2018年高考物理专题02直线运动规律及牛顿运动定律的应用热点难点突破.docx

专题02 直线运动规律及牛顿运动定律的应用1.一物体由静止开始沿直线运动，其加速度随时间变化的规律如图所示取物体开始运动的方向为正方向，则下列关于物体运动的描述正确的是( ) A在12 s时间内，物体做减速运动B在t2 s时物体的速度最大，为3 m/sC在13 s时间内，物体做匀变速直线运动D在04 s时间内，物体先沿正方向运动，后沿负方向运动2位于浦东陆家嘴的上海中心突然有玻璃掉落下来，玻璃砸落到东泰路后炸开高空坠物危害极大，在这之前，也常有媒体报道高空坠物伤人的事件某建筑工地有一根长为l的直钢筋突然从高空坠下，垂直落地时，恰好被检查安全生产的随行记者用相机拍到钢筋坠地瞬间的照片为了查询钢筋是从几楼坠下的，检查人员将照片还原后测得钢筋的影像长为L，且Ll，查得当时相机的曝光时间为t，楼房每层高为h，重力加速度为g.则由此可以求得( )A钢筋坠地瞬间的速度约为B钢筋坠下的楼层为1C钢筋坠下的楼层为1D钢筋在整个下落时间内的平均速度约为解析：钢筋坠下垂直落地时的影像长度包括钢筋长度和钢筋坠地前在曝光时间t内下落的距离，因此在时间t内的平均速度为，可认为此速度就等于钢筋坠地时的速度v，因此A选项错误；由v22gH、v，钢筋坠下的楼层n1，解得n1，B选项正确，C选项错误；钢筋在整个下落时间内的平均速度约为，D选项错误答案：B3警车A停在路口，一违章货车B恰好经过A车，A车立即加速追赶，它们的vt图象如图所示，则04 s时间内，下列说法正确的是( ) AA车的加速度为5 m/s2B3 s末A车速度为7 m/sC在2 s末A车追上B车D两车相距最远为5 m4质量为0.5 kg的物体在水平面上以一定的初速度运动，如图a、b分别表示物体不受拉力和受到水平拉力作用的vt图象，则拉力与摩擦力大小之比为( ) A1：2 B2：1C3：1 D3：2解析：物体不受水平拉力时，加速度大小为：a11.5 m/s2；物体受到水平拉力作用时加速度大小为：a20.75 m/s2；根据牛顿第二定律得：Ffma1，FFfma2，可得：F：Ff3：2.答案：D5如图甲所示，倾斜的传送带正以恒定速率v1沿顺时针方向转动，传送带的倾角为37.一物块以初速度v0从传送带的底部冲上传送带并沿传送带向上运动，其运动的vt图象如图乙所示，物块到传送带顶端时速度恰好为零，sin370.6，cos370.8，g10 m/s2，则( ) A传送带的速度为4 m/sB传送带底端到顶端的距离为14 mC物块与传送带间的动摩擦因数为D摩擦力方向一直与物块运动的方向相反解析：如果v0小于v1，则物块向上做减速运动时加速度不变，与题图乙不符，因此物块的初速度v0一定大于v1.结合题图乙可知物块减速运动到与传送带速度相同时，继续向上做减速运动，由此可以判断传送带的速度为4 m/s，选项A正确传送带底端到顶端的距离等于vt图线与横轴所围的面积，即(412)1 m14 m10 m，选项B错误.01 s内，gsingcos8 m/s2,12 s内，gsingcos4 m/s2，解得，选项C错误；在12 s内，摩擦力方向与物块的运动方向相同，选项D错误答案：A6甲、乙两小球从离地相同的高度以相同的速率同时竖直向上和竖直向下抛出，两小球在空中运动时均不计空气阻力的作用，则下列说法中正确的是( )A两小球在空中运动时速度差恒定B两小球在空中运动时高度差恒定C两小球从抛出到落地所用时间的差值恒定D两小球从抛出到落地所用时间的差值与最初离地高度有关解析：规定竖直向上为正方向，则v甲v0gt，v乙v0gt，所以甲、乙两球在空中运动时速度差为vv甲v乙2v0；两小球在空中运动时高度差hvt2v0t；两小球从抛出到落地所用时间的差值t.