2024高考物理一輪復(fù)習(xí)課時(shí)作業(yè)九牛頓運(yùn)動(dòng)定律的綜合應(yīng)用含解析新人教版

PAGE9-牛頓運(yùn)動(dòng)定律的綜合應(yīng)用(建議用時(shí)40分鐘)1．應(yīng)用物理學(xué)問分析生活中的常見現(xiàn)象，可以使物理學(xué)習(xí)更加好玩和深化。例如平伸手掌托起物體，由靜止起先豎直向上運(yùn)動(dòng)，直至將物體拋出。對(duì)此現(xiàn)象分析正確的有()A．手托物體向上運(yùn)動(dòng)的過程中，物體始終處于超重狀態(tài)B．手托物體向上運(yùn)動(dòng)的過程中，物體始終處于失重狀態(tài)C．在物體離開手的瞬間，物體的加速度大于重力加速度D．在物體離開手的瞬間，手的加速度大于重力加速度【解析】選D。物體由靜止起先向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，物體和手掌先一起加速向上，物體處于超重狀態(tài)，之后物體和手掌分別前，應(yīng)減速向上，物體處于失重狀態(tài)，故A、B均錯(cuò)誤；在物體離開手的瞬間，物體只受重力，此時(shí)物體的加速度等于重力加速度，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；手和物體分別之前速度相同，分別之后手速度的變更量比物體速度的變更量大，物體離開手的瞬間，手的加速度大于重力加速度，所以選項(xiàng)D正確。2．(2024·荊州模擬)豎直向上飛行的子彈，到達(dá)最高點(diǎn)后又返回原處，假設(shè)運(yùn)動(dòng)過程中子彈受到阻力與速率成正比，則在整個(gè)過程中，加速度和速度的大小變更可能是()A．加速度始終變小，速度先變小后變大B．加速度始終變大，速度先變小后變大C．加速度先變小后變大，速度先變小后變大D．加速度先變大后變小，速度先變小后變大【解析】選A?？諝庾枇Φ拇笮∨c速率成正比，在上升過程中速度不斷減小，則阻力不斷減小，依據(jù)a＝eq\f(F合,m)＝eq\f(mg＋f,m)，可知加速度不斷減?。辉谙陆档倪^程中，速度不斷增大，阻力不斷變大，依據(jù)a＝eq\f(F合,m)＝eq\f(mg－f,m)，可知加速度仍不斷變小，選項(xiàng)A正確。3．(2024·鄭州模擬)如圖所示，質(zhì)量分別為m和2m的兩物體P和Q疊放在傾角θ＝30°的固定斜面上，Q與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，它們從靜止起先沿斜面加速下滑，P恰好能與Q保持相對(duì)靜止，設(shè)P與Q間的最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，則P與QA．eq\f(μ,4)B．eq\f(μ,2)C．μD．2μ【解析】選C。對(duì)P、Q整體，由牛頓其次定律有(m＋2m)gsin30°－μ(m＋2m)gcos30°＝(m＋2m)a，設(shè)P與Q之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ′，P恰好與Q保持相對(duì)靜止，靜摩擦力恰好達(dá)到最大，對(duì)P，由牛頓其次定律有mgsin30°－μ′mgcos30°＝ma，聯(lián)立解得μ′＝μ，4.如圖所示，質(zhì)量分別為m1＝1kg、m2＝2kg的滑塊A和滑塊B疊放在光滑水平地面上，A和B之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.5，拉力F作用在滑塊A上，拉力F從0起先漸漸增大到7N的過程中，A．當(dāng)F＞5N時(shí)，A、B發(fā)生了相對(duì)滑動(dòng)B．始終保持相對(duì)靜止C．從一起先就發(fā)生了相對(duì)滑動(dòng)D．起先相對(duì)靜止，后來發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)【解析】選B。隔離對(duì)B分析，當(dāng)A、B間靜摩擦力達(dá)到最大值時(shí)，A、B剛要發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)，則：a＝eq\f(μm1g,m2)＝2.5m/s2，再對(duì)整體：F＝(m1＋m2)a＝3×2.5N＝7.5N。