(新高考)高考物理一輪復(fù)習(xí)專題3.1《牛頓運(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用及實(shí)驗(yàn)》練習(xí)（解析版）

專題3.1牛頓運(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用及實(shí)驗(yàn)【練】目錄TOC\o"1-3"\h\u一．練經(jīng)典題型 1二、練創(chuàng)新情景 7三．練規(guī)范解答 14一．練經(jīng)典題型1．(2020·濰坊模擬)關(guān)于慣性的認(rèn)識(shí)，以下說(shuō)法正確的是()A．物體受到力的作用后，運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生改變，慣性也隨之改變B．置于光滑水平面上的物體，即使質(zhì)量很大也能被拉動(dòng)，說(shuō)明慣性與物體的質(zhì)量無(wú)關(guān)C．讓物體的速度發(fā)生改變，無(wú)論多快，都需要一定時(shí)間，這是因?yàn)槲矬w具有慣性D．同一物體沿同一水平面滑動(dòng)，速度較大時(shí)停下來(lái)需要的時(shí)間較長(zhǎng)，說(shuō)明慣性與速度有關(guān)【答案】C【解析】物體受到力的作用后，運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生改變，但物體的慣性完全由物體的質(zhì)量決定，與物體的受力及運(yùn)動(dòng)速度無(wú)關(guān)，選項(xiàng)A、B、D均錯(cuò)誤；一切物體都具有慣性，所以讓物體受力使其速度發(fā)生改變，都需要一定時(shí)間，選項(xiàng)C正確。2.(2020·杭州模擬)電動(dòng)平衡車是一種時(shí)尚代步工具。當(dāng)人駕駛平衡車在水平路面上做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，下列說(shuō)法正確的是()A．平衡車勻速行駛時(shí)，相對(duì)于平衡車上的人，車是運(yùn)動(dòng)的B．平衡車的重力與地面對(duì)平衡車的支持力是一對(duì)平衡力C．平衡車在加速過(guò)程中也是平衡的D．關(guān)閉電機(jī)，平衡車還會(huì)繼續(xù)行駛一段路程是由于慣性【答案】D【解析】平衡車勻速行駛時(shí)，平衡車與人的相對(duì)位置不變，相對(duì)于平衡車上的人，車是靜止的，故A項(xiàng)錯(cuò)誤；人駕駛平衡車在水平路面上做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，平衡車的重力加上人的重力等于地面對(duì)平衡車的支持力，所以平衡車的重力與地面對(duì)平衡車的支持力不是一對(duì)平衡力，故B項(xiàng)錯(cuò)誤；平衡車在加速過(guò)程中不是平衡的，故C項(xiàng)錯(cuò)誤；關(guān)閉電機(jī)，平衡車還會(huì)繼續(xù)行駛一段路程是由于平衡車具有慣性，故D項(xiàng)正確。3．(2020·菏澤一模)一小物塊從傾角為α＝30°夠長(zhǎng)的斜面底端以初速度v0＝10m/s沿斜面向上運(yùn)動(dòng)(如圖所示)，已知物塊與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝eq\f(\r(3),3)，g取10m/s2，則物塊在運(yùn)動(dòng)時(shí)間t＝1.5s時(shí)離斜面底端的距離為()A．3.75m B．5mC．6.25m D．15m【答案】B【解析】小物塊沿斜面向上運(yùn)動(dòng)時(shí)加速度大小為a＝gsinα＋μgcosα＝10m/s2，物塊運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)的時(shí)間t＝eq\f(v0,a)＝1s<1.5s。由于mgsinα＝μmgcosα，小物塊運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)速度為0時(shí)即停止，故此時(shí)小物塊離斜面底端的距離為x＝eq\f(v\o\al(2,0),2a)＝5m，故B正確。4．(2020·天津南開(kāi)中學(xué)月考)(多選)如圖所示，勁度系數(shù)為k的輕彈簧豎直放置，下端固定在水平地面上。一質(zhì)量為m的小球，從離彈簧上端高h(yuǎn)處自由下落，接觸彈簧后繼續(xù)向下運(yùn)動(dòng)。