专题三 牛顿运动定律（解析版）.docx

考点3牛顿运动定律专题检测题组1.三点信息(1)六个公式：V=X=%t+)d/2ax=J一晶乙K)÷VtVq+VfAX=-1,叼=V=-,x=ar.乙乙乙(2)两类特例：处理刹车类问题或匀减速运动问题时要注意判断速度减小到零的时间=A再进行分析计算.a(3)一个方向：六个公式都是矢量式，求解问题时，首先要规定一个正方向.一般选择及的方向为正方向.2.追及问题的一个条件和两个关系(1)一个临界条件：速度相等，它往往是能否追上、物体间距离最大或最小的临界条件，也是分析判断问题的切入点.(2)两个等量关系：时间关系和位移关系，通过画草图找出两物体运动的时间关系和位移关系是解题的突破口.3,解题思路建立物体运动的图景，画出物体运动示意图，并在图上标明相关位置和所涉及的物理量，明确哪些量已知，哪些量未知，然后根据运动学公式的特点恰当选择公式求解.一、选择题(共10小题，每小题4分，共40分。在每小题给出的四个选项中，第1-7题只有一项符合题目要求，第8-10题有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。)1 .（2023四川沪州一模）高跷运动是一项新型运动，图甲为弹簧高跷.当人抓住扶手用力蹬踏板压缩弹簧后，人就向上弹起，进而带动高跷跳跃，如图乙.则下列说法正确的是（）A.人向上弹起过程中，一直处于超重状态B.人向上弹起过程中，踏板对人的作用力大于人对踏板的作用力C.弹簧压缩到最低点时，高跷对人的作用力大于人的重力D.弹簧压缩到最低点时，高跷对地的压力等于人和高跷的总重力解析：C人向上弹起的过程中，先做加速度逐渐减小的加速直线运动（超重状态），而后做加速度逐渐增加的减速运动（失重状态），最后做匀减速直线运动到最高点，选项A错误；人向上弹起过程中，踏板对人的作用力和人对踏板的作用力属于作用力和反作用力，根据牛顿第三定律可知：二者等大反向，选项B错误；当弹簧压缩到最低点时，人有竖直向上的加速度，根据牛顿第二定律可知：高跷对人的作用力大于人的重力，人对高跷的作用力大于人的重力，高跷对地的压力大于人和高跷的总重力，选项C正确，选项D错误.2 .汽车中的ABS系统是汽车制动时，自动控制制动器的刹车系统，能防止车轮抱死，可以减小刹车距离，增强刹车效果.实验小组通过实验，研究有ABS系统和无ABS系统两种情况下的匀减速制动距离，测试的初速度均为60km/h.根据图中的图线及数据，可以推断出两种情况下汽车刹车的加速度大小之比a有：a无等于（）无ABSBjt>(kmh,)604020有ABS时x.°5101520XlmA.4：3B.3：4C.3：2D.2：32V解析：A根据武=2斯，得a=r,因为初速度相等时，刹车的2x距离之比为3:4,则平均加速度之比a有：a无=4：3,故选项A正确.3.很多智能手机都有加速度传感器，用手托着手机，迅速向下运动,然后停止,手机记录的加速度a随时间C变化的图象如图所示，则（）A.力时刻手机速度最大B.七时刻手机在最低点C.右时刻手受到的压力最大D,曲时刻手受到的压力最小解析:C图象的面积表示速度变化,所以七时刻手机速度最大.A错误；手机停止时，位置最低，所以右时刻手机在最低点.B错误;根据牛顿第二定律，手机加速度向上并且加速度最大时，手给手机的作用力最大，即手受到的压力最大，由图可知，心时刻手受的压力最大.C正确；根据牛顿第二定律，手机加速度向下并且加速度最大时，手给手机的作用力最小，即手受到的压力最小，由图可知，右时刻手受到的压力最小.D错误.4.图甲所示的塔吊是现代工地必不可少的建筑设备，图乙为150kg的建筑材料被吊车竖直向上提升过程的简化运动图象,g取IOlI!/S?,下列判断正确的是（）A.前IOS悬线的拉力恒为1500NB. 46S末材料离地面的距离为22mC. 0-10S材料处于失重状态D.在3036S钢索最容易发生断裂解析：B由图可知前10s内材料的加速度a=0.1ms2,由F侬=侬可知悬线的拉力为1515N,选项A错误；由图象面积可得整个过程上升高度是28m,下降的高度为6m,46S末材料离地面的距离为22m,选项B正确；因3036s材料加速度向下，材料处于失重状态，F<mgt前10s材料处于超重状态，F>ng,钢索最容易发生断裂，选项C、D错误.5.汽车的设计、竞技体育的指导、宇航员的训练等多种工作都会用到急动度的概念.急动度J是加速度变化量Ad与发生这一变化所用时间Z的比值，即J=转，它的方向与物体加速度变化量的方向相同.