2020版高考物理大一輪復習 第三章 能力課1 牛頓運動定律的綜合應用訓練（含解析）教科版

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1、能力課1　牛頓運動定律的綜合應用 ——??超、失重和動力學圖像問題 一、選擇題(1～3題為單項選擇題，4～5題為多項選擇題) 1．如圖1甲所示，小物塊從足夠長的光滑斜面頂端由靜止自由滑下。下滑位移x時的速度為v，其x－v2圖像如圖乙所示，取g＝10 m/s2，則斜面傾角θ為(　　) 圖1 A．30° B．45° C．60° D．75° 解析　由x－v2圖像可知小物塊的加速度a＝5 m/s2，根據(jù)牛頓第二定律得，小物塊的加速度a＝gsin θ，所以θ＝30°，A對，B、C、D錯。 答案　A 2．(2017·鄭州質(zhì)量預測)甲、乙兩球質(zhì)量分別為m1、m2，從同一地點(足

2、夠高)同時由靜止釋放。兩球下落過程所受空氣阻力大小f僅與球的速率v成正比，與球的質(zhì)量無關(guān)，即f＝kv(k為正的常量)。兩球的v－t圖像如圖2所示。落地前，經(jīng)時間t0兩球的速度都已達到各自的穩(wěn)定值v1、v2。則下列判斷正確的是(　　) 圖2 A．釋放瞬間甲球加速度較大 B.＝ C．甲球質(zhì)量大于乙球質(zhì)量 D．t0時間內(nèi)兩球下落的高度相等 解析　釋放瞬間，兩球受到的阻力均為0，此時加速度相同，選項A錯誤；運動到最后達到勻速時，重力和阻力大小相等，mg＝kv，則＝，選項B錯誤；由圖像可知v1＞v2，因此甲球質(zhì)量大于乙球質(zhì)量，選項C正確；下落高度等于圖線與時間軸圍成的面積，可知甲球下落高

3、度大，選項D錯誤。 答案　C 3．(2016·南昌模擬)圖3甲中的塔吊是現(xiàn)代工地必不可少的建筑設(shè)備，圖乙為150 kg的建筑材料被吊車豎直向上提升過程的簡化運動圖像，g取10 m/s2，下列判斷正確的是(　　) 圖3 A．前10 s懸線的拉力恒為1 500 N B．46 s末材料離地面的距離為22 m C．0～10 s材料處于失重狀態(tài) D．在30～36 s鋼索最容易發(fā)生斷裂 解析　由圖可知前10 s內(nèi)材料的加速度a＝0.1 m/s2，由F－mg＝ma可知懸線的拉力為1 515 N，選項A錯誤；由圖像面積可得整個過程上升高度是28 m，下降的高度為6 m，46 s末材料離地面

4、的距離為22 m，選項B正確；因30～36 s 材料加速度向下，材料處于失重狀態(tài)，F(xiàn)mg，鋼索最容易發(fā)生斷裂，選項C、D錯誤。 答案　B 4.質(zhì)量m＝1 kg的物體在合外力F作用下由靜止開始做直線運動，合外力F隨時間t的變化圖像如圖4所示，下列關(guān)于該物體運動情況的說法正確的是(　　) 圖4 A．0～1 s內(nèi)物體沿正方向做勻加速直線運動 B．第2 s末物體達到的最大速度2 m/s C．第4 s末物體速度為0 D．第4 s末物體回到出發(fā)位置 解析　因為物體的質(zhì)量是1 kg，所以物體加速度－時間圖像與物體的F－t相同，由圖像知，物體的加速度

5、大小不斷改變，做變加速運動，A項錯誤；a－t圖像中，圖線與坐標軸所圍的“面積”表示物體獲得的速度，第2 s末時，物體的速度最大，vm＝ m/s＝2 m/s，B項正確；前2 s內(nèi)物體沿正方向做加速運動，2～4 s內(nèi)物體沿正方向做減速運動，第4 s末物體速度為零，C正確，D項錯誤。 答案　BC 5．如圖5甲所示，地面上有一質(zhì)量為M的重物，用力F向上提它，力F變化而引起物體加速度變化的函數(shù)關(guān)系如圖乙所示，則以下說法中正確的是(　　) 圖5 A．當F小于圖中A點值時，物體的重力Mg>F，物體不動 B．圖中A點值即為物體的重力值 C．物體向上運動的加速度和力F成正比 D．圖線延長線和縱

6、軸的交點B的數(shù)值的絕對值等于該地的重力加速度 解析　當0≤F≤Mg時，物體靜止，選項A正確；當F＞Mg時，即能將物體提離地面，此時，F(xiàn)－Mg＝Ma，a＝－g，A點表示的意義即為F＝Mg，所以選項B正確；直線的斜率為，故B點數(shù)值的絕對值為g，故選項D正確。 答案　ABD 二、非選擇題 6．在物體下落過程中，速度小于10 m/s時可認為空氣阻力與物體速度成正比關(guān)系。某科研小組在研究小球下落后的運動過程時，得到速度隨時間變化的圖像，并作出t＝0.5 s時刻的切線，如圖6所示。已知小球在t＝0時刻釋放，其質(zhì)量為0.5 kg，重力加速度g取10 m/s2，求： 圖6 (1)小球與地面第一次碰撞過程中損失的機械能； (2)小球在運動過程中受到空氣阻力的最大值。 解析　(1)由圖像可知，小球第一次與地面碰撞前瞬間速度v1＝5 m/s 碰撞后瞬間速度大小：v2＝4 m/s 碰撞過程損失的機械能：ΔE＝mv－mv 代入數(shù)據(jù)可得ΔE＝2.25 J。 (2)由圖像可得t＝0.5 s時小球加速度 a＝＝4 m/s2 由牛頓第二定律：mg－f＝ma 由于：f＝kv 得k＝0.75 則：fmax＝3.75 N。 答案　(1)2.25 J　3.75 N 5