答案：AC7如图所示，轻弹簧两端拴接两个小球a、b.在水平恒力F的作用下拴接小球的细线固定在竖直墙壁上，两球静止，两细线与竖直墙壁的夹角60，弹簧竖直，已知两小球的质量都为2 kg，重力加速度g10 m/s2，下列说法正确的是( ) A水平恒力F的大小为40 NB弹簧的拉力大小为40 NC剪断上端细线瞬间a球加速度为10 m/s2D剪断上端细线瞬间b球加速度仍为08如图甲所示，质量为m1 kg、带电荷量为q2103 C的小物块静置于绝缘水平面上，A点左侧上方存在方向水平向右的匀强电场，小物块运动的vt图象如图乙所示，取g10 m/s2，则下列说法正确的是( ) A小物块在03 s内的平均速度为 m/sB小物块与水平面间的动摩擦因数为0.4C匀强电场的电场强度为3 000 N/CD物块运动过程中电势能减少了12 J解析：由vt图象中图线与纵轴所围面积的意义知03 s内物块的位移为x6 m，所以在03 s内的平均速度为v2 m/s，A错；由vt图象中图线斜率的意义知加速阶段和减速阶段物体的加速度大小分别为a加4 m/s2和a减2 m/s2，由牛顿第二定律知qEmgma加，mgma减，联立并代入数值得0.2，E3 000 N/C，B错、C对；由图象知加速阶段的位移为x12 m，所以电场力做功WqEx112 J，即物块运动过程中电势能减少了12 J，D对答案：CD9如图5甲所示，质量为m1 kg、带电荷量为q2103 C的小物块静置于绝缘水平面上，A点左侧上方存在方向水平向右的匀强电场，小物块运动的vt图象如图乙所示，取g10 m/s2，则下列说法正确的是( ) 图5A小物块在03 s内的平均速度为 m/sB小物块与水平面间的动摩擦因数为0.4C匀强电场的电场强度为3 000 N/CD物块运动过程中电势能减少了12 J10.如图甲所示，某人通过动滑轮将质量为m的货物提升到一定高处，动滑轮的质量和摩擦均不计，货物获得的加速度a与竖直向上的拉力T之间的函数关系如图乙所示则下列判断正确的是( ) A图线与纵轴的交点的绝对值为gB图线的斜率在数值上等于物体的质量mC图线与横轴的交点N的值TNmgD图线的斜率在数值上等于物体质量的倒数解析 由题结合牛顿第二定律可得：2Tmgma，则有aTg，由aT图象可判断，纵轴截距的绝对值为g，A正确；图线的斜率在数值上等于，则B、D错误；横轴截距代表a0时，TN，则C错误答案 A11.如图所示，将物体A放在容器B中，以某一速度把容器B竖直上抛，不计空气阻力，运动过程中容器B的底面始终保持水平，下列说法正确的是( ) A在上升和下降过程中A对B的压力都一定为零B上升过程中A对B的压力大于物体A受到的重力C下降过程中A对B的压力大于物体A受到的重力D在上升和下降过程中A对B的压力都等于物体A受到的重力解析 把容器B竖直上抛，物体处于完全失重状态，在上升和下降过程中A对B的压力都一定为零，选项A正确答案 A12.如图是伽利略研究自由落体运动实验的示意图，让小球由倾角为的光滑斜面由静止滑下，在不同的条件下进行多次实验，下列叙述正确是( ) A角越大，小球对斜面的压力越大B角越大，小球运动的加速度越小C角越大，小球从顶端运动到底端所需时间越短D角一定，质量不同的小球运动的加速度也不同解析 设小球质量为m，根据小球运动过程垂直斜面方向受力平衡，可得小球受到支持力为mgcos ，根据相互作用可得对斜面压力为mgcos ，角越大，小球对斜面的压力越小，选项A错；沿斜面方向，没有摩擦力，根据牛顿第二定律可得agsin ，角越大，小球运动的加速度越大，选项B错；角一定，质量不同的小球运动的加速度都是gsin ，与小球质量无关，选项D错；由于斜面长度一定，所以小球从顶端运动到底端有斜面长Lat2gsin t2，运动时间t，角越大，小球从顶端运动到底端所需时间越短，选项C对答案 C13.