2020屆高三物理二輪復(fù)習(xí) 第一部分 診斷卷(三)專(zhuān)題一 力與運(yùn)動(dòng) 第三講 牛頓運(yùn)動(dòng)定律

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1、 考點(diǎn)一 動(dòng)力學(xué)的兩類(lèi)基本問(wèn)題 1.[考查已知受力求運(yùn)動(dòng)問(wèn)題] (2020·福州二模)如圖1所示,勁度系數(shù)為k的輕彈簧豎直放置,下端固定在水平地面上。一質(zhì)量為m的小球,從離彈簧上端高h(yuǎn)處自由下落,接觸彈簧后繼續(xù)向下運(yùn)動(dòng)。觀察小球開(kāi)始下落到小球第一次運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)的過(guò)程,下列關(guān)于小球的速度v或加速度a隨時(shí)間t變化的圖像中符合實(shí)際情況的是(  ) 圖1 2.[考查牛頓第二定律在瞬時(shí)問(wèn)題中的應(yīng)用] (多選) (2020·海南高考)如圖2,物塊a、b和c的質(zhì)量相同,a和b、b和c之間用完全相同的輕彈簧S1和S2相連,通過(guò)系在a上的細(xì)線(xiàn)懸掛于固定點(diǎn)O,整個(gè)系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)。現(xiàn)將細(xì)線(xiàn)

2、剪斷。將物塊a的加速度的大小記為a1,S1和S2相對(duì)于原長(zhǎng)的伸長(zhǎng)分別記為Δl1和Δl2,重力加速度大小為g。在剪斷的瞬間(  ) 圖2 A.a(chǎn)1=3g         B.a(chǎn)1=0 C.Δl1=2Δl2 D.Δl1=Δl2 3.[考查已知運(yùn)動(dòng)求受力問(wèn)題] (2020·銀川二模)如圖3甲所示,一個(gè)物體放在粗糙的水平地面上。從t=0時(shí)刻起,物體在水平力F作用下由靜止開(kāi)始做直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。在0到t0時(shí)間內(nèi)物體的加速度a隨時(shí)間t的變化規(guī)律如圖乙所示。已知物體與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)處處相等,則(  ) 圖3 A.在0到t0時(shí)間內(nèi),物體的速度逐漸變小 B.t0時(shí)刻,物體速度增加到最大值

3、 C.在0到t0時(shí)間內(nèi),物體做勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng) D.在0到t0時(shí)間內(nèi),力F大小保持不變 考點(diǎn)二 運(yùn)動(dòng)圖像與牛頓第二定律的綜合應(yīng)用 4.[考查牛頓第二定律與v -t圖像的綜合應(yīng)用] (2020·四川第二次大聯(lián)考)在粗糙的水平地面上有一質(zhì)量為2 kg的小物塊,在水平拉力作用下從t=0時(shí)開(kāi)始做初速度為零的直線(xiàn)運(yùn)動(dòng),t=6 s時(shí)撤去拉力,其速度圖像如圖4所示。若取重力加速度g=10 m/s2,則下列說(shuō)法正確的是(  ) 圖4 A.物塊與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.2 B.0~2 s內(nèi),物塊所受的拉力大小為4 N C.0~8 s內(nèi),物塊離出發(fā)點(diǎn)最遠(yuǎn)為6 m D.0~8 s內(nèi),

4、物塊的平均速度大小為2.5 m/s 5.[考查牛頓第二定律與a -t圖像的綜合應(yīng)用] (多選)(2020·江蘇高考)一人乘電梯上樓,在豎直上升過(guò)程中加速度a隨時(shí)間t變化的圖線(xiàn)如圖5所示,以豎直向上為a的正方向,則人對(duì)地板的壓力(  ) 圖5 A.t=2 s時(shí)最大 B.t=2 s時(shí)最小 C.t=8.5 s時(shí)最大 D.t=8.5 s時(shí)最小 6.[考查牛頓第二定律與v -t圖像的綜合應(yīng)用] (多選)(2020·青島聯(lián)考)如圖6甲所示,質(zhì)量為M=2 kg的木板靜止在水平面上,可視為質(zhì)點(diǎn)的物塊(質(zhì)量設(shè)為m)從木板的左側(cè)沿木板表面水平?jīng)_上木板。物塊和木板的速度—時(shí)間圖像如圖乙所示

