2025高考物理專項復(fù)習(xí)二十二　牛頓運動定律的應(yīng)用含答案

2025高考物理專項復(fù)習(xí)二十二牛頓運動定律的應(yīng)用含答案二十二牛頓運動定律的應(yīng)用(40分鐘80分)【基礎(chǔ)全面練】1.(6分)(2024·唐山高一檢測)如圖所示,物體以5m/s的初速度沿光滑的斜面向上做減速運動,經(jīng)4s滑回原處時速度大小仍為5m/s,則物體的加速度為 ()A.10m/s2,方向沿斜面向下B.2.5m/s2,方向沿斜面向下C.0D.2.5m/s2,方向沿斜面向上【解析】選B。由題意,可知物體上滑和下滑時受到的合力均為重力沿斜面向下的分力,根據(jù)牛頓第二定律可知,加速度相同,由對稱性可知,物體上滑到最高點所用時間為2s,則加速度大小為a=ΔvΔt=52m/s22.(6分)A、B兩物體以相同的初速度滑到同一粗糙水平面上,若兩物體的質(zhì)量mA>mB,兩物體與粗糙水平面間的動摩擦因數(shù)相同,則兩物體能滑行的最大距離xA與xB之間的關(guān)系為 ()A.xA=xBB.xA>xBC.xA<xB D.不能確定【解析】選A。由Ff=μmg=ma得a=μg,故A、B兩物體的加速度相同,又據(jù)運動學(xué)公式v02=2ax,得兩物體滑行的最大距離xA=xB,故3.(6分)(2024·石家莊高一檢測)如圖,傾角為θ的斜面體固定在水平地面上,現(xiàn)有一帶支架的滑塊正沿斜面加速下滑。支架上用細(xì)線懸掛質(zhì)量為m的小球,當(dāng)小球與滑塊相對靜止后,細(xì)線方向與豎直方向的夾角為α,重力加速度為g,則 ()A.若斜面光滑,則α=θB.若斜面粗糙,則α>θC.若α=θ,小球受到的拉力為mgD.若α=θ,滑塊的加速度為gtanθ【解析】選A。對小球進(jìn)行受力分析,合力為F合=mgsinα,若α=θ,小球受到的拉力為mgcosθ,故C錯誤;對小球進(jìn)行受力分析,合力為F合=mgsinα,若α=θ,則有F合=mgsinθ=ma,即有a=gsinθ,故D錯誤;根據(jù)D選項可知,若α=θ,整體的加速度為a=gsinθ,以整體為研究對象,沿斜面方向根據(jù)牛頓第二定律可得Mgsinθ-f=Ma,解得f=0,即斜面光滑;若斜面粗糙,則整體的加速度減小,則gsinθ-μgcosθ=gsinα,所以α<θ,故B錯誤,A正確?！狙a償訓(xùn)練】(多選)如圖甲所示,傾角為θ=37°的足夠長的光滑斜面上有兩個小球A、B從不同位置于不同時刻由靜止釋放。兩小球可視為質(zhì)點,它們在同一直線上運動,球A初始位置在球B上方x0處。B球釋放t0后再釋放A球,以B球釋放的時刻作為計時起點,測得它們之間的距離x隨時間變化的圖像如圖乙所示,已知重力加速度g=10m/s2。則 ()A.兩小球釋放的時間差為2sB.兩小球釋放位置的距離為6mC.時間足夠長后,兩球速度差恒定不變D.時間足夠長后,兩球位移差恒定不變【解析】選B、C。A球釋放后,兩球速度差不變,為Δv=gsin37°t0,則gsin37°t0·t0=6m得t0=1s,A錯誤;兩小球釋放位置的距離為x0=9m-12gsin37°t02=6m,B正確;由于兩球運動的加速度相同,則速度差保持不變。但由于B球速度大于A球速度,則兩球間距一直增大,C4.(6分)(多選)民航客機都有緊急出口,發(fā)生意外情況的飛機緊急著陸后,打開緊急出口,狹長的氣囊會自動充氣,生成連接出口與地面的斜面,人員可沿斜面滑行到地面,如圖所示。假設(shè)某型號的飛機艙口下沿距地面高度為4m,氣囊所形成的斜面長度為8m,一個質(zhì)量為60kg的人在氣囊頂端由靜止沿斜面滑下時,可視為做勻加速直線運動,人與氣囊間的動摩擦因數(shù)為315(g取10m/s2)。下列說法正確的是 (A.人滑至氣囊底端所經(jīng)歷的時間約為2sB.人滑至氣囊底端所經(jīng)歷的時間約為4sC.人滑至氣囊底端時的速度大小為4m/sD.人滑至氣囊底端時的速度大小為8m/s【解析】選A、D。設(shè)斜面的傾角為θ,則sinθ=4m8m=12,解得θ=30°,根據(jù)牛頓第二定律可得mgsinθ-μmgcosθ=ma,解得a=4m/s2,根據(jù)位移—時間關(guān)系L=12at2,可得t=2La=2s,故A正確,B錯誤;根據(jù)速度—時間關(guān)系可得人滑至氣囊底端時的速度大小為v=at=8m/s,5.(6分)(多選)在沿斜面方向的拉力F作用下,物體沿傾斜角度為θ的斜面向上運動。以沿斜面向上為正方向,0~7s內(nèi)拉力F和物體速度v隨時間的變化規(guī)律如圖甲、乙所示,則 ()A.物體的質(zhì)量m=1kgB.物體與斜面之間的動摩擦因數(shù)μ>tanθC.