第三章第2講　牛頓運(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用-2025版高考總復(fù)習(xí)物理

[基礎(chǔ)落實(shí)練]1．下列說(shuō)法正確的是()A．體操運(yùn)動(dòng)員雙手握住單杠吊在空中不動(dòng)時(shí)處于失重狀態(tài)B．蹦床運(yùn)動(dòng)員在空中上升和下落過(guò)程中都處于失重狀態(tài)C．舉重運(yùn)動(dòng)員在舉起杠鈴后不動(dòng)的那段時(shí)間內(nèi)處于超重狀態(tài)D．游泳運(yùn)動(dòng)員仰臥在水面靜止不動(dòng)時(shí)處于失重狀態(tài)解析：體操運(yùn)動(dòng)員雙手握住單杠吊在空中不動(dòng)時(shí)處于靜止?fàn)顟B(tài)，蹦床運(yùn)動(dòng)員在空中上升和下落過(guò)程中加速度向下，都處于失重狀態(tài)，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確；舉重運(yùn)動(dòng)員在舉起杠鈴后不動(dòng)的那段時(shí)間內(nèi)處于靜止?fàn)顟B(tài)，游泳運(yùn)動(dòng)員仰臥在水面靜止不動(dòng)時(shí)處于靜止?fàn)顟B(tài)，選項(xiàng)C、D錯(cuò)誤。答案：B2．(多選)如圖甲中的塔吊是現(xiàn)代工地必不可少的建筑設(shè)備，圖乙為建筑材料被吊車豎直提升過(guò)程的運(yùn)動(dòng)圖像(豎直向上為正方向)，根據(jù)圖像下列判斷正確的是()A．在0～10s鋼索最容易發(fā)生斷裂B．30～36s材料處于超重狀態(tài)C．36～46s材料處于失重狀態(tài)D．46s時(shí)材料離地面的距離最大解析：在0～10s過(guò)程中，材料向上加速，處于超重狀態(tài)，鋼索的拉力大于重力，在10～30s的過(guò)程中，材料做勻速直線運(yùn)動(dòng)，重力等于拉力，30～36s的過(guò)程中，材料向上減速，處于失重狀態(tài)，36～46s的過(guò)程中，材料向下加速，處于失重狀態(tài)，繩子的拉力小于重力，故在0～10s鋼索最容易發(fā)生斷裂，故A、C正確，B錯(cuò)誤；由題圖可知36s后材料開(kāi)始向下運(yùn)動(dòng)，36s時(shí)材料離地面的距離最大，故D錯(cuò)誤。答案：AC3．(2022·上海卷)神舟十三號(hào)在返回地面的過(guò)程中打開(kāi)降落傘后，在大氣層中經(jīng)歷了豎直向下的減速運(yùn)動(dòng)。若返回艙所受的空氣阻力隨速度的減小而減小，則加速度大小()A．一直減小 B．一直增大C．先增大后減小 D．先減小后增大解析：打開(kāi)降落傘后，所受空氣阻力f大于重力，降落傘做減速運(yùn)動(dòng)。根據(jù)題述，f＝kv，由牛頓第二定律kv－mg＝ma，解得a＝eq\f(kv,m)－g，由于速度v逐漸減小，由a＝eq\f(kv,m)－g可知，加速度a一直減小，選項(xiàng)A正確。答案：A4.(2024·四川德陽(yáng)診斷)兩個(gè)質(zhì)量均為m的小球放置在傾角為θ＝30°的光滑斜面上(斜面固定在地面上不動(dòng))，如圖所示，系統(tǒng)靜止時(shí)，彈簧與細(xì)線均平行于斜面，在細(xì)線被燒斷的瞬間，下列說(shuō)法正確的是()A．a(chǎn)A＝0aB＝eq\f(1,2)g B．a(chǎn)A＝eq\f(1,2)gaB＝0C．a(chǎn)A＝eq\f(1,2)gaB＝eq\f(1,2)g D．