2020屆高考物理二輪復(fù)習(xí) 專題1 運動與力 第2講 直線運動與牛頓運動定律練習(xí)

第2講 直線運動與牛頓運動定律一、選擇題：每小題給出的四個選項中，第17題只有一項符合題目要求，第89題有多項符合題目要求1(2019年浙江卷)一輛汽車沿平直道路行駛，其vt圖象如圖所示在t0到t40 s這段時間內(nèi)，汽車的位移是()A0B30 mC750 mD1 200 m【答案】C2(2019年湖南懷化一模)甲、乙兩物體從同一位置沿同一直線運動，運動過程中的速度時間圖象如圖所示，在06 s這段時間內(nèi)，下列說法正確的是()A甲、乙兩物體的運動方向始終相反B5 s時甲、乙兩物體相遇C4 s時甲、乙兩物體相距最遠D5 s時甲、乙兩物體相距最遠【答案】D【解析】由圖象可知，45.5 s內(nèi)甲、乙兩物體的運動方向相同，A項錯誤；5 s時甲、乙兩物體的速度相同，二者相距最遠，D項正確，B、C項錯誤3(2019年山西名校模擬)近年來冬季里，我市霧霾天氣頻發(fā)，發(fā)生交通事故的概率比平常高出許多，保證霧霾中行車安全顯得尤為重要在霧霾天的平直公路上甲、乙兩汽車同向勻速行駛，乙在前，甲在后某時刻兩車司機聽到警笛提示，同時開始剎車，結(jié)果兩車剛好沒有發(fā)生碰撞，如圖為兩車剎車后勻減速運動的vt圖象以下分析正確的是()A甲車剎車的加速度大小為0.5 m/s2B兩車開始剎車時的距離為100 mC兩車剎車后間距一直在減小D兩車都停下來后相距25 m【答案】B4(2018年貴州安順監(jiān)測)我國選手謝思埸在2018年國際泳聯(lián)世界跳水系列賽北京站奪得男子三米跳板冠軍，如圖所示為謝思埸(可視為質(zhì)點)參加跳板跳水比賽時，其豎直方向的速度隨時間變化的圖象，以他離開跳板時為計時起點，不計空氣阻力，則()At1時刻開始進入水面Bt2時刻開始進入水面Ct2時刻達到最高點Dt1t2時間內(nèi)速度方向豎直向上【答案】B5. (2020屆湖南名校聯(lián)考)某實驗小組打算制作一個火箭甲同學(xué)設(shè)計了一個火箭，質(zhì)量為m，可提供恒定的推動力，推力大小為F2mg，持續(xù)時間為t.乙同學(xué)對甲同學(xué)的設(shè)計方案進行了改進，采用二級推進的方式，即當(dāng)質(zhì)量為m的火箭飛行經(jīng)過時，火箭丟棄掉的質(zhì)量，剩余時間，火箭推動剩余的繼續(xù)飛行若采用甲同學(xué)的方法火箭最高可上升的高度為h，則采用乙同學(xué)的方案火箭最高可上升的高度為(重力加速度取g，不考慮燃料消耗引起的質(zhì)量變化)()A1.5hB2hC2.75hD3.25h【答案】C【解析】對甲同學(xué)的火箭，t時間內(nèi)的加速度恒為a1，F(xiàn)mgma1，a1g，t時刻的速度v1a1t，上升的高度hgt2gt2.對乙同學(xué)的火箭，在0內(nèi)的加速度a2a1g，時刻的速度為v2a2gt；在t內(nèi)加速度為a2，則Fmgma2，則a23g，在t時的速度v2v2a22gt，上升的高度為h22.75gt22.75h.C正確，A、B、D錯誤6(2019年淄博三模)如圖所示，某賓館大樓中的電梯下方固定有4根相同的豎直彈簧，其勁度系數(shù)均為k.這是為了防止電梯在空中因纜繩斷裂而造成生命危險若纜繩斷裂后，總質(zhì)量為m的電梯下墜，4根彈簧同時著地而開始緩沖，電梯墜到最低點時加速度大小為5g(g為重力加速度大小)，下列說法正確的是()A電梯墜到最低點時，每根彈簧的壓縮長度為B電梯墜到最低點時，每根彈簧的壓縮長度為C從彈簧著地開始至電梯下落到最低點的過程中，電梯先處于失重狀態(tài)后處于超重狀態(tài)D從彈簧著地開始至電梯下落到最低點的過程中，電梯始終處于失重狀態(tài)【答案】C【解析】在最低點時，由牛頓第二定律有4kxmgma，其