小球從開(kāi)始下落到小球第一次運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)的過(guò)程中，下列關(guān)于小球的速度v、加速度a隨時(shí)間t變化的圖象中符合實(shí)際情況的是()【答案】AD【解析】在小球下落的開(kāi)始階段，小球做自由落體運(yùn)動(dòng)，加速度為g；接觸彈簧后，開(kāi)始時(shí)重力大于彈力，加速度方向向下，隨著小球的不斷下降，彈力逐漸變大，故小球做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng)，某時(shí)刻加速度可減小到零，此時(shí)速度最大；小球繼續(xù)下落時(shí)，彈力大于重力，加速度方向變?yōu)橄蛏希壹铀俣戎饾u變大，直到速度減小到零，到達(dá)最低點(diǎn)，由對(duì)稱知識(shí)可知，到達(dá)最低點(diǎn)的加速度大于g，故A、D正確。5.(2020·吉林省實(shí)驗(yàn)中學(xué)模擬)如圖1，A、B、C三個(gè)小球質(zhì)量均為m，A、B之間用一根沒(méi)有彈性的輕質(zhì)細(xì)線連在一起，B、C之間用輕彈簧拴接，整個(gè)系統(tǒng)用細(xì)線懸掛在天花板上并且處于靜止?fàn)顟B(tài)?，F(xiàn)將A上面的細(xì)線剪斷，則在剪斷細(xì)線的瞬間，A、B、C三個(gè)小球的加速度分別是(重力加速度為g)()A.1.5g，1.5g，0 B.g，2g，0C.g，g，g D.g，g，0【答案】A【解析】剪斷細(xì)線前，由共點(diǎn)力的平衡條件可知，A上面的細(xì)線的拉力為3mg，A、B之間細(xì)線的拉力為2mg，輕彈簧的拉力為mg。在剪斷A上面的細(xì)線的瞬間，輕彈簧中拉力不變，小球C所受合力為零，所以C的加速度為零；A、B小球被細(xì)線拴在一起，整體受到二者重力和輕彈簧向下的拉力，由牛頓第二定律得3mg＝2ma，解得a＝1.5g，選項(xiàng)A正確。6.(2021·北京市東城區(qū)上學(xué)期期末)在豎直方向運(yùn)動(dòng)的電梯地板上放置一臺(tái)秤，將物體放在臺(tái)秤上。電梯靜止時(shí)臺(tái)秤示數(shù)為FN。在電梯運(yùn)動(dòng)的某段過(guò)程中，臺(tái)秤示數(shù)大于FN。在此過(guò)程中()A.物體受到的重力增大 B.物體處于失重狀態(tài)C.電梯可能正在加速下降 D.電梯可能正在加速上升【答案】D【解析】物體的視重變大，但是受到的重力沒(méi)變，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；物體對(duì)臺(tái)秤的壓力變大，可知物體處于超重狀態(tài)，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；物體處于超重狀態(tài)，則加速度向上，電梯可能正在加速上升或者減速下降，選項(xiàng)C錯(cuò)誤，D正確。7.(多選)(2021·1月廣東學(xué)業(yè)水平選擇考適應(yīng)性測(cè)試，9)研究“蹦極”運(yùn)動(dòng)時(shí)，在運(yùn)動(dòng)員身上系好彈性繩并安裝傳感器，可測(cè)得運(yùn)動(dòng)員豎直下落的距離及其對(duì)應(yīng)的速度大小。根據(jù)傳感器收集到的數(shù)據(jù)，得到如圖所示的“速度—位移”圖象。若空氣阻力和彈性繩的重力可以忽略，根據(jù)圖象信息，下列說(shuō)法正確的有()A.彈性繩原長(zhǎng)為15mB.當(dāng)運(yùn)動(dòng)員下降10m時(shí)，處于失重狀態(tài)C.當(dāng)運(yùn)動(dòng)員下降15m時(shí)，繩的彈性勢(shì)能最大D.當(dāng)運(yùn)動(dòng)員下降20m時(shí)，其加速度方向豎直向上【答案】BD【解析】15m時(shí)速度最大，此時(shí)加速度為零，合外力為零，彈力等于重力，彈性繩處于伸長(zhǎng)狀態(tài)，原長(zhǎng)小于15m，故A錯(cuò)誤；當(dāng)運(yùn)動(dòng)員下降10m時(shí)，速度向下并且逐漸增大，加速度豎直向下，處于失重狀態(tài)，故B正確；當(dāng)運(yùn)動(dòng)員下降15m時(shí)，速度最大，運(yùn)動(dòng)員繼續(xù)向下運(yùn)動(dòng)，彈性繩繼續(xù)伸長(zhǎng)，彈性勢(shì)能繼續(xù)增大，故C錯(cuò)誤；當(dāng)運(yùn)動(dòng)員下降20m時(shí)，運(yùn)動(dòng)員向下減速運(yùn)動(dòng)，其加速度方向豎直向上，故D正確。8.(2021·山東青島市上學(xué)期期末)如圖，為探究“加速度與物體受力關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)裝置，圖中一端帶有定滑輪的平直長(zhǎng)木板放在水平桌面上，實(shí)驗(yàn)前用鉛筆在木板上兩個(gè)適當(dāng)位置畫(huà)上兩條與木板垂直的平行刻線a、b，并用刻度尺測(cè)出兩條線間距離d。