【全程复习方略】2022年高考物理二轮复习 课时冲关练 1.2牛顿运动定律及其应用（A卷）

牛顿运动定律及其应用(A卷)(45分钟，100分)一、单项选择题(本题共4小题，每小题7分，共28分。每小题只有一个选项正确)1.(2022·金华一模)一名攀岩运动员在登上陡峭的峰顶时不小心碰落了一块石块，8s后他听到石块落到地面的声音。若考虑到声音传播所需的时间，设声音在空气中传播的速度为340m/s，则估算山峰的实际高度值应最接近于以下哪个值(g取10m/s2)(　　)A.80m　　　　　　　　B.160mC.250mD.320m【解析】选C。若不考虑声音的传播需要时间，则这个山峰的高度h=12gt2=320m。考虑到声音传播需要一定时间后，石块下落到地面的时间小于8s，因此落地速度和山峰高度都比上面算出的值小一些。根据上面算出的高度，作为估算，声音传播的时间可取约为0.9s，因此山峰的实际高度估计约为h′=12gt′2=12×10×(8-0.9)2≈250m，选项C正确。2.(2022·杭州一模)在液体中下落的物体最终会达到一个恒定的速度，称之为收尾速度。一小铁球质量为m，用手将它完全放入水中后静止释放，最后铁球的收尾速度为v，若铁球在水中所受浮力保持不变恒为F，重力加速度为g，关于小铁球，下列说法正确的是(　　)A.若测得小铁球从释放至达到收尾速度所用时间为t，则小铁球下落的位移为vt2B.若测得小铁球下落h时的加速度为a，则小铁球此时的速度为2ahC.若测得某时小铁球的加速度大小为a，则小铁球此时受到的水的阻力为m(a+g)-FD.若测得小铁球下落t时间通过的位移为y，则该过程的平均速度一定为yt【解析】选D。因小铁球做的是非匀变速运动，故平均速度不等于v2，所以下落的位移不等于vt2，故A错误；小铁球下落的过程中加速度在变化，所以不满足匀变速运动的规律，所以B错误；当小铁球的加速度大小为a时，根据牛顿第二定律mg-F-Ff=ma，得水的阻力Ff=mg-ma-F，故C错误；若小铁球下落t时间，通过的位移为y，根据平均速度的定义可得v=yt，故D正确。3.一个质量为0.3kg的物体沿水平面做直线运动，如图所示，图线a表示物体受水平拉力时的v-t图像，图线b表示撤去水平拉力后物体继续运动的v-t图像，下列说法中正确的是(　　)-8-\nA.水平拉力的大小为0.1N，方向与摩擦力方向相同B.水平拉力对物体做的功为1.2JC.撤去拉力后物体还能滑行7.5mD.物体与水平面间的动摩擦因数为0.1【解题指南】解答本题应从以下两点分析：(1)由图像计算物体运动的加速度。(2)水平拉力的方向应与滑动摩擦力的方向一致。【解析】选A。根据v-t图像，物体受水平拉力时，a1=ΔvΔt=23m/s2，a2=ΔvΔt=13m/s2，根据牛顿第二定律，F+f=ma1，f=ma2，解得F=0.1N，方向与摩擦力方向相同，A正确。WF=-F·s1=-0.1×(5+3)2×3J=-1.2J，B错误。根据s2=(3+2)2×3m=7.5m，而6s末速度不为零，故撤去拉力后物体滑行的距离应大于7.5m，C错误。根据f=μmg=ma2，μ=130，D错误。4.如图，弹簧吊着箱子A，箱内放有物体B，它们的质量均为m，现对箱子施加竖直向上的力F=4mg，而使系统静止。撤去F的瞬间，A、B的加速度分别为(　　)A.aA=aB=g　　B.aA=g，aB=0C.aA=2g，aB=gD.aA=3g，aB=g【解析】选D。撤去F前：设弹簧的弹力大小为f，根据平衡条件得对整体：F-2mg=f，解得：f=2mg撤去F的瞬间：弹簧的弹力没有来得及变化，大小仍为f=2mg假设A、B之间的弹力突变为零，则根据牛顿第二定律得对箱子A：f+mg=maA解得：aA=3g-8-\n对物体B：mg=maB解得：aB=g所以aA>aB又因物体B处在箱子A的底板之上，因此假设成立，故选D。