斜面傾斜角度正弦值sinθ=1D.7s后若撤去力F,物體將會做勻加速直線運動【解題指導(dǎo)】(1)從圖像上獲得運動信息和受力信息,特別要把F-t圖和v-t圖對應(yīng)起來。(2)對每一階段運用牛頓第二定律,列方程求解?！窘馕觥窟xA、C。由v-t圖像知:0~5s,物體向上做勻加速運動,a1=1m/s2;5~6s,物體向上做勻減速運動,加速度大小a2=5m/s2;6~7s,物體向下做勻加速運動,加速度大小a3=3m/s2,由受力分析和F-t圖像,根據(jù)牛頓第二定律知:0~5s內(nèi)F1-mgsinθ-μmgcosθ=ma1,5~6s內(nèi)F2+mgsinθ+μmgcosθ=ma2,6~7s內(nèi)F3+mgsinθ-μmgcosθ=ma3,解得m=1kg,sinθ=0.1,μ=tanθ,故A、C正確,B錯誤;7s末物體正沿斜面向下運動,7s后若撤去力F,由于μ=tanθ,則有mgsinθ=μmgcosθ,物體的合力為零,所以物體將會做勻速直線運動,故D錯誤。6.(6分)(多選)(2024·長春高一檢測)如圖,A、B兩球質(zhì)量相等,光滑斜面的傾角為θ,圖甲中,A、B兩球用輕彈簧相連,圖乙中A、B兩球用輕質(zhì)桿相連。系統(tǒng)靜止時,擋板C與斜面垂直,彈簧、輕桿均與斜面平行,則在突然撤去擋板的瞬間(重力加速度為g) ()A.圖甲中A球的加速度不為零B.圖乙中輕桿的作用力可能不為零C.圖乙中兩球加速度均為gsinθD.圖甲中B球的加速度是圖乙中B球加速度的2倍【解析】選C、D。對甲圖突然撤去擋板的瞬間,彈簧來不及形變,即彈簧的彈力不變,故A球所受合力為零,加速度為零,故A錯誤;對甲圖,撤去擋板前對A、B整體,根據(jù)平衡條件得F=2mgsinθ,撤去擋板的瞬間,彈簧的彈力不變,B球所受的合力即為擋板的彈力,由牛頓第二定律有2mgsinθ=ma1,解得a1=2gsinθ,對圖乙,撤去擋板瞬間對A、B整體,根據(jù)牛頓第二定律得2mgsinθ=2ma2,解得a2=gsinθ,則圖甲中B球的加速度是圖乙中B球加速度的2倍,故C、D正確;對乙圖撤去擋板瞬間,假設(shè)輕桿的作用力不為零,對A的作用力向上,根據(jù)牛頓第二定律得mgsinθ-F桿=ma2,其中a2=gsinθ,解得F桿=0,故B錯誤。7.(12分)(2024·鄭州高一檢測)如圖所示,AB為光滑豎直桿,ACB為構(gòu)成直角的光滑L形直軌道,C處有一小圓弧連接可使小球順利轉(zhuǎn)彎(機械能無損失),套在AB桿上的小球自A點靜止釋放,分別沿AB和ACB兩個軌道運動,BA和CA夾角為53°,AB長度為2r,重力加速度為g。(1)證明小球從A到B的時間和小球從A到C的時間相等;(2)求沿ACB軌道運動的時間?！窘馕觥?1)設(shè)AC、BC的長度為s1、s2,由幾何關(guān)系得s1=2rcos53°,s2=2rsin53°小球在桿AC做勻加速直線運動,由牛頓第二定律有mgsin37°=ma1由s1=12a1解得t1=2×2小球從A到B的時間為t'=2×2rg,所以由A到B的時間和由A到C(2)小球到達(dá)C點的速度v=a1t1小球在桿CB做勻加速直線運動,由mgsin53°=ma2根據(jù)勻變速直線運動規(guī)律有s2=vt2+12a2則總時間t=t1+t2解得t=3r答案:(1)見解析(2)3r【補償訓(xùn)練】(2024·廣州高一檢測)水面救生無人船已經(jīng)成為水面救援的重要科技裝備。在某次測試中,一質(zhì)量為20kg的無人船在平靜水面上沿直線直奔目標(biāo)地點。無人船先從靜止出發(fā),做勻加速運動10s后達(dá)到最大速度4m/s,接著立即做勻減速運動,勻減速運動了16m的距離后速度變?yōu)榱恪Ｒ阎獰o人船運行過程中受到水的阻力恒定且大小為4N,不計空氣阻力,g取10m/s2。求:(1)在勻加速過程中,無人船發(fā)動機提供的動力F1的大小;(2)在勻減速過程中,無人船發(fā)動機提供的阻力F2的大小;(3)無人船在上述測試中,運動的總時間t及總位移大小x?！窘馕觥?1)勻加速階段加速度為a1=v解得a1=0.4m/s2由牛頓第二定律得F1-f=ma1解得F1=12N(2)勻減速階段有0-vm2=-2a2解得a2=0.5m/s2由牛頓第二定律得F2+f=ma2解得F2=6N(3)勻減速階段的時間為t2=0-v運動總時間為t=t1+t2=18s勻加速階段的位移為x1=vm+02運動總位移大小為x=x1+x2=36m答案:(1)12N(2)6N(3)18s36m【綜合應(yīng)用練】8.(6分)(多選)(2023·全國甲卷)用水平拉力使質(zhì)量分別為m甲、m乙的甲、乙兩物體在水平桌面上由靜止開始沿直線運動,兩物體與桌面間的動摩擦因數(shù)分別為μ甲和μ乙。