【高考復習指導】2022屆高三物理二輪復習限時規(guī)范訓練-專題二-直線運動和牛頓運動定律

專題二直線運動和牛頓運動定律限時規(guī)范訓練[單獨成冊](時間：45分鐘)1.(2021·湖北省八校其次次聯(lián)考)如圖所示，為甲乙兩物體在同始終線上運動的位置坐標x隨時間t變化的圖象，已知甲做勻變速直線運動，乙做勻速直線運動，則0～t2時間內(nèi)下列說法正確的是()A．兩物體在t1時刻速度大小相等B．t1時刻乙的速度大于甲的速度C．兩物體平均速度大小相等D．甲的平均速度小于乙的平均速度解析：選C.依據(jù)位移圖象的斜率等于速度，則在t1時刻，甲圖象的斜率大于乙圖象的斜率，所以甲的速度大于乙的速度，故A、B錯誤；x－t圖象坐標的變化量等于位移，依據(jù)圖象可知，甲乙位移大小相等，方向相反，而時間相等，則平均速度的大小相等，故C正確，D錯誤．2.(2022·衡水中學調(diào)研)甲、乙兩輛汽車沿同一平直路面行駛，其v－t圖象如圖所示，下列對汽車運動狀況的描述正確的是()A．在第10s末，乙車轉變運動方向B．在第10s末，甲、乙兩車相距150mC．在第20s末，甲、乙兩車相遇D．若開頭時乙車在前，則兩車可能相遇兩次解析：選D.在第10s前后，乙車的速度均為正值，其運動方向不變，A錯誤；動身時，甲、乙兩輛車的位置未知，無法計算第10s末兩車距離的大小，B錯誤；在第20s末，甲、乙兩車的速度相等，由于兩車的初始位置未知，兩車是否相遇無法推斷，C錯誤；若開頭時乙車在前且兩車的初始位移差小于20×10m－eq\f(1,2)×10×10m＝150m時，在前10s內(nèi)，兩車相遇一次，隨后甲車的位移又比乙車的位移大，第20s后，由于乙車的速度大于甲車的速度，二者位移差又開頭漸漸減小，在某時刻兩車還會相遇一次，之后二者的位移差漸漸增大不再相遇，故兩車可能相遇兩次，D正確．3.在探究超重和失重規(guī)律時，某體重為mg的同學站在一壓力傳感器上完成一次下蹲動作，傳感器和計算機相連，經(jīng)計算機處理后得到壓力F隨時間t變化的圖象如圖所示，則該同學下蹲過程中的v－t圖象可能是()解析：選C.設該同學的加速度大小為a，則加速下蹲過程中，壓力F＝mg－ma，由題圖可知加速度先漸漸增大然后漸漸減小，速度達到最大后，開頭減速下蹲過程，壓力F＝mg＋ma，由題圖可知加速度先漸漸增大然后漸漸減小，最終速度減為零，圖象C符合這個運動規(guī)律．4．光滑水平地面上有兩個疊放在一起的斜面體A、B，兩斜面體外形大小完全相同，質(zhì)量分別為M、m.如圖甲、乙所示，對上面或下面的斜面體施加水平方向的恒力F1、F2均可使兩斜面體相對靜止地做勻加速直線運動，已知兩斜面體間的摩擦力為零，則F1與F2之比為()A．M∶m B．m∶MC．m∶(M＋m) D．M∶(M＋m)解析：選A.F1作用于A時，設A和B之間的彈力為N，對A有：Ncosθ＝Mg，對B有：Nsinθ＝ma，對A和B組成的整體有：F1＝(M＋m)a＝eq\f(M＋mM,m)gtanθ；F2作用于A時，對B有：mgtanθ＝ma′，對A和B組成的整體有：F2＝(M＋m)a′＝(M＋m)gtanθ，eq\f(F1,F2)＝eq\f(M,m).5．(2021·浙江名校大聯(lián)考)在水下潛水器某次海試活動中，完成任務后從海底豎直上浮，從上浮速度為v時開頭計時，此后勻減速上浮，經(jīng)過時間t上浮到海面，速度恰好減為零，則蛟龍?zhí)栐趖0(t0＜t)時刻距離海平面的深度為()A.eq\f(vt,2) B．vt0(1－eq\f(t0,2t))C.eq\f(vt\o\al(2,0),2t) D.eq\f(vt－t02,2t)解析：選D.蛟龍?zhí)柹细r的加速度大小a＝v/t，依據(jù)逆向思維，可知蛟龍?zhí)栐趖0時刻距離海平面的深度h＝eq\f(at－t02,2)＝eq\f(vt－t02,2t).6．(2021·第三次全國大聯(lián)考)(多選)如圖甲所示，小物塊從光滑斜面上由靜止滑下，位移x與速度的平方v2的關系如圖乙所示．g＝10m/s2，下列說法正確的是()A．