种匀减速直线运动的分析方法（1）刹车问题的分析末速度为零的匀减速直线运动问题常用逆向思维法，对于刹车问题，应先判断车停下所用的时间，再选择合适的公式求解．（2）双向可逆类运动分析匀减速直线运动速度减为零后反向运动，全过程加速度的大小和方向均不变，故求解时可对全过程列式，但需注意x、v、a等矢量的正负及物理意义．3．处理追及问题的常用方法过程分析法函数法Δx＝x乙＋x0－x甲为关于t的二次函数，当t＝－eq\f(b,2a)时有极值，令Δx＝0，利用Δ＝b2－4ac判断有解还是无解，是追上与追不上的条件图像法画出v－t图像，图线与t轴所围面积表示位移，利用图像更直观★考向二牛顿运动定律的应用动力学两类基本问题的解题思路1．超重与失重2．瞬时加速度问题★考向三连接体问题1．整体法与隔离法的选用技巧整体法的选取原则若连接体内各物体具有相同的加速度，且不需要求物体之间的作用力隔离法的选取原则若连接体内各物体的加速度不相同，或者需要求出系统内物体之间的作用力整体法、隔离法的交替运用若连接体内各物体具有相同的加速度，且需要求出物体之间的作用力，可以先整体求加速度，后隔离求内力2.连接体问题中常见的临界条件接触与脱离接触面间弹力等于0恰好发生滑动摩擦力达到最大静摩擦力绳子恰好断裂绳子张力达到所承受的最大力绳子刚好绷直与松弛绳子张力为03.常见连接体三种情况中弹簧弹力、绳的张力相同且与接触面是否光滑无关常用隔离法常会出现临界条件★考向四运动学和动力学图像1．常见图像常见图像斜率k面积两图像交点x－t图像eq\f(Δx,Δt)＝v表示相遇v－t图像eq\f(Δv,Δt)＝a位移x不表示相遇，往往是距离最大或最小的临界点a－t图像速度变化Δv表示此时加速度相等2.非常规图像非常规图像（举例）函数表达式斜率k纵截距bv2－x图像由v2－v02＝2ax得v2＝v02＋2ax2av02eq\f(x,t)－t图像由x＝v0t＋eq\f(1,2)at2得eq\f(x,t)＝v0＋eq\f(1,2)ateq\f(1,2)av0a－F图像由F－μmg＝ma得a＝eq\f(F,m)－μgeq\f(1,m)－μg【经典例题】【例题1】某物体做匀变速直线运动，设该物体运动的时间为t，位移为x，其图象如图所示，则下列说法正确的是（）A．物体做的是匀加速直线运动 B．t=0时，物体的初速度为abC．0～b时间内物体的位移为ab2 D．经过2b时间物体的速度为0【答案】C【解析】ABD．由图象可知故的斜率代表，则由图可知由题意可知所以0〜b时间内物体做匀减速直线运动，经过b时间物体的速度为0，b〜2b时间内物体做反向的匀加速直线运动，故ABD错误；C．t=0时，物体的位移为x=0，t=b时，物体的位移为ab2，故0〜b时间内物体的位移为ab2，故C正确。故选C。【例题2】如图所示，两质点P、Q在光滑的水平面上分别以不同的速度向右运动，某时刻开始分别施以水平向左的力、，其中的大小不变，的大小由零逐渐增大，经过一段时间，它们恰好同时向右运动到最远，且位移大小相等。在此过程中，两质点同一时刻的瞬时速度与的关系是（）A．B．C．先，后D．先，后【答案】C【解析】在图像上，任意一点的切线的斜率数值上等于该时刻的加速度，由于Q的加速度由零不断增大，曲线切线的斜率的绝对值也应该从零开始不断增大，即曲线的切线应该从水平状态不断开始变陡，那么只有向右边凸出的下降的曲线才能满足条件，又因为Q与P运动时间相等，运动的位移大小相等，所以图像的曲线包围的面积相等，根据这些要求，曲线的起点，即质点Q的初速度比大于质点Q的初速度，且两条图像必定会相交，ABD错误，C正确；故选C。【例题3】在某个恶劣天气中，能见度很低，甲、乙两汽车在一条平直的单行道上，甲在前、乙在后同向行驶。某时刻两车司机听到前方有事故发生的警笛提示，同时开始刹车，两车刹车后的v－t图像如图所示，下列说法正确的是（）A．甲车的加速度大于乙车的加速度B．若t＝24s时两车未发生碰撞，则此时两车相距最远C．为避免两车发生碰撞，开始刹车时两车的间距至少为48mD．若两车发生碰撞，则可能是在开始刹车24s以后的某时刻发生的【答案】C【解析】A．甲车的加速度大小a1＝＝m/s2＝m/s2乙车的加速度大小a2＝＝m/s2＝m/s2所以甲车的加速度小于乙车的加速度，故A错误；B．t＝24s时，两车速度相等，开始时，甲在前、乙在后同向行驶，所以若t＝24s时两车未发生碰撞，则此时两车相距最近，故B错误；C．0~24s内，甲车的位移x1＝×24m＝288m乙车的位移x2＝×24m＝336m两者位移之差Δx＝x2－x1＝48m所以为避免两车发生碰撞，开始刹车时两车的间距至少为48m，故C正确；D．