開(kāi)始時(shí)將小車(其質(zhì)量標(biāo)記為M)置于長(zhǎng)木板上，然后向輕質(zhì)砂桶內(nèi)緩慢加入砂子，直到小車將要開(kāi)始運(yùn)動(dòng)；再將小車移到a處，使小車前端與刻線a對(duì)齊，然后用天平稱量出質(zhì)量為m的砂子，繼續(xù)添加到砂桶內(nèi)，釋放小車，用停表記錄小車前端到達(dá)b刻線所用的時(shí)間，查知當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間。請(qǐng)回答下面問(wèn)題：(1)小車運(yùn)動(dòng)加速度的計(jì)算式為a＝________，小車受到的合力大小F可以用________表示(用實(shí)驗(yàn)中的測(cè)量量表示)。(2)為提高實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)確度，減小誤差，實(shí)驗(yàn)中要保證________________________________________________________________。(3)本實(shí)驗(yàn)用添加砂子的方法改變拉力大小與掛鉤碼的方法比較，其優(yōu)點(diǎn)是______________________________________________________________________________________________________________________。(至少列舉一條)【答案】(1)eq\f(2d,t2)mg(2)M?m(3)可以比較精確地平衡摩擦力、可以更方便地獲取多組數(shù)據(jù)、可以更好地保證滿足M?m【解析】(1)小車做初速度為零的勻變速直線運(yùn)動(dòng)，根據(jù)位移時(shí)間關(guān)系知d＝eq\f(1,2)at2，所以加速度a＝eq\f(2d,t2)；小車所受的合力等于小車將要運(yùn)動(dòng)后所加的砂子的重力mg。(2)用砂子的重力代替小車受到的作用力，由牛頓第二定律知道：只有當(dāng)M?m時(shí)，該結(jié)論才成立。(3)可以比較精確地平衡摩擦力、可以更方便地獲取多組數(shù)據(jù)、可以更好地保證滿足M?m。9.(2020·江蘇南通市5月第二次模擬)“探究加速度與力的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示。(1)實(shí)驗(yàn)的五個(gè)步驟如下：A.將紙帶穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器并將一端固定在小車上；B.把細(xì)線的一端固定在小車上，另一端通過(guò)定滑輪與小桶相連；C.用阻力補(bǔ)償法測(cè)合力，讓小車做勻速直線運(yùn)動(dòng)；D.接通電源后釋放小車，小車在細(xì)線拉動(dòng)下運(yùn)動(dòng)，測(cè)出小桶(和砂)的重力mg，作為細(xì)線對(duì)小車的拉力F，利用紙帶測(cè)量出小車的加速度a；E.更換紙帶，改變小桶內(nèi)砂的質(zhì)量，重復(fù)步驟D的操作。甲按照實(shí)驗(yàn)原理，這五個(gè)步驟的先后順序應(yīng)該為：________(將序號(hào)排序)。(2)實(shí)驗(yàn)中打出的某一條紙帶如圖乙所示。相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔是0.1s，由此可以算出小車運(yùn)動(dòng)的加速度是__________m/s2。乙丙(3)利用測(cè)得的數(shù)據(jù)，可得到小車質(zhì)量M一定時(shí)，運(yùn)動(dòng)的加速度a和所受拉力F(F＝mg，m為砂和小桶質(zhì)量，g為重力加速度)的關(guān)系圖象(如圖3丙所示)。拉力F較大時(shí)，a－F圖線明顯彎曲，產(chǎn)生誤差。若不斷增加砂桶中砂的質(zhì)量，a－F圖象中各點(diǎn)連成的曲線將不斷延伸，那么加速度a的趨向值為_(kāi)_________(用題中出現(xiàn)物理量表示)。為避免上述誤差可采取的措施是__________。A.每次增加桶內(nèi)砂子的質(zhì)量時(shí)，增幅小一點(diǎn)B.測(cè)小車的加速度時(shí)，利用速度傳感器代替紙帶和打點(diǎn)計(jì)時(shí)器C.將無(wú)線力傳感器捆綁在小車上，再將細(xì)線連在力傳感器上，用力傳感器讀數(shù)代替砂和小桶的重力D.在增加桶內(nèi)砂子質(zhì)量的同時(shí)，在小車上增加砝碼，確保砂和小桶的總質(zhì)量始終遠(yuǎn)小于小車和砝碼的總質(zhì)量【答案】(1)ACBDE(2)1.46(3)gC【解析】(1)按照實(shí)驗(yàn)原理，這五個(gè)步驟的先后順序應(yīng)該為ACBDE。(2)根據(jù)Δx＝aT2可知a＝eq\f(（8.62－4.24）×10－2,3×0.12)m/s2＝1.46m/s2。