【優(yōu)化探究】2022屆高三物理一輪復(fù)習(xí)知能檢測(cè)：3-3牛頓運(yùn)動(dòng)定律的綜合應(yīng)用-

[隨堂演練]1.(2022年銅陵模擬)如圖是某跳水運(yùn)動(dòng)員最終踏板的過(guò)程：設(shè)運(yùn)動(dòng)員從高處落處處于自然狀態(tài)的跳板(A位置)上，隨跳板一同向下運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)(B位置)．對(duì)于運(yùn)動(dòng)員從A位置運(yùn)動(dòng)到B位置的過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是()A．運(yùn)動(dòng)員到達(dá)最低點(diǎn)時(shí)處于失重狀態(tài)B．運(yùn)動(dòng)員到達(dá)最低點(diǎn)時(shí)處于超重狀態(tài)C．在這個(gè)過(guò)程中，運(yùn)動(dòng)員的速度始終在增大D．在這個(gè)過(guò)程中，運(yùn)動(dòng)員的加速度始終在增大解析：運(yùn)動(dòng)員接觸跳板(A位置)時(shí)，運(yùn)動(dòng)員只受重力，加速度方向向下，速度向下，則跳板的形變量增加，跳板對(duì)運(yùn)動(dòng)員的彈力增大，加速度減小，所以運(yùn)動(dòng)員做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng)；當(dāng)跳板的彈力增大到大小等于運(yùn)動(dòng)員的重力時(shí)，加速度為零，速度達(dá)到最大；運(yùn)動(dòng)員連續(xù)向下運(yùn)動(dòng)，跳板的形變量連續(xù)增大，彈力增大，運(yùn)動(dòng)員的加速度方向向上且在增大，所以運(yùn)動(dòng)員做加速度增大的減速運(yùn)動(dòng)；綜上所述，運(yùn)動(dòng)員到達(dá)最低點(diǎn)時(shí)的加速度方向向上，所以此時(shí)運(yùn)動(dòng)員處于超重狀態(tài)，故A錯(cuò)誤、B正確；從A到B的過(guò)程中，運(yùn)動(dòng)員的速度先增大后減小，故C錯(cuò)誤；運(yùn)動(dòng)員的加速度先減小后增大，故D錯(cuò)誤．答案：B2.讓鋼球從某一高度豎直落下進(jìn)入透亮?????液體中，右圖中表示的是閃光照相機(jī)拍攝的鋼球在液體中的不同位置．則下列說(shuō)法正確的是()A．鋼球進(jìn)入液體中先做加速運(yùn)動(dòng)，后做減速運(yùn)動(dòng)B．鋼球進(jìn)入液體中先做減速運(yùn)動(dòng)，后做加速運(yùn)動(dòng)C．鋼球在液體中所受的阻力先大于重力，后等于重力D．鋼球在液體中所受的阻力先小于重力，后等于重力解析：由題圖可知，鋼球先做減速運(yùn)動(dòng)，后做勻速運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)A、B均錯(cuò)；由運(yùn)動(dòng)狀況可知受力狀況，故選項(xiàng)C正確、選項(xiàng)D錯(cuò)誤．答案：C3．(2022年淮北模擬)如圖所示，彈簧測(cè)力計(jì)外殼質(zhì)量為m0，彈簧及掛鉤的質(zhì)量忽視不計(jì)，掛鉤吊著一質(zhì)量為m的重物．現(xiàn)用一方向豎直向上的外力F拉著彈簧測(cè)力計(jì)，使其向上做勻加速運(yùn)動(dòng)，則彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為()A．mg B．FC.eq\f(m,m0＋m)F D.eq\f(m0,m0＋m)g解析：彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)等于彈簧的彈力，設(shè)為F′.先將彈簧測(cè)力計(jì)和重物看成一個(gè)整體，利用牛頓其次定律可得：F－(m＋m0)g＝(m＋m0)a.然后以重物為爭(zhēng)辯對(duì)象利用牛頓其次定律可得：F′－mg＝ma聯(lián)立兩式可得F′＝eq\f(m,m0＋m)F，故選項(xiàng)C正確．