綜合強化練(三)牛頓運動定律的綜合應用(40分鐘60分)一、選擇題1.(6分)(2024·淮安高一檢測)一載人深潛器從水面開始下潛到某深處,最后返回到水面的速度隨時間變化關系如圖所示,下列時段中深潛器處于超重狀態的是 ()A.0~1min B.1~3minC.3~4min D.8~10min【解析】選C。v-t圖像斜率代表加速度,斜率正負代表加速度方向,0~1min加速度方向向下,處于失重狀態,故A錯誤;1~3min加速度為0,處于平衡狀態,故B錯誤;3~4min加速度方向向上,處于超重狀態,故C正確;8~10min加速度方向向下,處于失重狀態,故D錯誤。2.(6分)如圖甲所示,小李握著下方靜止懸掛一水瓶子的力傳感器,當小李上下移動瓶子時,得到如圖乙所示的F-t圖像。從圖像可推知t1到t2過程中手臂的運動可能是 ()A.向下、停頓、向上B.向上、停頓、向下C.向下、向上、勻速、向上、向下D.向上、向下、勻速、向下、向上【解析】選A。t1到t2過程中的第一階段拉力先小于重力后大于重力,水瓶子先失重后超重,所以手臂先加速向下運動,后減速向下運動;當拉力和重力相等時水瓶子處于停頓或勻速運動狀態;t1到t2過程中的第二階段拉力先大于重力后小于重力,水瓶子先超重后失重,所以水瓶子先向上加速運動,后向上減速運動。綜上可知t1到t2過程中手臂的運動可能是向下、停頓、向上,故選A。3.(6分)(2024·滄州高一檢測)北京時間2023年7月29日,保定一中女足勇奪世界中學生足球錦標賽亞軍。賽前隊員進行顛球訓練,用腳背將球以2.08m/s的速率豎直向上顛起,最后球以2.00m/s的速率落回到腳背。設足球離開和落回時腳背離地的距離不變,下列關于足球在空中運動的說法中正確的是 ()A.上升和下降過程中加速度方向與速度方向始終相反B.上升和下降過程中加速度方向與速度方向始終相同C.上升和下降過程中加速度方向相同D.上升和下降過程中加速度大小不變【解析】選C。上升過程中,足球做減速運動,加速度方向與速度方向相反;下降過程中,足球做加速運動,加速度方向與速度方向相同,故A、B錯誤;上升和下降過程中加速度方向都向下,加速度方向相同,故C正確;設足球上升過程中上升的最大高度為h,根據動力學公式有v12=2a1h,v22=2【補償訓練】在電梯內放一體重計,電梯靜止時,小花站在體重計上示數為50kg,電梯運動過程中,某段時間內小花發現體重計示數如圖所示,在這段時間內下列說法正確的是 ()A.電梯一定豎直向上加速運動B.電梯一定豎直向下加速運動C.小花所受的重力變小了D.電梯的加速度大小為g5【解析】選D。電梯靜止時,體重計示數為50kg,說明小花同學的質量為50kg,某段時間內小花發現體重計示數為40kg,根據牛頓第二定律可得mg-N=ma,解得a=mg-Nm=504.(6分)(多選)(2024·汕頭高一檢測)原地縱跳摸高是籃球運動員訓練彈跳力的必備項目。如圖所示,運動員小王從直立狀態開始屈腿下蹲,使重心下移,調整好姿勢后,由靜止開始發力,蹬地起跳后離開地面,豎直向上運動直到最高點。空氣阻力忽略不計,對以上運動過程分析正確的是 ()A.蹬地起跳時,地面受到的壓力和小王受到的支持力大小相等B.蹬地起跳時,小王對地面的壓力大于他的重力C.屈腿下蹲過程,小王受到的重力和支持力是一對平衡力D.到達最高點時,小王受力平衡【解析】選A、B。蹬地起跳時,地面受到的壓力和小王受到的支持力是一對相互作用力,一定大小相等,故A正確;蹬地起跳時,小王加速上升,故小王所受的支持力大于自身的重力,結合A選項分析可知,小王對地面的壓力大于他的重力,故B正確;屈腿下蹲過程,小王先加速后減速,不是平衡狀態,即小王受到的重力和支持力不是一對平衡力,故C錯誤;到達最高點時,小王處于完全失重狀態,受力不平衡,故D錯誤。5.(6分)(多選)同一乘客分別三次乘坐不同的電梯上樓,過程中都經歷了電梯加速上升階段。假設三次的加速度大小相同,且乘客相對電梯均靜止,如圖甲、乙、丙所示。在上述加速階段中,下列說法正確的是 ()A.三種方式乘客均受到了電梯地板的摩擦力作用B.只有在甲種方式中,乘客才受到了摩擦力作用C.在丙種方式中,乘客受到電梯地板的支持力最大D.三種方式中的乘客均處于超重狀態【解析】選C、D。電梯加速上升階段,在甲種方式中,乘客受到支持力、重力、沿電梯向上的摩擦力作用;在乙種方式中,乘客受到支持力、重力、水平向右的摩擦力作用;在丙種方式中,乘客受到支持力、重力,故在甲、乙兩種方式中,乘客受到了摩擦力作用,故A、B錯誤。在甲種方式中,乘客受到電梯地板的支持力為FN1=mgcosθ;在乙種方式中,根據牛頓第二定律有FN2-mg=masinθ,乘客受到電梯地板的支持力為FN2=mg+masinθ;在丙種方式中,根據牛頓第二定律有FN3-mg=ma,乘客受到電梯地板的支持力為FN3=mg+ma。