(3)因?yàn)樯昂蜕巴暗闹亓υ谶@個(gè)實(shí)驗(yàn)中充當(dāng)小車所受到的合力，當(dāng)砂和砂桶的重力非常大時(shí)，它將帶動(dòng)小車近似做加速度為g的勻加速運(yùn)動(dòng)。隨著砂的數(shù)量增大到一定程度時(shí)a－F圖線明顯偏離直線，造成此誤差的主要原因是所掛小桶和砂的總質(zhì)量太大，而我們把用小桶和砂所受重力作為小車所受的拉力，所以消除此誤差可采取的簡(jiǎn)便且有效的措施應(yīng)該測(cè)量出小車所受的拉力，即在小桶和砂與細(xì)繩之間放置一力傳感器，得到力F的數(shù)值，在作出小車運(yùn)動(dòng)的加速度a和力傳感器讀數(shù)F的關(guān)系圖象，故選C。10.如圖所示，在建筑裝修中，工人用質(zhì)量為5.0kg的磨石A對(duì)地面和斜壁進(jìn)行打磨，已知A與地面、A與斜壁之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ均相同。(g取10m/s2且sin37°＝0.6，cos37°＝0.8)(1)當(dāng)A受到與水平方向成θ＝37°斜向下的推力F1＝50N打磨地面時(shí)，A恰好在水平地面上做勻速直線運(yùn)動(dòng)，求A與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ；(2)若用A對(duì)傾角θ＝37°的斜壁進(jìn)行打磨，當(dāng)對(duì)A加豎直向上推力F2＝60N時(shí)，則磨石A從靜止開(kāi)始沿斜壁向上運(yùn)動(dòng)2m(斜壁長(zhǎng)>2m)時(shí)的速度大小為多少？【答案】(1)0.5(2)2m/s【解析】(1)A恰好在水平地面上做勻速直線運(yùn)動(dòng)，滑動(dòng)摩擦力等于推力的水平分力，即Ff＝F1cosθ＝40Nμ＝eq\f(Ff,FN)＝eq\f(Ff,mg＋F1sinθ)＝0.5。(2)將重力及向上的推力合成后，將二者的合力向垂直于斜面方向及沿斜面方向分解。在沿斜面方向有：(F2－mg)cosθ－Ff1＝ma在垂直斜面方向上有：FN＝(F2－mg)sinθ則Ff1＝μ(F2－mg)sinθ解得a＝1m/s2，x＝eq\f(1,2)at2，解得t＝2s，v＝at＝2m/s。二、練創(chuàng)新情景1.(2020·湖南聯(lián)考)某同學(xué)為了取出如圖所示羽毛球筒中的羽毛球，一手拿著球筒的中部，另一手用力擊打羽毛球筒的上端，則()A．此同學(xué)無(wú)法取出羽毛球B．羽毛球會(huì)從筒的下端出來(lái)C．羽毛球筒向下運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，羽毛球受到向上的摩擦力才會(huì)從上端出來(lái)D．該同學(xué)是在利用羽毛球的慣性【答案】D【解析】一手拿著球筒的中部，另一手用力擊打羽毛球筒的上端，羽毛球筒在力的作用下向下運(yùn)動(dòng)，而羽毛球由于慣性而保持靜止，所以羽毛球會(huì)從筒的上端出來(lái)，故D正確。2．(2020·云南統(tǒng)考)身高和質(zhì)量完全相同的兩人穿同樣的鞋在同一水平地面上通過(guò)一輕桿進(jìn)行“頂牛”比賽，試圖迫使對(duì)方后退。設(shè)甲、乙兩人對(duì)桿的推力大小分別是F1、F2，甲、乙兩人身體因前傾而偏離豎直方向的夾角分別為α1、α2，傾角α越大，此刻人手和桿的端點(diǎn)位置就越低，如圖所示，最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，若甲獲勝，則()A．F1＝F2，α1>α2 B．F1>F2，α1＝α2C．F1＝F2，α1<α2 D．F1>F2，α1>α2【答案】A【解析】本題考查相互作用力與受力角度問(wèn)題。桿的質(zhì)量不計(jì)，可知F1、F2為兩人之間的相互作用力，故F1＝F2，比賽中決定勝負(fù)的是人受到的最大靜摩擦力的大小，甲獲勝，則說(shuō)明甲受到的摩擦力大，甲對(duì)地的正壓力大，而兩人重力大小相同，則說(shuō)明甲是通過(guò)增大身體的傾角借助桿上的推力增大了對(duì)地面的壓力，所以α1>α2，A正確。3.(2020·宜城模擬)如圖所示，一只盛水的容器固定在一個(gè)小車上，在容器中分別懸掛和拴住一只鐵球和一只乒乓球，容器中水和鐵球、乒乓球都處于靜止?fàn)顟B(tài)，當(dāng)容器隨小車突然向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，兩球的運(yùn)動(dòng)狀況是(以小車為參考系)()A．鐵球向左，乒乓球向右B．鐵球向右，乒乓球向左C．鐵球和乒乓球都向左D．