高考物理二輪專題復(fù)習(xí)練案:第2講 直線運(yùn)動(dòng)和牛頓運(yùn)動(dòng)定律 Word版含解析
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1、 專題一 第2講 限時(shí):40分鐘 一、選擇題(本題共8小題,其中1~5題為單選,6~8題為多選) 1.(2018·湖南省郴州市高三下學(xué)期一模)如圖所示,一物塊以初速度v0從圖中所示位置A開(kāi)始沿粗糙水平面向右運(yùn)動(dòng),同時(shí)物塊受到一水平向左的恒力F作用,在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中物塊受到的滑動(dòng)摩擦力大小等于0.6F,且最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力,則物體從A點(diǎn)向右運(yùn)動(dòng)到最大位移處所用的時(shí)間與從右側(cè)最大位移處再回到A點(diǎn)所用時(shí)間之比為( C ) A.1∶4 B.1∶3 C.1∶2 D.2∶3 [解析] 物體從A點(diǎn)向右運(yùn)動(dòng)的過(guò)程,由牛頓第二定律得F+0.6F=ma1,物體從右側(cè)最大位移處
2、向左運(yùn)動(dòng)的過(guò)程,由牛頓第二定律得F-0.6F=ma2,則得a1∶a2=4∶1,物體向右的運(yùn)動(dòng)逆過(guò)程是初速度為零的勻加速運(yùn)動(dòng),由x=at2可得t1∶t2=∶=1∶2,故ABD錯(cuò)誤,C正確;故選C。 2.(2018·四川省涼山州高三第三次診斷試題)AB兩物體同時(shí)同地從靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng),其運(yùn)動(dòng)的速度隨時(shí)間的v-t圖如圖所示,關(guān)于它們運(yùn)動(dòng)的描述正確的是( D ) A.物體B在直線上做往返運(yùn)動(dòng) B.物體A做加速度增大的曲線運(yùn)動(dòng) C.AB兩物體在0~1s運(yùn)動(dòng)過(guò)程中距離越來(lái)越近 D.B物體在第1s內(nèi)、第2s內(nèi)、第3s內(nèi)的平均速度大小之比為1∶3∶2 [解析] v-t圖,其數(shù)值代表速度大小和方向,
3、斜率表示加速度,面積表示位移;由圖可知,B先勻加速直線,再做勻減速直線,速度為正值,為單向直線運(yùn)動(dòng)。物體A做加速度增大的直線運(yùn)動(dòng);在0~1s內(nèi),B物體在前,A物體在后,距離越來(lái)越遠(yuǎn);由于面積表示位移,可求1s內(nèi)、第2s內(nèi)、第3s內(nèi)的位移比為1∶3∶2,由=,可知平均速度大小為1∶3∶2。綜上分析,D正確。 3.(2018·北京市西城區(qū)高三下學(xué)期5月模擬)一種巨型娛樂(lè)器械可以使人體驗(yàn)超重和失重。一個(gè)可乘十多個(gè)人的環(huán)形座艙套裝在豎直柱子上,由升降機(jī)送上幾十米的高處,然后讓座艙自由落下。落到一定位置時(shí),制動(dòng)系統(tǒng)啟動(dòng),座艙做減速運(yùn)動(dòng),到地面時(shí)剛好停下。在上述過(guò)程中,關(guān)于座艙中的人所處的狀態(tài),下列判斷
4、正確的是( B ) A.座艙在自由下落的過(guò)程中人處于超重狀態(tài) B.座艙在減速運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中人處于超重狀態(tài) C.座艙在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中人都處于失重狀態(tài) D.座艙在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中人都處于超重狀態(tài) [解析] 座艙在自由下落的過(guò)程中,加速度為向下的g,人處于完全失重狀態(tài);座艙在減速運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中,加速度向上,則人處于超重狀態(tài),故選B。 4.(2018·全國(guó)押題卷二)如圖所示,兩個(gè)質(zhì)量分別為m1、m2的物塊A和B通過(guò)一輕彈簧連接在一起并放置于水平傳送帶上,水平輕繩一端連接A,另一端固定在墻上,A、B與傳送帶間動(dòng)摩擦因數(shù)均為μ。傳送帶順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng),系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)定后,突然剪斷輕繩的瞬間,設(shè)A、B的加速