一物体从静止开始做直线运动，其加速度a随时间Z的变化关系如图所示，则该物体在（）A. 1S3s内做减速运动B. O5s内速度方向发生改变C. t=2s时和t=4s时加速度等大反向D. t=2s时和t=4s时急动度等大反向解析：CIS3s内加速度为正值，做加速度减小的加速运动，故A错误；与时间轴所围面积为物体的速度，故O5S内始终为正值，故速度方向不变，故B错误；由图象可知，t=2s时和t=4s时加速度等大反向，故C正确；t=2s时和t=4S时，斜率相同,故急动度相同，故D错误.6. （2014安徽）如图所示,放在固定斜面上的物块以加速度a沿斜面匀加速下滑,若在物块上再施加一个竖直向下的恒力F,则（）A.物块可能匀速下滑B.物块仍以加速度a匀加速下滑C.物块将以大于a的加速度匀加速下滑D.物块将以小于a的加速度匀加速下滑解析：C根据物块的运动情况可知，加恒力F前、后，物块的受力情况分别如图（甲）、（乙）所示：则由牛顿第二定律得:mgsin-mgcos=ma(F-img)sin-(F+mg)cosO=maa'F+mg1=>1两式相除得：amg,所以故只有选项C正确.7. （2014江苏）将一只皮球竖直向上抛此皮球运动时受到空气阻力的大小与速度的大小成正比.下列描绘皮球在上升过程中加速度大小a与时间t关系的图象,可能正确的是（）解析：C皮球在上升过程中速度越来越小，所以空气阻力越来越小,重力与空气阻力的合力越来越小，所以加速度越来越小，一开始加速度最大，后来减小的越来越慢，最后速度为零时，加速度变为重力加速度，所以答案选C.8. （2014天津）如图甲所示,静止在水平地面的物块A,受到水平向右的拉力F作用,F与时间t的关系如图乙所示,设物块与地面的静摩擦力最大值。与滑动摩擦力大小相等,则（）A. 时间内F的功率逐渐增大B. t?时刻物块A的加速度最大C. t?时刻后物块A做反向运动D. t3时刻物块A的动能最大解析选B、D.由F-1图象可知，在03时间内，F<fln,故物体保持静止，所以F的功率为零，选项A错；在tjt时间内，由牛顿第二定律得：FTIn=mj因为t2时刻F最大，九不变，所以此时加速度最大，选项B正确；tjt2时间内，物体做加速度逐渐增大的变加速直线运动，t2-3时间内，F逐渐减小，由于F>fm,物体将沿同一方向做加速度减小的加速运动，至t3时刻合力为零，加速度为零，所以此时速度最大，动能最大，选项C错D对.9. （2012新课标全国卷）伽利略根据小球在斜面上运动的实验和理想实验,提出了惯性的概念,从而奠定了牛顿力学的基础.早期物理学家关于惯性有下列说法,其中正确的是（）A.物体抵抗运动状态变化的性质是惯性B.没有力的作用,物体只能处于静止状态C.行星在圆周轨道上保持匀速率运动的性质是惯性D.运动物体如果没有受到力的作用,将继续以同一速度沿同一直线运动解析选A、D.物体不受外力时,将保持静止或匀速直线运动状态,物体具有保持原来运动状态不变的性质叫惯性,也可以说物体抵抗运动状态变化的性质是惯性,故A、D选项正确.没有力的作用即物体处于平衡状态一一静止或匀速直线运动状态,选项B错误.行星在圆周轨道上做匀速圆周运动时要受到万有引力的作用产生向心加速度,选项C错误.10. （2023湖北黄冈一模）如图甲所示，一轻质弹簧的下端固定在水平面上，上端放置一物体（物体与弹簧不连接），初始时物体处于静止状态，现用竖直向上的拉力厂作用在物体上，使物体开始向上做匀加速运动，拉力/与物体位移X的关系如图乙所示（g=10ms2）,下列结论正确的是（）甲乙A.物体与弹簧分离时，弹簧处于原长状态B.弹簧的劲度系数为750N/mC.物体的质量为2kgD.物体的加速度大小为5ms2解析：ACD物体与弹簧分离时，弹簧的弹力为零，轻弹簧无形变，所以选项A正确；从图中可知/775=10N,侬=30N-mg,解得物体的质量为%=2kg,物体的加速度大小为a=5ms2,所以选项C、D正确；弹簧的劲度系数A=殷=磊Nm=500N/m,所以选项B错Xq0.04误.实验填空题（15分）11 .某同学设计了一个“探究加速度a与物体所受合力纸带啜瞥尸及质量力的关系”实验.如图9为实验装置简图，A为小车，8为电火花计时器，C为装有祛码的小盘，DIll-为一端带有定滑轮的长方形木板，实验中认为细绳对令I小车拉力厂等于祛码和小盘的总重力，小车运动加速图9ABCDE6J96.7O7.2l7.72cm图10度a可用纸带上的打点求得.