甲、乙兩物體運動后,所受拉力F與其加速度a的關(guān)系圖線如圖所示。由圖可知 ()A.m甲<m乙 B.m甲>m乙C.μ甲<μ乙 D.μ甲>μ乙【解析】選B、C。根據(jù)牛頓第二定律有F-μmg=ma,整理后有F=ma+μmg,則可知F-a圖像的斜率為m,縱截距為μmg,則由題圖可看出m甲>m乙,μ甲m甲g=μ乙m乙g,則μ甲<μ乙,故選B、C。9.(6分)如圖所示,MN和PQ為兩根固定平行直細(xì)桿,圓柱形物體沿細(xì)桿下滑,兩桿間的距離與圓柱形物體的半徑相同,細(xì)桿與水平面的夾角為θ=30°,圓柱形物體與細(xì)桿間的動摩擦因數(shù)為0.3,重力加速度為g,則圓柱形物體下滑的加速度大小為()A.g5 B.C.(12-3310)g D.(12【解析】選A。作出圓柱形物體垂直于桿的平面內(nèi)受力示意圖根據(jù)題意,兩直桿間的距離與圓柱形物體的半徑相同,則α=60°在沿桿的方向有mgsinθ-2f=ma垂直于桿的方向有2Ncosα2=mgcos又有f=μN聯(lián)立并代入數(shù)據(jù)解得a=15g,故A正確,B、C、D10.(14分)(2024·湘潭高一檢測)如圖,將質(zhì)量m=1kg的圓環(huán)套在固定的傾斜直桿上,桿的傾角為37°,環(huán)的直徑略大于桿的截面直徑。對環(huán)施加一位于豎直平面內(nèi)斜向上與桿夾角為37°的拉力F=10N,使圓環(huán)由靜止開始沿桿加速向上運動,已知環(huán)與桿間的動摩擦因數(shù)μ=0.5。(g取10m/s2)求:(1)F作用2s時圓環(huán)的速度大小;(2)2s后撤去力F,圓環(huán)繼續(xù)沿桿上滑的最大距離?！窘馕觥?1)以圓環(huán)為研究對象進(jìn)行受力分析可得Fcos37°-mgsin37°-f=ma1,mgcos37°=N+Fsin37°且f=μN根據(jù)勻變速運動規(guī)律有v=a1t1代入數(shù)據(jù)解得2s時圓環(huán)的速度v=2m/s(2)撤去外力后,以圓環(huán)為研究對象進(jìn)行受力分析可得mgsin37°+f'=ma2N'=mgcos37°且f'=μN'根據(jù)勻變速運動規(guī)律求圓環(huán)上滑的最大距離時有t2=va2=0則圓環(huán)繼續(xù)沿桿上滑的最大距離是x2=v2t2=0.答案:(1)2m/s(2)0.2m【拓展創(chuàng)新練】11.(6分)(多選)如圖所示,小明從羽毛球筒中取出最后一個羽毛球時,一手拿著球筒,另一只手迅速拍打筒的上端邊緣,使筒獲得向下的初速度并與手發(fā)生相對運動,筒內(nèi)的羽毛球就可以從上端出來。已知球筒質(zhì)量為M=90g(不含球的質(zhì)量),球筒與手之間的滑動摩擦力為f1=2.6N,羽毛球質(zhì)量為m=5g,球頭離筒的上端距離為d=9.0cm,球與筒之間的滑動摩擦力為f2=0.1N,重力加速度g取10m/s2,空氣阻力忽略不計,當(dāng)球筒獲得一個初速度后 ()A.羽毛球的加速度大小為10m/s2B.羽毛球的加速度大小為30m/s2C.若羽毛球頭部能從上端筒口出來,則筒獲得的初速度至少為35D.若羽毛球頭部能從上端筒口出來,則筒獲得的初速度至少為3m/s【解析】選B、D。依題意,對羽毛球受力分析,由于羽毛球相對于筒向上運動,受到筒對它豎直向下的摩擦力作用,根據(jù)牛頓第二定律可得mg+f2=ma1,求得羽毛球的加速度大小為a1=30m/s2,故A錯誤,B正確;對筒受力分析,根據(jù)牛頓第二定律有Mg-f1-f2=Ma2,求得a2=-20m/s2,負(fù)號表示筒的加速度方向豎直向上,說明筒向下做勻減速直線運動,若敲打一次后,羽毛球頭部能從上端筒口出來,則當(dāng)羽毛球到達(dá)筒口時,二者速度相等,此時筒獲得的初速度最小,為vmin,有a1t=vmin+a2t,(vmint+12a2t2)-12a1t2聯(lián)立,代入相關(guān)數(shù)據(jù)求得vmin=3m/s,故C錯誤,D正確?！狙a償訓(xùn)練】一平板車在水平路面上以15m/s的速度勻速行駛,在車廂平板中央放有一貨箱,貨箱隨車一起勻速運動,貨箱到擋板(厚度不計)的距離為x0=5m,貨箱和車廂之間的動摩擦因數(shù)μ=0.25(最大靜摩擦力近似等于滑動摩擦力),取g=10m/s2。(1)勻速行駛過程中,貨箱受到的摩擦力為多大?(2)若車突然以3m/s2的加速度剎車,請計算說明貨箱是否會撞到車廂的擋板;(3)若貨箱在車以10m/s的速度運動時被無初速度放到車上,司機同時立即以2.5m/s2的加速度勻減速,計算說明貨箱是否會從車上滑落。