如图，物块A和B的质量分别为4m和m，开始A、B均静止，细绳拉直，在竖直向上拉力F6mg作用下，动滑轮竖直向上加速运动已知动滑轮质量忽略不计，动滑轮半径很小，不考虑绳与滑轮之间的摩擦，细绳足够长，在滑轮向上运动过程中，物块A和B的加速度分别为( ) AaAg，aB5g BaAaBgCaAg，aB3g DaA0，aB2g解析 在竖直向上拉力F6mg时，此时A、B受的拉力分别为3mg、3mg，对A因为3mg4mg，故物体A静止，加速度为0；对物体B，3mgmgmaB，解得aB2g，故选D.答案 D14.(多选)如图甲所示，小物块从光滑斜面上自由滑下，小物块的位移x和时间的平方t2的关系如图乙所示g10 m/s2，下列说法正确的是( ) A小物块的加速度大小恒为2.5 m/s2B斜面倾角为30C小物块2 s末的速度是5 m/sD小物块第2 s内的平均速度为7.5 m/s解析 根据xat2可知，a，则加速度为 a5 m/s2.故A错误；由于斜面光滑，由牛顿第二定律得：agsin ，得sin ，30，故B正确；小物块2 s末的速度 v2at52 m/s10 m/s，故C错误；小物块1 s末的速度 v1at51 m/s5 m/s，第2 s内的平均速度v7.5 m/s，故D正确答案 BD15.质量m50 kg的某同学站在观光电梯地板上，用速度传感器记录了电梯在一段时间内运动的速度随时间变化情况(以竖直向上为正方向)由图象提供的信息可知( ) A在015 s内，观光电梯上升的高度为25 mB在015 s内，电梯地板对人的支持力做了2 500 J的功C在2025 s与2535 s内，观光电梯的平均速度大小均为10 m/sD在2535 s内，观光电梯在减速上升，该同学的加速度大小为2 m/s2答案 C16.如图所示，一长木板在水平地面上运动，在某时刻(t0)将一相对于地面静止的物块轻放到木板上，已知物块与木板的质量相等，物块与木板间及木板与地面间均有摩擦，物块与木板间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，且物块始终在木板上在物块放到木板上之后，木板运动的速度时间图象可能是图中的( ) 解析 放上小木块后，长木板受到小木块施加的向左的滑动摩擦力和地面向左的滑动摩擦力，在两力的共同作用下减速，小木块受到向右的滑动摩擦力作用，做匀加速运动，当两者速度相等后，可能以共同的加速度一起减速，直至速度为零，共同减速时的加速度小于木板刚开始运动时的加速度，故A正确，B、C错误；由于水平面有摩擦，故两者不可能一起匀速运动，D错误答案 A17.在游乐场中，有种大型游乐机叫“跳楼机”参加的游客被安全带固定在座椅上，由电动机将座椅提升到某一高处，然后由静止释放座椅沿光滑杆自由下落一段高度后开始受到压缩空气提供的恒定阻力，下落36 m后速度刚好减小到零，下落的总时间是6.0 s求：(g取10 m/s2)(1)座椅被释放后，下落过程中速度的最大值vm；(2)座椅被释放后，自由下落的距离s1；(3)有一游客质量为60 kg，在下降过程中，座椅对该游客支持力功率的最大值Pm.解析 (1)vm m/s12 m/s.(2)自由下落的距离s1m m7.2 m(3)减速下落的距离s2ss1(367.2)m28.8 m减速下落时的加速度a2m m/s22.5 m/s2(说明：正负均可)由ma2mgFN可解得FNmgma26012.5 N750 N支持力的功率最大值PmFNvm75012 W9 000 W答案 (1)12 m/s (2)7.2 m (3)9 000 W18.