答案：C4.(2022年高考江蘇單科)如圖所示，一夾子夾住木塊，在力F作用下向上提升，夾子和木塊的質(zhì)量分別為m、M，夾子與木塊兩側(cè)間的最大靜摩擦力均為f.若木塊不滑動(dòng)，力F的最大值是()A.eq\f(2fm＋M,M)B.eq\f(2fm＋M,m)C.eq\f(2fm＋M,M)－(m＋M)gD.eq\f(2fm＋M,M)＋(m＋M)g解析：整體法Fm－(M＋m)g＝(M＋m)am，隔離法，對(duì)木塊，2f－Mg＝Mam，解得Fm＝eq\f(2fm＋M,M).答案：A[限時(shí)檢測(cè)](時(shí)間：45分，滿分：100分)[命題報(bào)告·老師用書獨(dú)具]學(xué)問(wèn)點(diǎn)題號(hào)超重或失重1、2、3、7整體法和隔離法5、6、8牛頓運(yùn)動(dòng)定律和圖象的結(jié)合4牛頓運(yùn)動(dòng)定律的實(shí)際應(yīng)用9多過(guò)程問(wèn)題的分析10、11、12一、選擇題(本題共10小題，每小題7分，共70分，每小題只有一個(gè)選項(xiàng)正確，把正確選項(xiàng)前的字母填在題后的括號(hào)內(nèi))1．有一種新型交通工具如圖，乘客的座椅能始終保持水平，當(dāng)此車加速上坡時(shí)，乘客是()①處于失重狀態(tài)②處于超重狀態(tài)③受到向前的摩擦力④受到向后的摩擦力A．①③ B．①④C．②③ D．②④解析：當(dāng)車加速上坡時(shí)，乘客和車具有相同的加速度，將斜向上的加速度沿豎直和水平兩個(gè)方向正交分解，由牛頓其次定律得，人受到向前的摩擦力，支持力大于重力，處于超重狀態(tài)，故選C.答案：C2．(2022年宣城模擬)幾位同學(xué)為了探究電梯啟動(dòng)和制動(dòng)時(shí)的加速度大小，他們將體重計(jì)放在電梯中．一位同學(xué)站在體重計(jì)上，然后乘坐電梯從1層直接到10層，之后又從10層直接回到1層．并用照相機(jī)進(jìn)行了相關(guān)記錄，如圖所示．他們依據(jù)記錄，進(jìn)行了以下推斷分析，其中正確的是()A．依據(jù)圖2和圖3可估測(cè)出電梯向上啟動(dòng)時(shí)的加速度B．依據(jù)圖1和圖2可估測(cè)出電梯向上制動(dòng)時(shí)的加速度C．依據(jù)圖1和圖5可估測(cè)出電梯向下制動(dòng)時(shí)的加速度D．依據(jù)圖4和圖5可估測(cè)出電梯向下啟動(dòng)時(shí)的加速度解析：由圖1可知該同學(xué)的體重約為47kg，依據(jù)圖1、圖2可估算出電梯向上啟動(dòng)時(shí)的加速度，依據(jù)圖1、圖5可估算出電梯向下制動(dòng)時(shí)的加速度，而依據(jù)圖2與圖3和圖4與圖5無(wú)法估算加速度，C正確．答案：C3．一枚火箭由地面豎直向上放射，其速度和時(shí)間的關(guān)系圖線如圖所示，則()A．t3時(shí)刻火箭距地面最遠(yuǎn)B．t2～t3的時(shí)間內(nèi)，火箭在向下降落C．t1～t2的時(shí)間內(nèi)，火箭處于失重狀態(tài)D．0～t3的時(shí)間內(nèi)，火箭始終處于失重狀態(tài)解析：由速度圖象可知，在0～t3內(nèi)速度始終大于零，表明這段時(shí)間內(nèi)火箭始終在上升，t3時(shí)刻速度為零，停止上升，高度達(dá)到最高，離地面最遠(yuǎn)，A正確，B錯(cuò)誤．t1～t2的時(shí)間內(nèi)，火箭在加速上升，具有向上的加速度，火箭應(yīng)處于超重狀態(tài)，而在t2～t3時(shí)間內(nèi)火箭在減速上升，具有向下的加速度，火箭處于失重狀態(tài)，故C、D錯(cuò)誤．答案：A4．如圖甲所示，某人正通過(guò)定滑輪將質(zhì)量為m的貨物提升到高處．滑輪的質(zhì)量和摩擦都可以不計(jì)．貨物獲得的加速度a與繩子對(duì)貨物豎直向上的拉力FT之間的函數(shù)關(guān)系如圖乙所示．由圖可以推斷下列說(shuō)法不正確的是()A．圖線與縱軸的交點(diǎn)M的值aM＝－gB．圖線與橫軸的交點(diǎn)N的值FT＝mgC．