一点一练2022版高考物理复习专题五牛顿运动定律的综合应用一专题演练含两年高考一年模拟

考点5　牛顿运动定律的综合应用(一)——两类动力学问题　超、失重现象两年高考真题演练1．(2022·北京理综，18)应用物理知识分析生活中的常见现象，可以使物理学习更加有趣和深入。例如平伸手掌托起物体，由静止开始竖直向上运动，直至将物体抛出。对此现象分析正确的是(　　)A．手托物体向上运动的过程中，物体始终处于超重状态B．手托物体向上运动的过程中，物体始终处于失重状态C．在物体离开手的瞬间，物体的加速度大于重力加速度D．在物体离开手的瞬间，手的加速度大于重力加速度2．(2022·新课标全国卷Ⅰ，24)公路上行驶的两汽车之间应保持一定的安全距离。当前车突然停止时，后车司机可以采取刹车措施，使汽车在安全距离内停下而不会与前车相碰。通常情况下，人的反应时间和汽车系统的反应时间之和为1s，当汽车在晴天干燥沥青路面上以108km/h的速度匀速行驶时，安全距离为120m。设雨天时汽车轮胎与沥青路面间的动摩擦因数为晴天时的2/5，若要求安全距离仍为120m，求汽车在雨天安全行驶的最大速度。3．(2022·新课标全国卷Ⅱ，25)下暴雨时，有时会发生山体滑坡或泥石流等地质灾害。某地有一倾角为θ＝37°(sin37°＝)的山坡C，上面有一质量为m的石板B，其上下表面与斜坡平行；B上有一碎石堆A(含有大量泥土)，A和B均处于静止状态，如图所示。假设某次暴雨中，A浸透雨水后总质量也为m(可视为质量不变的滑块)，在极短时间内，A、B间的动摩擦因数μ1减小为，B、C间的动摩擦因数μ2减小为0.5，A、B开始运动，此时刻为计时起点；在第2s末，B的上表面突然变为光滑，μ2保持不变。已知A开始运动时，A离B下边缘的距离l＝27m，C足够长，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。取重力加速度大小g＝10m/s2。求：(1)在0～2s时间内A和B加速度的大小；(2)A在B上总的运动时间。9\n考点5　牛顿运动定律的综合应用(一)——两类动力学问题　超、失重现象一年模拟试题精练1.(2022·北京昌平高三质检)(多选)在德国首都柏林举行的世界田径锦标赛女子跳高决赛中，克罗地亚选手弗拉希奇以2.04m的成绩获得冠军。弗拉希奇身高约为1.93m，忽略空气阻力，g取10m/s2。则下列说法正确的是(　　)A．弗拉希奇下降过程处于失重状态B．弗拉希奇起跳以后在上升过程处于超重状态C．弗拉希奇起跳时地面对她的支持力大于她所受的重力D．弗拉希奇起跳时的初速度大约为3m/s2.(2022·杭州市高三月考)如图所示，带支架的平板小车沿水平面向左做直线运动，小球A用细线悬挂于支架前端，质量为m的物块B始终相对于小车静止地摆放在右端。B与小车平板间的动摩擦因数为μ。若某过程中观察到细线偏离竖直方向θ角，则此刻小车对物块B产生的作用力的大小和方向为(　　)A．mg，竖直向上B．mg，斜向左上方C．mgtanθ，水平向右D．mg，斜向右上方3．(2022·河北省“五个一名校联盟”高三教学质量监测)如图为用索道运输货物的情景，已知倾斜的索道与水平方向的夹角为37°，重物与车厢地板之间的动摩擦因数为0.30。当载重车厢沿索道向上加速运动时，重物与车厢仍然保持相对静止状态，重物对车厢内水平地板的正压力为其重力的1.15倍，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，那么这时重物对车厢地板的摩擦力大小为(　　)A．0.35mgB．0.30mgC．0.23mgD．0.20mg4．(2022·山东青岛市高三质检)(多选)如图所示，穿在水平直杆上质量为m的小球开始时静止。