a(chǎn)A＝gaB＝g解析：細(xì)線燒斷前，分析整體受力可知彈簧的拉力為F＝2mgsinθ，細(xì)線燒斷瞬間，小球A受的合力沿斜面向下，大小為FA＝mgsinθ，由牛頓第二定律知，小球A的瞬時(shí)加速度為aA＝eq\f(FA,m)＝eq\f(1,2)g，小球B受的合力沿斜面向上，大小為FB＝F－mgsinθ＝mgsinθ，小球B的瞬時(shí)加速度為aB＝eq\f(FB,m)＝eq\f(1,2)g，故C正確，A、B、D錯(cuò)誤。答案：C5.如圖所示，物塊1的質(zhì)量為3m，物塊2的質(zhì)量為m，兩者通過(guò)彈簧相連，整個(gè)系統(tǒng)置于水平放置的光滑木板上，并處于靜止?fàn)顟B(tài)?，F(xiàn)將木板沿水平方向突然抽出，設(shè)抽出后的瞬間，物塊1、2的加速度大小分別為a1、a2，重力加速度大小為g。則有()A．a(chǎn)1＝0，a2＝g B．a(chǎn)1＝g，a2＝gC．a(chǎn)1＝0，a2＝4g D．a(chǎn)1＝g，a2＝4g解析：開(kāi)始時(shí)，對(duì)物塊1分析，處于平衡狀態(tài)，彈簧的彈力F＝3mg。抽出木板的瞬間，彈簧的彈力不變，物塊1所受的合力仍然為零，則加速度a1＝0。對(duì)物塊2，受重力和彈簧向下的彈力，根據(jù)牛頓第二定律得a2＝eq\f(F′＋mg,m)＝eq\f(3mg＋mg,m)＝4g。故C正確，A、B、D錯(cuò)誤。答案：C6.(多選)電梯的頂部掛一個(gè)彈簧秤，秤下端掛了一個(gè)重物，電梯勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，彈簧秤的示數(shù)為10N，在某時(shí)刻電梯中的人觀察到彈簧秤的示數(shù)變?yōu)?N,關(guān)于電梯的運(yùn)動(dòng)(如圖所示)，以下說(shuō)法正確的是(g取10m/s2)()A．電梯可能向上加速運(yùn)動(dòng)，加速度大小為4m/s2B．電梯可能向下加速運(yùn)動(dòng)，加速度大小為4m/s2C．電梯可能向上減速運(yùn)動(dòng)，加速度大小為4m/s2D．電梯可能向下減速運(yùn)動(dòng)，加速度大小為4m/s2解析：電梯勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，彈簧秤的示數(shù)為10N，知重物的重力等于10N，在某時(shí)刻電梯中的人觀察到彈簧秤的示數(shù)變?yōu)?N，可知電梯處于失重狀態(tài)，加速度向下，對(duì)重物根據(jù)牛頓第二定律有：mg－F＝ma，解得a＝4m/s2，方向豎直向下，則電梯的加速度大小為4m/s2，方向豎直向下。電梯可能向下做加速運(yùn)動(dòng)，也可能向上做減速運(yùn)動(dòng)，故B、C正確，A、D錯(cuò)誤。答案：BC7.(2022·遼寧卷)如圖所示，一小物塊從長(zhǎng)1m的水平桌面一端以初速度v0沿中線滑向另一端，經(jīng)過(guò)1s從另一端滑落。物塊與桌面間動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，g取10m/s2。下列v0、μ值可能正確的是()A．v0＝2.5m/s B．v0＝1.5m/sC．μ＝0.28 D．μ＝0.25解析：物塊在水平桌面沿中線做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，則eq\o(v,\s\up6(－))＝eq\f(x,t)＝eq\f(v0＋v,2)由題意知x＝1m，t＝1s，v>0代入數(shù)據(jù)有v0<2m/s故A不可能，B可能；對(duì)物塊受力分析有a＝－μg，v2－veq\o\al(2,0)＝2ax由題意知v2>0，整理有veq\o\al(2,0)＋2ax>0由v0<2m/s可得μ<0.2故C、D不可能。