【解析】(1)勻速行駛過程中,貨箱所受合力為0,則摩擦力為0。(2)若車突然以大小為3m/s2的加速度剎車,假設(shè)貨箱與車廂相對靜止,根據(jù)牛頓第二定律可知f=ma=3m>fm=μmg=2.5m所以假設(shè)不成立,貨箱與車廂之間會發(fā)生相對滑動,以向右為正方向,二者加速度大小分別為a車=3m/s2,a貨=μg=2.5m/s2由v2=2ax可以解得,兩者均減速為0時位移分別為x車=v022a車=1522×3兩者相對位移Δx=x貨-x車=45m-37.5m=7.5m>x0=5m故貨箱會撞到車廂的擋板。(3)由題意可知,貨箱無初速度剛放置在平板上時,貨箱相對平板向左運動直至共速,此后貨箱不再相對平板向左,兩者共速時有v=v0'-2.5t=2.5t解得t=2s,v=5m/s貨車位移x1=v+v0貨箱位移x2=v2×t兩者相對位移Δx=x1-x2=10m>x0=5m故貨箱會從車上滑落。答案:(1)0(2)會,計算過程見解析(3)會,計算過程見解析二十三超重和失重(40分鐘90分)【基礎(chǔ)全面練】1.(6分)(2024·太原高一檢測)“天宮課堂”第四課于2023年9月21日面向全國青少年進(jìn)行太空科普授課,神舟十六號航天員桂海潮展示在微重力環(huán)境下,蠟燭燃燒所產(chǎn)生的球形火焰現(xiàn)象。我們在日常所見的燭焰如圖所示。隨著我國科技的發(fā)展,太空家園不再是夢想。若景海鵬在完全失重充滿空氣的太空船里點燃這支蠟燭,你認(rèn)為燭焰的形狀是 ()【解析】選B。由于失去重力,火焰的形狀不再是紡錘形,而變?yōu)閳A形,A、C錯誤,B正確;太空船里充滿空氣,所以有氧氣,因此蠟燭可以點燃,D錯誤。2.(6分)某人打開手機加速度傳感器APP,手握手機迅速下蹲,手機記錄的圖像如圖所示,a、b分別為圖像的峰值,則 ()A.峰值a對應(yīng)時刻,人向下運動的速度最大B.峰值b對應(yīng)時刻,人向下運動的速度最大C.峰值a對應(yīng)時刻,人對地面的壓力小于自身重力D.峰值b對應(yīng)時刻,人對地面的壓力小于自身重力【解析】選D。峰值a對應(yīng)時刻,有向上的最大加速度,人在做減速運動,人對地面的壓力大于自身重力,速度不是最大,故A、C錯誤;峰值b對應(yīng)時刻有向下的最大加速度,人處在失重狀態(tài),人對地面的壓力小于自身重力,此后一段時間人仍在向下加速,所以向下的速度不是最大,故B錯誤,D正確?！狙a償訓(xùn)練】(多選)(2024·泉州高一檢測)2023年10月3日,在杭州第19屆亞運會跳水項目女子10m跳臺決賽中,中國選手全紅嬋以438.20的總得分奪冠。假如參加該決賽的某運動員身高1.5m,體重35kg,設(shè)該運動員豎直向上跳離跳臺時的速度約為5m/s,重力加速度大小為g=10m/s2,則 ()A.該運動員完成“下蹲→起跳”的過程中,雙腳對跳臺的作用力始終等于350NB.該運動員完成“下蹲→起跳”的過程中,雙腳對跳臺的作用力始終大于350NC.可以估算該運動員在空中完成系列動作的時間D.可以估算該運動員在空中完成系列動作的路程【解析】選C、D。該運動員完成“下蹲”的過程中,運動員先向下加速,后向下減速,加速度方向先向下,后向上,先失重,后超重,則雙腳對跳臺的作用力先小于350N,后大于350N,故A、B錯誤;運動員從起跳到運動至最高點所需的時間為t1=v0g,運動員從起跳到運動至最高點的位移為x=v022g,假設(shè)重心位置為人身高的一半,即h2,根據(jù)動力學(xué)公式有H+x=12gt22,該運動員在空中完成系列動作的時間為t=t13.(6分)(2024·贛州高一檢測)神舟十六號載人飛船經(jīng)過分離、制動、再入和減速等階段,在東風(fēng)著陸場安全著陸。減速階段為:當(dāng)返回艙下降至離地高度10km時,引導(dǎo)傘、減速傘、主傘會依次打開,巨型的大傘為返回艙提供足夠的減速阻力,如圖,當(dāng)返回艙離地高度約1m時,底部反推發(fā)動機點火噴氣,最終以1~2m/s的速度平穩(wěn)著地。設(shè)返回艙做直線運動,則反推發(fā)動機點火減速階段 ()A.反推發(fā)動機要向上噴氣B.返回艙處于失重狀態(tài)C.傘繩對返回艙的拉力小于返回艙對傘繩的拉力D.返回艙的重力小于除重力外其他力的合力【解析】選D。底部反推發(fā)動機點火噴氣,其目的是使返回艙受到噴出氣體向上的反作用力,使返回艙減速,根據(jù)牛頓第三定律可知,反推發(fā)動機要向下噴氣,故A錯誤;返回艙減速階段加速度方向向上,處于超重狀態(tài),故B錯誤;根據(jù)牛頓第三定律,傘繩對返回艙的拉力等于返回艙對傘繩的拉力,故C錯誤;根據(jù)牛頓第二定律可得F其他-mg=ma>0,可得mg<F其他,故D正確。