中a5g，解得x，A、B錯誤；從彈簧著地開始至電梯下落到最低點的過程中，重力先大于彈力，電梯向下先加速運動，當(dāng)重力小于彈力時，電梯的加速度向上，電梯向下做減速運動，則電梯先處于失重狀態(tài)后處于超重狀態(tài)，C正確，D錯誤7(2019年江西名校聯(lián)考)南方氣溫偏低，經(jīng)常存在冰凍現(xiàn)象某校方同學(xué)和陽同學(xué)(校服材質(zhì)一樣)先后從傾斜坡面的同一位置由靜止滑下，最終兩人停在水平冰面上，如圖所示(兩人均可視為質(zhì)點，且不計人經(jīng)過B點時的能量損失)根據(jù)上述信息，不能確定方、陽兩人()A經(jīng)過B點時速度大小相等B最終兩人停在水平冰面上同一位置C損失的機械能相等D運動的時間相等【答案】C【解析】設(shè)在斜面上運動的距離為s1，在水平面上運動的距離為s2，斜面的傾角為，動摩擦因數(shù)為，物體在斜面上下滑時，由牛頓第二定律得mgsin mgcos ma1，可得a1gsin gcos ，所以兩人在斜面下滑時加速度相同，根據(jù)運動學(xué)公式可得v2a1s1，經(jīng)過B點時速度大小相等，對整個過程，運用動能定理得mgs1sin mgcos ·s1mgs200，則得s2s1cos ，可知s1、相同，則知最終兩人停在水平冰面上同一位置，同理在水平面上運動的加速度相同，運動時間也相同，故兩人運動的總時間相等由上知不能確定兩人質(zhì)量關(guān)系，故不能確定摩擦力相等，也不能判斷克服摩擦力做功的大小，所以機械能損失不一定相等，故不能確定方、陽兩人損失的機械能是否相等8(2019年山東聊城三模)在冰壺比賽中，紅壺以一定速度與靜止在大本營中心的藍壺發(fā)生對心碰撞，碰撞時間極短，如圖甲所示碰后運動員用冰壺刷摩擦藍壺前進方向的冰面，來減小阻力碰撞前后兩壺運動的vt圖象如圖乙中實線所示，其中紅壺碰撞前后的圖線平行已知兩冰壺質(zhì)量相等，由圖象可得()A紅、藍兩壺的碰撞可能是彈性碰撞B碰撞后，藍壺的瞬時速度為0.8 m/sC碰撞后，紅、藍兩壹運動的時間之比為16D碰撞后，紅、藍兩壺與冰面間的動摩擦因數(shù)之比為54【答案】BD【解析】設(shè)碰后藍壺的速度為v，碰前紅壺的速度v01.0 m/s，碰后速度為v00.2 m/s，碰撞過程系統(tǒng)動量守恒，由動量守恒定律得mv0mv0mv，解得v0.8 m/s，碰撞過程兩壺?fù)p失的動能為Ekmvmvmv20.16m>0，所以紅藍兩壺碰撞過程是非彈性碰撞，A錯誤，B正確；設(shè)碰撞后，藍壺經(jīng)過t時間停止運動，根據(jù)三角形相似法知，解得藍壺運動時間t藍5 s，由圖示圖線可知，紅壺的加速度大小a紅0.2 m/s2，碰撞后紅壺的運動時間t紅1 s，則碰撞后紅、藍壺運動時間之比為15，C錯誤；藍壺的加速度大小a藍0.16 m/s2，由牛頓第二定律得ag，解得動摩擦因數(shù)，則紅、藍壺與冰面間的動摩擦因數(shù)之比，D正確9(2018年武漢調(diào)研)如圖所示，質(zhì)量分別為m和M的兩物體用輕繩連接，在M上施加恒力F，使兩物體一起沿恒力F方向做勻加速直線運動(輕繩與恒力F方向平行)，分析對比下列四種情況下兩物體間輕繩的張力大小T和兩物體的加速度大小a，正確的是()A四種情況中 (3)的加速度一定大于其他三種情況B四種情況中(4)的加速度一定小于其他三種情況C四種情況中(3)的輕繩張力一定小于其他三種情況D四種情況輕繩的張力一定一樣大【答案】AD【解析】(1)中加速度滿足F(Mm)gsin (Mm)gcos (Mm)a1，對m有T1mgsin mgcos ma1，解得a1gsin gcos ，T1.(2)中加速度滿足F(Mm)gsin (Mm)a2，對m有T2mgsin ma2，解得a2gsin ，T2.(3)中加速度滿足F(Mm)a3，對m有Tma3，解得a3，T3.