答案：B8.(2021·全國(guó)甲卷)如圖，將光滑長(zhǎng)平板的下端置于鐵架臺(tái)水平底座上的擋板P處，上部架在橫桿上。橫桿的位置可在豎直桿上調(diào)節(jié)，使得平板與底座之間的夾角θ可變。將小物塊由平板與豎直桿交點(diǎn)Q處?kù)o止釋放，物塊沿平板從Q點(diǎn)滑至P點(diǎn)所用的時(shí)間t與夾角θ的大小有關(guān)。若θ由30°逐漸增大至60°，物塊的下滑時(shí)間t將()A．逐漸增大 B．逐漸減小C．先增大后減小 D．先減小后增大解析：設(shè)P點(diǎn)與豎直桿的距離為l，則PQ＝eq\f(l,cosθ)，對(duì)物塊，根據(jù)牛頓第二定律，有mgsinθ＝ma，得a＝gsinθ，由x＝eq\f(1,2)at2，得eq\f(l,cosθ)＝eq\f(1,2)gsinθ·t2，得t＝eq\r(\f(4l,gsin2θ))，當(dāng)2θ＝eq\f(π,2)，即θ＝eq\f(π,4)時(shí)，t最小，由題知θ從30°增大到60°，故下滑時(shí)間先減小后增大，D選項(xiàng)正確。答案：D[能力提升練]9.(2024·四川成都七中診斷)如圖所示，吊籃用輕繩懸掛在天花板上，吊籃A及物塊B、C的質(zhì)量均為m，重力加速度為g，則將懸掛吊籃的輕繩剪斷的瞬間，下列說(shuō)法正確的是()A．三者的加速度都為gB．C的加速度為零，A和B的加速度為eq\f(3,2)gC．B對(duì)A的壓力為2mgD．B對(duì)A的壓力為mg解析：對(duì)物塊C受力分析可知，其受重力和彈簧的彈力，彈簧的彈力不能突變，在輕繩剪斷瞬間，C受到的彈力與重力相等，所受合力為零，則C的加速度為0；物塊B與A相對(duì)靜止，將A、B看作一個(gè)整體，受重力和彈簧的壓力，彈簧的壓力大小等于物塊C的重力大小mg，對(duì)A、B組成的系統(tǒng)，由牛頓第二定律得a＝eq\f(mg＋mg＋mg,2m)＝eq\f(3,2)g，故A錯(cuò)誤，B正確；以吊籃A為研究對(duì)象，A受到重力與B對(duì)A的壓力，由牛頓第二定律得mg＋N＝ma，代入數(shù)據(jù)得N＝eq\f(mg,2)，故C、D錯(cuò)誤。答案：B10.(多選)現(xiàn)在大型室外活動(dòng)通常用無(wú)人機(jī)進(jìn)行航拍。如圖所示，一質(zhì)量m＝2kg的無(wú)人機(jī)在操作員的操控下由靜止開(kāi)始豎直向上勻加速運(yùn)動(dòng)2s，然后勻速向上運(yùn)動(dòng)3s，接著勻減速向上運(yùn)動(dòng)4s速度恰好為零，之后懸停進(jìn)行航拍。已知無(wú)人機(jī)上升過(guò)程中的最大速度為vm＝4m/s，受到的空氣阻力恒為Ff＝1N，重力加速度大小g＝10m/s2，則()A．無(wú)人機(jī)上升的第一個(gè)階段，受到向上的作用力大小是25NB．無(wú)人機(jī)上升的第二個(gè)階段，受到向上的作用力大小是20NC．無(wú)人機(jī)上升的第三個(gè)階段，受到向上的作用力大小是18ND．