【导与练】（福建专版）高考物理一轮复习 第三课时牛顿运动定律的应用一课时训练.doc

第课时牛顿运动定律的应用一(超重、失重、动力学图象) 【测控导航】知识点题号1.超重、失重1、6、92.对图象的理解2、3、83.图象的应用4、5、10、11、124.传送带问题71.(2012山东烟台市一模)如图是某跳水运动员最后踏板的过程:设运动员从高处落到处于自然状态的跳板(a位置)上,随跳板一同向下运动到最低点(b位置).对于运动员从a位置运动到b位置的过程中,下列说法正确的是(b)a.运动员到达最低点时处于失重状态b.运动员到达最低点时处于超重状态c.在这个过程中,运动员的速度一直在增大d.在这个过程中,运动员的加速度一直在增大解析:运动员接触跳板(a位置)时,运动员只受重力,加速度方向向下,速度向下,则跳板的形变量增加,跳板对运动员的弹力增大,加速度减小,所以运动员做加速度减小的加速运动;当跳板的弹力增大到大小等于运动员的重力时,加速度为零,速度达到最大;运动员继续向下运动,跳板的形变量继续增大,弹力增大,运动员的加速度方向向上且在增大,所以运动员做加速度增大的减速运动;综上所述,运动员到达最低点时的加速度方向向上,所以此时运动员处于超重状态,故a错误、b正确;从a到b的过程中,运动员的速度先增大后减小,故c错误;运动员的加速度先减小后增大,故d错误.超重、失重只取决于加速度方向,与物体运动方向无关.2.一个静止的质点,在05 s时间内受到合力f的作用,合力的方向始终在同一直线上,合力f随时间t的变化图线如图所示.则质点在(c)a.第1 s末速度方向改变b.第2 s末加速度为零c.第4 s末运动速度为零d.第4 s末回到原出发点解析:根据题意和ft图象,可画出vt图象,如图所示.由vt图象可得 ,质点始终没有改变速度方向,a错;根据ft图象可得,合力f始终不为零,所以加速度也始终不为零,b错;由vt图象可得,第4 s末运动速度为零,c正确;质点始终沿正方向运动,d错.遇到ft图象时,常把它转化为vt图象进行分析.3.水平地面上有一直立的轻弹簧,下端固定,上端与物体a相连接,整个系统处于静止状态,如图(甲)所示.现用一竖直向下的力f作用在物体a 上,使a向下做一小段匀加速直线运动(弹簧 一直处在弹性限度内),如图(乙)所示.在此过程中力f的大小与物体向下运动的距离x间的关系图象正确的是(d)解析:未施加外力时kx0=mg,有力f作用过程中f+mg-k(x+x0)=ma,即:f=kx+ma,故选项d正确.利用弹簧考查牛顿运动定律、变力做功、机械能守恒及动能定理,一直是高考考查热点.处理该类问题的关键是明确研究对象在初末位置的受力情况,正确分析研究过程中的能量转化,选择相应规律列方程解决.4.(2012福州三中模拟)两物体甲和乙在同一直线上运动,它们在00.40 s时间内的vt图象如图所示.若仅在两物体之间存在相互作用,则物体甲与乙的质量之比和图中时间t1分别为(b)a.13和0.30 sb.3和0.30 sc.13和0.28 sd.3和0.28 s解析:根据图线特点知甲做匀加速直线运动,乙做匀减速直线运动,根据a=vt得3a甲=a乙,根据牛顿第二、第三定律有fm甲=f3m乙,得m甲m乙=3.再由图线乙有4-00.40=4-1t1,得t1=0.30 s,故b正确.5.(2012宿州二模)放在水平地面上的一物块,受到方向不变的水平推力f的作用,f的大小与时间t的关系如图(甲)所示,物块速度v与时间t的关系如图(乙)所示.取重力加速度g=10 m/s2.由此两图线可以得出物块(c)a.质量为1.5 kgb.与地面之间的动摩擦因数为0.2c.在t=3 s时刻的加速度为2 m/s2d.在t=3 s时刻的速度为3 m/s解析:根据题图,在46 s内,水平推力f=2 n,物块以v=4 m/s的速度做匀速直线运动,这说明物块受到的滑动摩擦力f=f=2 n,又f=mg,所以mg=2 n;在24 s内,水平推力f=3 n,物块做匀加速直线运动,加速度a=2 m/s2.根据牛顿第二定律,有f-f=ma,联立以上各式并代入数据可得m=0.5 kg,=0.4.选项a、b错误,选项c正确.由图(乙),可知t=3 s时刻的速度为2 m/s,选项d错误.6.在探究超重和失重规律时,某体重为g的同学站在一压力传感器上完成一次下蹲动作.传感器和计算机相连,经计算机处理后得到压力f随时间t变化的图象,则下列图象中可能正确的是(d)解析:该同学下蹲过程中,先向下做加速运动,后向下做减速运动,所以他先处于失重状态,后处于超重状态,则f先小于g,后大于g,故d正确.7.(2011年福建理综)如图(甲)所示,绷紧的水平传送带始终以恒定速率v1运行.初速度大小为v2的小物块从与传送带等高的光滑水平地面上的a处滑上传送带.