5、,g=10 m/s2,結(jié)合圖像,下列說(shuō)法正確的是(  ) 圖6 A.可求得物塊在前2 s內(nèi)的位移x=5 m B.可求得物塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.1 C.可求得物塊的質(zhì)量m=2 kg D.可求得木板的長(zhǎng)度L=2 m 考點(diǎn)三 動(dòng)力學(xué)的連接體問(wèn)題 7.[考查牛頓第二定律解決連接體問(wèn)題] (2020·合肥一模)如圖7所示,a、b兩物體的質(zhì)量分別為m1和m2,由輕質(zhì)彈簧相連。當(dāng)用恒力F豎直向上拉著a,使a、b一起向上做勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)時(shí),彈簧伸長(zhǎng)量為x1,加速度大小為a1;當(dāng)用大小仍為F的恒力沿水平方向拉著a,使a、b一起沿光滑水平桌面做勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)時(shí),彈簧伸長(zhǎng)量為x

6、2,加速度大小為a2。則有(  ) 圖7 A.a(chǎn)1=a2,x1=x2 B.a(chǎn)1x2 D.a(chǎn)1x2 8.[考查牛頓第二定律、整體法與隔離法的應(yīng)用] (2020·東北三省模擬)如圖8所示,三個(gè)物體質(zhì)量分別為m1=1.0 kg、m2=2.0 kg、m3=3.0 kg,已知斜面上表面光滑,斜面傾角θ=30°,m1和m2之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.8。不計(jì)繩和滑輪的質(zhì)量和摩擦。初始用外力使整個(gè)系統(tǒng)靜止,當(dāng)撤掉外力時(shí),m2將(g=10 m/s2,最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力)(  ) 圖8 A.和m1一起沿斜面下滑 B.和m

7、1一起沿斜面上滑 C.相對(duì)于m1上滑 D.相對(duì)于m1下滑 9.[考查整體法、隔離法與圖像的綜合應(yīng)用] (多選)(2020·銀川二模)如圖9甲所示,用粘性材料粘在一起的A、B兩物塊靜止于光滑水平面上,兩物塊的質(zhì)量分別為mA=1 kg、mB=2 kg,當(dāng)A、B之間產(chǎn)生拉力且大于0.3 N時(shí)A、B將會(huì)分離。t=0時(shí)刻開(kāi)始對(duì)物塊A施加一水平推力F1,同時(shí)對(duì)物塊B施加同一方向的拉力F2,使A、B從靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)過(guò)程中F1、F2方向保持不變,F(xiàn)1、F2的大小隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖乙所示。則下列關(guān)于A、B兩物塊受力及運(yùn)動(dòng)情況的分析,正確的是(  ) 圖9 A.t=2.0 s時(shí)刻A、B之間作

8、用力大小為0.6 N B.t=2.0 s時(shí)刻A、B之間作用力為零 C.t=2.5 s時(shí)刻A對(duì)B的作用力方向向左 D.從t=0時(shí)刻到A、B分離,它們運(yùn)動(dòng)的位移為5.4 m 考點(diǎn)四 傳送帶模型 10.[考查應(yīng)用牛頓第二定律分析水平傳送帶問(wèn)題] (多選)(2020·衡水調(diào)研)如圖10甲所示,繃緊的水平傳送帶始終以恒定速率v1運(yùn)行。初速度大小為v2的小物塊從與傳送帶等高的光滑水平地面上的A處滑上傳送帶。若從小物塊滑上傳送帶開(kāi)始計(jì)時(shí),小物塊在傳送帶上運(yùn)動(dòng)的v -t圖像(以地面為參考系)如圖乙所示。已知v2>v1,則(  ) 圖10 A.t2時(shí)刻,小物塊離A處的距離達(dá)到最大

9、 B.t2時(shí)刻,小物塊相對(duì)傳送帶滑動(dòng)的距離達(dá)到最大 C.0~t2時(shí)間內(nèi),小物塊受到的摩擦力方向向右 D.0~t3時(shí)間內(nèi),小物塊始終受到大小不變的摩擦力作用 11.[考查應(yīng)用牛頓第二定律分析傾斜傳送帶問(wèn)題] (多選)如圖11所示,傳送皮帶與水平面夾角為37°,A、B間距離L=16 m,以速度v=10 m/s勻速運(yùn)行?,F(xiàn)在皮帶的A端無(wú)初速放上一個(gè)小物體(可視為質(zhì)點(diǎn)),已知物體與皮帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ=0.5,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,取g=10 m/s2,傳動(dòng)輪大小可忽略,則物體滑到B端的速度大小可能是(  ) 圖11 A.6 m/s B.8 m/s C