無(wú)人機(jī)上升的總高度為24m解析：以豎直向上為正方向，第一階段無(wú)人機(jī)沿豎直方向向上做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，加速度為a1＝eq\f(4,2)m/s2＝2m/s2，由牛頓第二定律有F1－mg－Ff＝ma1，得此階段無(wú)人機(jī)受到向上的作用力F1＝mg＋ma1＋Ff＝25N，故A正確；由平衡條件可知第二階段無(wú)人機(jī)受到向上的作用力F2＝mg＋Ff＝21N，故B錯(cuò)誤；第三階段無(wú)人機(jī)向上做勻減速運(yùn)動(dòng)，加速度為a3＝eq\f(0－4,4)m/s2＝－1m/s2，由牛頓第二定律有F3－mg－Ff＝ma3，得此階段無(wú)人機(jī)受到向上的作用力F3＝mg＋ma3＋Ff＝19N，故C錯(cuò)誤；無(wú)人機(jī)上升的總高度h＝(eq\f(4,2)×2＋4×3＋eq\f(4,2)×4)m＝24m，故D正確。答案：AD11．(2022·浙江6月卷)物流公司通過(guò)滑軌把貨物直接裝運(yùn)到卡車中，如圖所示，傾斜滑軌與水平面成24°角，長(zhǎng)度l1＝4m，水平滑軌長(zhǎng)度可調(diào)，兩滑軌間平滑連接。若貨物從傾斜滑軌頂端由靜止開(kāi)始下滑，其與滑軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為μ＝eq\f(2,9)，貨物可視為質(zhì)點(diǎn)(取cos24°＝0.9，sin24°＝0.4)。(1)求貨物在傾斜滑軌上滑行時(shí)加速度a1的大?。?2)求貨物在傾斜滑軌末端時(shí)速度v的大??；(3)若貨物滑離水平滑軌末端時(shí)的速度不超過(guò)2m/s，求水平滑軌的最短長(zhǎng)度l2。解析：(1)由牛頓第二定律得mgsin24°－μmgcos24°＝ma1代入數(shù)據(jù)解得a1＝2m/s2。(2)在傾斜滑軌上，由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得v2＝2a1l1代入數(shù)據(jù)解得v＝4m/s。(3)在水平滑軌上，veq\o\al(2,1)－v2＝2a2l2又a2＝－μg解得l2＝2.7m。答案：(1)2m/s2(2)4m/s(3)2.7m12．(2024·四川綿陽(yáng)中學(xué)診斷)如圖所示，直桿水平固定，質(zhì)量為m＝0.1kg的小圓環(huán)(未畫(huà)出)套在桿上A點(diǎn)，在豎直平面內(nèi)對(duì)環(huán)施加一個(gè)與桿夾角為θ＝53°的斜向上的拉力F，使小圓環(huán)由靜止開(kāi)始沿桿向右運(yùn)動(dòng)，并在經(jīng)過(guò)B點(diǎn)時(shí)撤掉此拉力F，小圓環(huán)最終停在C點(diǎn)。已知小圓環(huán)與直桿間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.8，AB與BC的距離之比s1∶s2＝8∶5。(g取10m/s2，sin53°＝0.8，cos53°＝0.6)求：(1)小圓環(huán)在BC段的加速度a2的大??；(2)小圓環(huán)在AB段的加速度a1的大?。?3)拉力F的大小。解析：(1)在BC段，小圓環(huán)受重力、彈力和摩擦力。對(duì)小圓環(huán)進(jìn)行受力分析如圖甲所示，有f＝μN(yùn)＝μmgf＝ma2則a2＝eq\f(f,m)＝μg＝0.8×10m/s2＝8m/s2。(2)小圓環(huán)在AB段做勻加速運(yùn)動(dòng)，由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式可知veq\o\al(2,B)＝2a1s1，小圓環(huán)在BC段做勻減速運(yùn)動(dòng)，由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式可知veq\o\al(2,B)＝2a2s2又eq\f(s1,s2)＝eq\f(8,5)則a1＝eq\f(s2,s1)a2＝eq\f(5,