屆高考物理一輪復(fù)習(xí)第三章牛頓運(yùn)動(dòng)定律33牛頓運(yùn)動(dòng)定律的綜合應(yīng)用教學(xué)案-資料下載頁(yè)

　　

【正文】 不能實(shí)現(xiàn)人進(jìn)入電梯由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)， C 項(xiàng) t0t1 內(nèi)超重，不符合題意。 10.（ 09江蘇物理 9 ）如圖所示，兩質(zhì)量相等的物塊 A、 B 通過(guò)一輕質(zhì)彈簧連接， B 足夠長(zhǎng)、放置在水平面上 ，所有接觸面均光滑。彈簧開(kāi)始時(shí)處于原長(zhǎng)，運(yùn)動(dòng)過(guò)程中始終處在彈性限度內(nèi)。在物塊 A 上施加一個(gè)水平恒力， A、 B 從靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)到第一次速度相等的過(guò)程中，下列說(shuō)法中正確的有 （ ） A．當(dāng) A、 B 加速度相等時(shí)，系統(tǒng)的機(jī)械能最大 B．當(dāng) A、 B 加速度相等時(shí)， A、 B 的速度差最大 C．當(dāng) A、 B 的速度相等時(shí)， A 的速度達(dá)到最大 D．當(dāng) A、 B 的速度相等時(shí)，彈簧的彈性勢(shì)能最大 答案： BCD 解析：處理本題的關(guān)鍵是對(duì)物體進(jìn)行受力分析和運(yùn)動(dòng)過(guò)程分析，使用圖象處理則可以使問(wèn)題大大簡(jiǎn)化。對(duì) A、 B 在水平方向受力分析如圖， F1 為彈簧的拉力；當(dāng)加速度大小相同為 a時(shí)，對(duì)Ａ有 maFF ?? 1 ，對(duì)Ｂ有 maF?1 ，得 21 FF?，在整個(gè)過(guò)程中Ａ的合力（加速度）一直減小而Ｂ的合力（加速度）一直增大，在達(dá)到共同加速度之前 A 的合力（加速度）一直大于Ｂ的合力（加速度），之后 A 的合力（加速度）一直小于Ｂ的合力（加速度）。兩物體運(yùn)動(dòng)的 vt 圖象如圖， tl時(shí)刻，兩物體加速度相等，斜率相同，速度差最大， t2時(shí)刻兩物體的速度相等，Ａ速度達(dá)到最大值，兩實(shí)線(xiàn)之間圍成的面積有最大值即兩物體的相對(duì)位移最大，彈簧被拉到最長(zhǎng)；除重力和彈簧彈力外其它力 對(duì)系統(tǒng)正功，系統(tǒng)機(jī)械能增加， tl時(shí)刻之后拉力依然做正功，即加速度相等時(shí)，系統(tǒng)機(jī)械能并非最大值。 11.（ 09廣東理科基礎(chǔ) 4 ）建筑工人用圖所示的定滑輪裝置運(yùn)送建筑材料。質(zhì)量為 的工 人站在地面上，通過(guò)定滑輪將 的建筑材料以 0． 500m／ s2 的加速度拉升，忽略繩子和定滑輪的質(zhì)量及定滑輪的摩擦，則工人對(duì)地面的壓力大小為 (g 取 lOm／ s2) （ ） A． 510 N B． 490 N C． 890 N D． 910 N 答案 ： B 解析：對(duì)建筑材料進(jìn)行受力分析。根據(jù)牛頓第二定律有 mamgF ?? ,得繩子的拉力大小等于 F=210N,然后再對(duì)人受力分析由平衡的知識(shí)得 NFFMg ?? ,得 FN=490N,根據(jù)牛頓第三定律可知人對(duì)地面間的壓力為 對(duì)。 12.（ 09廣東理科基礎(chǔ) 15）搬運(yùn)工人沿粗糙斜面把一個(gè)物體拉上卡車(chē)，當(dāng)力沿斜面向上，大小為 F 時(shí)，物體的加速度為 a1；若保持力的方向不變，大小變?yōu)?2F 時(shí)，物體的加速度為 a2，則 （ ） A． al=a2 B． a1a22al C． a2=2a1 D． a22al 答案： D 解析：當(dāng)為 F 時(shí)有 m fFa ??1，當(dāng)為 2F 時(shí)有 mfam ffFm fFa ???????12 2222，可知 12 2aa ? ， D 對(duì)。 13.