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1、2022年高考物理大一輪復(fù)習(xí) 第三章 能力課1 牛頓運(yùn)動(dòng)定律的綜合應(yīng)用訓(xùn)練(含解析)教科版
——??超、失重和動(dòng)力學(xué)圖像問題
一、選擇題(1~3題為單項(xiàng)選擇題,4~5題為多項(xiàng)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(shí)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(cuò)。
答案 A
2.(2017·鄭
2、州質(zhì)量預(yù)測)甲、乙兩球質(zhì)量分別為m1、m2,從同一地點(diǎn)(足夠高)同時(shí)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(shí)間t0兩球的速度都已達(dá)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(shí)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(shí)加速度相同,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;運(yùn)動(dòng)到最后達(dá)到勻速時(shí),重力和阻力大小相等,mg=kv,則=,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;由圖像可知v1>v2,因此甲球質(zhì)量大于乙球質(zhì)量,選項(xiàng)
3、C正確;下落高度等于圖線與時(shí)間軸圍成的面積,可知甲球下落高度大,選項(xiàng)D錯(cuò)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(yùn)動(dòng)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(xiàng)A錯(cuò)誤;由圖像面積可得整個(gè)過程上
4、升高度是28 m,下降的高度為6 m,46 s末材料離地面的距離為22 m,選項(xiàng)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(xiàng)C、D錯(cuò)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(yùn)動(dòng),合外力F隨時(shí)間t的變化圖像如圖4所示,下列關(guān)于該物體運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)
B.第2 s末物體達(dá)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?yàn)槲矬w的質(zhì)量是1 kg,所以物體
5、加速度-時(shí)間圖像與物體的F-t相同,由圖像知,物體的加速度大小不斷改變,做變加速運(yùn)動(dòng),A項(xiàng)錯(cuò)誤;a-t圖像中,圖線與坐標(biāo)軸所圍的“面積”表示物體獲得的速度,第2 s末時(shí),物體的速度最大,vm= m/s=2 m/s,B項(xiàng)正確;前2 s內(nèi)物體沿正方向做加速運(yùn)動(dòng),2~4 s內(nèi)物體沿正方向做減速運(yùn)動(dòng),第4 s末物體速度為零,C正確,D項(xiàng)錯(cuò)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(dāng)F小于圖中A點(diǎn)值時(shí),物體的重力Mg>F,物體不動(dòng)
B.圖中A點(diǎn)值即為物體的重力值
6、C.物體向上運(yùn)動(dòng)的加速度和力F成正比
D.圖線延長線和縱軸的交點(diǎn)B的數(shù)值的絕對值等于該地的重力加速度
解析 當(dāng)0≤F≤Mg時(shí),物體靜止,選項(xiàng)A正確;當(dāng)F>Mg時(shí),即能將物體提離地面,此時(shí),F(xiàn)-Mg=Ma,a=-g,A點(diǎn)表示的意義即為F=Mg,所以選項(xiàng)B正確;直線的斜率為,故B點(diǎn)數(shù)值的絕對值為g,故選項(xiàng)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(shí)可認(rèn)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(yùn)動(dòng)過程時(shí),得到速度隨時(shí)間變化的圖像,并作出t=0.5 s時(shí)刻的切線,如圖6所示。已知小球在t=0時(shí)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(jī)械能;
(2)小球在運(yùn)動(dòng)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?。簐2=4 m/s
碰撞過程損失的機(jī)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(shí)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