圖線的斜率等于物體的質(zhì)量mD．圖線的斜率等于物體質(zhì)量的倒數(shù)1/m解析：由牛頓其次定律得FT－mg＝ma，變形得到與圖對(duì)應(yīng)的函數(shù)關(guān)系式a＝eq\f(FT,m)－g，可知A、B、D選項(xiàng)都正確．答案：C5．(2022年六安模擬)如圖所示，質(zhì)量為10kg的物體拴在一個(gè)被水平拉伸的輕質(zhì)彈簧一端，彈簧的拉力為5N時(shí)，物體處于靜止?fàn)顟B(tài)．若小車以1m/s2的加速度水平向右運(yùn)動(dòng)，則(g取10m/s2)()A．物體相對(duì)小車向左滑動(dòng)B．物體受到的摩擦力增大C．物體受到的摩擦力大小不變D．物體受到的彈簧拉力增大解析：由于彈簧處于拉伸狀態(tài)，物體處于靜止?fàn)顟B(tài)，可見，小車對(duì)物體供應(yīng)了水平向左的靜摩擦力，大小為5N，則物體和小車間的最大靜摩擦力Ffm≥5N；若小車以1m/s2的加速度向右勻加速運(yùn)動(dòng)，則彈簧還處于拉伸狀態(tài)，其彈力不變，仍為5N，由牛頓其次定律可知F＋Ff＝ma，F(xiàn)f＝5N≤Ffm，則物體相對(duì)小車靜止，彈力不變，摩擦力的大小不變，選項(xiàng)C正確．答案：C6．如圖所示，豎直放置在水平面上的輕彈簧上放著質(zhì)量為2kg的物體A，處于靜止?fàn)顟B(tài)．若將一個(gè)質(zhì)量為3kg的物體B輕放在A上的一瞬間，則B對(duì)A的壓力大小為(g取10m/s2)()A．30N B．0C．15N D．12N解析：在B輕放在A上的瞬間，對(duì)整體用牛頓其次定律得mBg＝(mA＋mB)a，再對(duì)B用牛頓其次定律得mBg－FN＝mBa，解得FN＝12N．據(jù)牛頓第三定律可知B對(duì)A的壓力大小為12N．故選D.答案：D7．(2022年高考山東理綜改編)將地面上靜止的貨物豎直向上吊起，貨物由地面運(yùn)動(dòng)至最高點(diǎn)的過(guò)程中，v-t圖象如圖所示．以下推斷正確的是()A．前3s內(nèi)貨物處于失重狀態(tài)B．最終2s內(nèi)貨物只受重力作用C．前3s內(nèi)與最終2s內(nèi)貨物的平均速度相同D．第3s末至第5s末的過(guò)程中，貨物的機(jī)械能守恒解析：前3s物體加速上升，貨物處于超重狀態(tài)，A選項(xiàng)錯(cuò)誤；最終2s內(nèi)貨物減速上升其加速度大小為a＝3m/s2＜g，B選項(xiàng)錯(cuò)誤；前3s和后2s平均速度均為eq\x\to(v)＝3m/s，C選項(xiàng)正確；第3s末至第5s末的過(guò)程中貨物勻速上升，機(jī)械能增加，D選項(xiàng)錯(cuò)誤．答案：C8．一輛小車靜止在水平地面上，bc是固定在小車上的水平橫桿，物塊M穿在桿上，M通過(guò)線懸吊著小物體m，m在小車的水平底板上，小車未動(dòng)時(shí)，細(xì)線恰好在豎直方向上，現(xiàn)使小車向右運(yùn)動(dòng)，全過(guò)程中M始終未相對(duì)桿bc移動(dòng)，M、m與小車保持相對(duì)靜止，如圖四種狀況中，小車的加速度之比為a1∶a2∶a3∶a4＝1∶2∶4∶8，M受到的摩擦力大小依次為Ff1、Ff2、Ff3、Ff4，則以下結(jié)論不正確的是()A．Ff1∶Ff2＝1∶2 B．Ff2∶Ff3＝1∶2C．Ff3∶Ff4＝1∶2 D．tanα＝2tanθ解析：已知a1∶a2∶a3∶a4＝1∶2∶4∶8，在題第(1)圖和第(2)圖中摩擦力Ff＝Ma，則Ff1∶Ff2＝1∶2.在第(3)圖和第(4)圖中摩擦力Ff3＝(M＋m)a3，F(xiàn)f4＝(M＋m)a4，F(xiàn)f3∶Ff4＝1∶2.第(3)、(4)圖中，a3＝gtanθ，a4＝gtanα，則tanα＝2tanθ.答案：B9．(2022年阜陽(yáng)模擬)圖甲是某景點(diǎn)的山坡滑道圖片，為了探究滑行者在滑道直線部分AE滑行的時(shí)間，技術(shù)人員通過(guò)測(cè)量繪制出如圖乙所示的示意圖．