高三物理一輪 3.3牛頓運(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用一課后鞏固訓(xùn)練（含解析）.doc

第課時(shí)牛頓運(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用一(超重、失重、動(dòng)力學(xué)圖像)【測(cè)控導(dǎo)航表】知識(shí)點(diǎn)題號(hào)1.超重、失重1、4、112.對(duì)圖像的理解2、3、53.圖像的應(yīng)用6、7、9、10、124.傳送帶問題816題為單選題;79題為多選題1.(2012梅州模擬)在位于印度安得拉邦斯里赫里戈達(dá)島的薩蒂什達(dá)萬(wàn)航天中心,一枚pslv-c14型極地衛(wèi)星運(yùn)載火箭攜帶七顆衛(wèi)星發(fā)射升空,成功實(shí)現(xiàn)“一箭七星”發(fā)射,相關(guān)圖片如圖所示.則下列說法中不正確的是(a)a.火箭發(fā)射時(shí),噴出的高速氣流對(duì)火箭的作用力大于火箭對(duì)氣流的作用力b.發(fā)射初期,火箭處于超重狀態(tài),但它受到的重力卻越來越小c.高溫高壓燃?xì)鈴幕鸺膊繃姵鰰r(shí)對(duì)火箭的作用力與火箭對(duì)燃?xì)獾淖饔昧Υ笮∠嗟萪.發(fā)射的七顆衛(wèi)星進(jìn)入軌道正常運(yùn)轉(zhuǎn)后,均處于完全失重狀態(tài)解析:由作用力與反作用力大小相等,可知選項(xiàng)a不正確;火箭發(fā)射初期,因?yàn)榛鸺蛏霞铀龠\(yùn)動(dòng),故處于超重狀態(tài),隨著火箭距地越來越遠(yuǎn),所受的重力也越來越小,選項(xiàng)b正確;由作用力與反作用力的關(guān)系可知選項(xiàng)c正確;衛(wèi)星進(jìn)入軌道正常運(yùn)轉(zhuǎn)后,所受的萬(wàn)有引力充當(dāng)向心力,此時(shí)各衛(wèi)星均處于完全失重狀態(tài),選項(xiàng)d正確.故選a.2.(2013綿陽(yáng)高三一模)一枚火箭由地面豎直向上發(fā)射,其vt圖像如圖所示,則下列說法正確的是(a)a.t3時(shí)刻火箭距地面最遠(yuǎn)b.t2t3的時(shí)間內(nèi),火箭在向下降落c.t1t2的時(shí)間內(nèi),火箭處于失重狀態(tài)d.0t3的時(shí)間內(nèi),火箭始終處于失重狀態(tài)解析:vt圖像的斜率為加速度,由圖可知,0t2時(shí)間為加速階段,向上運(yùn)動(dòng),處于超重狀態(tài),t2t3時(shí)間為減速階段,向上運(yùn)動(dòng),處于失重狀態(tài),故只有選項(xiàng)a正確.3.水平地面上有一直立的輕彈簧,下端固定,上端與物體a相連接,整個(gè)系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài),如圖(甲)所示.現(xiàn)用一豎直向下的力f作用在物體a上,使a向下做一小段勻加速直線運(yùn)動(dòng)(彈簧一直處在彈性限度內(nèi)),在此過程中力f的大小與物體向下運(yùn)動(dòng)的距離x間的關(guān)系圖像正確的是圖(乙)中的(d)解析:未施加外力時(shí)kx0=mg,有力f作用過程中f+mg-k(x+x0)=ma,即:f=kx+ma,故選項(xiàng)d正確.利用彈簧考查牛頓運(yùn)動(dòng)定律、變力做功、機(jī)械能守恒及動(dòng)能定理,一直是高考考查熱點(diǎn).處理該類問題的關(guān)鍵是明確研究對(duì)象在初、末位置的受力情況,正確分析研究過程中的能量轉(zhuǎn)化,選擇相應(yīng)規(guī)律列方程解決.4.如圖所示,a為電磁鐵,掛在支架c上,放到臺(tái)秤的托盤中,在它的正下方有一鐵塊b,鐵塊b靜止時(shí),臺(tái)秤示數(shù)為g,當(dāng)電磁鐵通電后,在鐵塊被吸引上升的過程中,臺(tái)秤的示數(shù)將(a)a.變大b.變小c.大于g,但是一恒量d.先變大,后變小解析:鐵塊被吸起上升的過程中,由于電磁鐵a對(duì)b的吸引力越來越大,b做加速度變大的加速上升運(yùn)動(dòng),對(duì)整個(gè)系統(tǒng)而言,處于超重現(xiàn)象越來越明顯的狀態(tài)(可以認(rèn)為系統(tǒng)重心也在做加速度變大的加速上升運(yùn)動(dòng)),所以臺(tái)秤的示數(shù)應(yīng)大于g,且不斷變大.