（1）图10为某次实验得到的纸带，根据纸带可求出小车的加速度大小为m/s）（保留两位有效数字）（2）在“探究加速度与质量的关系”时，保持祛码和小盘质量不变,改变小车质量加，分别得到小车加速度司与质量勿的数据如下表:实验次数123456789小车加速度a/(ms2)1.981.721.481.251.000.750.480.500.30小车质量Wkg0.250.290.330.400.500.710.751.001.67根据上表数据，为直观反映分不变时a与m的关系，请在图11的方格坐标纸中选择恰当物理量建立坐标系，并作出图线.（如有需要，可利用上表中的空格数据）在“探究加速度与力的关系”时，保持小车的质量不变，改变小盘中祛码的质量，该同学根据实验数据作出了加速度a与合力F的关系图线如图12所示，该图线不通过坐标原点，试分析图线不通过坐标原点的原因.答:.二、计算题12 .（15分）一大小不计的木块通过长度忽略不计的绳固定在小车表面光滑.某时刻小车由静止开始向右匀加速运动，经过2s,细绳断裂.细绳断裂前后，小车的加速度保持不变，又经过一段时间，滑块从小车左端刚好掉下，在这段时间内，已知滑块相对小车前3s内滑行了4.5m,后3s内滑行了10.5m.求从绳断到滑块离开车尾所用的时间是多少？m-解析设小车加速度为a绳断裂时，车和物块的速度为v=aU.断裂后，小车的速度P=匕+泊2,小车的位移为：X=Vt2d4滑块的位移为：X2=Vt2绳断后，前3S相对位移有关系：1 2x-X5m乙得：a=lms2细绳断开时小车和物块的速度均为：v=at=l×2ms=2m/s设后3S小车的初速度为，则小车的位移为：X，=V't.+3A乙滑块的位移为：Xz=匕力得：X-2,=3'÷4.5m-3%=10.5m解得：V=4m/s由此说明后3S实际上是从绳断后2S开始的，滑块与小车相对运动的总时间为：方总=5s答案5s13. （15分）究鱼所受水的阻力与其形状的关系,小明同学用石蜡做成两条质量均为限形状不同的“A鱼”和“B鱼”，如图所示.在高出水面H处分别静止释放“A鱼”和“B鱼”，“A鱼”竖直下潜h,后速度减为零，“B鱼”竖直下潜ht.后速度减为零.“鱼”在水中运动时,除受重力外,还受浮力和水的阻力，已知“鱼”在水中所受浮力是其重力的9倍,重力加速度为&“鱼”运动的位移值远大于“鱼”的长度.假设“鱼”运动时所受水的阻力恒定,空气阻力不计.求：（1） “A鱼”入水瞬间的速度Va.（2） “A鱼”在水中运动时所受阻力fA.辛三三睾:E“A鱼与“B鱼”在水中运动时所受阻力之比二竣二二三二三【解析】（1）以“A鱼”为研究对象，“A鱼”入水前，只受重力,做自由落体运动，则有4-。=2g",得（2）“A鱼”入水后，受重力、阻力、浮力三个力作用，做匀减速直线运动，设加速度为aA,以运动方向为正方向，有mg-F-fA=maA由题意联立以上式得F(H1力=叫(15)（3）以“B鱼”为研究对象，“B鱼”的受力与运动情况与“A鱼”人二根g（"J）相似，所以原9,则（h（9H-hli）m（2）【答案】（1）回（2）TA9（3）怎（9"-4）4（9”一%）14.（15分）摩天大楼中一部直通高层的客运电梯.行程超过百米.电梯的简化模型如图甲所示.考虑安全、舒适、省时等因素，电梯的加速度a是随时间t变化的.已知电梯在t=0时由静止开始上升,a-t图像如图乙所示.电梯总质量m=2OxlO%g.忽略一切阻力.重力加速度g取10ms2.求电梯在上升过程中受到的最大拉力Fl和最小拉力F2;类比是一种常用的研究方法.对于直线运动,教科书中讲解了由V-t图像求位移的方法.请你借鉴此方法,对比加速度和速度的定义,根据图乙所示a-1图像,求电梯在第Is内的速度改变量Aq和第2s末的速率v2;求电梯以最大速率上升时,拉力做功的功率P;再求在oils时间内，拉力和重力对电梯所做的总功W.【解析】(1)由牛顿第二定律,有/一mg=z三由a-t图像可知,F1SlFz对应的加速度分别是a1=l.0ms2,a2=-l.0ms2耳=m(g÷a)=2.o×lO3×(10÷1.0)N=2.2×10,NF2=m(g+a2)=2.0×103×(10-l.0)N=1.8×10,N类比可得,所求速度变化量等于第Is内a-t图线下的面积V=0.50ms同理可得AV2=V2-V0=I.5msVo=O,第2s末的速率v2=l.5ms由aT图像可知，lls30S内速率最大,其值等于(TlIS内a-t图线下的面积,有vm=10ms此时电梯做匀速运动,拉力F等于重力mg,所求功率P=Fvm=mgvm=2.0×103×10×10W=2.0×105W由动能定理,总功IV2-O1W=Ek2-Ekl=2=2×2.0×103×102J=1.0×105J【答案】(1)2.2x10",1.8×104;(2)O.5ms,1.5msZOxlO5W,1.OxlO5J