（ 09山東 17）某物體做直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的 vt 圖象如圖甲所示，據(jù)此判斷圖乙（ F 表示物體所受合力， x 表示物體的位移）四個(gè)選項(xiàng)中正確的是 答案： B 解析：由圖甲可知前兩秒物體做初速度為零的勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，所以前兩秒受力恒定，2s4s 做正方向勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，所以受力為負(fù)，且恒定， 4s6s 做負(fù)方向勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，所以受力為負(fù)，恒定， 6s8s 做負(fù)方向勻減速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，所以受力為正，恒定，綜 上分析 B 正確。 14.（ 09山東 18） 2022 年 9 月 25 日至 28 日我國(guó)成功實(shí)施了 “神舟 ”七號(hào)載入航天飛行并實(shí)現(xiàn)了航天員首次出艙。飛船先沿橢圓軌道飛行，后在遠(yuǎn)地點(diǎn) 343 千米處點(diǎn)火加速，由橢圓軌道變成高度為 343 千米的圓軌道，在此圓軌道上飛船運(yùn)行周期約為 90 分鐘。下列判斷正確的是 （ ） A．飛船變軌前后的機(jī)械能相等 B．飛船在圓軌道上時(shí)航天員出艙前后都處于失重狀態(tài) C．飛船在此圓軌道上運(yùn)動(dòng)的角度速度大于同步衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)的角速度 D．飛船變軌前通過(guò)橢圓軌道遠(yuǎn)地點(diǎn)時(shí)的加速度大于變軌后沿圓軌 道運(yùn)動(dòng)的加速度 答案： BC 解析：飛船點(diǎn)火變軌，前后的機(jī)械能不守恒，所以 A 不正確。飛船在圓軌道上時(shí)萬(wàn)有引力來(lái)提供向心力，航天員出艙前后都處于失重狀態(tài)， B 正確。飛船在此圓軌道上運(yùn)動(dòng)的周期90 分鐘小于同步衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)的周期 24 小時(shí)，根據(jù) 2T ??? 可知，飛船在此圓軌道上運(yùn)動(dòng)的角度速度大于同步衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)的角速度， C 正確。飛船變軌前通過(guò)橢圓軌道遠(yuǎn)地點(diǎn)時(shí)只有萬(wàn)有引力來(lái)提供加速度，變軌后沿圓軌道運(yùn)動(dòng)也是只有萬(wàn)有引力來(lái)提供加速度，所以相等， D 不正確。 15.（ 09山東 22）圖示為某探究活動(dòng)小組設(shè)計(jì)的節(jié)能運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)。斜面軌道傾角為 30176。，質(zhì)量為 M 的木箱與軌道的動(dòng)摩擦因數(shù)為 36 。木箱在軌道端時(shí)，自動(dòng)裝貨裝置將質(zhì)量為 m 的貨物裝入木箱，然后木箱載著貨物沿軌道無(wú)初速滑下，與輕彈簧被壓縮至最短時(shí)，自動(dòng)卸貨裝P A 地球 Q 軌道 1 軌道 2 置立刻將貨物卸下，然后木箱恰好被彈回到軌道頂端，再重復(fù)上述過(guò)程。下列選項(xiàng)正確的是 （ ） A． m＝ M B． m＝ 2M C．木箱不與彈簧接觸時(shí)，上滑的加速度大于下滑的加速度 D．在木箱與貨物從頂端滑到最低點(diǎn)的過(guò)程中，減少的重力勢(shì)能全部轉(zhuǎn)化為彈簧的彈性勢(shì)能 答案： BC 解析：受力分析可知，下滑時(shí)加速度為 cosgg??? ，上滑時(shí)加 速度為 cosgg??? ，所以 C 正 確 。 設(shè) 下 滑 的 距 離 為 l ， 根 據(jù) 能 量 守 恒 有( ) c os c os si nm M gl M gl m gl? ? ? ? ?? ? ?，得 m＝ 2M。也可以根據(jù)除了重力、彈性力做功以外，還有其他力 (非重力、彈性力 )做的功之和等于系統(tǒng)機(jī)械能的變化量， B 正確。在木箱與貨物從頂端滑到最低點(diǎn)的過(guò)程中，減少 的重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為彈簧的彈性勢(shì)能和內(nèi)能，所以 D不正確。 16.（ 09安徽 17）為了節(jié)省能量，某商場(chǎng)安裝了智能化的電動(dòng)扶梯。