某运动员做跳伞训练，他从悬停在空中的直升飞机上由静止跳下，跳离飞机一段时间后打开降落伞做减速下落他打开降落伞后的速度图线如图甲所示。降落伞用8根对称的绳悬挂运动员，每根绳与中轴线的夹角均为37，如图乙已知人的质量为50 kg，降落伞质量也为50 kg，不计人所受的阻力，打开伞后伞所受阻力Ff与速度v成正比，即Ffkv(g取10 m/s2，sin 530.8，cos 530.6)求： (1)打开降落伞前人下落的距离为多大？(2)求阻力系数k和打开伞瞬间的加速度a的大小和方向？(3)悬绳能够承受的拉力至少为多少？解析 (1)设打开降落伞时的速度为v0，下落高度为h0h0020 m(2)设匀速下落时速度为v，则v5 m/s，由kv2mg，得k200 Ns/m.对整体：kv02mg2ma，a30 m/s2方向竖直向上(3)设每根绳拉力为FT，以运动员为研究对象有：8FTcos 37mgma，得：F312.5 N.由牛顿第三定律得，悬绳能承受的拉力至少为312.5 N答案 (1)20 m (2)200 Ns/m 30 m/s2，方向竖直向上 (3)312.5 N19.如图甲所示，有一倾角为30的光滑固定斜面，斜面底端的水平面上放一质量为M的木板开始时质量为m1 kg的滑块在水平向左的力F作用下静止在斜面上，今将水平力F变为水平向右，当滑块滑到木板上时撤去力F，木块滑上木板的过程不考虑能量损失此后滑块和木板在水平面上运动的v-t图象如图乙所示，g10 m/s2.求 (1)水平作用力F的大小；(2)滑块开始下滑时的高度；(3)木板的质量解析 (1)对物体受力分析可得：mgsin Fcos 代入数据可得：F N 、(3)由图象可知，二者先发生相对滑动，当达到共速后一块做匀减速运动，设木板与地面间的动摩擦因数为1，滑块与木板间的动摩擦因数为2二者共同减速时的加速度大小a11 m/s2，发生相对滑动时，木板的加速度a21 m/s2，滑块减速的加速度大小a34 m/s2对整体受力分析可得：a11g可得：10.1在02 s内分别对m和M做受力分析可得：对M：a2对m：a2代入数据解方程可得：M1.5 kg答案 (1) N (2)2.5 m (3)1.5 kg20.某中学的部分学生组成了一个课题小组，对海啸的威力进行了模拟研究，他们设计了如下的模型：如图甲所示，在水平地面上放置一个质量为m4 kg 的物体，让其在随位移均匀减小的水平推力作用下运动，推力F随位移x变化的图象如图乙所示，已知物体与地面之间的动摩擦因数为0.5，取g10 m/s2. (1)在运动的过程中物体的最大加速度为多大？(2)在距出发点什么位置时物体的速度达到最大？(3)物体在水平面上运动的最大位移是多少？解析 (1)由牛顿第二定律有Fmgma当推力F100 N时，物体所受合外力最大，加速度最大代入数据解得ag20 m/s2.(2)由图象可得推力随位移x变化的关系为：F10025x速度最大时，物体加速度为零，则Fmg代入数据解得x3.2 m.(3)由F-x图象可知推力对物体做的功WFFx0200 J由动能定理知WFmgxm0，代入数据得：xm10 m.答案 (1)20 m/s2 (2)3.2 m (3)10 m21.如图7所示，质量均为m3 kg的物块A、B紧挨着放置在粗糙的水平地面上，物块A的左侧连接一劲度系数为k100 N/m的轻质弹簧，弹簧另一端固定在竖直墙壁上。开始时两物块压紧弹簧并恰好处于静止状态，现使物块B在水平外力F作用下向右做a2 m/s2的匀加速直线运动直至与A分离，已知两物块与地面间的动摩擦因数均为0.5，g10 m/s2。求： 图7(1)物块A、B分离时，所加外力F的大小；(2)物块A、B由静止开始运动到分离所用的时间。 