鐵球和乒乓球都向右【答案】A【解析】小車突然向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于慣性，鐵球和乒乓球都“想”保持原有的靜止?fàn)顟B(tài)，由于與同體積的“水球”相比鐵球的質(zhì)量大，慣性大，鐵球的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)難改變，而同體積的“水球”的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)容易改變，所以小車加速向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，鐵球相對(duì)于小車向左運(yùn)動(dòng)。同理，由于與同體積的“水球”相比乒乓球的質(zhì)量小，慣性小，乒乓球相對(duì)于小車向右運(yùn)動(dòng)。4.(2021·雅安中學(xué)月考)航模興趣小組設(shè)計(jì)出一架遙控飛機(jī)，其質(zhì)量m＝2kg，動(dòng)力系統(tǒng)提供的恒定升力F＝28N。試飛時(shí)，飛機(jī)從地面由靜止開(kāi)始豎直上升。設(shè)飛機(jī)飛行時(shí)所受的阻力大小不變，恒為f＝4N，g取10m/s2。某一次試飛過(guò)程中，飛機(jī)飛行t＝6s時(shí)遙控器出現(xiàn)故障，飛機(jī)立即失去升力。為使飛機(jī)落回地面時(shí)速度剛好為零，則飛機(jī)應(yīng)在距離地面多高處恢復(fù)升力()A．36m B．30mC．24m D．18m【答案】C【解析】飛機(jī)失去升力前做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，根據(jù)牛頓第二定律有F－mg－f＝ma1，代入數(shù)據(jù)解得a1＝2m/s2，t＝6s時(shí)，速度v1＝a1t＝2×6m/s＝12m/s，前6s內(nèi)的位移x1＝eq\f(1,2)a1t2＝eq\f(1,2)×2×62m＝36m,6s后失去升力，根據(jù)牛頓第二定律有mg＋f＝ma2，解得a2＝12m/s2，勻減速上升的位移x2＝eq\f(v\o\al(2,1),2a2)＝eq\f(122,2×12)m＝6m，飛機(jī)能達(dá)到的最大高度h＝x1＋x2＝36m＋6m＝42m，飛機(jī)失去升力下降階段做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，根據(jù)牛頓第二定律有mg－f＝ma3，解得a3＝8m/s2，恢復(fù)升力后向下做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，根據(jù)牛頓第二定律有F＋f－mg＝ma4，解得a4＝6m/s2，開(kāi)始恢復(fù)升力的速度設(shè)為v，則eq\f(v2,2a3)＋eq\f(v2,2a4)＝h，解得v＝12eq\r(2)m/s，此時(shí)飛機(jī)離地面的高度h1＝eq\f(v2,2a4)＝24m，故C正確。5.(多選)一興趣小組做了一次實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)時(shí)讓某同學(xué)從桌子上跳下，自由下落H后雙腳觸地，他順勢(shì)彎曲雙腿，他的重心又下降了h后停住，利用傳感器和計(jì)算機(jī)顯示該同學(xué)受到地面的支持力F隨時(shí)間變化的圖象如圖所示。根據(jù)圖象提供的信息，以下判斷正確的是()A.在0至t2時(shí)間內(nèi)該同學(xué)處于失重狀態(tài)B.t2時(shí)刻該同學(xué)的加速度為零C.t3時(shí)刻該同學(xué)的速度達(dá)到最大D.在t3至t4時(shí)間內(nèi)該同學(xué)處于超重狀態(tài)【答案】ABD【解析】在0到t2時(shí)間內(nèi)，支持力小于重力，加速度方向向下，所以該同學(xué)處于失重狀態(tài)，故A正確；在t2時(shí)刻，支持力等于重力，加速度為0，故B正確；在0至t2時(shí)間內(nèi)該同學(xué)加速度方向向下，t2時(shí)刻該同學(xué)的速度達(dá)到最大，故C錯(cuò)誤；根據(jù)牛頓第二定律得在t3到t4時(shí)間內(nèi)，支持力大于重力，加速度方向向上，所以該同學(xué)處于超重狀態(tài)，故D正確。6.(2021·天津市濱海七所重點(diǎn)學(xué)校聯(lián)考)一輛貨車運(yùn)載著圓柱形光滑的空油桶。在車廂底，一層油桶平整排列，相互緊貼并被牢牢固定。上一層只有一只桶C，自由地?cái)[放在A、B之間，和汽車一起保持靜止，如圖4所示，當(dāng)C與車共同向左加速時(shí)()A.A對(duì)C的支持力變大B.B對(duì)C的支持力不變C.當(dāng)向左的加速度達(dá)到eq\f(\r(3),2)g時(shí)，C將脫離AD.