無(wú)人乘行時(shí)，扶梯運(yùn)轉(zhuǎn)得很慢；有人站上扶梯時(shí)，它會(huì)先慢慢加速，再勻速運(yùn)轉(zhuǎn)。一顧客乘扶梯上樓，恰好經(jīng)歷了這 兩個(gè)過(guò)程，如圖所示。那么下列說(shuō)法中正確的是 （ ） A. 顧客始終受到三個(gè)力的作用 B. 顧客始終處于超重狀態(tài) C. 顧客對(duì)扶梯作用力的方向先指向左下方，再豎直向下 D. 顧客對(duì)扶梯作用的方向先指向右下方，再豎直向下 答案： C 解析：在慢慢加速的過(guò)程中顧客受到的摩擦力水平向左，電梯對(duì)其的支持力和摩擦力的合力方向指向右上，由牛頓第三定律，它的反作用力即人對(duì)電梯的作用方向指向向左下；在勻速運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，顧客與電梯間的摩擦力等于零，顧客對(duì)扶梯的作用僅剩下壓力，方向沿豎直向下。 17.（ 09安徽 18） 在光滑的絕緣水平面上，有一個(gè)正方形的 abcd，頂點(diǎn) a、 c 處分別固 定一個(gè)正點(diǎn)電荷，電荷量相等，如圖所示。若將一個(gè)帶負(fù)電的粒子置于 b 點(diǎn)，自由釋放，粒子將 沿 著 對(duì) 角 線(xiàn) bd 往 復(fù) 運(yùn) 動(dòng) 。 粒 子 從 b 點(diǎn) 運(yùn) 動(dòng) 到 d 點(diǎn) 的 過(guò) 程 中 （ ） A. 先作勻加速運(yùn)動(dòng)，后作勻減速運(yùn)動(dòng) B. 先從高電勢(shì)到低電勢(shì)，后從低電勢(shì)到高電勢(shì) C. 電勢(shì)能與機(jī)械能之和先增大，后減小 FN mg f a D. 電勢(shì)能先減小，后增大 答案： C 解析：由于負(fù)電荷受到的電場(chǎng)力是變力，加速度是變化的。所以 A 錯(cuò)；由等量正電荷的電場(chǎng)分布知道，在兩電荷連線(xiàn) 的中垂線(xiàn) O 點(diǎn)的電勢(shì)最高，所以從 b 到 a，電勢(shì)是先增大后減小，故 B 錯(cuò)；由于只有電場(chǎng)力做功，所以只有電勢(shì)能與動(dòng)能的相互轉(zhuǎn)化，故電勢(shì)能與機(jī)械能的和守恒， C 錯(cuò)；由 b 到 O 電場(chǎng)力做正功，電勢(shì)能減小，由 O 到 d 電場(chǎng)力做負(fù)功，電勢(shì)能增加， D 對(duì)。 18.（ 09山東 24）（ 15 分）如圖所示，某貨場(chǎng)而將質(zhì)量為 m1=100 kg 的貨物（可視為質(zhì)點(diǎn)）從高處運(yùn)送至地面，為避免貨物與地面發(fā)生撞擊，現(xiàn)利用固定于地面的光滑四分之一圓軌道，使貨物中軌道頂端無(wú)初速滑下，軌道半徑 R= m。地面上緊靠軌道次排放兩聲完全相同的木板 A、 B，長(zhǎng)度 均為 l=2m，質(zhì)量均為 m2=100 kg，木板上表面與軌道末端相切。貨物與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)為 ? 1，木板與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù) ? =。（最大靜摩擦力與滑動(dòng)摩擦力大小相等，取 g=10 m/s2） （ 1）求貨物到達(dá)圓軌道末端時(shí)對(duì)軌道的壓力。 得， 2011N vF m g m R??② 聯(lián)立以上兩式代入數(shù)據(jù)得 3000NFN? ③ 根據(jù)牛頓第三定律，貨物到達(dá)圓軌道末端時(shí)對(duì)軌道的壓力大小為 3000N，方向豎直向下。 （ 2）若滑上木板 A 時(shí)，木板不動(dòng)，由受力分析得 1 1 2 1 2( 2 )m g m m g????④ 若滑上木板 B 時(shí)，木板 B 開(kāi)始滑動(dòng)，由受力分析得 1 1 2 1 2()m g m m g????⑤ 聯(lián)立 ④⑤ 式代入數(shù)據(jù)得 1 ????? ? ⑥ 。 （ 3） 1 ?? ，由 ⑥ 式可知 ，貨物在木板 A 上滑動(dòng)時(shí)，木板不動(dòng)。