(4)中加速度滿足F(Mm)g(Mm)a4，對m有T4mgma4，解得a4g，T4.由以上分析可知，選項A、D正確二、非選擇題10(2019年陜西寶雞二模)如圖所示，質(zhì)量分別為1.0 kg和2.0 kg的物體A和B放置在水平地面上，兩者與地面間的動摩擦因數(shù)均為0.4，物體B的右側(cè)與一輕質(zhì)滑輪相連，現(xiàn)將一根輕繩的一端固定在水平地面上離B足夠遠的位置，另一端跨過輕質(zhì)滑輪連接在物體A上，輕繩保持水平方向，初始時刻，物體A在水平力F20 N作用下由靜止向右運動(重力加速度g10 m/s2)，求：(1)輕繩上拉力的大??；(2)t2 s時滑輪對物體B做功的瞬間功率【答案】(1)8.0 N(2)128 W【解析】(1)設(shè)A、B的加速度大小分別為aA、aB，輕繩上的拉力為T，對A、B分別受力分析并應(yīng)用牛頓第二定律對于A有FTmAgmAaA 對于B有2TmBgmBaB據(jù)題意可知aA2aB代入數(shù)據(jù)得T8.0 N.(2)由上述各式可求得aA8 m/s2由運動學(xué)公式可得B在t2 s時的速度vBaBt8 m/s所以滑輪對物體B做功的瞬時功率P2T×vB128 W.11如圖甲所示，由斜面AB和水平面BC組成的物塊，放在光滑水平地面上，斜面AB部分光滑，AB長度為s2.5 m，水平部分BC粗糙物塊左側(cè)與豎直墻壁之間連接著一個力傳感器，當(dāng)傳感器受壓時示數(shù)為正值，被拉時為負(fù)值上表面與BC等高且粗糙程度相同的木板DE緊靠在物塊的右端，木板DE質(zhì)量M4 kg，長度L1.5 m一可視為質(zhì)點的滑塊從A點由靜止開始下滑，且經(jīng)B點由斜面轉(zhuǎn)到水平面時速度大小不變滑塊從A到C過程中，傳感器記錄到力和時間的關(guān)系如圖乙所示g取10 m/s2，求：甲乙(1)斜面AB的傾角；(2)滑塊的質(zhì)量m；(3)滑塊到達木板DE右端時的速度大小【答案】(1)30°(2)2 kg(3)1 m/s【解析】(1)在01 s內(nèi)滑塊沿斜面勻加速下滑mgsin maxat2由題圖乙知t1 s解得sin ，即30°.(2)在01 s內(nèi)對物塊ABC受力分析mgcos ·sin F0由題圖乙知F5 N解得m2 kg.(3)滑塊到達B點時的速度vBatgtsin 5 m/s12 s內(nèi)滑塊在BC部分做減速運動mgma對物塊，由圖象知mgF4 N解得a2 m/s2，0.2滑塊到達C點時vCvBatvBg·t3 m/s滑塊滑上木板DE時對滑塊：mgma1對木板：mgMa2解得a12 m/s2，a21 m/s2設(shè)滑塊在木板上的滑行時間為t，有x滑塊vCta1t2x木板a2t2Lx滑塊x木板解得t1 s此時，滑塊速度v滑塊vCa1t1 m/s木板速度v木板a2t1 m/s滑塊恰好滑到木板右端，速度為1 m/s.12(2020屆武漢調(diào)研)一平直的傳送帶以速率v2 m/s勻速運行，在A處把物體輕輕放到傳送帶上，經(jīng)過時間t6 s，物體到達B處A、B相距L10 m求：(1)物體在傳送帶上做勻加速運動的時間是多少？(2)如果提高傳送帶的運行速率，物體能較快地傳送到B處要讓物體以最短的時間從A處傳送到B處，傳送帶的運行速率至少應(yīng)為多大？(3)若使傳送帶的運行速率為10 m/s，則物體從A傳送到B的時間又是多少？【答案】(1)2 s(2)2 m/s(3)2 s【解析】(1)在傳送帶的運行速率較小、傳送時間較長時，物體從A到B需經(jīng)歷勻加速運動和勻速運動兩個過程，設(shè)物體勻加速運動的時間為t1，勻速運動的時間為t2，則t1vt210 mt1t26 s解得t12 s.(2)為使物體從A至B所用時間最短，物體必須始終處于加速狀態(tài)，由于物體與傳送帶之間的滑動摩擦力不變，所以其加速度也不變而a1 m/s2由2aLv得vmin2 m/s.