當(dāng)向左的加速度達(dá)到eq\f(\r(3),3)g時(shí)，C將脫離A【答案】D【解析】對(duì)C進(jìn)行受力分析，如圖所示，設(shè)B對(duì)C的支持力與豎直方向的夾角為θ，根據(jù)幾何關(guān)系可得sinθ＝eq\f(R,2R)＝eq\f(1,2)，所以θ＝30°；同理可得，A對(duì)C的支持力與豎直方向的夾角也為30°；原來(lái)C處于靜止?fàn)顟B(tài)，根據(jù)平衡條件可得FNBsin30°＝FNAsin30°；令C的加速度為a，根據(jù)正交分解以及牛頓第二定律有FNB′sin30°－FNA′sin30°＝ma，可見(jiàn)A對(duì)C的支持力減小、B對(duì)C的支持力增大，故A、B錯(cuò)誤；當(dāng)A對(duì)C的支持力為零時(shí)，根據(jù)牛頓第二定律可得mgtan30°＝ma，解得a＝eq\f(\r(3),3)g，則C錯(cuò)誤，D正確。7.(2021·上海市高三二模)(多選)建筑工人利用輕質(zhì)動(dòng)滑輪提升建筑材料的情景如圖甲所示。繞過(guò)輕滑輪的輕繩一端固定，通過(guò)拉動(dòng)另一端使水桶由靜止開(kāi)始豎直上升，兩側(cè)輕繩始終保持豎直，水桶的加速度a隨水桶上升的高度h的變化關(guān)系圖象如圖乙所示。已知水桶及桶內(nèi)材料的總質(zhì)量為5kg，重力加速度g＝10m/s2，不計(jì)一切阻力及摩擦，以下說(shuō)法正確的是()A.水桶上升4m時(shí)的速度大小為eq\r(6)m/sB.水桶上升4m時(shí)的速度大小為2eq\r(2)m/sC.水桶上升4m時(shí)，人對(duì)繩的拉力大小為55ND.水桶上升4m時(shí)，人對(duì)繩的拉力大小為27.5N【答案】AD【解析】由初速為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律可知v2＝2ah，結(jié)合圖象面積可求得水桶上升4m時(shí)的速度大小v＝eq\r(2×\f(0.5＋1,2)×4)m/s＝eq\r(6)m/s，故A正確，B錯(cuò)誤；由牛頓第二定律可知2F－mg＝ma，即F＝27.5N，故C錯(cuò)誤，D正確。7.(2021·福建龍巖市期末質(zhì)量檢查)如圖所示，在傾角為θ＝30°的光滑固定斜面上，物塊A、B質(zhì)量均為m。物塊A靜止在輕彈簧上端，物塊B用細(xì)線與斜面頂端相連，A、B靠在一起，但A、B之間無(wú)彈力。已知重力加速度為g，某時(shí)刻將細(xì)線剪斷，下列說(shuō)法正確的是()A.細(xì)線剪斷前，彈簧的彈力為mgB.細(xì)線剪斷前，細(xì)線的拉力為mgC.細(xì)線剪斷瞬間，彈簧的彈力發(fā)生變化D.細(xì)線剪斷瞬間，物塊B的加速度大小為eq\f(1,4)g【答案】D【解析】細(xì)線剪斷前，由于A、B之間無(wú)彈力，對(duì)A分析可以得到彈簧的彈力F＝mgsinθ＝eq\f(1,2)mg，對(duì)B分析可以得到FT＝mgsinθ＝eq\f(1,2)mg，故A、B錯(cuò)誤；細(xì)線剪斷瞬間，彈簧的彈力不變，故C錯(cuò)誤；細(xì)線剪斷瞬間，對(duì)A、B系統(tǒng)，加速度大小a＝eq\f(2mgsinθ－F,2m)＝eq\f(1,4)g，故D正確。8．(2021·山東臨沂市上學(xué)期期末)某同學(xué)利用圖甲所示DIS裝置探究滑塊加速度與合力的關(guān)系，同時(shí)測(cè)量滑塊與軌道間的動(dòng)摩擦因數(shù)。重物通過(guò)光滑的定滑輪用細(xì)線拉滑塊，在滑塊和細(xì)線左端之間固定一力傳感器，位移傳感器(接收器)固定在軌道一端，位移傳感器(發(fā)射器)隨滑塊一起沿水平軌道運(yùn)動(dòng)。實(shí)驗(yàn)中，保持滑塊(包括位移傳感器發(fā)射器和力傳感器)的質(zhì)量M不變，改變重物的質(zhì)量m，重復(fù)實(shí)驗(yàn)若干次，得到滑塊的加速度a與力傳感器的示數(shù)F的關(guān)系如圖乙所示。(1)本實(shí)驗(yàn)________(填“需要”或“不需要”)滿足滑塊(包括位移傳感器發(fā)射器和力傳感器)的質(zhì)量遠(yuǎn)大于重物的質(zhì)量。(2)滑塊(包括位移傳感器發(fā)射器和力傳感器)的質(zhì)量為_(kāi)_______kg；取g＝10m/s2，空氣阻力不計(jì)，滑塊與軌道間的動(dòng)摩擦因數(shù)為_(kāi)_______?！敬鸢浮?1)不需要(2)2.00.05【解析】(1)本實(shí)驗(yàn)中細(xì)線的拉力可以通過(guò)力傳感器直接測(cè)出，因此不需要滿足滑塊(包括位移傳感器、發(fā)射器和力傳感器)的質(zhì)量遠(yuǎn)大于重物的質(zhì)量。(2)取滑塊為研究對(duì)象，由牛頓第二定律可得F－μmg＝ma，變形可得a＝eq\f(1,m)F－μg，分析圖象的斜率可得eq\f(1,m)＝eq\f(1.5－0,4.0－1.0)·eq\f(1,kg)＝eq\f(1,2kg)，可得m＝2.0kg；當(dāng)F＝1.0N，a＝0代入加速度的表達(dá)式a＝eq\f(1,m)F－μg，解得μ＝0.05。9.(2020·寧夏石嘴山市4月模擬)某同學(xué)用長(zhǎng)木板、小車、光電門(mén)等裝置做探究加速度與質(zhì)量關(guān)系的實(shí)驗(yàn)。