4.(6分)(2024·貴港高一檢測)2023年5月13日,亞洲舉重錦標(biāo)賽落下帷幕,中國舉重隊勇奪26金14銀3銅,其中總成績金牌9枚,奧運級別總成績金牌7枚,共打破成年世界紀(jì)錄5項、青年世界紀(jì)錄2項。圖為運動員手臂伸直舉著杠鈴的穩(wěn)定站立狀態(tài),則 ()A.運動員將杠鈴從地面抓起直至最終穩(wěn)定站立的過程中,杠鈴一直處于超重狀態(tài)B.運動員穩(wěn)定站立時手臂間夾角越小,每只手對杠鈴的作用力越小C.杠鈴對手的作用力小于手對杠鈴的作用力D.運動員穩(wěn)定站立時地面對運動員的支持力與運動員受到的重力是一對平衡力【解析】選B。運動員將杠鈴從地面抓起直至最終穩(wěn)定站立的過程中,杠鈴先向上加速后減速,先超重后失重,選項A錯誤;運動員穩(wěn)定站立時,根據(jù)2Tcosθ=mg可知,手臂間夾角越小,θ越小,則T越小,即每只手對杠鈴的作用力越小,選項B正確;杠鈴對手的作用力與手對杠鈴的作用力互為作用力和反作用力,等大反向,選項C錯誤;運動員穩(wěn)定站立時地面對運動員的支持力與運動員和杠鈴受到的重力之和是一對平衡力,選項D錯誤。5.(6分)(2024·安康高一檢測)一人乘坐電梯從高層下降到地面,電梯啟動和制動過程加速度大小相等。電梯從啟動開始到運動至地面過程中,人的速度大小為v,人受到電梯底板的支持力大小為F,其中v隨x的變化圖像中曲線為拋物線,兩者大小隨位移x或時間t的變化圖像正確的是 ()【解析】選A。電梯從高層運動到地面過程中,電梯啟動和制動加速度大小相同,即電梯先向下做勻加速運動,再做勻速運動,最后做勻減速運動。勻加速階段,有v2=2ax;勻減速階段,有v2-v02=-2ax,x和6.(6分)(2024·黃岡高一檢測)某同學(xué)用橡皮筋懸掛智能手機做如下實驗:如圖甲所示,將橡皮筋上端固定在鐵架臺上的O點,打開手機加速度傳感器,同時從O點由靜止釋放手機,獲得一段時間內(nèi)手機在豎直方向的加速度隨時間變化的圖像如圖乙所示,下列說法正確的是 ()A.手機在0.5s時處于失重狀態(tài)B.手機在1.0s時處于超重狀態(tài)C.0.9s時橡皮筋恢復(fù)到原長D.手機的速度最大值約為3m/s【解析】選D。從O點由靜止釋放手機,橡皮筋處于松弛狀態(tài),手機加速度為-10m/s2?？芍獔D像以豎直向上為正方向。手機在0.5s時加速度方向向上,處于超重狀態(tài)。手機在1.0s時加速度數(shù)值為負(fù),方向向下,處于失重狀態(tài),故A、B錯誤。0.9s時,手機加速度為0,橡皮筋彈力與重力平衡,不為零,橡皮筋沒有恢復(fù)到原長,故C錯誤。由圖像可知,手機一開始向下做加速度減小的加速運動,當(dāng)加速度為0時,速度達(dá)到最大,根據(jù)a-t圖像與橫軸圍成的面積表示速度變化量可知,最大速度約為vmax=12×(0.25+0.7.(14分)上海中心大廈是中國的最高樓,為方便B2層的游客到達(dá)118層的觀光廳或從118層返回,樓中配置了超高速電梯。質(zhì)量為66kg的小明通過視頻記錄電梯上行數(shù)據(jù)(如圖為視頻截圖)。由視頻可知,電梯上行經(jīng)歷了從靜止開始加速、勻速、減速到停下的過程,且加速過程和減速過程的時間相等。電梯起始位置為-13m,終止位置為545m,上行速度最大達(dá)18m/s,上行時間為53s。若將加速過程與減速過程視為勻變速直線運動,g取10m/s2。求:(1)加速運行時間;(2)超重時,電梯對小明的支持力?！窘馕觥?1)由于電梯運行時加速和減速過程的時間相等,則v2t1+vt2+v2t1=x2-2t1+t2=t聯(lián)立解得t1=22s。(2)當(dāng)電梯向上做勻加速運動時,小明處于超重狀態(tài),所以F-mg=maa=v聯(lián)立解得F=714N方向豎直向上。答案:(1)22s(2)714N,方向豎直向上【綜合應(yīng)用練】8.(6分)(2024·揭陽高一檢測)我國建設(shè)的落塔及塔內(nèi)的落倉如圖所示。某次實驗時,t=0時刻落倉由靜止開始自由下落,t=2s時開始減速,t=4s時落倉速度變?yōu)?。已知2~4s內(nèi)落倉做勻變速直線運動,忽略空氣阻力,下列說法正確的是 ()A.0~2s內(nèi)落倉內(nèi)的物體不受重力的作用B.0~2s內(nèi)落倉內(nèi)的物體處于完全失重狀態(tài)C.與0~2s內(nèi)相比,2~4s內(nèi)落倉下落的位移更小D.t=1.5s和t=2.5s兩時刻落倉的加速度相同【解析】選B。