《高考备考指南 物理 》课件-能力课　牛顿运动定律的综合应用

能力课牛顿运动定律的综合应用(本栏目对应配套训练P23~25)1.(2023年广东模拟)雨滴在空气中由静止开始下落，在其速率不太大时，雨滴所受到的阻力大小与其速度大小成正比.则在此过程中雨滴的速率v随时间t变化的关系最接近下图中的()A BC D【答案】B【解析】根据牛顿第二定律，有mg－f＝ma，又f＝kv，化解得a＝g－kvm，可知随着速度的增大，加速度逐渐减小，所以速率v随时间t变化的斜率减小2.在升降电梯内的地面上放一体重计，电梯静止时，晓敏站在体重计上，体重计示数为50kg.电梯运动过程中，某一段时间内晓敏发现体重计示数如图所示，在这段时间内，下列说法正确的是()A.晓敏所受的重力变小了B.晓敏对体重计的压力小于体重计对晓敏的支持力C.电梯一定在竖直向下运动D.电梯的加速度大小为g5【答案】D【解析】在这段时间内晓敏处于失重状态，她对体重计的压力变小了，而她的重力没有改变，A错误；晓敏对体重计的压力与体重计对晓敏的支持力是作用力与反作用力的关系，大小相等，B错误；人处于失重状态，加速度向下，运动方向可能向上减速，也可能向下加速，C错误；以竖直向下为正方向，有mg－F＝ma，解得a＝g5，方向竖直向下，D正确3.如图所示是某同学站在力传感器上，做下蹲和起立的动作时记录的力随时间变化的图线，纵坐标为力(单位为N)，横坐标为时间(单位为s).由图像可知，该同学的体重约为650N，除此以外，还可以得到的信息是()A.该同学做了两次下蹲—起立的动作B.该同学做了四次下蹲—起立的动作C.下蹲过程中人处于失重状态D.下蹲和起立过程中人都处于超重状态【答案】A【解析】人下蹲的动作分别有失重和超重两个过程，先是加速下降失重，到达一个最大速度后再减速下降超重，先失重再超重，起立对应的是先超重再失重.由图像可知，该同学做了两次下蹲—起立的动作，A正确，B错误；由图像看出下蹲过程既有失重又有超重，且先失重后超重，起立过程中先超重后失重，C、D错误.4.某篮球运动员将篮球竖直向上抛出，篮球在最高点离接球手的距离为1.8m，该运动员接球的整个过程的时间约为0.1s(忽略空气阻力，g取10m/s2)，则下列说法正确的是()A.接球时，球的速度大小为3m/sB.篮球自由下落的时间约为1.2sC.手受到的平均作用力的大小是篮球重力大小的7倍D.手接篮球的整个过程中，篮球处于失重状态【答案】C【解析】由运动规律可得，篮球下落到该运动员手处的速度，由v2＝2gh解得v＝6m/s，篮球的下落时间t1＝vg＝0.6s，A、B错误；从接触该运动员手到停止运动，篮球的加速度a＝vt2＝60m/s2，根据牛顿第二定律F－mg＝ma，可得F＝7mg，C正确；在运动员接篮球的整个过程，篮球做减速运动，加速度方向向上，篮球处于超重状态，5.(多选)(2023年广东预测)一名跳伞运动员从悬停在高空的直升机中跳下，研究人员利用运动员随身携带的仪器记录下了他的运动情况.通过分析数据，画出了运动员从跳离飞机到落地的过程中在空中沿竖直方向运动的v－t图像，如图所示.则对于运动员的运动，下列说法正确的是()A.0~10s内位移大于100mB.10~15s内加速度逐渐增大C.0~10s内运动员所受阻力逐渐增大D.10~15s内运动员所受阻力逐渐增大【答案】AC【解析】0~10s内，若运动员匀加速下降，则位移为100m，由图像可知运动员的位移大于100m，A正确；v－t图像的斜率等于加速度，可知10~15s内加速度逐渐减小，B错误；0~10s内运动员向下的加速度逐渐减小，根据mg－f＝ma，可知所受阻力逐渐增大，C正确；10~15s内运动员向上的加速度逐渐减小，根据f－mg＝ma，所受阻力逐渐减小，D错误.6.