可得FN1<FN2<FN3,故在丙種方式中,乘客受到電梯地板的支持力最大,故C正確。三種方式中的乘客均有向上的加速度,處于超重狀態,故D正確。【總結提升】利用牛頓第二定律分解加速度的情景:當物體所受的力兩兩垂直,加速度的方向不在力的方向上時,把加速度分解在力的方向上,在兩個垂直的方向上分別用牛頓第二定律求解。6.(6分)(多選)(2024·濰坊高一檢測)如圖甲,一廂式貨車在平直公路上由靜止開始向左運動,其運動的v-t圖像如圖乙所示,車廂中放置一質量為50kg的貨物,其與車廂間的動摩擦因數為0.25,在運動過程中貨物一直未與車廂壁碰撞,則下列說法正確的是(設車廂地板保持水平,最大靜摩擦力等于滑動摩擦力,g取10m/s2) ()A.第1s內,貨物不受摩擦力B.第2s內,貨物受向左的摩擦力,大小為125NC.第3s內,貨物不受摩擦力D.第3s內,貨物受向左的摩擦力,大小為125N【解析】選B、D。第1s內,貨車從靜止開始向左做勻加速直線運動,加速度為a1=Δv1Δt1=21m/s2=2m/s2,貨物與貨車間的最大靜摩擦力為fm=μmg=125N,貨物的最大加速度為a=fmm=μg=2.5m/s2>27-22-1m/s2=5m/s2>2.5m/s2,可知貨車相對于貨物向左運動,貨物相對于貨車向右運動,受到向左的滑動摩擦力,大小為f=fm=125N,故B正確;第3s內,貨車做勻速直線運動,速度為7m/s,2s末貨物的速度為v物=a1t+at=4.5m/s<7m/s,3s末貨物的速度為v'物=a1t+at'=7m/s,可知貨車相對于貨物向左運動,貨物相對于貨車向右運動,受到向左的滑動摩擦力,大小為【補償訓練】(多選)很多智能手機都有加速度傳感器,能通過圖像顯示加速度情況。用手掌托著智能手機,打開加速度傳感器,把手機向上拋出,然后又在拋出點接住手機,得到如圖所示的加速度隨時間變化的圖像,圖中t1=0.38s,t2=0.55s,t3=0.66s,t4=1.26s,取重力加速度g=10m/s2,由此可判斷出 ()A.t1時刻手機處于失重狀態B.t2時刻手機的速度最大C.t4時刻手機離開手掌D.手機離開手掌后上升的高度為0.45m【解析】選B、D。t1時刻手機向上的加速度最大,處于超重狀態,故A錯誤;t2時刻之前,加速度為正,速度為正,做加速運動,t2時刻之后,加速度為負,開始減速,所以t2時刻手機的速度最大,故B正確;手機離開手掌時只受重力,加速度為-10.0m/s2,所以t3時刻手機離開手掌,故C錯誤;由題圖知t3時刻手機離開手掌,t4時刻手機回到手掌,手機離開手掌后上升的高度為h=12g(t4-t3二、計算題7.(12分)(2024·西城高一檢測)物理課學習了超重與失重現象后,某同學回家乘坐電梯時用心體會了一下,發現從電梯上升到停止的過程中,他經歷了先加速再勻速,最后減速的運動過程。每次都是在17層到18層(他住18層)的過程中,有明顯減速的感覺。有一天,該同學用手機測出電梯減速時的加速度大小為0.5m/s2,設該同學的質量為60kg,g取10m/s2,求:(1)電梯從17層到18層減速過程中,該同學處于超重狀態還是失重狀態。(2)減速過程中,該同學對電梯底面的壓力大小。(3)電梯以多大的加速度減速時,電梯底面對他的支持力為零。【解析】(1)電梯從17層到18層減速過程中,加速度向下,所以該同學處于失重狀態。(2)減速過程中,對該同學,根據牛頓第二定律有:mg-FN=ma代入數據解得FN=m(g-a)=60×(10-0.5)N=570N。(3)電梯底面對該同學的支持力為零時,根據牛頓第二定律有:mg=ma'解得a'=10m/s2。答案:(1)失重狀態(2)570N(3)10m/s28.(12分)(2024·中山高一檢測)質量為3m的木箱內裝有質量分別為m和2m的小球A物塊B,兩根長度均為L的細線分別連接A和箱頂、A和B,兩根細線與豎直、水平方向分別成30°角,如圖甲所示,物塊B位于箱底且與箱底的動摩擦因數為μ1,取m=1kg,g=10m/s2,最大靜摩擦力等于滑動摩擦力。(1)用豎直向上F1=84N的恒力勻加速提起箱子,B未發生相對滑動,求A、B間細線的拉力大小;(2)要使(1)問中的B不發生相對滑動,μ1應滿足什么條件?(3)如圖乙所示,若將B固定于箱底,用水平向右的恒力F2勻加速拖動箱子,箱子與地面間的動摩擦因數μ2=33,則為使A、B間細線張力剛好為零,F2【解析】(1)對木箱和A、B整體分析,根據牛頓第二定律有F1-(3m+m+2m)g=(3m+m+2m)a對A受力分析,豎直方向有T1cos30°-mg-T2sin30°=ma水平方向有T1sin30°=T