0~2s內(nèi)落倉做自由落體運動,落倉內(nèi)的物體只受重力的作用,加速度為重力加速度,處于完全失重狀態(tài),故A錯誤,B正確;設(shè)2s時落倉的速度為v,則0~2s內(nèi)落倉下落的位移為x1=0+v2t1,2~4s內(nèi)落倉下落的位移x2=v+02t2,由于t1=t2=2s,可知0~2s內(nèi)落倉下落的位移等于2~4s內(nèi)落倉下落的位移,故C錯誤;0~2s內(nèi)落倉向下做勻加速直線運動,2~4s內(nèi)落倉向下做勻減速直線運動,根據(jù)對稱性可知,t=1.5s和9.(6分)(多選)(2024·青島高一檢測)某同學(xué)利用智能手機的加速度傳感器,測量自己在下蹲、起跳、落地站立整個過程的加速度變化情況。圖甲為整個過程中x、y、z三個方向上加速度隨時間的變化圖像,圖乙為該手機加速度傳感器x、y、z軸方向規(guī)定示意圖。下列說法正確的是 ()A.實驗時該同學(xué)握持手機時一直保持屏幕正面朝上B.該同學(xué)在下蹲過程中先經(jīng)歷超重過程后經(jīng)歷失重過程C.上述過程該同學(xué)共經(jīng)歷2次超重過程和3次失重過程D.該同學(xué)下蹲后沒有停止直接又起跳【解析】選C、D。由圖甲可知,沿y軸方向產(chǎn)生加速度,則手機屏幕正面不應(yīng)朝上,A錯誤;下蹲過程分為加速下降和減速下降兩個過程,加速度先向下后向上,則先經(jīng)歷失重過程后經(jīng)歷超重過程,B錯誤;該同學(xué)經(jīng)歷下蹲、起跳和落地站立三個過程,則該同學(xué)共經(jīng)歷2次超重過程和3次失重過程,C正確;由圖甲可知,下蹲后加速度沒有變?yōu)?,則該同學(xué)下蹲后沒有停止直接又起跳,D正確。【補償訓(xùn)練】(多選)某同學(xué)在一個封閉的箱子里,為了判斷箱子的運動情況,他在天花板上固定一個拉力傳感器,在其下懸掛一個重物,然后觀察傳感器的顯示屏得到拉力隨時間的變化情況如圖所示,則箱子的運動情況和超、失重情況可能是 ()A.靜止→向下加速→向下減速→停止B.靜止→向上加速→向上減速→停止C.平衡→超重→失重→平衡D.平衡→失重→超重→平衡【解析】選B、C。如果箱子的運動情況是靜止→向下加速→向下減速→停止,那么應(yīng)該是拉力先等于重力,然后再小于重力,再大于重力,最后等于重力,故A錯誤;如果箱子的運動情況是靜止→向上加速→向上減速→停止,那么應(yīng)該是拉力先等于重力,然后再大于重力,再小于重力,最后等于重力,故B正確;由B項分析知,加速度先為0,然后加速度方向先向上,再向下,最后加速度為0,所以箱子的超、失重情況是平衡→超重→失重→平衡,故C正確,D錯誤。10.(6分)(多選)(2024·武漢高一檢測)如圖甲所示為太空探索公司獵鷹火箭助推器回收畫面?；鸺l(fā)射后,助推器點火提供向上的推力,到達(dá)某一高度后與火箭分離,并立即關(guān)閉發(fā)動機,在接近地面某處重啟發(fā)動機減速并使助推器的速度在著陸時為零。從火箭發(fā)射開始計時,助推器上速度傳感器測得助推器豎直方向的速度如圖乙所示,忽略空氣阻力,則下列說法正確的是 ()A.t1~t3的過程中,助推器先處于超重狀態(tài)然后處于失重狀態(tài)B.t3~t4的過程中助推器處于超重狀態(tài)C.t2時刻助推器與火箭分離并關(guān)閉發(fā)動機D.若t2<t4-t2,則v1>v2【解題指南】解答本題應(yīng)注意以下兩點:(1)獲取信息:從v-t圖像突破加速度,從v-t圖像和橫軸所圍面積,突破位移。(2)解決問題:應(yīng)用牛頓第二定律、運動學(xué)關(guān)系求解。【解析】選B、D。t1~t3的過程中,助推器只在重力作用下先向上減速后向下加速,加速度向下,則總是處于失重狀態(tài),選項A錯誤;t3~t4的過程中助推器向下減速,加速度向上,處于超重狀態(tài),選項B正確;t1時刻助推器與火箭分離并關(guān)閉發(fā)動機,助推器向上做減速運動,選項C錯誤;因t2時刻助推器到達(dá)最高點,則由面積關(guān)系可知,t軸以上圖像的面積等于t軸以下圖像的面積,若0~t1時間內(nèi)助推器做勻加速直線運動,則12v1t2>12(t4-t2)v2,因t2<t4-t2,則v1>v11.(16分)(2024·柳州高一檢測)小宸為了研究電梯運行情況,進(jìn)行如下實驗:Ⅰ.他制作了如圖所示實驗裝置,將一根輕彈簧上端固定,把懸掛1.0N重物時彈簧下端指針?biāo)肝恢玫目潭染€標(biāo)記為0,對應(yīng)加速度為0。懸掛0.95N重物時,指針指在刻度線A處。最后把1.0N重物固定在彈簧上。Ⅱ.小宸在電梯內(nèi)安放好實驗裝置,乘坐電梯從1樓到11樓。