小物塊的下滑的加速度大小恒為2.5m/s2B．斜面傾角為30°C．小物塊2s末的速度是5m/sD．小物塊第2s內(nèi)的平均速度為7.5m/s解析：選AC.由v0=0,v2＝2ax結合圖得a＝2.5m/s2，故A正確．由牛頓其次定律得：a＝mgsinθ/m＝gsinθ，得sinθ＝eq\f(a,g)＝0.25，θ＝arcsin0.25，故B錯誤．小物塊2s末的速度v2＝at＝2.5×2m/s＝5m/s，故C正確．小物塊1s末的速度v1＝at＝2.5×1m/s＝2.5m/s，第2s內(nèi)的平均速度eq\x\to(v)＝eq\f(v1＋v2,2)＝3.75m/s，故D錯誤．7．(2021·高考新課標全國卷Ⅱ)(多選)在一東西方向的水平直鐵軌上，停放著一列已用掛鉤連接好的車廂．當機車在東邊拉著這列車廂以大小為a的加速度向東行駛時，連接某兩相鄰車廂的掛鉤P和Q間的拉力大小為F；當機車在西邊拉著車廂以大小為eq\f(2,3)a的加速度向西行駛時，P和Q間的拉力大小仍為F.不計車廂與鐵軌間的摩擦，每節(jié)車廂質(zhì)量相同，則這列車廂的節(jié)數(shù)可能為()A．8 B．10C．15 D．18解析：選BC.設該列車廂與P相連的部分為P部分，與Q相連的部分為Q部分．設該列車廂有n節(jié)，Q部分為n1節(jié)，每節(jié)車廂質(zhì)量為m，當加速度為a時，對Q有F＝n1ma；當加速度為eq\f(2,3)a時，對P有F＝(n－n1)meq\f(2,3)a，聯(lián)立得2n＝5n1.當n1＝2，n1＝4，n1＝6時，n＝5，n＝10，n＝15，由題中選項得該列車廂節(jié)數(shù)可能為10或15，選項B、C正確．8．(多選)如圖甲所示，質(zhì)量為m＝1kg的物體在水平拉力F作用下在水平地面上運動，物體的v－t圖象如圖乙所示，已知物體與地面之間的動摩擦因數(shù)為μ＝0.2，g取10m/s2，關于水平拉力F和摩擦力f隨時間變化的圖象正確的是()解析：選BD.由圖乙知，0～1s內(nèi)物體沿正方向加速，1～2s內(nèi)物體沿正方向減速，2～3s內(nèi)物體沿負方向加速，3～4s內(nèi)物體沿負方向減速；摩擦力f＝μmg＝2N,0～1s內(nèi)加速度為a1＝4m/s2，F(xiàn)1－μmg＝ma1，F(xiàn)1＝6N；1～2s內(nèi)加速度為a2＝－4m/s2，F(xiàn)2－μmg＝ma2，F(xiàn)2＝－2N,2～3s內(nèi)加速度a3＝－4m/s2，F(xiàn)3＋μmg＝ma3，F(xiàn)3＝－6N,3～4s內(nèi)加速度a4＝4m/s2，F(xiàn)4＋μmg＝ma4，F(xiàn)4＝2N；0～2s內(nèi)摩擦力沿負方向，2～4s內(nèi)摩擦力沿正方向．9．低空極限跳傘是最近比較流行的極限運動，美國選手約翰·溫克爾科特在安順壩陵河大橋跳傘國際挑戰(zhàn)賽獲得冠軍．已知參賽選手均從落差為H＝224m的高橋從靜止開頭下落，其中約翰·溫克爾科特在下落一段時間后打開降落傘，之后馬上以大小為a＝12.5m/s2的加速度做勻減速直線運動，假設人的平安著陸速度最大為vt＝5m/s.假設張傘前空氣阻力不計，重力加速度為g＝10m/s2.約翰·溫克爾科特的質(zhì)量m＝60kg.(1)假如在某次跳傘過程中，約翰·溫克爾科特為了確保平安著陸，至少離地多高打開降落傘？(2)在第(1)問中約翰·溫克爾科特打開傘后所受的阻力為多大？(3)為了滿足上述條件，約翰·溫克爾科特在整個運動過程中的最短時間為多少？解析：(1)設約翰·溫克爾科特下落高度為h時打開降落傘，此時速度為v，之后打開降落傘開頭做勻減速直線運動，落地時速度剛好為5m/s，這種狀況下他在空中運動時間最短，則有v2＝2ghv2－veq\o\al(2,t)＝2a(H－h(huán))聯(lián)立解得h＝125m，v＝50m/s為使約翰·溫克爾科特平安著地，他開放傘時的高度至少為H－h(huán)＝224m－125m＝99m.