2023高考物理異構(gòu)異模復(fù)習(xí)考案撬分法習(xí)題：專題三　牛頓運(yùn)動(dòng)定律 3-2 Word版含解析

1．(多選)如圖(a)，一物塊在t＝0時(shí)刻滑上一固定斜面，其運(yùn)動(dòng)的v-t圖線如圖(b)所示。若重力加速度及圖中的v0、v1、t1均為已知量，則可求出()點(diǎn)擊觀看解答視頻A．斜面的傾角B．物塊的質(zhì)量C．物塊與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)D．物塊沿斜面向上滑行的最大高度答案ACD解析設(shè)物塊的質(zhì)量為m、斜面的傾角為θ，物塊與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ，物塊沿斜面上滑和下滑時(shí)的加速度大小分別為a1和a2，根據(jù)牛頓第二定律有：mgsinθ＋μmgcosθ＝ma1，mgsinθ－μmgcosθ＝ma2。再結(jié)合v-t圖線斜率的物理意義有：a1＝eq\f(v0,t1)，a2＝eq\f(v1,t1)。由上述四式可見，無法求出m，可以求出θ、μ，故B錯(cuò)誤，A、C均正確。0～t1時(shí)間內(nèi)的v-t圖線與橫軸包圍的面積大小等于物塊沿斜面上滑的最大距離，θ已求出，故可以求出物塊上滑的最大高度，故D正確。2．若貨物隨升降機(jī)運(yùn)動(dòng)的v-t圖象如圖所示(豎直向上為正)，則貨物受到升降機(jī)的支持力F與時(shí)間t關(guān)系的圖象可能是()答案B解析由v-t圖象可知，升降機(jī)的運(yùn)動(dòng)過程為：向下加速(失重：F＜mg)→向下勻速(F＝mg)→向下減速(超重：F＞mg)→向上加速(超重：F＞mg)→向上勻速(F＝mg)→向上減速(失重：F＜mg)，對(duì)照F-t圖象可知，B正確。3.(多選)如圖，升降機(jī)內(nèi)有一固定斜面，斜面上放一物塊。開始時(shí)，升降機(jī)做勻速運(yùn)動(dòng)，物塊相對(duì)于斜面勻速下滑。當(dāng)升降機(jī)加速上升時(shí)，()A．物塊與斜面間的摩擦力減小B．物塊與斜面間的正壓力增大C．物塊相對(duì)于斜面減速下滑D．物塊相對(duì)于斜面勻速下滑答案BD解析當(dāng)升降機(jī)勻速運(yùn)動(dòng)，物塊相對(duì)于斜面勻速下滑時(shí)有：mgsinθ＝μmgcosθ，則μ＝tanθ(θ為斜面傾角)，當(dāng)升降機(jī)加速上升時(shí)，設(shè)加速度為a；物塊處于超重狀態(tài)，超重ma。物塊“重力”變?yōu)镚′＝mg＋ma，支持力變?yōu)镹′＝(mg＋ma)cosθ＞mgcosθ，B對(duì)。“重力”沿斜面向下的分力G下′＝(mg＋ma)sinθ，沿斜面摩擦力變?yōu)閒′＝μN(yùn)′＝μ(mg＋ma)cosθ＞μmgcosθ，A錯(cuò)誤。f′＝μ(mg＋ma)cosθ＝tanθ(mg＋ma)cosθ＝(mg＋ma)sinθ＝G下′，所以物塊仍沿斜面勻速運(yùn)動(dòng)，D對(duì)，C錯(cuò)誤。4．如圖所示，一木塊在光滑水平面上受到一個(gè)恒力F作用而運(yùn)動(dòng)，前方固定一個(gè)輕質(zhì)彈簧，當(dāng)木塊接觸彈簧后，下列判斷正確的是()A．將立即做勻減速直線運(yùn)動(dòng)B．將立即做變減速直線運(yùn)動(dòng)C．在彈簧彈力大小等于恒力F時(shí)，木塊的速度最大D．在彈簧處于最大壓縮量時(shí)，木塊的加速度為零答案C解析當(dāng)木塊接觸彈簧后，恒力F先大于彈簧的彈力，后小于彈簧的彈力，木塊先做加速運(yùn)動(dòng)后做減速運(yùn)動(dòng)，隨著彈簧彈力的增大，加速度先減小后增大，故木塊先做加速度減小的變加速運(yùn)動(dòng)，后做加速度增大的變減速運(yùn)動(dòng)。當(dāng)彈簧彈力大小等于恒力F時(shí)，木塊的速度最大，選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤，C正確；在彈簧處于最大壓縮量時(shí)，彈簧的彈力大于恒力F，合力向右，加速度不為零，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。5.