設(shè)貨物在木板 A 上做減速運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度大小為 1a ，由牛頓第二定律得 1 1 1 1m g ma? ? ⑦ 設(shè)貨物滑到木板 A 末端是的速度為 1v ，由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得 221 0 12v v a l? ?? ⑧ 聯(lián)立 ①⑦⑧ 式代入數(shù)據(jù)得 1 4/v m s? ⑨ a b cc d O 設(shè)在木板 A 上運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為 t，由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得 1 0 1v v at?? ⑩ 聯(lián)立 ①⑦⑨⑩ 式代入數(shù)據(jù)得 ? 。 19.（ 09安徽 22）（ 14 分）在 2022 年北京殘奧會(huì)開(kāi)幕式上，運(yùn)動(dòng)員手拉繩索向上攀登，最終點(diǎn)燃 了主火炬，體現(xiàn)了殘疾運(yùn)動(dòng)員堅(jiān)忍不拔的意志和自強(qiáng)不息的精神。為了探究上升過(guò)程中運(yùn)動(dòng)員與繩索和吊椅間的作用，可將過(guò)程簡(jiǎn)化。一根不可伸縮的輕繩跨過(guò) 輕質(zhì)的定滑輪，一端掛一吊椅，另一端被坐在吊椅上的運(yùn)動(dòng)員拉住，如圖所示。設(shè)運(yùn)動(dòng)員的質(zhì)量為 65kg，吊椅的質(zhì)量為 15kg，不計(jì)定滑輪與繩子間的摩擦。重力加速度取 210m/sg? 。當(dāng)運(yùn)動(dòng)員與吊椅一起正以加速度 21m/sa? 上升時(shí)，試求 （ 1）運(yùn)動(dòng)員豎直向下拉繩的力； （ 2）運(yùn)動(dòng)員對(duì)吊椅的壓力。 答案： 440N， 275N 解析：解法一 :(1）設(shè)運(yùn)動(dòng)員受到繩向上的拉力為 F，由于跨過(guò)定滑輪的兩段繩子拉 力相等，吊椅受到繩的拉力也是 F。對(duì)運(yùn)動(dòng)員和吊椅整體進(jìn)行受力分析如圖所示，則有： ? ? ? ?ammgmm2F 椅人椅人 ??? NF 440? 由牛頓第三定律，運(yùn)動(dòng)員豎直向下拉繩的力 NF 440?? （ 2）設(shè) 吊椅對(duì)運(yùn)動(dòng)員的支持力為 FN，對(duì)運(yùn)動(dòng)員進(jìn)行受力分析如圖所示，則有： amgmFF N 人人 ?? 275NFN ? 由牛頓第三定律，運(yùn)動(dòng)員對(duì)吊椅的壓力也為 275N 解法二 :設(shè)運(yùn)動(dòng)員和吊椅的質(zhì)量分別為 M 和 m；運(yùn)動(dòng)員豎直向下的拉力為 F，對(duì)吊椅的壓力大小為 FN。 根據(jù)牛頓第三定律，繩對(duì)運(yùn)動(dòng)員的拉力大小為 F，吊椅對(duì)運(yùn)動(dòng)員的支持力為 FN。分別以運(yùn)動(dòng)員和吊椅為研究對(duì)象，根據(jù)牛頓第二定律 MagMFF N ?? ① mamgFF N ??? ② 由 ①② 得 NF 440? NFN 275? 20.（ 09江蘇 13）（ 15 分）航模興趣小組設(shè)計(jì)出一架遙控飛行器，其質(zhì)量 m =2 ㎏，動(dòng)力系統(tǒng)提供的恒定升力 F =28 N。試飛時(shí)，飛行器從地面由靜止開(kāi)始豎直上升。設(shè)飛行器飛行時(shí)F F (m 人 +m 椅 )g a F F (m 人 +m 椅 )g a 所受的阻力大小不變， g 取 10m/s2。 （ 1）第一次試飛，飛行器飛行 t1 = 8 s 時(shí)到達(dá)高度 H = 6 4 m。求飛行器所阻力 f 的大小； （ 2）第二次試飛，飛行器飛行 t2 = 6 s 時(shí)遙控器出現(xiàn)故障，飛行器立即失去升力。求飛行器能達(dá)到的最大高度 h；（ 3）為了使飛行器不致墜落到地面，求飛 行器從開(kāi)始下落到恢復(fù)升力的最長(zhǎng)時(shí)間 t3 。 解析： （ 1）第一次飛行中，設(shè)加速度為 1a 勻加速運(yùn)動(dòng) 21121 taH? 由牛頓第二定律 1mafmgF ??? 解得 )(4 Nf ? （ 2）第二次飛行中，設(shè)失去升力時(shí)的速度為 1v ，上升的高度為 1s 勻加速運(yùn)動(dòng) 2211 21 tas ? 設(shè)失去升力后的速度為 2a ，上升的高度為 2s 由牛頓第二定律 2mafmg ??