(2)由牛頓其次定律得f－mg＝ma，代入數(shù)據(jù)可解得f＝1350N.(3)他在空中自由下落的時間為t1＝eq\r(\f(2h,g))＝eq\r(\f(2×125,10))s＝5s他減速運動的時間為t2＝eq\f(H－h(huán),\f(v＋vt,2))＝eq\f(224－125,\f(50＋5,2))s＝3.6s在能夠平安著陸的狀況下，他在空中運動的最短時間為t＝t1＋t2＝8.6s.答案：(1)99m(2)1350N(3)8.6s10．(2021·漳州市八校第三次聯(lián)考)質(zhì)量為2kg的木板B靜止在水平面上，可視為質(zhì)點的物塊A從木板的左側沿木板上表面水平?jīng)_上木板，如圖甲所示．A和B經(jīng)過1s達到同一速度，之后共同減速直至靜止，A和B的v－t圖象如圖乙所示，重力加速度g＝10m/s2，求：(1)A與B上表面之間的動摩擦因數(shù)μ1；(2)B與水平面間的動摩擦因數(shù)μ2；(3)A的質(zhì)量．解析：(1)由圖象可知，A在0～1s內(nèi)的加速度a1＝eq\f(v1－v0,t1)＝－2m/s2對A由牛頓其次定律得：－μ1mg＝ma1解得：μ1＝0.2(2)由圖象知，AB在1～3s內(nèi)的加速度a3＝eq\f(v3－v1,t2)＝－1m/s2對AB由牛頓其次定律得：－(M＋m)gμ2＝(M＋m)a3解得：μ2＝0.1(3)由圖象可知B在0～1s內(nèi)的加速度a2＝eq\f(v1－v0,t1)＝2m/s2對B由牛頓其次定律得：μ1mg－μ2(M＋m)g＝Ma2代入數(shù)據(jù)解得：m＝6kg.答案：(1)0.2(2)0.1(3)6kg11．(2021·高考新課標全國卷Ⅱ)下暴雨時，有時會發(fā)生山體滑坡或泥石流等地質(zhì)災難．某地有一傾角為θ＝37°eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(sin37°＝\f(3,5)))的山坡C，上面有一質(zhì)量為m的石板B，其上下表面與斜坡平行；B上有一碎石堆A(含有大量泥土)，A和B均處于靜止狀態(tài)，如圖所示．假設某次暴雨中，A浸透雨水后總質(zhì)量也為m(可視為質(zhì)量不變的滑塊)，在極短時間內(nèi)，A、B間的動摩擦因數(shù)μ1減小為eq\f(3,8)，B、C間的動摩擦因數(shù)μ2減小為0.5，A、B開頭運動，此時刻為計時起點；在第2s末，B的上表面突然變?yōu)楣饣?，?保持不變．已知A開頭運動時，A離B下邊緣的距離l＝27m，C足夠長，設最大靜摩擦力等于滑動摩擦力．取重力加速度大小g＝10m/s2.求：(1)在0～2s時間內(nèi)A和B加速度的大??；(2)A在B上總的運動時間．解析：(1)在0～2s時間內(nèi)，A和B的受力如圖所示，其中f1、N1是A與B之間的摩擦力和正壓力的大小，f2、N2是B與C之間的摩擦力和正壓力的大小，方向如圖所示．由滑動摩擦力公式和力的平衡條件得f1＝μ1N1①N1＝mgcosθ②f2＝μ2N2③N2＝N1′＋mgcosθ④規(guī)定沿斜面對下為正．設A和B的加速度分別為a1和a2，由牛頓其次定律得mgsinθ－f1＝ma1⑤mgsinθ－f2＋f1′＝ma2⑥N1＝N1′⑦f1＝f1′⑧聯(lián)立①②③④⑤⑥⑦⑧式，并代入題給數(shù)據(jù)得a1＝3m/s2⑨a2＝1m/s2⑩(2)在t1＝2s時，設A和B的速度分別為v1和v2，則v1＝a1t1＝6m/s?v2＝a2t1＝2m/s?t>t1時，設A和B的加速度分別為a1′和a2′.此時A與B之間的摩擦力為零，同理可得a1′＝6m/s2?a2′＝－2m/s2?B做減速運動．設經(jīng)過時間t2，B的速度減為零，則有v2＋a2′t2＝0?聯(lián)立???式得t2＝1s?在t1＋t2時間內(nèi)，A相對于B運動的距離為s＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)a1t\o\al(2,1)＋v1t2＋\f(1,2)a1′t\o