裝置如圖所示。(1)實(shí)驗(yàn)前先用游標(biāo)卡尺測(cè)出安裝在小車上遮光條的寬度為d。(2)按圖示安裝好裝置，將長(zhǎng)木板沒(méi)有定滑輪的一端適當(dāng)墊高，輕推不連接砝碼盤(pán)的小車，如果計(jì)時(shí)器記錄小車通過(guò)光電門(mén)A、B的時(shí)間t1、t2，滿足t1__________t2(填“大于”“小于”或“等于”)，則摩擦力得到了平衡。(3)保證砝碼和砝碼盤(pán)的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量，調(diào)節(jié)好裝置后，將小車由靜止釋放，讀出遮光條通過(guò)光電門(mén)A、B的時(shí)間分別為t1、t2，測(cè)出兩光電門(mén)間的距離為L(zhǎng)，則小車的加速度a＝__________(用測(cè)出的物理量字母表示)。(4)保持兩個(gè)光電門(mén)間的距離、砝碼和砝碼盤(pán)的總質(zhì)量均不變，改變小車的質(zhì)量M重復(fù)實(shí)驗(yàn)多次，測(cè)出多組加速度a的值，及對(duì)應(yīng)的小車質(zhì)量M，作出a－eq\f(1,M)圖象。若圖象為一條過(guò)原點(diǎn)的傾斜直線，則得出的結(jié)論___________________________?！敬鸢浮?2)等于(3)eq\f(1,2L)(eq\f(d2,teq\o\al(2,2))－eq\f(d2,teq\o\al(2,1)))(4)合力不變時(shí)，小車的加速度與質(zhì)量成反比(與質(zhì)量的倒數(shù)成正比)【解析】(2)平衡摩擦力的方法是用重力沿斜面向下的分力來(lái)抵消摩擦力的作用，具體做法是：將小車輕放(靜止)在長(zhǎng)木板上，掛好紙帶(紙帶和打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位孔之間有摩擦力)、不連接砝碼盤(pán)，將長(zhǎng)木板靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的一端適當(dāng)墊高，形成斜面，輕推小車，使小車做勻速運(yùn)動(dòng)(紙帶上任意兩點(diǎn)的距離相等)即可，此時(shí)小車通過(guò)光電門(mén)的時(shí)間t1、t2，當(dāng)滿足t1等于t2，則摩擦力得到了平衡。(3)遮光條經(jīng)過(guò)光電門(mén)A時(shí)的速度為vA＝eq\f(d,t1)經(jīng)過(guò)光電門(mén)B時(shí)的速度為vB＝eq\f(d,t2)根據(jù)速度位移公式有a＝eq\f(veq\o\al(2,B)－veq\o\al(2,A),2L)解得a＝eq\f(1,2L)(eq\f(d2,teq\o\al(2,2))－eq\f(d2,teq\o\al(2,1)))。(4)設(shè)小車的加速度為a，小車的合力F，以小車為研究對(duì)象，根據(jù)牛頓第二定律有F＝Ma解得a＝eq\f(1,M)·F由上可知，合力不變時(shí)，小車的加速度與質(zhì)量成反比(與質(zhì)量的倒數(shù)成正比)。10.在傾角θ＝37°的直滑道上，一名質(zhì)量m＝75kg的滑雪運(yùn)動(dòng)員由靜止開(kāi)始向下滑行。運(yùn)動(dòng)員所受空氣阻力與速度成正比，比例系數(shù)為k，滑板與滑道間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ。今測(cè)得運(yùn)動(dòng)員從靜止開(kāi)始沿滑道下滑的速度—時(shí)間圖象如圖所示，圖中的OA直線是t＝0時(shí)刻圖線的切線，圖線末段BC平行于時(shí)間軸。設(shè)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，求：(1)t＝0時(shí)刻運(yùn)動(dòng)員的加速度大??；(2)動(dòng)摩擦因數(shù)μ和比例系數(shù)k?！敬鸢浮?1)4m/s2(2)0.2530kg/s【解析】(1)由題中速度—時(shí)間圖象可知，運(yùn)動(dòng)員開(kāi)始時(shí)做加速度減小的加速直線運(yùn)動(dòng)，最后做勻速直線運(yùn)動(dòng)。在t＝0時(shí)刻，圖線切線的斜率即該時(shí)刻的加速度大小則a0＝eq\f(Δv,Δt)＝4m/s2。(2)在t＝0時(shí)刻開(kāi)始加速時(shí)，v0＝0由牛頓第二定律可得mgsinθ－kv0－μmgcosθ＝ma0最后勻速時(shí)vm＝10m/s，a＝0由平衡條件可得此時(shí)mgsinθ＝kvm＋μmgcosθ聯(lián)立解得μ＝0.25，k＝30kg/s。11.(2021·浙江溫州市4月適應(yīng)性測(cè)試)2019年12月17日，中國(guó)第一艘國(guó)產(chǎn)航母“山東艦”在海南三亞交付使用?！