知當(dāng)拉力達(dá)到7.5N時(shí)，A、B才發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)，所以拉力F從0起先漸漸增大到7N的過程中，A、B始終保持相對(duì)靜止，故A、C、D錯(cuò)誤，B正確。5．(創(chuàng)新題)(多選)“蛟龍”號(hào)載人潛水器安排于2024年6月至2024年6月執(zhí)行環(huán)球航次。“蛟龍”號(hào)可以折服全球99.8%的海底世界，假設(shè)在某次試驗(yàn)時(shí)，深潛器內(nèi)的顯示屏上顯示出了從水面起先下潛到最終返回水面10min內(nèi)全過程的深度曲線(a)和速度圖象(b)，則下列說法中正確的是()A.圖中h3代表本次下潛的最大深度B．全過程中最大加速度是0.025m/sC．潛水員感到超重發(fā)生在3～4min和6～8min的時(shí)間段內(nèi)D．4～8min“蛟龍”號(hào)處于完全失重狀態(tài)【解題指導(dǎo)】（1）速度—時(shí)間圖象的斜率表示加速度；（2）速度—時(shí)間圖象和位移—時(shí)間圖象具有對(duì)應(yīng)性，是同一運(yùn)動(dòng)的不同表述?！窘馕觥窟xA、C。圖中h3代表本次下潛的最大深度，全過程中最大加速度是a＝eq\f(Δv,Δt)＝eq\f(2,60)m/s2＝0.033m/s2，選項(xiàng)A正確、B錯(cuò)誤；潛水員感到超重發(fā)生在3～4min和6～8min的時(shí)間段內(nèi)，即為減速向下和加速上升的過程，該過程加速度方向向上，選項(xiàng)C正確；4～6min“蛟龍”號(hào)處于靜止?fàn)顟B(tài)，受力平衡，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。6.如圖所示，位于豎直平面內(nèi)的固定光滑圓環(huán)軌道與水平面相切于M點(diǎn)，與豎直墻相切于A點(diǎn)。豎直墻上另一點(diǎn)B與M的連線和水平面的夾角為60°，C是圓環(huán)軌道的圓心。已知在同一時(shí)刻a、b兩球分別由A、B兩點(diǎn)從靜止起先沿光滑傾斜直軌道AM、BM運(yùn)動(dòng)到M點(diǎn)；c球由C點(diǎn)自由下落到M點(diǎn)。則()A．a(chǎn)球最先到達(dá)M點(diǎn)B．b球最先到達(dá)M點(diǎn)C．c球最先到達(dá)M點(diǎn)D．b球和c球都可能最先到達(dá)M點(diǎn)【解析】選C。如圖所示，令圓環(huán)半徑為R，則c球由C點(diǎn)自由下落到M點(diǎn)用時(shí)滿意R＝eq\f(1,2)gteq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(c))，所以tc＝eq\r(\f(2R,g))；對(duì)于a球令A(yù)M與水平面成θ角，則a球下滑到M用時(shí)滿意AM＝2Rsinθ＝eq\f(1,2)gsinθ·teq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(a))，即ta＝2eq\r(\f(R,g))；同理b球從B點(diǎn)下滑到M點(diǎn)用時(shí)也滿意tb＝2eq\r(\f(r,g))(r為過B、M且與水平面相切于M點(diǎn)的豎直圓的半徑，r＞R)。綜上所述可得tb＞ta＞tc。7.(創(chuàng)新題)“新冠肺炎”的易傳染性讓每一個(gè)接觸到病毒的人都有可能成為被感染的對(duì)象。假如在一些易傳播的環(huán)境中啟用機(jī)器人替代人工操作的話，就可以有效防控病毒傳播，其中送餐服務(wù)就是機(jī)器人應(yīng)用的一個(gè)領(lǐng)域，只要設(shè)置好路途、安放好餐盤，它就會(huì)穩(wěn)穩(wěn)地舉著托盤，到達(dá)指定的位置送餐，如圖所示。若某一隔離病區(qū)的配餐點(diǎn)和目標(biāo)位置在相距x＝43m的直線通道上，機(jī)器人送餐時(shí)從靜止起先啟動(dòng)，加速過程的加速度大小a1＝2m/s2，速度達(dá)到v＝2m/s后勻速，之后適時(shí)勻減速，恰好把食物平穩(wěn)送到目標(biāo)位置，23s。若載物平臺(tái)呈水平狀態(tài)，食物的總質(zhì)量m＝2kg，食物與平臺(tái)無相對(duì)滑動(dòng)，g取10m/s2(1)機(jī)器人加速過程位移的大小x；(2)勻速運(yùn)動(dòng)持續(xù)的時(shí)間t0；(3)減速過程中平臺(tái)對(duì)食物的平均作用力F的大小?！