（江浙選考1）2022年高考物理總復(fù)習(xí) 第四章 牛頓運(yùn)動(dòng)定律 考點(diǎn)強(qiáng)化練9 直線運(yùn)動(dòng)中力和運(yùn)動(dòng)的綜合應(yīng)用

（江浙選考1）2022年高考物理總復(fù)習(xí) 第四章 牛頓運(yùn)動(dòng)定律 考點(diǎn)強(qiáng)化練9 直線運(yùn)動(dòng)中力和運(yùn)動(dòng)的綜合應(yīng)用1.(2018浙江杭州預(yù)測(cè))2018年02月07日人類現(xiàn)役運(yùn)力最強(qiáng)的火箭重型獵鷹(Falcon Heavy)成功在肯尼迪航天中心完成了發(fā)射并完成一、二級(jí)火箭回收。其中一級(jí)火箭回收的過程可以簡(jiǎn)化為:獵鷹火箭發(fā)射上升至3 436 m的高空后開始下落,經(jīng)過幾秒到達(dá)距地面3 256 m高度處,立即打開反推器開始勻速下降50 s,快到達(dá)地面前改變反推器而減速,成功落地時(shí)速度為4 m/s。重力加速度的大小g取10 m/s2,不考慮空氣阻力。(1)求該火箭從靜止開始下落至3 256 m高度處所需的時(shí)間及其在此處速度的大小;(2)若該火箭總質(zhì)量m=5 000 kg,試求火箭在減速下降時(shí)受反推器作用力的大小。2.如圖甲所示,初始有一質(zhì)量m=5 kg的物塊以速度v0=10 m/s在水平地面上向右滑行,在此時(shí)刻給物塊施加一水平外力F,外力F隨時(shí)間t的變化關(guān)系如圖乙所示,作用3 s時(shí)間后撤去外力F,規(guī)定水平向右為正方向,已知物塊與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)=0.2,重力加速度g取10 m/s2。求:(1)撤去拉力F時(shí)物塊的速度大小;(2)物塊向右滑行的總位移。3.(20172018學(xué)年浙江臺(tái)州市書生中學(xué)高一上)如圖質(zhì)量為2 kg的物體在40 N水平推力作用下,1 s內(nèi)沿豎直墻壁從靜止開始下滑3 m。求:(g取10 m/s2)(1)物體與墻間的動(dòng)摩擦因數(shù);(2)若在1 s末時(shí)把水平推力改為140 N,計(jì)算物體一共能夠滑動(dòng)的位移。4.(20172018學(xué)年浙江寧波北侖中學(xué)高二下學(xué)期期中)如圖甲所示,滑沙運(yùn)動(dòng)時(shí),沙板相對(duì)沙地的速度大小會(huì)影響沙地對(duì)沙板的摩擦因數(shù)。假設(shè)滑沙者的速度超過8 m/s時(shí),滑沙板與沙地間的動(dòng)摩擦因數(shù)就會(huì)由1=0.5變?yōu)?=0.25。可簡(jiǎn)化為如圖乙所示,一滑沙者從傾角=37°的坡頂A處由靜止開始下滑,滑至坡底B(B處為一平滑小圓弧)后又滑上一段水平地面,最后停在C處。已知滑板與水平地面的動(dòng)摩擦因數(shù)恒為3=0.4,AB坡長(zhǎng)L=26 m,sin 37°=0.6,不計(jì)空氣阻力,求滑沙者(1)到B處時(shí)的速度大小;(2)在水平地面上運(yùn)動(dòng)的最大距離;(3)在AB段下滑與BC段滑動(dòng)的時(shí)間之比。5.甲(20172018學(xué)年浙江金華一中高一上學(xué)期第二次段考)如圖甲所示,木板OA可繞軸O在豎直平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng),某研究小組利用此裝置探索物塊在方向始終平行于斜面、大小為F=8 N的力作用下加速度與斜面傾角的關(guān)系。已知物塊的質(zhì)量m=1 kg,通過DIS實(shí)驗(yàn),得到如圖乙所示的加速度與斜面傾角的關(guān)系圖線。若物塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.2,假定物塊與木板間的最大靜摩擦力始終等于滑動(dòng)摩擦力,g取10 m/s2。試問:(1)圖乙中圖線與縱坐標(biāo)交點(diǎn)a0多大?