電梯從靜止開始先加速上升一段時間,這段時間內(nèi)指針穩(wěn)定指在B處;隨后勻速上升一段距離再減速運動到11樓停止,減速階段指針穩(wěn)定指在C處。整個過程用時t0=16s。已知樓房層高為L=2.8m,空氣阻力不計,彈簧始終處于彈性限度內(nèi),g取10m/s2。求:(1)指針穩(wěn)定指在B處階段,電梯的加速度大小;(2)電梯加速運動的時間?！窘馕觥?1)以重物為研究對象,重物受到重力和彈簧的拉力。以豎直向上為正方向,刻度尺一小格長度為d。設(shè)懸吊0.95N重物時,彈簧形變量為x1;懸吊1.0N重物時,彈簧形變量為x2,根據(jù)胡克定律及二力平衡條件kx1=G1kx2=G2代入已知條件有G2-G1=k×5d解得k=1設(shè)1.0N重物質(zhì)量為m,指針穩(wěn)定指在B處階段,與指針指在刻度線0處相比,彈簧形變量增加了10d,則彈簧彈力為F=G2+k×10d根據(jù)牛頓第二定律F-G2=ma解得a=1.0m/s2電梯的加速度大小為1.0m/s2。(2)當(dāng)指針穩(wěn)定指在C處,彈簧彈力大小為F'=G2-k×10d根據(jù)牛頓第二定律G2-F'=ma'解得a'=1.0m/s2設(shè)電梯加速運動的時間為t,根據(jù)運動的對稱性,其減速階段時間也為t,則勻速階段時間為t0-2t。對上升全過程,由運動學(xué)規(guī)律得12at2+at(t0-2t)+12a't2解得t=2s或t=14s(不合題意,舍去)答案:(1)1.0m/s2(2)2s【拓展創(chuàng)新練】12.(6分)如圖所示,小球懸掛在箱子頂端的拉力傳感器上,當(dāng)箱子沿豎直方向做變速運動時,傳感器的示數(shù)會變大或者變小,當(dāng)箱子的加速度向上為a時,可認(rèn)為重力加速度由g變?yōu)間'=g+a;當(dāng)箱子的加速度向下為a時,可認(rèn)為重力加速度由g變?yōu)間'=g-a,小球好像處在一個重力加速度為g'的環(huán)境里,可把這個g'稱為等效重力加速度。下列說法正確的是 ()A.當(dāng)箱子向上做減速運動時,等效重力加速度g'大于重力加速度gB.當(dāng)箱子向上的加速度等于g時,等效重力加速度g'等于2gC.當(dāng)箱子既不是超重狀態(tài)也不是失重狀態(tài),等效重力加速度等于0D.拉力傳感器的示數(shù)F與小球的重力mg的合力與小球的質(zhì)量m之比等于等效重力加速度【解析】選B。當(dāng)箱子向上做減速運動時,加速度向下,等效重力加速度g'小于重力加速度g,A錯誤;當(dāng)箱子向上的加速度等于g時,由g'=g+a,a=g,可得g'=2g,B正確;當(dāng)箱子既不是超重狀態(tài)也不是失重狀態(tài),豎直方向的加速度a=0,由g'=g-a,可得g'=g,C錯誤;由牛頓第二定律可知mg-F=ma或F-mg=ma,即Fm=g-a=g'或Fm=g+a=g',則拉力傳感器的示數(shù)F與小球的質(zhì)量【總結(jié)提升】等效法(1)等效法是常用的科學(xué)思維方法。等效思維的實質(zhì)是在效果相同的情況下,將較為復(fù)雜的實際問題變換為簡單的熟悉問題,以便突出主要因素,抓住它的本質(zhì),找出其中規(guī)律。因此應(yīng)用等效法時往往是用較簡單的因素代替較復(fù)雜的因素,以使問題得到簡化而便于求解。(2)等效(或稱等價)是指不同的物理現(xiàn)象、模型、過程等在物理意義、作用效果或物理規(guī)律方面是相同的。它們之間可以相互替代,而保證結(jié)論不變。等效的方法是指面對一個較為復(fù)雜的問題,提出一個簡單的方案或設(shè)想,而使它們的效果完全相同,從而將問題化難為易,求得解決,便于理解。(40分鐘80分)【基礎(chǔ)全面練】1.(6分)(2024·浙江1月選考)下列屬于國際單位制基本單位符號的是 ()A.sB.NC.FD.T【解析】選A。國際單位制中的基本單位分別是:長度的單位是米,符號m;質(zhì)量的單位是千克,符號kg;時間的單位是秒,符號s;電流的單位是安培,符號是A;熱力學(xué)溫度的單位是開爾文,符號K;物質(zhì)的量單位是摩爾,符號mol;發(fā)光強度的單位是坎德拉,符號cd。故選A。2.(6分)(2024·沈陽高一檢測)導(dǎo)出單位是由基本單位組合而成的,則下列說法中正確的是 ()A.加速度的單位是m/s2,是由m、s兩個基本單位組合而成的B.加速度的單位是m/s2,由公式a=ΔvΔt可知它是由m/sC.加速度的單位是m/s2,由公式a=Fm可知,它是由N、kgD.以上說法都是正確的【解析】選A。