(多选)(2023年湖北孝昌一中三模)用一水平力F拉静止在水平面上的物体，在外力F从零开始逐渐增大的过程中，物体的加速度a随外力F变化的关系如图所示，g取10m/s2.则下列说法正确的是()A.物体与水平面间的最大静摩擦力为14NB.物体做变加速运动，F为14N时，物体的加速度大小为7m/s2C.物体与水平面间的动摩擦因数为0.3D.物体的质量为2kg【答案】CD【解析】由题图可知，物体与水平面间的最大静摩擦力为7N，A错误；由牛顿第二定律可得F－μmg＝ma，由图像可知，当F1＝7N，a1＝0.5m/s2，当F2＝14N时，a2＝4m/s2，代入上式解得m＝2kg，μ＝0.3.C、D正确，B错误.7.(2023年中山一中模拟)如图甲所示的无人机具有4个旋翼，可以通过调整旋翼倾斜度而产生不同方向的升力.某次实验，调整旋翼使无人机受竖直向上的恒定升力F从地面静止升起，到达稳定速度的过程中，其运动图像如图乙所示.假设无人机飞行时受到的空气阻力与速率成正比，即f＝kv，方向与速度方向相反，则下列说法正确的是()A.无人机在第1s内的位移等于0.5mB.无人机在第1s内的速度变化量与第2s内的速度变化量相等C.空气对无人机的作用力逐渐增大D.空气对无人机的作用力逐渐减小【答案】D【解析】根据v－t图像与横轴围成的面积表示位移，可知无人机在第1s内的位移满足x1＞12×1×1m＝0.5m，A错误；根据v－t图像的切线斜率表示加速度，可知无人机到达稳定速度的过程中，加速度逐渐减小，无人机在第1s内的速度变化量大于第2s内的速度变化量，B错误；空气对无人机的作用力是升力和阻力的合力，由于无人机的加速度逐渐减小，根据牛顿第二定律可得F空－mg＝ma，可知空气对无人机的作用力逐渐减小，C错误，D正确8.如图所示，M为AB的中点，人用水平恒力推着物体由A运动到M，然后撤去推力让物体自由滑到B停下.以推力的方向为正方向，则下列物体由A到B过程中的位移x、速度v、合力F、加速度a与时间t的关系图像可能正确的是()A BC D【答案】B【解析】物体在水平面上从A到M做匀加速直线运动，位移—时间图像的开口向上，撤去推力后物体做匀减速直线运动，位移—时间图像的开口向下，A错误；物体在水平面上从A到M做匀加速直线运动，撤去推力后物体做匀减速直线运动，由于到达B点的速度为零，则物体在前后两段的平均速度相等，位移也相等，故物体在AM段和MB段的运动时间相等，可推断物体做匀加速和匀减速直线运动的加速度大小相等，方向相反，故物体在AM段和MB段所受合外力大小相等，方向相反，B正确，C、D错误.9.(2023年北京模拟)跨过定滑轮的轻绳一端固定在吊板上，另一端拴在一个动滑轮的轴上，跨过动滑轮的轻绳一端固定在吊板上，另一端被吊板上的人拉住，如图所示.已知人的质量为M＝70kg，吊板的质量为m＝10kg，绳、定滑轮、动滑轮的质量以及滑轮的摩擦均可不计.重力加速度g取10m/s2.当人和板一起以加速度a＝1.0m/s2向上做加速运动时，人对绳的拉力F1和人对吊板的压力F2大小分别为()A.F1＝400N，F2＝300NB.F1＝400N，F2＝330NC.F1＝440N，F2＝550ND.F1＝220N，F2＝550N【答案】D【解析】对人和吊板整体，根据牛顿第二定律有4F1－(M＋m)g＝(M＋m)a，解得F1＝220N，对人根据牛顿第二定律有F1'＋F2'－Mg＝Ma，解得F2'＝550N.根据牛顿第三定律得人对吊板的压力F2＝F2'＝550N，D正确，A、B、C错误.10.