【总结提升】瞬时性问题的解题技巧(1)分析物体在某一时刻的瞬时加速度，关键是明确该时刻物体的受力情况及运动状态，再由牛顿第二定律求出瞬时加速度，此类问题应注意以下几种模型：特性模型受外力时的形变量力能否突变产生拉力或支持力质量内部弹力轻绳微小不计可以只有拉力没有支持力不计处处相等橡皮绳较大不能只有拉力没有支持力轻弹簧较大不能既可有拉力也可有支持力轻杆微小不计可以既可有拉力也可有支持力(2)在求解瞬时性加速度问题时应注意：①物体的受力情况和运动情况是时刻对应的，当外界因素发生变化时，需要重新进行受力分析和运动分析。②加速度可以随着力的突变而突变，而速度的变化需要一个过程的积累，不会发生突变。二、不定项选择题(本题共3小题，每小题7分，共21分。每小题至少一个选项正确)5.(2022·绍兴一模)如图所示为儿童乐园里一项游乐活动的示意图：金属导轨倾斜固定，倾角为α，导轨上开有一狭槽，内置一小球，球可沿槽无摩擦滑动，绳子一端与球相连，另一端连接一抱枕，小孩可抱住抱枕与之一起下滑，绳与竖直方向夹角为β，且保持不变。假设抱枕质量为m1，小孩质量为m2，小球、绳的质量及空气阻力忽略不计，则下列说法正确的是(　　)A.分析可知α=β-8-\nB.小孩与抱枕一起做匀速直线运动C.小孩对抱枕的作用力平行导轨方向向下D.绳子拉力与抱枕对小孩的作用力之比为(m1+m2)∶m2【解析】选A、D。由于球可沿槽无摩擦滑动，此系统加速度a=gsinα，绳子垂直于导轨，A对B错；小孩对抱枕的作用力与绳子平行向上，C错误；绳子拉力为(m1+m2)gsinα，抱枕对小孩的作用力为m2gsinα，D对。6.在一大雾天，一辆小汽车以30m/s的速度行驶在高速公路上，突然发现正前方30m处有一辆大卡车以10m/s的速度同方向匀速行驶，小汽车紧急刹车，刹车过程中刹车失灵。如图所示，a、b分别为小汽车和大卡车的v-t图像，以下说法正确的是(　　)A.因刹车失灵前小汽车已减速，不会追尾B.在t=5s时追尾C.在t=3s时追尾D.若刹车不失灵不会追尾【解析】选C、D。根据速度—时间图像与横轴所围面积等于位移可知，两车速度相等时(t=5s)小汽车相对于大卡车位移为35m，所以会追尾，选项A错误；在t=3s时，小汽车相对于大卡车位移等于30m，发生追尾，选项C正确，B错误；若刹车不失灵，在t=2s时两车速度相等，小汽车相对于大卡车位移等于20m，小于开始时的30m距离，所以刹车不失灵不会追尾，选项D正确。7.物体原来静止在水平地面上，用一水平力F拉物体，在F从0开始逐渐增大的过程中，物体先静止后又做变加速运动，其加速度a随外力F变化的图像如图所示。设最大静摩擦力与滑动摩擦力相等。根据题目提供的信息，下列判断正确的是(g取10m/s2)(　　)A.物体的质量为m=2kgB.物体与水平面间的动摩擦因数μ=0.3C.物体与水平面的最大静摩擦力Ffmax=12ND.在F为10N时，物体的加速度a=2.5m/s2【解析】选A、B。由题图可知，当F=7N时，a=0.5m/s2，当F=14N时，a=4m/s2，由牛顿第二定律知，F-Ff=ma，故7-Ff=0.5m，14-Ff=4m，联立解得：m=2kg，Ff=6N，选项A正确，C错误；由Ff=μmg解得μ=0.3，选项B正确；由牛顿第二定律，F-Ff=ma，在F为10N时，物体的加速度a=2.0m/s2，选项D错误。【加固训练】(2022·浙江高考)如图所示，水平木板上有质量m=1.0kg-8-\n的物块，受到随时间t变化的水平拉力F作用，用力传感器测出相应时刻物块所受摩擦力Ff的大小。取重力加速度g=10m/s2。下列判断正确的是(　　)A.5s内拉力对物块做功为零B.4s末物块所受合力大小为4.0NC.物块与木板之间的动摩擦因数为0.4D.6～9s内物块的加速度大小为2.0m/s2【解析】选D。由题可得：物块所受的最大静摩擦力为4N，滑动摩擦力为3N，物块在4s末就开始运动了，故5s内拉力对物块做了功，A项错误；4s末物块所受拉力为4N，所受最大静摩擦力也为4N，合力大小为0，B项错误；物块与木板之间的滑动摩擦力为3N，物块对木板的压力为10N，物块与木板之间的动摩擦因数为0.3，C项错误；6～9s内拉力大小为5N，物块所受的滑动摩擦力为3N，合力为2N，由牛顿第二定律可得，物块的加速度大小为2.0m/s2，D项正确。三、计算题(本题共3小题，共51分。需写出规范的解题步骤)8.