5、度大小分別為aA和aB,(彈簧在彈性限度內(nèi),重力加速度為g)則( C ) A.a(chǎn)A=μ(1+)g,aB=μg B.a(chǎn)A=μg,aB=0 C.a(chǎn)A=μ(1+)g,aB=0 D.a(chǎn)A=μg,aB=μg [解析] 對(duì)物塊B分析,摩擦力與彈簧彈力平衡,有:μm2g=kx,則x=。以兩個(gè)物塊組成的整體為研究對(duì)象,則繩子的拉力:T=μ(m1+m2)g;突然剪斷輕繩的瞬間,繩子的拉力減小為0,而彈簧的彈力不變,則A受到的合外力與T大小相等,方向相反,則:aA==;B在水平方向仍然受到彈簧的拉力和傳送帶的摩擦力,合外力不變,仍然等于0,所以B的加速度仍然等于0。故選項(xiàng)C正確,ABD錯(cuò)誤。
6、故選C。 5.(2018·河北省邯鄲市高三下學(xué)期第一次模擬)如圖所示,在光滑水平面上放有一質(zhì)量M=30kg的斜劈,在其斜面上放一質(zhì)量m=2kg的物塊,現(xiàn)用一水平向右的力F拉斜劈,使其由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng),物塊恰好能與斜劈保持相對(duì)靜止。已知斜劈傾角θ=37°,物塊與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.8,最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力,取sin37°=0.6,cos37°=0.8,重力加速度g=10m/s2。則拉力F大小為( B ) A.1N B.10N C.31N D.310N [解析] 對(duì)m受力分析如圖所示: 根據(jù)牛頓第二定律可得:fcos37°-Nsin37°=ma,豎直方向:f
7、sin37°+Ncos37°=mg,其中f=μN(yùn),聯(lián)立解得:a=m/s2,把M、m看成一個(gè)整體有:F=(M+m)a,解得:F=10N,故B正確,ACD錯(cuò)誤。 6.(2018·陜西省榆林市高三下學(xué)期第四次模擬)如圖所示,質(zhì)量為m的小滑塊在水平地面上以大小恒為a的加速度減速向左運(yùn)動(dòng),當(dāng)滑塊向左運(yùn)動(dòng)的速度大小為v時(shí),加一方向水平向右、大小為2ma的恒定拉力。若滑塊受到的最大靜摩擦力與滑動(dòng)摩擦力大小相等,空氣阻力不計(jì),則( BC ) A.滑塊受到的摩擦力大小可能為2ma B.該拉力作用一段時(shí)間后,滑塊的加速度大小可能為a C.從剛受到恒定拉力起經(jīng)過(guò)時(shí)間,滑塊的速度大小又變?yōu)関 D.從受到
8、恒定拉力起經(jīng)過(guò)時(shí)間,滑塊的位置與其剛受到恒定拉力時(shí)的位置相同 [解析] 小滑塊在水平地面上以大小恒為a的加速度減速向左運(yùn)動(dòng),則所受的摩擦力f=ma,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;當(dāng)施加向右的拉力2ma時(shí),物體向左做減速運(yùn)動(dòng),當(dāng)速度減到零后向右加速運(yùn)動(dòng),加速度大小為a===a,選項(xiàng)B正確;物體的速度減到零時(shí):(-ma-2ma)t1=0-mv;物體的速度從零增加到v時(shí):(2ma-ma)t2=mv,則從剛受到恒定拉力起,當(dāng)滑塊的速度大小又變?yōu)関時(shí)經(jīng)過(guò)時(shí)間為t=t1+t2=,因兩段時(shí)間中的平均速度相同,但是時(shí)間不同,則兩段時(shí)間的位移大小不同,即從受到恒定拉力起經(jīng)過(guò)時(shí)間,滑塊的位置與其剛受到恒定拉力時(shí)的位置不相同,選項(xiàng)