22如图8甲所示，一根直杆AB与水平面成某一角度固定，在杆上套一个小物块，杆底端B处有一弹性挡板，杆与板面垂直，现将物块拉到A点静止释放，物块下滑与挡板第一次碰撞前后的vt图象如图乙所示，物块最终停止在B点。重力加速度g取10 m/s2，求： 图8(1)物块与杆之间的动摩擦因数；(2)物块滑过的总路程s。解析 (1)由图象可知，物块下滑的加速度a14 m/s2，上滑时的加速度大小a28 m/s2，杆AB长L2 m，设直杆的倾角为，物块的质量为m，由牛顿第二定律得：mgsin mgcos ma1mgsin mgcos ma2代入数据得：0.25，sin 0.6，cos 0.8。(2)对物块整个过程分析，由动能定理得：mgLsin mgscos 0，代入数据得：s6 m答案 (1)0.25 (2)6 m23如图9所示，在水平地面上建立x轴，有一个质量m1 kg的木块放在质量为M2 kg的长木板上，木板长L11.5 m。已知木板与地面间的动摩擦因数为10.1，木块与长木板之间的动摩擦因数为20.9(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力)。木块与长木板保持相对静止共同向右运动，已知木板的左端A点经过坐标原点O时的速度为v010 m/s，在坐标为x21 m处的P点处有一挡板，木板与挡板瞬间碰撞后立即以原速率反向弹回，而木块在此瞬间速度不变，若碰后立刻撤去挡板，g取10 m/s2，求： 图9(1)木板碰挡板时的速度大小v1；(2)碰后木板与木块刚好共速时的速度；(3)最终木板停止运动时A、P间的距离。解析 (1)对木块和木板组成的系统，由牛顿第二定律得1(mM)g(mM)a1vv2a1(xL)代入数据得v19 m/s。(2)碰后木板向左运动，木块向右运动，由牛顿第二定律可知木块的加速度大小am2g9 m/s2木板的加速度大小aM6 m/s2设从木板与挡板相碰至木块与木板共速所用时间为t对木板v共v1aMt，对木块v共v1amt得t1.2 s共同速度大小v共1.8 m/s，方向向左。(3)从木板与挡板相碰至木板与木块共速，木板的位移大小s1t6.48 m共速后木板与木块以大小为a11g1 m/s2的加速度向左减速至停下，木板的位移大小s2共1.62 m最终A、P间距离sAPLs1s219.60 m。答案 (1)9 m/s (2)1.8 m/s 方向向左 (3)19.60 m24雾霾天气会对行车安全造成很大的影响，因此在行车时司机应打开汽车的前雾灯和尾部双闪灯，以保证行车安全。若在某平直公路上，有一货车正以v19 m/s的速度匀速行驶，其后方有一小轿车正以v224 m/s的速度匀速行驶。由于雾霾的影响，小轿车司机只有到达距离货车d35 m的地方才能看到该货车尾部双闪灯发出的光，若此时小轿车司机立即刹车做匀减速直线运动，则小轿车要经过x96 m才能停下来。两车在运动过程中可视为质点。(1)若小轿车司机刹车时，前方的货车仍以原速度向前匀速行驶，试通过计算分析两车是否会相撞；(2)若小轿车司机在刹车的同时给前方的货车发出信号，货车司机经t1 s收到信号并立即以a2 m/s2的加速度匀加速行驶，试通过计算分析两车是否会发生相撞。解析 (1)设刹车时小轿车的加速度大小为a1，则由运动学公式可得x2解得a13 m/s2设两车达到速度相等时所用时间为t1，则有v1v2a1t1代入数据可解得t15 s设在t1时间内小轿车行驶的距离为x1，则有x1v2t1a1t设在t1时间内货车行驶的距离为x2，则有x2v1t1代入数据可解得x182.5 m，x245 m由于x1x237.5 md35 m故两车会相撞。(2)设两车速