(13分)(2022·衢州二模)汽车在行驶中，当驾驶员发现情况直到踩下制动踏板发生制动作用之前的这段时间称为反应时间，反应时间内车辆行驶的距离称为反应距离。汽车制动距离是指驾驶员踩下制动踏板产生作用至汽车完全停止时，轮胎在路面上出现明显拖印的距离。汽车行驶的安全距离为反应距离和制动距离之和。某汽车以30km/h的速度行驶在柏油路面上的制动距离为5.0m，在冰雪路面上的制动距离为15m，不计空气阻力，取g=10m/s2。(1)求汽车轮胎与柏油路面的动摩擦因数。-8-\n(2)若汽车以90km/h的速度在柏油路面上行驶的安全距离为60m，求驾驶员的反应时间。(3)若汽车以90km/h的速度在冰雪路面上行驶，驾驶员看到前方108m处静止的事故汽车，立即制动(不计反应时间)后还是与静止的事故汽车追尾，求汽车追尾瞬间的速度。【解析】(1)汽车以30km/h的速度行驶在柏油路面上的制动，由于a=v22x　(2分)μmg=ma　(2分)得到μ=v22xg=0.69　(1分)(2)汽车在同一路面上以不同速度行驶，其制动加速度大小相同，由于x=v22a，汽车以30km/h的速度行驶在柏油路面上的制动距离为5.0m，汽车以90km/h的速度行驶在柏油路面上的制动距离为45m。　(2分)驾驶员在反应时间内通过的距离为15m，则驾驶员的反应时间t=x'v'=15m25m/s=0.6s(2分)(3)汽车在冰雪路面上以不同速度行驶，其制动加速度大小相同，汽车以30km/h的速度在冰雪路面上的制动距离为15m，由于a=v22x=12554m/s2(2分)汽车以90km/h的速度行驶在冰雪路面上的制动距离x1=108m后的速度v=v02-2ax1=252-2×12554×108m/s=5m/s(2分)答案：(1)0.69　(2)0.6s　(3)55m/s9.(18分)(2022·太原模拟)质量为3kg的长木板A置于光滑的水平地面上，质量为2kg的木块B(可视为质点)置于木板A的左端，在水平向右的力F作用下由静止开始运动，如图甲所示。A、B运动的加速度随时间变化的图像如图乙所示。(g取10m/s2)求：-8-\n(1)木板与木块之间的动摩擦因数。(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力)(2)4s末A、B的速度。(3)若6s末木板和木块刚好分离，则木板的长度为多少？【解析】(1)由图知4s末A、B间达到最大静摩擦力，此时a=2m/s2对应A板f=mAa=μmBg　(3分)A、B间动摩擦因数μ=mAamBg=0.3　(2分)(2)由图像知4s末二者的速度等于图线与坐标轴包围的面积　(2分)v=12at1=12×2×4m/s=4m/s(3分)(3)4s到6s末t2=2s木板A运动的位移xA=vt2+12aAt22　(3分)xB=vt2+12aBt22　(3分)木板的长度l=xB-xA=4m(2分)答案：(1)0.3　(2)4m/s　(3)4m10.(20分)如图甲所示，质量m=2.0kg的物体静止在水平面上，物体跟水平面间的动摩擦因数μ=0.20。从t=0时刻起，物体受到一个水平力F的作用而开始运动，前8s内F随时间t变化的规律如图乙所示。g取10m/s2。求：(1)在图丙的坐标系中画出物体在前8s内的v-t图像并写出分析过程。(2)前8s内水平力F所做的功。【解析】(1)0～4s内，由牛顿第二定律得F-μmg=ma1解得a1=3m/s2　(2分)4s末物体的速度为v4=a1t4=12m/s-8-\n4～5s，由牛顿第二定律得-F-μmg=ma2解得a2=-7m/s2　(2分)5s末物体的速度为v5=5m/s物体只在摩擦力作用下运动，a3=-μg=-2m/s2再经时间t停止，则t=0-v5a3=2.5s(2分)7.5～8s，静止　(2分)8s内的v-t图像如图所示(4分)(2)0～4s内的位移为x1=12a1t42=24m(2分)4～5s内位移为x2=v52-v422a2=8.5m(2分)5s后水平力消失，所以前8s内力F做的功为W=F1x1-F2x2=155J或由动能定理W-μmg(x1+x2)=12mv52解得W=155J(4分)答案：(1)见解析　(2)155J-8-