(多选)如图所示，一物块以初速度v0沿粗糙斜面上滑，取沿斜面向上为正方向.物块速度随时间变化的图像可能正确的是()A BC D【答案】AD【解析】设物块重力为mg，所受滑动摩擦力大小为f，斜面倾角为θ，则根据牛顿第二定律可得物块上滑过程中加速度大小为a1＝mgsinθ＋fm＝gsinθ＋fm.下滑过程中加速度大小为a2＝mgsinθ－fm＝gsinθ－fm＜a1.当物块与斜面间最大静摩擦力大于重力沿斜面方向的分力时，则物块上滑至最高点后将静止；当物块与斜面间最大静摩擦力小于重力沿斜面方向的分力时，则物块上滑至最高点后将沿斜面下滑，且物块下滑时速度沿负方向11.如图所示，把长为L＝2m、质量为M＝8kg的木板放在水平地面上，木板向右运动的速度v0＝6m/s时，在木板前端轻放一个大小不计、质量为m＝2kg的小物块.木板与地面、物块与木板间的动摩擦因数均为μ＝0.2，g取10m/s2.求：(1)物块及木板的加速度大小；(2)物块滑离木板时的速度大小.解：(1)物块的加速度am＝μg＝2m/s2，对木板有μmg＋μ(M＋m)g＝MaM，解得aM＝3m/s2.(2)设物块经时间t从木板滑离，则L＝v0t－12aMt2－12amt解得t1＝0.4s或t2＝2s(因物块已滑离木板，故舍去)，滑离木板时物块的速度v＝amt1＝0.8m/s.12.如图所示为倾角为37°、长l＝16m的传送带，其转动速度v＝10m/s，动摩擦因数μ＝0.5，在传送带顶端A处无初速度地释放一个质量m＝0.5kg的物体.已知sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，g取10m/s2.求：(1)传送带顺时针转动时，物体从顶端A滑到底端B的时间；(2)传送带逆时针转动时，物体从顶端A滑到底端B的时间.解：(1)传送带顺时针转动时，物体相对于传送带向下运动，则物体所受滑动摩擦力沿斜面向上，物体相对于传送带向下匀加速运动，根据牛顿第二定律有mgsin37°－μmgcos37°＝ma，则a＝gsin37°－μgcos37°＝2m/s2，根据l＝12at2得t＝4s(2)传送带逆时针转动时，当物体下滑速度小于传送带转动速度时，物体相对于传送带向上运动，则物体所受滑动摩擦力沿传送带向下，设物体的加速度大小为a1，由牛顿第二定律得mgsin37°＋μmgcos37°＝ma1，则有a1＝mgsin37°＋μmgcos37°m设当物体运动速度等于传送带转动速度时经历的时间为t1，位移为x1，则有t1＝va1＝1010sx1＝12a1t12＝5m＜l＝16当物体运动速度等于传送带速度瞬间，有mgsin37°＞μmgcos37°，则下一时刻物体相对于传送带向下运动，受到传送带向上的滑动摩擦力.设当物体下滑速度大于传送带转动速度时物体的加速度为a2，则a2＝mgsin37°－μmgcos37°mx2＝l－x1＝11m.又因为x2＝vt2＋12a2t解得t2＝1s(t2＝－11s舍去)，所以t总＝t1＋t2＝2s.13.跳楼机可以使人体验失重和超重(如图所示).现让升降机将座舱送到距地面H＝78m的高处，然后让座舱自由下落，落到距地面h＝30m的位置时开始制动，使座舱均匀减速，座舱落到地面时刚好停下.在该体验中，小明将质量m＝10kg的书包平放在大腿上(不计空气阻力，g取10m/s2).(1)当座舱落到距地面h1＝50m的位置时，求小明对书包的作用力F1大小；(2)求跳楼机从开始制动后(匀减速阶段)加速度a的大小；(3)当座舱落到距地面h2＝15m的位置时，求小明对书包的作用力F2大小.解：(1)座舱自由下落到距地面h＝30m的位置时开始制动，所以当座舱距地面h1