為了讓乘客乘車更為舒適，某研究小組設(shè)計(jì)了一種新的交通工具，乘客的座椅能隨著坡度的變化而自動(dòng)調(diào)整，使座椅始終保持水平，如圖所示，當(dāng)此車減速上坡時(shí)(僅考慮乘客與水平面之間的作用)，關(guān)于乘客下列說法正確的是()A．不受摩擦力的作用B．受到水平向左的摩擦力作用C．處于超重狀態(tài)D．所受合力豎直向上答案B解析對(duì)乘客進(jìn)行受力分析。乘客受重力、支持力，由于乘客加速度沿斜面向下，而靜摩擦力必沿水平方向，乘客有水平向左的分加速度，所以受到向后(水平向左)的摩擦力作用，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確；此車減速上坡，整體的加速度沿斜面向下，乘客具有向下的分加速度，所以根據(jù)牛頓運(yùn)動(dòng)定律可知乘客處于失重狀態(tài)，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；由于乘客加速度沿斜面向下，根據(jù)牛頓第二定律得所受合力沿斜面向下，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。6．(多選)如圖所示是某同學(xué)站在力板傳感器上做下蹲—起立的動(dòng)作時(shí)記錄的壓力F隨時(shí)間t變化的圖線。由圖線可知該同學(xué)()A．體重約為650NB．做了兩次下蹲—起立的動(dòng)作C．做了一次下蹲—起立的動(dòng)作，且下蹲后約2s起立D．下蹲過程中先處于超重狀態(tài)后處于失重狀態(tài)答案AC解析當(dāng)該同學(xué)站在力板傳感器上靜止不動(dòng)時(shí)，其合力為零，即壓力讀數(shù)恒等于該同學(xué)的體重值，由圖線可知：該同學(xué)的體重為650N，A正確；每次下蹲，該同學(xué)都將經(jīng)歷先向下做加速(加速度方向向下)、后減速(加速度方向向上)的運(yùn)動(dòng)，即先經(jīng)歷失重狀態(tài)，后經(jīng)歷超重狀態(tài)，讀數(shù)F先小于體重，后讀數(shù)F大于體重；每次起立，該同學(xué)都將經(jīng)歷先向上做加速(加速度方向向上)、后減速(加速度方向向下)的運(yùn)動(dòng)，即先經(jīng)歷超重狀態(tài)，后經(jīng)歷失重狀態(tài)，讀數(shù)F先大于體重、后小于體重。由圖線可知：C正確，B、D錯(cuò)誤。7.如圖甲所示，在木箱內(nèi)粗糙斜面上靜止一個(gè)質(zhì)量為m的物體，木箱豎直向上運(yùn)動(dòng)的速度v與時(shí)間t的變化規(guī)律如圖乙所示，物體始終相對(duì)斜面靜止，斜面對(duì)物體的支持力和摩擦力分別為N和f，則下列說法正確的是()A．在0～t1時(shí)間內(nèi)，N增大，f減小B．在0～t1時(shí)間內(nèi)，N減小，f增大C．在t1～t2時(shí)間內(nèi)，N增大，f增大D．在t1～t2時(shí)間內(nèi)，N減小，f減小答案D解析在0～t1時(shí)間內(nèi)，根據(jù)速度—時(shí)間圖線知，物體做加速運(yùn)動(dòng)，加速度逐漸減小。設(shè)斜面傾角為θ，對(duì)物體研究，在豎直方向上有Ncosθ＋fsinθ－mg＝ma，Nsinθ＝fcosθ，因加速度減小，則支持力N和摩擦力f減小，在t1～t2時(shí)間內(nèi)，根據(jù)速度—時(shí)間圖線知，物體做減速運(yùn)動(dòng)，加速度逐漸增大。對(duì)物體研究，在豎直方向上有mg－(Ncosθ＋fsinθ)＝ma，Nsinθ＝fcosθ，因加速度逐漸增大，則支持力N和摩擦力f逐漸減小，選項(xiàng)D正確，A、B、C錯(cuò)誤。8．下暴雨時(shí)，有時(shí)會(huì)發(fā)生山體滑坡或泥石流等地質(zhì)災(zāi)害。某地有一傾角為θ＝37°eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(sin37°＝\f(3,5)))的山坡C，上面有一質(zhì)量為m的石板B，其上下表面與斜坡平行；B上有一碎石堆A(含有大量泥土)，A和B均處于靜止?fàn)顟B(tài)，如圖所示。