故選a.5.(2012江蘇南通月考)用相同材料制成的橡皮條彼此平行地沿水平方向拉同一質(zhì)量為m的物塊,且每根橡皮條的伸長(zhǎng)量均相同,物塊m在橡皮條拉力的作用下所產(chǎn)生的加速度a與所用橡皮條的數(shù)目n的關(guān)系如圖所示.下列措施中能使圖線的縱截距改變的是(b)a.僅改變橡皮條的伸長(zhǎng)量b.僅改變物體與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)c.僅改變橡皮條的勁度系數(shù)d.僅改變物塊的質(zhì)量解析:由牛頓第二定律得:nkx-mg=ma,a=nkxm-g,圖線的縱截距為-g,故選b.6.某物體做直線運(yùn)動(dòng)的vt圖像如圖(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(b)解析:由題圖(甲)可知前兩秒物體沿正方向做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng),所以前兩秒受力恒定且為正方向,xt圖為拋物線,故選項(xiàng)c、d錯(cuò)誤;26 s內(nèi)物體沿正方向做勻減速直線運(yùn)動(dòng),速度減小到零后再沿負(fù)方向做勻加速直線運(yùn)動(dòng),所以受力恒定且為負(fù)方向,故選項(xiàng)a錯(cuò)誤;68 s物體沿負(fù)方向做勻減速直線運(yùn)動(dòng),所以受力恒定且為正方向,故選項(xiàng)b正確.7.(2012湛江模擬)一根質(zhì)量分布均勻的長(zhǎng)繩ab,在水平外力f的作用下,沿光滑水平面做直線運(yùn)動(dòng),如圖(甲)所示.繩內(nèi)距a端x處的張力t與x的關(guān)系如圖(乙)所示,由圖可知(ac)a.水平外力f=6 nb.繩子的質(zhì)量m=3 kgc.繩子的長(zhǎng)度l=2 md.繩子的加速度a=2 m/s2解析:取x=0,對(duì)a端進(jìn)行受力分析,f-t=ma,又a端質(zhì)量趨近于零,則f=t=6 n,選項(xiàng)a正確;由于不知繩子的加速度,其質(zhì)量也無(wú)法得知,選項(xiàng)b、d均錯(cuò)誤;由題圖知繩長(zhǎng)度為2 m,選項(xiàng)c正確.無(wú)論對(duì)哪種圖像,都可以從圖線在兩坐標(biāo)軸的截距的物理意義來理解.有的圖像的斜率、面積也具有物理意義,這都要結(jié)合物理規(guī)律仔細(xì)推敲,認(rèn)真求解.8.如圖(甲)所示,足夠長(zhǎng)的傳送帶與水平面夾角為,以速度v0逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng).在傳送帶的上端輕輕放置一個(gè)質(zhì)量為m的小木塊,小木塊與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)tan ,則圖(乙)中能客觀地反映小木塊的運(yùn)動(dòng)關(guān)系的是(bd)解析:小木塊被剛放上時(shí)做勻加速直線運(yùn)動(dòng),所受摩擦力沿斜面向下,加速度為a1,mgsin +mgcos =ma1.當(dāng)小木塊的速度與傳送帶速度相同后,因傳送帶足夠長(zhǎng),且a2,在at圖像中b項(xiàng)正確;在vt圖像中,圖線的斜率表示加速度,選項(xiàng)d正確.傾斜的傳送帶問題中要注意滑動(dòng)摩擦力方向的判斷,滑動(dòng)摩擦力的方向與相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向相反,所以物體的滑動(dòng)摩擦力可能沿斜面向上,也可能沿斜面向下,受力分析中,分清這兩種情況是非常重要的.9.(2012宿州二模)放在水平地面上的一物塊,受到方向不變的水平推力f的作用,f的大小與時(shí)間t的關(guān)系如圖(甲)所示,物塊速度v與時(shí)間t的關(guān)系如圖(乙)所示.取重力加速度g=10 m/s2.由此兩圖線可以得出物塊(ac)a.質(zhì)量為0.5 kgb.與地面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.2c.在t=3 s時(shí)刻的加速度為2 m/s2d.