9、D錯(cuò)誤;故選BC。 7.(2018·湖南省邵陽(yáng)市高三下學(xué)期模擬)質(zhì)量為M的足夠長(zhǎng)的木板B放在光滑水平地面上,一個(gè)質(zhì)量為m的滑塊A(可視為質(zhì)點(diǎn))放在木板上,設(shè)木塊受到的最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力,如圖甲所示。木板B受到隨時(shí)間t變化的水平拉力F作用時(shí),用傳感器測(cè)出木板B的加速度a,得到如圖乙所示的a-F圖象,取g=10m/s2,則( AC ) A.滑塊A的質(zhì)量m=1.5kg B.木板B的質(zhì)量M=1.5kg C.當(dāng)F=5N時(shí),木板B的加速度a=4m/s2 D.滑塊A與木板B間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ=0.1 [解析] 由圖乙知,當(dāng)F=4N時(shí),加速度為a=2m/s2,對(duì)整體分析:F=(m+M)
10、a,解得m+M=2kg,當(dāng)F>4N時(shí),A、B發(fā)生相對(duì)滑動(dòng),對(duì)B有:a==F-,由圖示圖象可知,圖線的斜率:k===2,解得M=0.5kg,滑塊A的質(zhì)量m=1.5kg,故A正確,B錯(cuò)誤;當(dāng)a=0時(shí),F(xiàn)=3N,代入解得μ=0.2,故D錯(cuò)誤;根據(jù)F=5N>4N時(shí),滑塊與木板相對(duì)滑動(dòng),B的加速度為aB=F-μg=4m/s2,故C正確。 8.傾角為θ的斜面體M靜止放在粗糙水平地面上,其斜面也是粗糙的。已知質(zhì)量為m的物塊恰可沿其斜面勻速下滑。今對(duì)下滑的物塊m施加一個(gè)向左的水平拉力F,物塊仍沿斜面向下運(yùn)動(dòng),斜面體M始終保持靜止。則此時(shí)( BD ) A.物塊m下滑的加速度等于 B.物塊m下滑的加速度
11、大于 C.水平面對(duì)斜面體M的靜摩擦力方向水平向右 D.水平面對(duì)斜面體M的靜摩擦力大小為零 [解析] 由題意知,物塊自己能夠沿斜面勻速下滑,得mgsinθ=μmgcosθ,施加拉力F后,mgsinθ+Fcosθ-μ(mgcosθ-Fsinθ)=ma,解得a=,所以A錯(cuò)誤B正確;以斜面體為研究對(duì)象,受物塊的摩擦力沿斜面向下為Ff=μ(mgcosθ-Fsinθ),正壓力FN=mgcosθ-Fsinθ,又μ=tanθ,把摩擦力和壓力求和,方向豎直向下,所以斜面體在水平方向沒(méi)有運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì),故不受地面的摩擦力,所以D正確C錯(cuò)誤。 二、計(jì)算題(本題共3小題,需寫(xiě)出完整的解題步驟) 9.(2018·
12、四川省高三下學(xué)期第二次模擬)如圖所示,勁度系數(shù)為k的輕質(zhì)彈簧套在固定于地面的豎直桿上。彈簧上端與輕薄片P相連,P與桿之間涂有一層能調(diào)節(jié)阻力的智能材料。在P上方H處將另一質(zhì)量為m的光滑圓環(huán)Q由靜止釋放,Q接觸P后一起做勻減速運(yùn)動(dòng),下移距離為時(shí)速度減為0。忽略空氣阻力,重力加速度為g。求: (1)Q做減速運(yùn)動(dòng)時(shí)加速度的大?。? (2)Q從開(kāi)始運(yùn)動(dòng)到速度減為零所用的時(shí)間; (3)Q下移距離d(d<)時(shí),智能材料對(duì)P阻力的大小。 [解析] (1)令Q剛接觸P時(shí)速度為v: v2=2gH,得:v= 接觸P后令其加速度大小為a,則有:2a=v2得:a= (2)Q自由下落所用的時(shí)間:t1==,
13、 Q做減速運(yùn)動(dòng)時(shí)所用的時(shí)間:t2== Q運(yùn)動(dòng)的總時(shí)間:t=t1+t2=+ (3)令新型智能材料對(duì)P的阻力為F kd+F-mg=ma 解得:F=mg+k(H-d) 10.(2018·浙江省杭州市高三下學(xué)期預(yù)測(cè)卷)2018年第23屆平昌冬奧會(huì)冰壺混雙比賽循環(huán)賽在江陵冰壺中心進(jìn)行,巴德鑫和王芮聯(lián)袂出戰(zhàn)以6比4擊敗美國(guó)隊(duì)。如圖為我國(guó)運(yùn)動(dòng)員巴德鑫推冰壺的情景,現(xiàn)把冰壺在水平面上的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)化為勻加速或勻減速直線運(yùn)動(dòng),冰壺可視為質(zhì)點(diǎn)。設(shè)一質(zhì)量為m=20kg的冰壺從運(yùn)動(dòng)員開(kāi)始推到最終靜止共用時(shí)t=23s。冰壺離開(kāi)運(yùn)動(dòng)員的手后,運(yùn)動(dòng)了x=30m才停下來(lái),冰壺與冰面間動(dòng)摩擦因數(shù)為0.015,g=10m/