t＝24s时，两车速度相等，若两车速度相等时没有相撞，则速度相等后，甲车的速度比乙车的大，两车不可能相撞，故D错误；故选C。【例题4】如图所示，光滑竖直杆固定，杆上套一质量为m的环，环与轻弹簧一端相连，弹簧的另一端固定在O点，O点与B点在同一水平线上，BC>AB，AC=h，环从A处由静止释放运动到B点时弹簧仍处于伸长状态，整个运动过程中弹簧始终处于弹性限度内，重力加速度为g，环从A处开始运动时的加速度大小为2g，则在环向下运动的过程中（）A．环在B处的加速度大小为0 B．环在C处的速度大小为C．环从B到C一直做加速运动 D．环的速度最大的位置在B、C两点之间【答案】D【解析】A．环在处水平方向合外力为0，竖直方向上只受重力，所加速度为，A错误；B．环在运动过程中，OC的长度大于OA的长度，因此弹簧从A点到C点伸长量变大，弹性势能增加，如果物体的重力势能全部转化为动能则有可得物体的速度为，但是物体的重力势能转化为动能和弹性势能，因此速度小于，B错误；CD．环在处，根据牛顿第二定律弹力在竖直方向的分力环经过点向下做加速度减小的加速运动，滑动至距离点处时，弹簧的伸长量与在处大小相等，所以弹簧弹力在竖直方向的分力与重力等大反向，加速度为0，此时速度最大，之后环做减速运动，因为，所以环的速度最大的位置在B、C两点之间，环从B到C先加速后减速，C错误，D正确。故选D。【精选习题】一、单选题1．在2015年7月的喀山游泳世锦赛中，我国名将陈若琳勇夺女子十米跳台桂冠．她从跳台斜向上跳起，一段时间后落入水中，如图所示．不计空气阻力．下列说法正确的是（

）A．她在空中上升过程中处于超重状态B．她在空中下落过程中做自由落体运动C．她即将入水时的速度为整个跳水过程中的最大速度D．入水过程中，水对她的作用力大小等于她对水的作用力大小【答案】D【解析】A．不计空气阻力，在空中上升过程中只受重力，所以她的加速度方向向下，故处于失重状态，故A错误；B．她具有水平初速度，所以不是做自由落体运动，故B错误；C．入水过程中，开始时水对她的作用力大小（浮力和阻力）小于她的重力，所以先向下做一段加速运动，即入水后的速度先增大，故C错误；D．入水过程中，水对她的作用力和她对水的作用力，因是一对作用力与反作用力，所以入水过程中，水对她的作用力大小等于她对水的作用力大小，故D正确．2．质量为m的小球从地面以初速度v0竖直向上抛出，已知球所受的空气阻力大小与速度大小成正比．下列图象分别描述了小球在空中运动的速度大小v随时间t的变化关系和动能Ek随球距离地面高度h的变化关系，其中可能正确的是A． B．C． D．【答案】C【解析】A.v-t图象与t轴的交点表示小球到达最高点，速度为0，此时空气阻力为0，小球所受的合力等于重力，由牛顿第二定律得：mg=ma，a=g不为零，故A错误；B.空气阻力f=kv，上升过程由牛顿第二定律得：，因为速度减小，所以加速度a大小逐渐减小，不可能恒定不变，故B错误；CD.根据动能定理得：上升过程有△Ek=-（mg+kv）△h，得=-（mg+kv），v减小，||减小，Ek-h图象应是切线斜率逐渐减小的曲线．下降过程有△Ek=（mg-kv）△h，得=mg-kv，v增大，||减小，Ek-h图象应是切线斜率逐渐减小的曲线．故C正确，D错误．3．主动刹车功能是指车辆遇到突发危险情况时具有自主减速的能力。汽车正以的速度匀速行驶，突然正前方有一行人横穿马路，人的速度为，汽车立即启动刹车系统，开始匀减速运动，滑行了停下，质量为的司机在刹车过程中受到的合力为（）A． B． C． D．【答案】B【解析】由速度位移关系可得代入数据解得汽车加速度大小为a=5m/s2由牛顿第二定律可得，司机在刹车过程中受到的合力为F=ma=400N故选B。4．皮球从一定高度处由静止下落，t1时刻与地面碰撞后反弹，t2时刻上升到最高点，皮球运动时受到的空气阻力大小恒定，取皮球落地点为原点建立坐标系，竖直向上为正方向，下列皮球位置x与时间t的关系图像中，能描述该过程的是（）A． B．C． D．【答案】A【解析】皮球从一定高度处由静止下落，小球的加速度大小为所以下落时速度越来越大，所以图线斜率增大；反弹上升时，加速度大小为方向与运动方向相反，所以上升时速度减小，图线斜率越来越小；上升时加速度大于下降时加速度，所以上升时速度变化更快，用时更短，同时因为阻力的存在，反弹后不能在上升到原高度，故A正确，BCD错误。故选A。5．将一质量为m的小球靠近墙面整直向上抛出，图甲是向上运动小球的频闪照片，图乙是下降时的频闪照片，O是运动的最高点，甲乙两次闪光频率相同，重力加速度为g，假设小球所受的阻力大小不变，则可估算小球受到的阻力大小约为（