在t=3 s時(shí)刻的速度為3 m/s解析:根據(jù)題圖,在46 s內(nèi),水平推力f=2 n,物塊以v=4 m/s的速度做勻速直線運(yùn)動(dòng),這說明物塊受到的滑動(dòng)摩擦力f=f=2 n,又f=mg,所以mg=2 n;在24 s內(nèi),水平推力f=3 n,物塊做勻加速直線運(yùn)動(dòng),加速度a=2 m/s2.根據(jù)牛頓第二定律,有f-f=ma,聯(lián)立以上各式并代入數(shù)據(jù)可得m=0.5 kg,=0.4.選項(xiàng)b錯(cuò)誤,選項(xiàng)a、c正確.由圖(乙),可知t=3 s時(shí)刻的速度為2 m/s,選項(xiàng)d錯(cuò)誤.10.質(zhì)量為40 kg的雪橇在傾角=37的斜面上向下滑動(dòng),所受的空氣阻力與速度成正比.今測(cè)得雪橇運(yùn)動(dòng)的vt圖像如圖所示,且ab是曲線的切線,b點(diǎn)坐標(biāo)為(4,15),cd是曲線的漸近線.(g=10 m/s2,sin 37=0.6,cos 37=0.8)試求:(1)空氣的阻力系數(shù)k;(2)雪橇與斜坡間的動(dòng)摩擦因數(shù).解析:對(duì)雪橇由牛頓運(yùn)動(dòng)定律得mgsin -n-kv=man=mgcos 由圖像得a點(diǎn)對(duì)應(yīng)速度va=5 m/s加速度aa=15-54 m/s2=2.5 m/s2最終雪橇勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)的最大速度vm=10 m/s,a=0把以上va、aa和vm、a的數(shù)值分別代入式并聯(lián)立式解得=0.125,k=20 ns/m.答案:(1)20 ns/m(2)0.12511.(2013攀枝花質(zhì)檢)在2008年北京殘奧會(huì)開幕式上,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.為了探求上升過程中運(yùn)動(dòng)員與繩索和吊椅間的作用,可將過程簡(jiǎn)化.一根不可伸縮的輕繩跨過輕質(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65 kg,吊椅的質(zhì)量為15 kg,不計(jì)定滑輪與繩子間的摩擦,重力加速度取g=10 m/s2.當(dāng)運(yùn)動(dòng)員與吊椅一起正以加速度a=1 m/s2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.解析:法一:(1)設(shè)運(yùn)動(dòng)員和吊椅的質(zhì)量分別為m和m,繩拉運(yùn)動(dòng)員的力為f.以運(yùn)動(dòng)員和吊椅整體為研究對(duì)象,受到重力的大小為(m+m)g,向上的拉力為2f,如圖(甲),根據(jù)牛頓第二定律2f-(m+m)g=(m+m)a得f=440 n根據(jù)牛頓第三定律,運(yùn)動(dòng)員拉繩的力大小為440 n,方向豎直向下.(2)以運(yùn)動(dòng)員為研究對(duì)象,運(yùn)動(dòng)員受到三個(gè)力的作用,重力大小mg,繩的拉力f,吊椅對(duì)運(yùn)動(dòng)員的支持力n.如圖(乙),根據(jù)牛頓第二定律f+n-mg=ma,得n=275 n根據(jù)牛頓第三定律,運(yùn)動(dòng)員對(duì)吊椅的壓力大小為275 n,方向豎直向下.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)員豎直向下的拉力大小為f,對(duì)吊椅的壓力大小為n.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)員的支持力大小為n.分別以運(yùn)動(dòng)員和吊椅為研究對(duì)象,根據(jù)牛頓第二定律有:f+n-mg=maf-n-mg=ma由得f=440 n,n=275 n,方向均為豎直向下.答案:(1)440 n,方向豎直向下(2)275 n,方向豎直向下12.(2012廣元中學(xué)月考)一物塊以一定的初速度沿斜面向上滑,利用速度傳感器可以在計(jì)算機(jī)屏幕上得到其速度大小隨時(shí)間的變化關(guān)系圖像如圖所示,取g=10 m/s2,求:(1)物塊上滑和下滑的加速度大小a1、a2;(2)物塊向上滑行的最大距離x;(3)斜面的傾角.解析:(1)物塊上滑的加速度大小a1=|v1t1|=40.5 m/s2=8 m/s2物塊下滑的加速度大小a2=v2t2