现对小球沿杆方向施加恒力F0，垂直于杆方向施加竖直向上的力F，且F9\n的大小始终与小球的速度成正比，即F＝kv(图中未标出)。已知小球和杆间的动摩擦因数为μ，小球运动过程中未从杆上脱落。下列说法正确的是(　　)A．小球先做加速度减小的加速运动，后做加速度增大的减速运动直至静止B．小球先做加速度增大的加速运动，后做加速度减小的加速运动直至匀速运动C．小球的最大速度为D．小球的最大加速度为5.(江西省景德镇市2022届高三第二次质检)如图所示，质量M＝8kg的小车放在水平光滑的平面上，在小车左端加一水平推力F＝8N，当小车向右运动的速度达到1.5m/s时，在小车前端轻轻地放上一个大小不计，质量为m＝2kg的小物块，物块与小车间的动摩擦因数μ＝0.2，小车足够长(取g＝10m/s2)。求：(1)经多长时间两者达到相同的速度？(2)从小物块放上小车开始，经过t＝1.5s小物块通过的位移大小。6．(2022·湖北省六校高三调考)如图所示，风洞实验室中能模拟产生恒定向右的风力。质量m＝100g的小球穿在长L＝1.2m的直杆上并置于实验室中，球与杆间的动摩擦因数为0.5，当杆竖直固定放置时，小球恰好能匀速下滑。保持风力不变，改变固定杆与竖直线的夹角，将小球从O点静止释放。g取10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，求：(1)当θ＝37°时，小球离开杆时的速度大小；(2)改变杆与竖直线的夹角θ，使球下滑过程中与杆之间的摩擦力为0，求此时θ的正切值。9\n——动力学图象　连接体问题两年高考真题演练1．(2022·新课标全国卷Ⅰ，20)(多选)如图甲，一物块在t＝0时刻滑上一固定斜面，其运动的vt图线如图乙所示。若重力加速度及图中的v0、v1、t1均为已知量，则可求出(　　)A．斜面的倾角B．物块的质量C．物块与斜面间的动摩擦因数D．物块沿斜面向上滑行的最大高度2．(2022·重庆理综，5)若货物随升降机运动的vt图象如图所示(竖直向上为正)，则货物受到升降机的支持力F与时间t关系的图象可能是(　　)3．(2022·江苏单科，6)(多选)一人乘电梯上楼，在竖直上升过程中加速度a随时间t变化的图线如图所示，以竖直向上为a的正方向，则人对地板的压力(　　)A．t＝2s时最大B．t＝2s时最小C．t＝8.5s时最大D．t＝8.5s时最小9\n4．(2022·福建理综，15)如右图，滑块以初速度v0沿表面粗糙且足够长的固定斜面，从顶端下滑，直至速度为零。对于该运动过程，若用h、s、v、a分别表示滑块的下降高度、位移、速度和加速度的大小，t表示时间，则下列图象最能正确描述这一运动规律的是(　　)5．(2022·重庆理综，5)以不同初速度将两个物体同时竖直向上抛出并开始计时，一个物体所受空气阻力可忽略，另一物体所受空气阻力大小与物体速率成正比，下列用虚线和实线描述两物体运动的vt图象可能正确的是(　　)6．(2022·新课标全国卷Ⅰ，25)一长木板置于粗糙水平地面上，木板左端放置一小物块；在木板右方有一墙壁，木板右端与墙壁的距离为4.5cm，如图甲所示。t＝0时刻开始，小物块与木板一起以共同速度向右运动，直至t＝1s时木板与墙壁碰撞(碰撞时间极短)。碰撞前后木板速度大小不变，方向相反；运动过程中小物块始终未离开木板。已知碰撞后1s时间内小物块的vt图线如图乙所示。木板的质量是小物块质量的15倍，重力加速度大小g取10m/s2。求：(1)木板与地面间的动摩擦因数μ1及小物块与木板间的动摩擦因数μ2；(2)木板的最小长度；(3)木板右端离墙壁的最终距离。参考答案考点5　牛顿运动定律的综合应用(一)——两类动力学问题　超、失重现象两年高考真题演练1．