(3)傳送帶速度為v10 m/s>2 m/s，物體一直做加速度為1 m/s2的勻加速運動，設(shè)物體從A至B所用最短的時間為t，則at2Lt s2 s.13(2019年江蘇卷)如圖所示，質(zhì)量相等的物塊A和B疊放在水平地面上，左邊緣對齊A與B、B與地面間的動摩擦因數(shù)均為.先敲擊A，A立即獲得水平向右的初速度，在B上滑動距離L后停下接著敲擊B，B立即獲得水平向右的初速度，A、B都向右運動，左邊緣再次對齊時恰好相對靜止，此后兩者一起運動至停下最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，重力加速度為g.求：(1)A被敲擊后獲得的初速度大小vA；(2)在左邊緣再次對齊的前、后，B運動加速度的大小aB、aB；(3)B被敲擊后獲得的初速度大小vB.【答案】(1)(2)aB3gaBg(3)2【解析】(1)由牛頓運動定律知，A加速度的大小aAg勻變速直線運動2aALv解得vA.(2)設(shè)A、B的質(zhì)量均為m對齊前，B所受合外力大小F3mg由牛頓運動定律FmaB，得aB3g對齊后，A、B所受合外力大小F2mg由牛頓運動定律F2maB，得aBg.(3)經(jīng)過時間t，A、B達到共同速度v，位移分別為xA、xB，A加速度的大小等于aA則vaAt，vvBaBtxAaAt2，xBvBtaBt2且xBxAL解得vB2.14(2019年湖南名校開學(xué)考)某電視臺娛樂節(jié)目在游樂園舉行家庭搬運磚塊比賽活動比賽規(guī)則是：如圖甲所示向滑動行駛的小車上搬放磚塊，且每次只能將一塊磚無初速度(相對地面)地放到車上，車停止時立即停止搬放，以車上磚塊多少決定勝負(fù)已知每塊磚的質(zhì)量m0.8 kg，小車的上表面光滑且足夠長，比賽過程中車始終受到恒定牽引力F20 N的作用，未放磚塊時車以v03 m/s的速度勻速前進獲得冠軍的家庭上場比賽時每隔T0.8 s搬放一塊磚，從放上第一塊磚開始計時，圖乙中僅畫出了00.8 s內(nèi)車運動的vt圖象，g取10 m/s2.求：(1)小車的質(zhì)量及車與地面間的動摩擦因數(shù)；(2)車停止時，車上放有多少塊磚？【答案】(1)8 kg0.25(2)5【解析】(1)小車的上表面光滑，磚塊相對地面始終保持靜止?fàn)顟B(tài)，放上磚塊后小車開始做勻減速運動，設(shè)小車與地面間的動摩擦因數(shù)為，未放磚塊時MgF放上第一塊磚后，對小車有F(mM)gMa1即mgMa1由vt圖象可知a1 m/s20.25 m/s2解得0.25，M8 kg.(2)同理，放上第二塊磚后，對小車有2mgMa2代入數(shù)據(jù)解得a20.5 m/s208 s內(nèi)速度改變量v2a2T0.4 m/s放上第三塊磚后小車的加速度為a330.75 m/s208 s內(nèi)速度改變量v3a3T3×0.2 m/s0.6 m/s則放上第n塊磚后小車的加速度ann×0.25 m/s20.25n m/s2(n1,2,3)08 s內(nèi)速度改變量vn0.2n m/s(n1,2,3)所以vv1v2v3vn(123n)×0.2 m/s而v03 m/s3 m/s聯(lián)立解得n5即當(dāng)小車停止時，車上有5塊磚15如圖，傾角37°的足夠長的斜面上，有一質(zhì)量M1.0 kg、長度L2.55 m的薄板A，其上面以ab為分界線由兩種不同材料拼接而成(其中ab以上部分光滑，長度為L10.75 m)，下表面與斜面間的動摩擦因數(shù)10.4.在薄板A的上表面左端放一質(zhì)量m1.0 kg的小物塊B(可視為質(zhì)點)，同時將A、B由靜止釋放已知B與A的上表面ab以下部分的動摩擦因數(shù)20.25，B與斜面間的動摩擦因數(shù)30.5.