若从小物块滑上传送带开始计时,小物块在传送带上运动的vt图象(以地面为参考系)如图(乙)所示.已知v2v1,则(b)a.t2时刻,小物块离a处的距离达到最大b.t2时刻,小物块相对传送带滑动的距离达到最大c.0t2时间内,小物块受到的摩擦力方向先向右后向左d.0t3时间内,小物块始终受到大小不变的摩擦力作用解析:结合图(乙)相对地面而言,在0t1时间内,小物块往左做匀减速直线运动,t1时刻运动到最左边,a错;在t1t2时间内,小物块往右做匀加速直线运动,但由于速度小于传送带的速度,小物块与传送带的相对位移仍在增大,t2时刻相对位移最大,b正确;0t2时间内,小物块相对传送带向左运动,一直受到向右的滑动摩擦力,摩擦力不变,但t2时刻以后小物块相对传送带静止,摩擦力为零,c、d错.8.如图(甲)所示,一物体沿足够长的光滑斜面从t=0时由静止开始运动,同时受到沿斜面向上的风力作用,风力的大小与时间成正比,即f=kt(k为常数).在物体沿斜面向下运动的过程中,物体的加速度、速度随时间变化的图象正确的是图(乙)中的(取沿斜面向下为正方向)(b)解析:设斜面倾角为,对物体受力分析如图所示,在t=0时,f=0,物体的加速度沿斜面向下,大小为a=gsin ;随时间t的增加,f增大,由牛顿第二定律得mgsin -f=ma,所以物体的加速度沿斜面向下,大小为a=gsin -ktm,所以物体的加速度减小,速度增大;当风力f增大到f=mgsin 时,物体的加速度为零,速度达到最大;f继续随时间增大,物体的加速度沿斜面向上,由牛顿第二定律得f-mgsin =ma,则a=ktm-gsin ,所以物体的加速度增大,速度减小;由于在沿斜面向下运动的过程中,加速度随时间先均匀减小后均匀增加,且方向发生变化,故a错误、b正确;由于加速度先减小后增大,所以vt图象中图线的斜率应先减小后增大,故c、d均错误.此类问题是近年高考的热点,分析此类问题时,一定要写出相应的函数关系式,不能凭主观想当然的进行判断.9.(2011年天津理综)某同学利用测力计研究在竖直方向运行的电梯的运动状态.他在地面上用测力计测量砝码的重力,示数为g.他在电梯中用测力计仍测量同一砝码的重力,发现测力计的示数小于g,由此判断此时电梯的运动状态可能是.解析:砝码在电梯中受重力和测力计的拉力作用,测力计的拉力小于重力g,据牛顿第二定律知加速度方向竖直向下.电梯的运动状态可能加速下降,可能减速上升.答案:减速上升或加速下降10.(2012潍坊模拟)如图(甲)所示,水平地面上轻弹簧左端固定,右端通过滑块压缩0.4 m锁定.t=0时解除锁定释放滑块,计算机通过滑块上的速度传感器描绘出滑块的速度图象如图(乙)所示,其中oab段为曲线,bc段为直线,倾斜直线od是t=0时的速度图线的切线,已知滑块质量m=2.0 kg,取g=10 m/s2.求:(1)滑块与地面间的动摩擦因数;(2)弹簧的劲度系数. 解析:(1)从vt图象知,滑块脱离弹簧后的加速度a1=v1t1=0-1.50.55-0.25 m/s2=-5 m/s2,由牛顿第二定律得-mg=ma1,解得=0.5.(2)刚释放时滑块的加速度a2=v2t2=30.1 m/s2=30 m/s2由牛顿第二定律得kx-mg=ma2解得k=175 n/m.答案:(1)0.5(2)175 n/m11.质量为2 kg的物体在水平推力f的作用下沿水平面做直线运动,一段时间后撤去f,其运动的vt图象如图所示.g取10 m/s2.求:(1)物体与水平面间的动摩擦因数;(2)水平推力f的大小;(3)010 s内物体运动位移的大小.解析:(1)6 s10 s内物体做匀减速直线运动,设物体做匀减速直线运动的时间为t2、初速度为v20、末速度为v2t、加速度为a2,则a2=v2t-v20t2=-2 m/s2设物体所受的摩擦力为f,根据牛顿第二定律,有-f=ma2f=mg联立得=-a2g=0.2.(2)06 s内物体做匀加速直线运动,设物体做匀加速直线运动的时间为t1、初速度为v10、末速度为v1t、加速度为a1,则a1=v1t-v10t1=1 m/s2根据牛顿第二定律,有f-f=ma1联立得f=mg+ma1=6 n.(3)法一:由匀变速直线运动位移公式,得s=v10t1+12a1t12+v20t2+12a2t22=46 m.法二:根据vt图象围成的面积,得s=v10+v1t2t1+12v20t2=46 m.答案:(1)0.2(2)6 n(3)46 m12.(2012福建师大附中模拟)为了测量某住宅大楼每层的平均高度(层高)及电梯运行情况,甲、乙两位同学在一楼电梯内用电子体重计及秒表进行了以下实验.质量为m=50 kg的甲同学站在体重计上,乙同学记录电梯从地面一楼到顶层全过程中,体重计示数随时间变化的情况,并作出了如图所示的图象,已知t=0时,电梯静止不动,从电梯内楼层按钮上获知该大楼共19层.g取10