10、.10 m/s D.12 m/s 12.[考查應(yīng)用牛頓第二定律分析傳送帶與斜面的綜合問(wèn)題] (2020·東北三省模擬)如圖12所示,一水平傳送帶以4 m/s的速度逆時(shí)針傳送,水平部分長(zhǎng)L=6 m,其左端與一傾角為θ=30°的光滑斜面平滑相連,斜面足夠長(zhǎng),一個(gè)可視為質(zhì)點(diǎn)的物塊無(wú)初速度地放在傳送帶最右端,已知物塊與傳送帶間動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.2,g=10 m/s2。求物塊從放到傳送帶上到第一次滑回傳送帶最遠(yuǎn)端所用的時(shí)間。 圖12 答 案 1.選A 小球接觸彈簧開(kāi)始,合力向下,向下做加速度逐漸減小的加速運(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)到某個(gè)位置時(shí),重力等于彈簧彈力,

11、合力為零,加速度為零,速度最大,然后重力小于彈力,合力方向向上,向下做加速度逐漸增大的減速運(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí),速度為零,加速度最大,根據(jù)對(duì)稱(chēng)性可知,到達(dá)最低端時(shí)加速度大于g,故A正確,B、C、D錯(cuò)誤。 2.選AC 設(shè)物體的質(zhì)量為m,剪斷細(xì)線(xiàn)的瞬間,細(xì)線(xiàn)的拉力消失,彈簧還沒(méi)有來(lái)得及改變,所以剪斷細(xì)線(xiàn)的瞬間a受到重力和彈簧S1的拉力FT1,剪斷前對(duì)b、c和彈簧組成的整體分析可知FT1=2mg,故a受到的合力F=mg+FT1=mg+2mg=3mg,故加速度a1==3g,A正確,B錯(cuò)誤;設(shè)彈簧S2的拉力為FT2,則FT2=mg,根據(jù)胡克定律F=kΔx可得Δl1=2Δl2,C正確,D錯(cuò)誤。 3.選

12、B 由圖乙可知,加速度隨時(shí)間逐漸減小,方向不變,所以加速度方向始終與速度方向相同,物體做加速運(yùn)動(dòng),故A錯(cuò)誤;當(dāng)加速度減為零時(shí),速度最大,所以t0時(shí)刻,物體速度增加到最大值,故B正確;加速度逐漸減小,所以物體不是做勻變速運(yùn)動(dòng),故C錯(cuò)誤;根據(jù)F-Ff=ma,可知,a減小,F(xiàn)f不變,所以F減小,故D錯(cuò)誤。 4.選A 第6 s后只有摩擦力,即μmg=ma,其中a=2 m/s2,得動(dòng)摩擦因數(shù)為0.2,故A正確;0~2 s內(nèi),根據(jù)F1-μmg=ma1,其中a1=2 m/s2,得F1=8 N,故B錯(cuò)誤;0~8 s內(nèi),物塊先向正方向走了6 m,即為t軸上方的面積,然后又向負(fù)方向走了14 m,即為t軸下方的面

13、積,所以離出發(fā)點(diǎn)最遠(yuǎn)應(yīng)為8 m,故C錯(cuò)誤;物塊的平均速度為位移與時(shí)間的比值,即=1 m/s,故D錯(cuò)誤。 5.選AD 人受重力mg和支持力FN的作用,由牛頓第二定律得FN-mg=ma。由牛頓第三定律得人對(duì)地板的壓力FN′=FN=mg+ma。當(dāng)t=2 s時(shí)a有最大值,F(xiàn)N′最大;當(dāng)t=8.5 s時(shí),a有最小值,F(xiàn)N′最小,選項(xiàng)A、D正確。 6.選AC 物塊在前2 s內(nèi)的位移x=(×1+2×1)m=5 m,A正確;由運(yùn)動(dòng)學(xué)圖像知,兩物體加速度大小相同,設(shè)為a,則有μmg=ma=Ma,則m=M=2 kg,C正確;由圖像求得a=2 m/s2,則μg=2,μ=0.2,B錯(cuò);由于物塊與木板達(dá)到共同速度時(shí)

14、不清楚二者的相對(duì)位置關(guān)系,故無(wú)法求出木板的長(zhǎng)度,D錯(cuò)。 7.選B 對(duì)整體分析有:a1==-g,a2=,可知a1μm2gcos θ,故m2相對(duì)m1下滑,D正確。 9.選AD 設(shè)t時(shí)刻A、B分離,分離之前A、B物體共同運(yùn)動(dòng),加速度為a,以整體為研