吧綎|艦”的甲板由水平甲板和上翹甲板兩部分組成，利于艦載機(jī)滑躍式起飛，如圖甲所示。為方便研究艦載機(jī)的起飛過(guò)程，將甲板近似為如圖乙所示的軌道：水平軌道AB長(zhǎng)L1＝157.5m，傾斜軌道高h(yuǎn)＝6m，水平投影長(zhǎng)L2＝42.5m?？傎|(zhì)量為3.0×104kg的某艦載機(jī)，從A點(diǎn)以36km/h的初速度出發(fā)，到達(dá)B點(diǎn)時(shí)的速度為288km/h，進(jìn)入上翹甲板后，經(jīng)0.5s從C點(diǎn)起飛。該艦載機(jī)在起飛過(guò)程中，發(fā)動(dòng)機(jī)的推力恒為8.0×105N，在水平軌道上的運(yùn)動(dòng)視為勻變速直線運(yùn)動(dòng)，艦載機(jī)視為質(zhì)點(diǎn)，航母靜止不動(dòng)。求艦載機(jī)：(1)在水平軌道上運(yùn)動(dòng)的加速度大小；(2)在水平軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的平均阻力大?。?3)整個(gè)起飛階段平均速度的大小(結(jié)果保留整數(shù))?！敬鸢浮?1)20m/s2(2)2.0×105N(3)50m/s【解析】(1)根據(jù)速度位移公式v2－veq\o\al(2,0)＝2aL1解得a＝20m/s2。(2)根據(jù)牛頓第二定律得F－Ff＝ma解得Ff＝2.0×105N。(3)A到C位移x＝eq\r(（L1＋L2）2＋h2)≈200m所用的時(shí)間t＝eq\f(v－v0,a)＋0.5s＝4s平均速度eq\o(v,\s\up6(－))＝eq\f(x,t)＝50m/s。三．練規(guī)范解答1.(2020·浙江選考模擬)如圖所示為一滑草場(chǎng)的滑道示意圖，某條滑道由AB、BC、CD三段組成，其中AB段和BC段與水平面的傾角分別為53°和37°，且這兩段長(zhǎng)度均為L(zhǎng)＝28m，載人滑草車從坡頂A點(diǎn)由靜止開(kāi)始自由下滑，先加速通過(guò)AB段，再勻速通過(guò)BC段，最后停在水平滑道CD段上的D點(diǎn)，若滑草車與AB、BC、CD三段草地之間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為μ，不計(jì)滑草車在滑道交接處的能量損失，g＝10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，求：(1)滑草車與草地之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ；(2)滑草車經(jīng)過(guò)B點(diǎn)時(shí)的速度大小vB；(3)滑草車從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)至D點(diǎn)的時(shí)間t?【答案】(1)0.75(2)14m/s(3)7.87s【解析】(1)BC段：mgsin37°＝μmgcos37°，得μ＝0.75。(2)AB段：mgsin53°－μmgcos53°＝ma1又veq\o\al(2,B)＝2a1L解得vB＝14m/s。(3)AB段：t1＝eq\f(vB,a1)＝4sBC段：t2＝eq\f(L,vB)＝2sCD段：μmg＝ma3t3＝eq\f(vB,a3)＝1.87s則t＝t1＋t2＋t3＝7.87s。2.某次新能源汽車性能測(cè)試中，如圖甲顯示的是牽引力傳感器傳回的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)隨時(shí)間變化的關(guān)系，但由于機(jī)械故障，速度傳感器只傳回了第25s以后的數(shù)據(jù)，如圖乙所示。已知汽車質(zhì)量為1500kg，若測(cè)試平臺(tái)是水平的，且汽車由靜止開(kāi)始做直線運(yùn)動(dòng)，設(shè)汽車所受阻力恒定。求：(1)18s末汽車的速度是多少？(2)前25s內(nèi)的汽車的位移是多少？【答案】(1)26m/s(2)608m【解析】(1)0～6s內(nèi)由牛頓第二定律得F1－Ff＝ma16s末車速為v1＝a1t1在6～18s內(nèi)，由牛頓第二定律得F2－Ff＝ma2第18s末車速為v2＝v1＋a2t2由題圖知18s后汽車勻速直線運(yùn)動(dòng)，牽引力等于阻力，故有Ff＝F＝1500N，解得v1＝30m/s，v2＝26m/s。(2)汽車在0～6s內(nèi)的位移為x1＝eq\f(v1,2)t1＝90m汽車在6～18s內(nèi)的位移為x2＝eq\f(v1＋v2,2)t2＝336m汽車在18～25s內(nèi)的位移為x3＝v2t3＝182m故汽車在前25s內(nèi)的位移為x＝x1＋x2＋x3＝608m。3．(2020·河南濮陽(yáng)市4月摸底)某課外興趣小組的兩名同學(xué)小明和小亮見(jiàn)到公園的一個(gè)兒童直行滑梯(即滑梯的底面為一與地面成一