加速度的單位是m/s2,是由m、s兩個基本單位組合而成的,A正確;在力學(xué)中長度、時間、質(zhì)量的單位為基本單位,而m/s、N都是導(dǎo)出單位,故B、C、D錯誤。3.(6分)質(zhì)量為3kg的物塊,重力約為30N,從5m高處下落,2s后靜止在海綿上,如圖所示,上述涉及了質(zhì)量、長度、時間的單位及其他信息,下列說法正確的是 ()A.力學(xué)的三個基本單位是N、m、sB.kg、m/s、N是國際單位的導(dǎo)出單位C.海綿比物塊形變更明顯,物塊對海綿的力大于海綿對物塊的力D.在國際單位制中,力的單位是根據(jù)牛頓第二定律定義的【解析】選D。力學(xué)的三個基本單位是kg、m、s,A、B錯誤;物塊對海綿的力與海綿對物塊的力是作用力與反作用力,大小相等,C錯誤;在國際單位制中,根據(jù)牛頓第二定律F=ma,得到力的單位為kg·m/s2,D正確。4.(6分)(多選)(2024·信陽高一檢測)第26屆國際計量大會通過“修訂國際單位制”決議,正式更新包括國際標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量單位“千克”在內(nèi)的四項基本單位定義。若以F表示力,a表示加速度,x表示位移,t表示時間,m表示質(zhì)量,借助單位制可知速度v表達(dá)式,下列可能正確的是 ()A.2xt2B.2xaC.2【解析】選B、D。速度單位為m/s,位移單位為m,加速度單位為m/s2,力的單位為kg·m/s2;2xt2的單位為ms2≠m/s,故A錯誤;2xa的單位為m·m/s2=m/s,故B正確;2xa的單位為mm/s2=s,5.(6分)(2024·揚州高一檢測)某物理量A=xa,其中x、a分別為物體運動的位移和加速度,則A的單位與下列哪個物理量單位一致 (A.長度B.質(zhì)量C.時間D.力【解析】選C。由于位移的單位為m,加速度的單位為m/s2,根據(jù)力學(xué)單位制的應(yīng)用可知,物理量A的單位為s,即與時間的單位一致,故選C。6.(6分)(2024·昆明高一檢測)“企鵝服”是一個失重對抗防護(hù)的設(shè)備,人長期生活在完全失重狀態(tài)下,人體的肌肉會萎縮?！捌簌Z服”里面有很多彈力帶,對人體肌肉有一定的壓力,壓力的單位用國際單位制中的基本單位可表示為 ()A.N B.kg·m/s2C.kg·m/s D.kg/m·s2【解析】選B。根據(jù)F=ma,質(zhì)量與加速度的單位用國際單位制中的基本單位表示分別為kg、m/s2,根據(jù)單位運算,可知壓力的單位用國際單位制中的基本單位可表示為kg·m/s2,故選B。7.(8分)一輛質(zhì)量是2t的汽車,在水平公路上以54km/h的速度勻速行駛。根據(jù)測試,這輛車在這種路面上緊急剎車時,汽車所受的制動力為1.2×104N。汽車要滑行多遠(yuǎn)的距離才能停下來?【解析】以汽車運動方向為正方向,汽車所受合力等于汽車制動時受到的阻力,由牛頓第二定律有F合=-Ff=ma解得a=-6m/s2由運動學(xué)公式有v2-v02得汽車滑行的距離為x=18.75m答案:18.75m【綜合應(yīng)用練】8.(6分)(2021·海南等級考)公元前4世紀(jì)末,我國的《墨經(jīng)》中提到“力,形之所以奮也”,意為力是使有形之物突進(jìn)或加速運動的原因。力的單位用國際單位制的基本單位符號來表示,正確的是 ()A.kg·m·s-1 B.kg·m·s-2C.Pa·m2 D.J·m-1【解析】選B。根據(jù)牛頓第二定律的表達(dá)式F=ma可知力的單位為kg·m·s-2,A錯誤,B正確;根據(jù)壓強的表達(dá)式p=FS可知力的單位為Pa·m2,但壓強單位Pa不是基本單位,C錯誤;根據(jù)做功的表達(dá)式W=Fx可知力的單位為J·m-1,但功的單位J不是基本單位,D【補償訓(xùn)練】物理學(xué)的關(guān)系式在確定了物理量之間的關(guān)系時,也確定了物理量單位之間的關(guān)系,根據(jù)單位間的關(guān)系可以判斷物理關(guān)系式是否可能正確。下列說法可能正確的是 ()A.圓錐體積V與圓錐的高度h和底面半徑R的關(guān)系為V=πB.聲速v與空氣壓強p和空氣密度ρ的關(guān)系為v=kpρ,其中kC.空氣阻力的大小Fm與空氣密度ρ、物體迎風(fēng)面積S、物體與空氣的相對運動速度v均有關(guān),關(guān)系式為Fm=kρSv3,其中k是一個無單位的常數(shù)D.物體的位移x與該物體的質(zhì)量m、物體所受合力F及力F作用時間t的關(guān)系式為x=Ft2【解析】選B。高度和底面半徑的國際單位都為m,體積的國際單位為m3,表達(dá)式右側(cè)πR3h3的