AC是滑道的豎直高度，D點(diǎn)是AC豎直線上的一點(diǎn)，且有AD＝DE＝10m，滑道AE可視為光滑，滑行者從坡頂A點(diǎn)由靜止開頭沿滑道AE向下做直線滑動(dòng)，g取10m/s2，則滑行者在滑道AE上滑行的時(shí)間為()A.eq\r(2)s B．2sC.eq\r(3)s D．2eq\r(2)s解析：設(shè)斜面的傾角為θ，則a＝gsinθ，所以AE＝2ADsinθ，由于AE＝eq\f(1,2)at2，即2ADsinθ＝eq\f(1,2)gt2sinθ，所以t＝2s，故選B.答案：B10．如圖所示，質(zhì)量為M的劈體ABDC放在水平地面上，表面AB、AC均光滑，且AB∥CD，BD⊥CD，AC與水平面成角θ，質(zhì)量為m的物體(上表面為半球形)以水平速度v0沖上BA后沿AC面下滑，在整個(gè)運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，劈體M始終不動(dòng)，P為固定的弧形光滑擋板，擋板與軌道間的寬度略大于半球形物體m的半徑，不計(jì)轉(zhuǎn)彎處的能量損失，則下列說(shuō)法中正確的是()A.水平地面對(duì)劈體M的摩擦力始終為零B．水平地面對(duì)劈體M的摩擦力先為零后向右C．劈體M對(duì)水平地面的壓力大小始終為(M＋m)gD．劈體M對(duì)水平地面的壓力大小先等于(M＋m)g，后小于(M＋m)g解析：取物體m和劈體M為一整體，因物體m先在BA上勻速向左滑動(dòng)，后沿AC面勻加速下滑，而劈體M始終靜止不動(dòng)，故在物體m勻速運(yùn)動(dòng)階段，水平地面對(duì)劈體M的摩擦力為零，地面對(duì)劈體的支持力大小為(M＋m)g，在物體m勻加速下滑階段，整體處于失重狀態(tài)，地面對(duì)劈體的支持力大小小于(M＋m)g，因整體具有水平向左的加速度，故地面對(duì)劈體M的摩擦力水平向左，綜上所述，A、B、C均錯(cuò)誤，D正確．答案：D二、非選擇題(本題共2小題，共30分，解答時(shí)應(yīng)寫出必要的文字說(shuō)明、方程式和演算步驟，有數(shù)值計(jì)算的要注明單位)11．(15分)航模愛好小組設(shè)計(jì)出一架遙控飛行器，其質(zhì)量m＝2kg，動(dòng)力系統(tǒng)供應(yīng)的恒定升力F＝28N．試飛時(shí)，飛行器從地面由靜止開頭豎直上升．設(shè)飛行器飛行時(shí)所受的阻力大小不變，g取10m/s2.(1)第一次試飛，飛行器飛行t1＝8s時(shí)到達(dá)高度H＝64m．求飛行器所受阻力Ff的大??；(2)其次次試飛，飛行器飛行t2＝6s時(shí)遙控器毀滅故障，飛行器馬上失去升力．求飛行器能達(dá)到的最大高度h.解析：(1)由H＝eq\f(1,2)ateq\o\al(2,1)得：a＝2m/s2由F－Ff－mg＝ma得：Ff＝4N(2)前6s向上做勻加速運(yùn)動(dòng)最大速度：v＝at2＝12m/s上升的高度：h1＝eq\f(1,2)ateq\o\al(2,2)＝36m然后向上做勻減速運(yùn)動(dòng)加速度a2＝eq\f(Ff＋mg,m)＝12m/s2上升的高度h2＝eq\f(v2,2a2)＝6m所以上升的最大高度：h＝h1＋h2＝42m.答案：(1)4N(2)42m12．(15分)如圖所示，在傾角θ＝37°的固定斜面上放置一質(zhì)量M＝1kg、長(zhǎng)度L＝3m的薄平板AB，平板的上表面光滑，其下端B與斜面底端C的距離為7m．在平板的上端A處放一質(zhì)量m＝0.6kg的滑塊，開頭時(shí)使平板和滑塊都靜止，之后將它們無(wú)初速度釋放．設(shè)平板與斜面、滑塊與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為μ＝0.5，求滑塊與平板下端B到達(dá)斜面底端C的時(shí)間差Δt.(已知sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，g＝10m/s2)解析：對(duì)平板，由于Mgsin37°<μ(M＋m)gcos37°，故滑塊在平板上滑動(dòng)時(shí)，平板靜止不動(dòng)對(duì)滑塊：在平板上滑行時(shí)加速度a1＝gsin37°＝6m/s2到達(dá)B點(diǎn)時(shí)速度v＝eq\r(2a1L)＝6m/s用時(shí)