認(rèn)為滑動摩擦力與最大靜摩擦力大小相等，物塊B從薄板A上滑到斜面上時速度不變，取g10 m/s2，(sin 37°0.6)求：(1)B在A上滑動的時間；(2)從A、B分離到A在斜面上追上B經(jīng)歷的時間【答案】(1)1 s(2)10.5 s【解析】(1)剛釋放時，對物塊B，設(shè)其加速度為a1mgsin ma1對木板A分析有Mgsin <1(mM)gcos B在A的上部分滑動時，A保持靜止設(shè)B剛離開上部分時速度為v1，有v2a1L1解得v13 m/sB在A的上部分滑動時間為t1，有v1a1t1解得t10.5 sB在A的下部分滑動時，設(shè)B的加速度為a2，A的加速度為a3，該過程的時間為t2，B的位移為x1，A的位移為x2mgsin 2mgcos ma2Mgsin 2mgcos 1(Mm)gcos Ma3解得a24 m/s2，a31.6 m/s2x1v1t2a2tx2a3tx1x2LL1解得t20.5 sB在A上滑動的時間為t，則tt1t21 s.(2)設(shè)物塊B離開薄板A時，物塊B和薄板A的速度分別為v2和v3v2v1a2t2v3a3t2解得v25 m/s，v30.8 m/sB滑到斜面上后，設(shè)B的加速度為a4，A的加速度為a5mgsin 3mgcos ma4Mgsin 1Mgcos Ma5得a42 m/s2，a52.8 m/s2B滑到斜面上后到A、B再次相遇時間為t3，位移為x3x3v2t3a4tx3v3t3a5t解得t310.5 s.16(2019年山東青島統(tǒng)考)如圖所示為某自動控制系統(tǒng)的裝置示意圖，裝置中間有一個以v03 m/s的速度逆時針勻速轉(zhuǎn)動的水平傳送帶，傳送帶左端點M與光滑水平面相切，水平面左側(cè)與一傾角37°的光滑斜面平滑連接靠近斜面底端的P點處安裝有自動控制系統(tǒng)，當(dāng)小物塊b每次向右經(jīng)過P點時都會被系統(tǒng)瞬時鎖定從而保持靜止傳送帶N端與半徑r0.2 m的光滑四分之一圓弧相切，小物塊a從圓弧最高點由靜止下滑后滑過傳送帶，經(jīng)過M點后控制系統(tǒng)會使靜止在P點的小物塊b自動解鎖，之后兩物塊發(fā)生第一次彈性碰撞已知兩物塊的質(zhì)量mb2ma2 kg，兩物塊均可視為質(zhì)點，物塊與傳送帶間的動摩擦因數(shù)0.25，MN間的距離L1.2 m, g10 m/s2，sin 37°0.6，cos 37°0.8，求：(1)物塊a運動到N點時受到的支持力；(2)物塊b第一次沿斜面上滑的時間；(3)兩物塊在第n次碰撞后到第n1次碰撞前，物塊a在傳送帶上運動產(chǎn)生的摩擦熱【答案】(1)30 N(2) s (3) J【解析】(1)對物塊a沿圓弧從最高點由靜止下滑到N點，運用動能定理可得mgrmv0，解得v12 m/s對物塊a運動到N點時受力分析，由牛頓第二定律可得FNmagma，解得FN30 N(2)小物塊a在傳送帶上運動的加速度a12.5 m/s2設(shè)小物塊a加速到3 m/s前進的距離為x，則x 1 m<L故小物塊a到達M點的速度為v23 m/s設(shè)兩物塊第一次碰撞后獲得的速度為va1、vb1，因碰撞是彈性碰撞，則m1v2mava1mbvb1，mavmavmbv解得va1v2v21 m/svb1v2v22 m/s對物塊b第一次沿斜面上滑，應(yīng)用動量定理可得(mbgsin) ·tb10mbvb1解得tb1 s(3)小物塊a第一次向右在傳送帶上通過的位移xa10.2 m<L小物塊a第一次向右在傳送帶上向右運動的時間ta10.4 s>tb1因此小物塊a從傳送帶上返回再次與靜止的b物塊發(fā)生碰撞經(jīng)過n次碰撞后小物塊a獲得的速度vannv2 m/s小物塊a與傳送帶間的相對位移xv0tantanv0tantan故生成的熱量Qmagx2mav0van J- 13 -