窘馕觥?1)加速過程位移x1＝eq\f(v2,2a1)解得x1＝1(2)設(shè)機(jī)器人減速時(shí)的加速度為a2，勻速的時(shí)間為t0，則由題可知t1＝eq\f(v,a1)x＝x1＋vt0＋eq\f(v2,2a2)t＝t1＋t0＋eq\f(v,a2)解得t0＝20s，a2＝1m/s(3)平臺(tái)對(duì)食物豎直方向的支持力FN＝mg水平方向的摩擦力Ff＝ma2故平臺(tái)對(duì)食物的作用力大小F＝eq\r(（mg）2＋（ma2）2)代入數(shù)據(jù)解得F＝2eq\r(101)N答案：(1)1m(2)20s(3)2eq\r(101)N8.(2024·樂山模擬)圖甲中的塔吊是現(xiàn)代工地必不行少的建筑設(shè)備,圖乙為150kg的建筑材料被吊車豎直向上提升過程的簡(jiǎn)化運(yùn)動(dòng)圖象,g取10m/s2,下列推斷正確的是()A.前10s懸線的拉力恒為1500NB.46s末材料離地面的距離為22mC.0～10s材料處于失重狀態(tài)D.在30～36s鋼索最簡(jiǎn)單發(fā)生斷裂【解析】選B。由題圖乙可知前10s內(nèi)材料的加速度a=0.1m/s2,由F-mg=ma可知懸線的拉力為1515N,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;由圖象面積可得整個(gè)過程上升的高度是28m,下降的高度為6m,46s末材料離地面的距離為22m,選項(xiàng)B正確;因30～36s材料加速度向下,材料處于失重狀態(tài),F<mg;前10s材料處于超重狀態(tài),F>mg,鋼索最簡(jiǎn)單發(fā)生斷裂,選項(xiàng)C、D錯(cuò)誤。9.如圖所示，甲、乙兩物體質(zhì)量分別為m1＝2kg，m2＝3kg，疊放在水平桌面上。已知甲、乙間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ1＝0.6，物體乙與平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ2＝0.5，現(xiàn)用水平拉力F作用于物體乙上，使兩物體一起沿水平方向向右做勻速直線運(yùn)動(dòng)，假如運(yùn)動(dòng)中F突然變?yōu)榱?，則物體甲在水平方向上的受力狀況(g10m/s2，A．大小為12N，方向向右B．大小為12N，方向向左C．大小為10N，方向向右D．大小為10N，方向向左【解析】選D。當(dāng)F突變?yōu)榱銜r(shí)，可假設(shè)甲、乙兩物體一起沿水平方向運(yùn)動(dòng)，則它們運(yùn)動(dòng)的加速度可由牛頓其次定律求出，由此可以求出甲所受的摩擦力，若此摩擦力小于它與乙間的最大靜摩擦力，則假設(shè)成立，反之不成立。假設(shè)甲、乙兩物體一起沿水平方向運(yùn)動(dòng)，則由牛頓其次定律得Ff2＝(m1＋m2)a①Ff2＝μ2(m1＋m2)g②由①②得：a＝5m/s物體甲的受力如圖所示，可得甲受的摩擦力為Ff1＝m1a＝10因?yàn)樽畲箪o摩擦力Ffm＝μ1m1g＝12N，F(xiàn)f1所以假設(shè)成立，甲受的摩擦力大小為10N，方向向左，選項(xiàng)D正確。10.如圖所示，A、B的質(zhì)量分別為mA＝2kg，mB＝4kg，盤C的質(zhì)量mC＝6kg，現(xiàn)懸掛于天花板O處，處于靜止?fàn)顟B(tài)。當(dāng)用火柴燒斷O處的細(xì)線瞬間，木塊A、B、C的加速度分別是aA、aB、aC，B對(duì)C的壓力大小是FBC(g取10m/sA．a(chǎn)A＝aB＝aC＝g，F(xiàn)BC＝0B．a(chǎn)A＝0，aB＝aC＝g，F(xiàn)BC＝0C．a(chǎn)A＝aB＝0，aC＝3g，F(xiàn)BC＝60D．a(chǎn)A＝0，aB＝aC＝12m/s2，F(xiàn)BC＝12【解析】選D。燒斷細(xì)線前細(xì)線的拉力為T＝(mA＋mB＋mC)g＝120N彈簧的彈力大小F＝mAg＝20N燒斷細(xì)線后瞬間，彈簧的彈力沒有變更，則A的受力狀況沒有變更，其合力仍為零，依據(jù)牛頓其次定律得A的加速度aA＝0對(duì)BC整體，依據(jù)牛頓其次定律得aBC＝eq\f(F＋（mB＋mC）g,mB＋mC)＝eq\f(20＋（4＋6）×10,4＋6)m/s2＝12m/s2對(duì)C由牛頓其次定律可得FBC＋mCg＝mCaBC解得FBC＝12N。故A、B、C錯(cuò)誤，D正確?！