假設(shè)某次暴雨中，A浸透雨水后總質(zhì)量也為m(可視為質(zhì)量不變的滑塊)，在極短時(shí)間內(nèi)，A、B間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ1減小為eq\f(3,8)，B、C間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ2減小為0.5，A、B開始運(yùn)動(dòng)，此時(shí)刻為計(jì)時(shí)起點(diǎn)；在第2s末，B的上表面突然變?yōu)楣饣?，?保持不變。已知A開始運(yùn)動(dòng)時(shí)，A離B下邊緣的距離l＝27m，C足夠長。設(shè)最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力。取重力加速度大小g＝10m/s2。求：(1)在0～2s時(shí)間內(nèi)A和B加速度的大?。?2)A在B上總的運(yùn)動(dòng)時(shí)間。點(diǎn)擊觀看解答視頻答案(1)3m/s21m/s2(2)4s解析(1)在0～2s時(shí)間內(nèi)，A和B的受力如圖所示，其中f1、N1是A與B之間的摩擦力和正壓力的大小，f2、N2是B與C之間的摩擦力和正壓力的大小，方向如圖所示。由滑動(dòng)摩擦力公式和力的平衡條件得f1＝μ1N1①N1＝mgcosθ②f2＝μ2N2③N2＝N1′＋mgcosθ④規(guī)定沿斜面向下為正方向。設(shè)A和B的加速度分別為a1和a2，由牛頓第二定律得mgsinθ－f1＝ma1⑤mgsinθ－f2＋f1′＝ma2⑥N1＝N1′⑦f1＝f1′⑧聯(lián)立①②③④⑤⑥⑦⑧式，并代入題給條件得a1＝3m/s2⑨a2＝1m/s2⑩(2)在t1＝2s時(shí)，設(shè)A和B的速度分別為v1和v2，則v1＝a1t1＝6m/s?v2＝a2t1＝2m/s?t>t1時(shí)，設(shè)A和B的加速度分別為a1′和a2′。此時(shí)A與B之間摩擦力為零，同理可得a1′＝6m/s2?a2′＝－2m/s2?即B做減速運(yùn)動(dòng)。設(shè)經(jīng)過時(shí)間t2，B的速度減為零，則有v2＋a2′t2＝0?聯(lián)立???式得t2＝1s?在(t1＋t2)時(shí)間內(nèi)，A相對(duì)于B運(yùn)動(dòng)的距離為s＝eq\b\lc\(\rc\(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)a1t\o\al(2,1)＋))eq\b\lc\\rc\)(\a\vs4\al\co1(v1t2＋\f(1,2)a1′t\o\al(2,2)))－eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)a2t\o\al(2,1)＋v2t2＋\f(1,2)a2′t\o\al(2,2)))＝12m<27m?此后B靜止不動(dòng)，A繼續(xù)在B上滑動(dòng)。設(shè)再經(jīng)過時(shí)間t3后A離開B，則有l(wèi)－s＝(v1＋a1′t2)t3＋eq\f(1,2)a1′teq\o\al(2,3)?可得t3＝1s(另一解不合題意，舍去)?設(shè)A在B上總的運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t總，有t總＝t1＋t2＋t3＝4s(利用下面的速度圖線求解，正確的，參照上述答案給分。)9．公路上行駛的兩汽車之間應(yīng)保持一定的安全距離。當(dāng)前車突然停止時(shí)，后車司機(jī)可以采取剎車措施，使汽車在安全距離內(nèi)停下而不會(huì)與前車相碰。通常情況下，人的反應(yīng)時(shí)間和汽車系統(tǒng)的反應(yīng)時(shí)間之和為1s。當(dāng)汽車在晴天干燥瀝青路面上以108km/h的速度勻速行駛時(shí)，安全距離為120m。設(shè)雨天時(shí)汽車輪胎與瀝青路面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為晴天時(shí)的2/5，若要求安全距離仍為120m，求汽車在雨天安全行駛的最大速度。答案20m/s解析設(shè)路面干燥時(shí)，汽車與路面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ0，剎車時(shí)汽車的加速度大小為a0，安全距離為s，反應(yīng)時(shí)間為t0，由牛頓第二定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)