D　[物体由静止开始向上运动时，物体和手掌先一起加速向上，物体处于超重状态，之后物体和手掌分离前，应减速向上，物体处于失重状态，故A、B均错误；当物体和手分离时，二者速度相同，又因均做减速运动，故分离条件为a手>a物，分离瞬间物体的加速度等于重力加速度，则手的加速度大于重力加速度，选项D正确，C错误。]9\n2．解析　设路面干燥时，汽车与地面间的动摩擦因数为μ0，刹车时汽车的加速度大小为a0，安全距离为s，反应时间为t0，由牛顿第二定律和运动学公式得μ0mg＝ma0①s＝v0t0＋②式中，m和v0分别为汽车的质量和刹车前的速度．设在雨天行驶时，汽车与地面间的动摩擦因数为μ，依题意有μ＝μ0③设在雨天行驶时汽车刹车的加速度大小为a，安全行驶的最大速度为v，由牛顿第二定律和运动学公式得μmg＝ma④s＝vt0＋⑤联立①②③④⑤式并代入题给数据得v＝20m/s(72km/h)⑥答案　20m/s(72km/h)3．解析　(1)在0～2s时间内，A和B的受力如图所示，其中Ff1、FN1是A与B之间的摩擦力和正压力的大小，Ff2、FN2是B与C之间的摩擦力和正压力的大小，方向如图所示。由滑动摩擦力公式和力的平衡条件得Ff1＝μ1FN1①FN1＝mgcosθ②Ff2＝μ2FN2③FN2＝FN1＋mgcosθ④规定沿斜面向下为正。设A和B的加速度分别为a1和a2，由牛顿第二定律得mgsinθ－Ff1＝ma1⑤9\nmgsinθ－Ff2＋Ff1＝ma2⑥联立①②③④⑤⑥式，并代入题给条件得a1＝3m/s2⑦a2＝1m/s2⑧(2)在t1＝2s时，设A和B的速度分别为v1和v2，则v1＝a1t1＝6m/s⑨v2＝a2t1＝2m/s⑩2s后，设A和B的加速度分别为a1′和a2′。此时A与B之间摩擦力为零，同理可得a1′＝6m/s2⑪a2′＝－2m/s2⑫由于a2′＜0，可知B做减速运动。设经过时间t2，B的速度减为零，则有v2＋a2′t2＝0⑬联立⑩⑫⑬式得t2＝1s在t1＋t2时间内，A相对于B运动的距离为x＝－＝12m＜27m⑮此后B静止不动，A继续在B上滑动。设再经过时间t3后A离开B，则有l－x＝(v1＋a1′t2)t3＋a1′t⑯可得t3＝1s(另一解不合题意，舍去)⑰设A在B上总的运动时间t总，有t总＝t1＋t2＋t3＝4s答案　(1)3m/s2　1m/s2　(2)4s一年模拟试题精练1．AC　2.D　3.D4．BCD　[对小球，当垂直于杆向上的力F小于小球的重力时，水平方向由牛顿第二定律可得F0－μ(mg－kv)＝ma，随着速度的增大，小球的加速度增大，当小球的速度达时，其加速度最大，最大值为，之后垂直于杆向上的力F将大于小球的重力，由牛顿第二定律可得F0－μ(kv－mg)＝ma，随着小球速度的增大，小球的加速度减小，当F0－μ(kv－mg)＝0，即当加速度为0时，小球的速度最大，最大值为v＝，9\n最后小球将保持匀速直线运动。故正确答案为B、C、D。]5．解析　(1)小物块的加速度am＝μg＝2m/s2小车的加速度aM＝＝0.5m/s2由题意知amt＝v0＋aMt解得t＝1s(2)在开始1s内小物块的位移s1＝amt2＝1m此时其速度v＝amt＝2m/s在接下来的0.5s小物块与小车相对静止，一起做加速运动且加速度a＝＝0.8m/s2这0.5s内的位移s2＝vt1＋at＝1.1m则经过t＝1.5s小物块通过的总位移s＝s1＋s2＝2.1m答案　(1)1s　(2)2.1m6．解析　(1)当杆竖直固定放置时，有μF＝mg解得F＝2N当θ＝37°时，小球受力情况如图所示，垂直杆方向上有Fcos37°＝mgsin37°＋FN解得FN＝1N小球受摩擦力Ff＝μFN＝0.5N小球沿杆运动的加速度为a＝＝15m/s2由运动学公式得v2＝2aL解得小球到达杆下端时速度为v＝6m/s(2)当摩擦力为0时，球与杆间的弹力为0，由平衡条件得Fcosθ＝mgsinθ9\n解得tanθ＝2答案　(1)6m/s　(2)29