14、s2。求: (1)冰壺在減速階段的加速度大?。? (2)運(yùn)動(dòng)員推冰壺的時(shí)間。 (3)運(yùn)動(dòng)員推冰壺的平均作用力。 [解析] (1)根據(jù)牛頓第二定律得μmg=ma1 冰壺在減速階段的加速度大小為:a1=0.15m/s2 (2)采用逆向思維,有x=a1t 解得:t1=20s 運(yùn)動(dòng)員推冰壺的時(shí)間為: t2=t-t1=23-20s=3s (3)勻減速運(yùn)動(dòng)的初速度為: v=a1t1=0.15×20m/s=3m/s 則推冰壺的平均加速度: a2==m/s2=1m/s2 根據(jù)牛頓第二定律得:F-μmg=ma2 代入數(shù)據(jù)解得:F=23N 11.(2018·安徽省蚌埠市高三第三次
15、教學(xué)質(zhì)量檢測(cè))圖a為自動(dòng)感應(yīng)門(mén),門(mén)框上沿中央安裝有傳感器,當(dāng)人或物體與傳感器的水平距離小于或等于某個(gè)設(shè)定值(可稱為水平感應(yīng)距離)時(shí),中間兩扇門(mén)分別向左右平移,當(dāng)人或物體與傳感器的距離大于設(shè)定值時(shí),門(mén)將自動(dòng)關(guān)閉。圖b為感應(yīng)門(mén)的俯視圖,A為傳感器位置,虛線圓是傳感器的感應(yīng)范圍,已知每扇門(mén)的寬度為d,最大移動(dòng)速度為v0,若門(mén)開(kāi)啟時(shí)先勻加速運(yùn)動(dòng)而后立即以大小相等的加速度勻減速運(yùn)動(dòng),每扇門(mén)完全開(kāi)啟時(shí)的速度剛好為零,移動(dòng)的最大距離為d,不計(jì)門(mén)及門(mén)框的厚度。 (1)求門(mén)開(kāi)啟時(shí)做加速和減速運(yùn)動(dòng)的加速度大?。? (2)若人以v0的速度沿圖中虛線S走向感應(yīng)門(mén),要求人到達(dá)門(mén)框時(shí)左右門(mén)同時(shí)各自移動(dòng)的距離,那么設(shè)
16、定的傳感器水平感應(yīng)距離l應(yīng)為多少? (3)若以(2)的感應(yīng)距離設(shè)計(jì)感應(yīng)門(mén),欲搬運(yùn)寬為的物體(厚度不計(jì)),并使物體中間沿虛線s垂直地勻速通過(guò)該門(mén)(如圖c),物體的移動(dòng)速度不能超過(guò)多少? [解析] (1)依題意每扇門(mén)開(kāi)啟過(guò)程中的速度圖象如圖所示: 設(shè)門(mén)全部開(kāi)啟所用的時(shí)間為t0,由圖可得d=v0t0 由速度時(shí)間關(guān)系得:v0=a(t0) 聯(lián)立解得:a= (2)要使單扇門(mén)打開(kāi),需要的時(shí)間為t=t0 人只要在t時(shí)間內(nèi)到達(dá)門(mén)框處即可安全通過(guò),所以人到門(mén)的距離為l=v0t 聯(lián)立解得:l=d (3)依題意寬為d的物體移到門(mén)框過(guò)程中,每扇門(mén)至少要移動(dòng)d的距離,每扇門(mén)的運(yùn)動(dòng)各經(jīng)歷兩個(gè)階段:開(kāi)始以加速度a運(yùn)動(dòng)s1=的距離,速度達(dá)到v0,所用時(shí)間為t1=,而后又做勻減速運(yùn)動(dòng),設(shè)減速時(shí)間為t2,門(mén)又動(dòng)了s2=d-d=d的距離 由勻變速運(yùn)動(dòng)公式,得:s2=v0t2-at 解得:t2=和t2=(不合題意舍去) 要使每扇門(mén)打開(kāi)d所用的時(shí)間為t1+t2= 故物體移動(dòng)的速度不能超過(guò)v==v0
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