）A．mg B． C． D．【答案】D【解析】设每块砖的厚度是d，向上运动上运动时：9d-3d=aT2①向下运动时：3d-d=a′T2②联立①②得：③根据牛顿第二定律，向上运动时：mg+f=ma④向下运动时：mg-f=ma′

⑤联立③④⑤得：故选D。6．如图为“中国好歌声”娱乐节目所设计的“导师战车”，战车可以在倾斜直轨道上运动．当坐在战车中的导师按下按钮，战车就由静止开始沿长10米的斜面冲到学员面前，最终刚好停在斜面的末端，此过程约历时4s．则战车的运动过程中，下列说法正确的是A．战车在运动过程中导师所受合力为零B．战车在运动过程中所受外力始终不变C．战车在倾斜导轨上做匀加速直线运动D．根据题中信息可估算导师运动的平均速度大小【答案】D【解析】ABC．由题可知，“导师战车”沿斜面的方向先加速后减速，结合牛顿第二定律可知，车受到的合外力先沿斜面向下，后沿斜面向上，故A错误，B错误，C错误；D．车的位移是10m，时间是4s，所以可以求出平均速度：故D正确．7．如图所示，物块a放在轻弹簧上，物块b放在物块a上静止．当用力使物块b竖直向上做匀加速直线运动，在下面所的四个图像中，能反映物块b脱离物块a前的过程中力随时间变化规律的是（

）A． B．C． D．【答案】C【解析】刚开始物体平衡，有有拉力F作用后，根据牛顿第二定律，有由于物体做匀加速直线运动，故，由上述两式得，故选C．8．如图所示，钢铁构件A、B叠放在卡车的水平底板上，卡车底板和B间动摩擦因数为μ1，A、B间动摩擦因数为μ2，μ1>μ2，卡车刹车的最大加速度为a，a>μ1g，可以认为最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等．卡车沿平直公路行驶途中遇到紧急情况时，要求其刹车后在s0距离内能安全停下，则卡车行驶的速度不能超过A． B． C． D．【答案】A【解析】由，分析可知要求其刹车后在距离内能安全停下来，则车的最大加速度，由运动学公式，车的最大速度：，故选A．9．物体在粗糙地面上匀减速滑动。若已知物体在第内位移为8m，在第3s内位移为0.5m。在其停止运动前说法不正确的是（）A．物体的动量随时间均匀减小 B．物体的动能随位移均匀减小C．物体的加速度大小一定为 D．物体在第2.5s末的速度一定为【答案】D【解析】A．匀减速运动，速度随时间均匀减小，则物体的动量（mv）也随时间均匀减小，故A正确，不符合题意；B．匀减速运动的合外力F恒定，由动能定理可知得物体的动能表达式为动能与位移成一次函数（线性关系），说明动能与位移均匀减小，故B正确，不符合题意；C．根据位移时间公式，第1s内的位移为第3s内的位移为代入数据解得3s末速度说明在3s前物体已经停止。0.5s末的速度为8m/s，则从0.5s末开始到停止的时间为，则2s后运动的时间采用逆向思维得，2s后到停止的位移为解得故C正确，不符合题意。D．物体在3s前就已经停止运动，则物体在第2.5s末速度不等于第3秒的平均速度，故D错误，符合题意。故选D。10．一物块由O点下落，到A点时与直立于地面的轻弹簧接触，到B点时速度达到最大，到C点时速度减为零，然后被弹回．物块在运动过程中受到的空气阻力大小不变，弹簧始终在弹性限度内，则物块()A．从A下降到B的过程中，合力先变小后变大B．从A下降到C的过程中，加速度先增大后减小C．从C上升到B的过程中，动能先增大后减小D．从C上升到B的过程中，系统的重力势能与弹性势能之和不断增加【答案】C【解析】A．从A下降到B的过程中，物块受到向下的重力，弹簧向上的弹力和向上的空气阻力，重力大于弹力和空气阻力之和，弹力逐渐增大，合力逐渐减小，加速度逐渐变小，到B点时速度达到最大，此时合力为零，则从A下降到B的过程中合力一直减小到零，故A错误；B．从A下降到B的过程中，弹簧的弹力和空气阻力之和小于重力，物块的合力逐渐向下，加速度逐渐减小到零；从B下降到C的过程中，物块的合力向上，加速度向上逐渐增大，则从A下降到C的过程中，加速度先减小后增大，故B错误；C．从C上升到B的过程中，开始弹力大于空气阻力和重力之和，向上加速，当加速度减为零时此时的压缩量，位置在B点下方，速度达到向上的最大，此后向上做变减速直线运动，故从C上升到B的过程中，动能先增大后减小，故C正确；D．对于物块和弹簧组成的系统，由于空气阻力做功，所以系统的机械能减小，即物块的动能、重力势能与弹性势能之和减小，从C上升到B的过程中，物块的动能先增大后减小，则系统的重力