15、究對(duì)象, 則有:a== m/s=1.2 m/s2, 分離時(shí):F2-Ff=mBa, 得:F2=Ff+mBa=0.3 N+2×1.2 N=2.7 N, 經(jīng)歷時(shí)間:t=×2.7 s=3 s, 根據(jù)位移公式:x=at2=5.4 m,則D正確; 當(dāng)t=2 s時(shí),F(xiàn)2=1.8 N,F(xiàn)2+Ff=mBa, 得:Ff=mBa-F2=0.6 N,A正確,B錯(cuò)誤; 當(dāng)t=2.5 s時(shí),F(xiàn)2=2.25 N,F(xiàn)2+Ff=mBa, 得:Ff=mBa-F2>0,C錯(cuò)誤。 10.選BC 相對(duì)地面而言,小物塊在0~t1時(shí)間內(nèi),向左做勻減速運(yùn)動(dòng),t1~t2時(shí)間內(nèi),小物塊反向向右做勻加速運(yùn)動(dòng),當(dāng)其速度與傳送帶速

16、度相同時(shí)(即t2時(shí)刻),小物塊向右做勻速運(yùn)動(dòng)。故小物塊在t1時(shí)刻離A處距離最大,選項(xiàng)A錯(cuò)誤。相對(duì)傳送帶而言,在0~t2時(shí)間內(nèi),小物塊一直相對(duì)傳送帶向左運(yùn)動(dòng),故一直受向右的滑動(dòng)摩擦力,在t2~t3時(shí)間內(nèi),小物塊相對(duì)于傳送帶靜止,小物塊不受摩擦力作用,因此t2時(shí)刻小物塊相對(duì)傳送帶滑動(dòng)的距離達(dá)到最大值,選項(xiàng)B、C正確,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 11.選BD 因傳送帶運(yùn)行速度方向不知,故分別討論: 若輪子順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng),帶動(dòng)皮帶繞輪順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng),小物體放上A端相對(duì)地面無(wú)初速度,但相對(duì)皮帶斜向下運(yùn)動(dòng),故皮帶作用于物體的摩擦力沿皮帶斜面向上,又由于mgsin 37°>Ff=μmgcos 37°,或μ=0.5

17、an 37°=0.75,故物體有沿斜面向下的加速度,設(shè)為a1,則mgsin 37°-μmgcos 37°=ma1,a1=2 m/s2 物體從A運(yùn)動(dòng)到B的時(shí)間t1===4 s,到達(dá)B端速度為v1=a1t1=8 m/s 若輪子逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),帶動(dòng)皮帶繞輪逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),小物體放上皮帶A端初速度為零,相對(duì)皮帶斜向上運(yùn)動(dòng),故皮帶作用于物體的摩擦力沿皮帶斜面向下。設(shè)物體的加速度為a2,則 mgsin 37°+μmgcos 37°=ma2 a2=10 m/s2 物體加速到皮帶運(yùn)行速度v=10 m/s的時(shí)間為: t1′==1 s 物體的位移x1==5 m

18、擦力將發(fā)生突變。假設(shè)摩擦力消失,皮帶勻速向下,物體因受重力沿皮帶斜面分力作用將向下加速,下一時(shí)刻物體速度將超過(guò)皮帶速度,故有摩擦力,且皮帶對(duì)物體的摩擦力方向變?yōu)樾毕蛏稀? 由于mgsin 37°>Ff=μmgcos 37°,物體加速度變?yōu)閍2′,a2′=gsin 37°-μgcos 37°=a1=2 m/s2。 設(shè)物體繼續(xù)加速下滑到B端所需時(shí)間為t2,而x2=vt2+a2′t22。又x2=L-x1=11 m,解得:t2=1 s,物體從A運(yùn)動(dòng)到B的總時(shí)間t1′+t2=2 s。 物體到達(dá)B端速度為v2=v+a2t2=12 m/s,故B、D均正確。 12.解析:Ff=μmg=ma1① a1=2 m/s2② 設(shè)物塊與傳送帶達(dá)到共速v2=2a1x1③ x1=4 m<6 m④ t1==2 s⑤ x2=L-x1⑥ x2=vt2,所以t2=0.5 s⑦ 在斜面上a2==5 m/s2⑧ 上升和下降時(shí)間t3==0.8 s⑨ 返回傳送帶向右減速t4==2 s⑩ t總=t1+t2+2t3+t4? t總=6.1 s? 答案:6.1 s

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