炯庸逃?xùn)練】如圖，物塊A和B的質(zhì)量分別為4m和m，起先A、B均靜止，細(xì)繩拉直，在豎直向上拉力F＝6mg作用下，動(dòng)滑輪豎直向上加速運(yùn)動(dòng)。已知?jiǎng)踊嗁|(zhì)量忽視不計(jì)，動(dòng)滑輪半徑很小，不考慮繩與滑輪之間的摩擦，細(xì)繩足夠長(zhǎng)。在滑輪向上運(yùn)動(dòng)過程中，物塊A和B的加速度分別為()A.aA＝g，aB＝5gB.aA＝aB＝gC.aA＝g，aB＝3gD.aA＝0，aB＝2g【解析】選D。對(duì)滑輪分析：F－2T＝ma，又m＝0，所以T＝＝3mg，對(duì)A分析：由于T<4mg故A靜止，aA＝0，對(duì)B分析：aB＝＝2g，故D正確。11．(多選)(2024·鄭州模擬)如圖甲所示，足夠長(zhǎng)的傳送帶與水平面的夾角為θ，正以某一速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，在傳送帶上某位置輕輕放置一小木塊，小木塊與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，小木塊速度隨時(shí)間變更的關(guān)系如圖乙所示，v0、t0已知，重力加速度為g，則()A．傳送帶肯定順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)B．傳送帶的速度大小等于v0C．μ＝eq\f(v0,gt0cosθ)－tanθD．t0時(shí)間后木塊的加速度大小為eq\f(v0,t0)－2gsinθ【解析】選B、C。若傳送帶順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)木塊下滑時(shí)滿意mgsinθ>μmgcosθ，將始終勻加速究竟端而且加速度不變；當(dāng)木塊上滑時(shí)滿意mgsinθ<μmgcosθ，木塊先勻加速運(yùn)動(dòng)，在速度與傳送帶速度相等后將勻速運(yùn)動(dòng)，兩種均不符合運(yùn)動(dòng)圖象，故傳送帶逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，A錯(cuò)誤；只有當(dāng)木塊的速度大于傳送帶的速度時(shí)，木塊所受的摩擦力沿傳送帶向上，故傳送帶的速度大小等于v0，故B正確；木塊在0～t0時(shí)間內(nèi)，滑動(dòng)摩擦力沿傳送帶向下，木塊勻加速下滑，由牛頓其次定律有mgsinθ＋μmgcosθ＝ma1，解得：a1＝gsinθ＋μgcosθ，由題圖乙可知，a1＝eq\f(v0,t0)，聯(lián)立解得：μ＝eq\f(v0,gt0cosθ)－tanθ，故C正確；木塊與傳送帶共速后，由牛頓其次定律有：mgsinθ－μmgcosθ＝ma2，解得：a2＝gsinθ－μgcosθ，代入μ值得：a2＝2gsinθ－eq\f(v0,t0)，故D錯(cuò)誤。12.(2024·江蘇高考)如圖所示，質(zhì)量相等的物塊A和B疊放在水平地面上，左邊緣對(duì)齊。A與B、B與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為μ。先敲擊A，A馬上獲得水平向右的初速度，在B上滑動(dòng)距離L后停下。接著敲擊B，B馬上獲得水平向右的初速度，A、B都向右運(yùn)動(dòng)，左邊緣再次對(duì)齊時(shí)恰好相對(duì)靜止，此后兩者一起運(yùn)動(dòng)至停下。最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，重力加速度為g。求：(1)A被敲擊后獲得的初速度大小vA；(2)在左邊緣再次對(duì)齊的前、后，B運(yùn)動(dòng)加速度的大小aB、aB′；(3)B被敲擊后獲得的初速度大小vB。【解題指導(dǎo)】（1）A被敲擊后，A與B、B與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為μ，由于μmg<2μmg，因此木板B肯定不動(dòng)；（2）B被敲擊,A做加速運(yùn)動(dòng)，B做減速運(yùn)動(dòng)，直到二者速度相等時(shí)，一起在水平面上做減速運(yùn)動(dòng)直到停下?！窘馕觥?1)由牛頓運(yùn)動(dòng)定律知，A加速度的大小aA＝μg由勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律有2aAL＝veq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(A))