(2)圖乙中圖線與軸交點(diǎn)坐標(biāo)分別為1和2,木板處于該兩個(gè)角度時(shí)的摩擦力指向何方?說明在斜面傾角處于1和2之間時(shí)物塊的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。乙(3)如果木板長(zhǎng)L=2 m,傾角為37°,物塊在F的作用下由O點(diǎn)開始運(yùn)動(dòng),為保證物塊不沖出木板頂端,力F最多作用多長(zhǎng)時(shí)間?(sin 37°=0.6,cos 37°=0.8)6.每逢周末,許多餐廳生意火爆,常常人滿為患,為能服務(wù)更多的顧客,服務(wù)員需要用最短的時(shí)間將菜肴送至顧客處。某次服務(wù)員用單手托托盤方式(如圖),要求全程托盤水平,托盤和手之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.2,碗和托盤之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.125,服務(wù)員上菜最大速度為2.5 m/s,位移10 m,假設(shè)服務(wù)員加速、減速運(yùn)動(dòng)過程中是勻變速直線運(yùn)動(dòng),且可認(rèn)為最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力。(重力加速度g取10 m/s2)(1)求服務(wù)員運(yùn)動(dòng)的最大加速度;(2)求服務(wù)員上菜所用的最短時(shí)間;(3)若服務(wù)員不小心手上沾了油,手和托盤間的動(dòng)摩擦因數(shù)變成了0.1,碗和托盤之間的動(dòng)摩擦因數(shù)不變,求服務(wù)員的最大加速度。7.如圖所示,將質(zhì)量m=1 kg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(duì)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=10 N,使圓環(huán)由靜止開始沿桿加速向上運(yùn)動(dòng),已知環(huán)與桿間動(dòng)摩擦因數(shù)=0.5。求:(1)F作用2 s時(shí)圓環(huán)的速度是多大?(2)2 s后撤去力F,圓環(huán)繼續(xù)沿桿上滑的最大距離是多少?8.如圖所示,傾角為37°,長(zhǎng)為L(zhǎng)=16 m的傳送帶,轉(zhuǎn)動(dòng)速度為v=10 m/s,動(dòng)摩擦因數(shù)=0.5,在傳送帶頂端A處無初速度地釋放一個(gè)質(zhì)量為m=0.5 kg的物體。已知sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,g取10 m/s2。求:(1)傳送帶順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),物體從頂端A滑到底端B的時(shí)間;(2)傳送帶逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),物體從頂端A滑到底端B的時(shí)間。9.風(fēng)洞是一種人工產(chǎn)生和控制氣流的管道狀實(shí)驗(yàn)設(shè)備,以模擬飛行器或物體周圍氣體的流動(dòng),研究氣流對(duì)物體的作用。在風(fēng)洞飛行表演中,設(shè)表演者的質(zhì)量m=60 kg,穩(wěn)定的氣流作用于人體向上產(chǎn)生大小不變的風(fēng)力。(g取10 m/s2)(1)在某次表演中,表演者從靜臥于高度為0的安全網(wǎng)上開始,經(jīng)過t=2 s到達(dá)h=4 m的高處,求表演者受到的風(fēng)力大小。(2)假定風(fēng)洞的總高度h0=25 m,而且距底部安全網(wǎng)10 m以上范圍內(nèi)風(fēng)力的大小變?yōu)?40 N(方向不變),要表演者不離開風(fēng)洞口,求風(fēng)力作用時(shí)間不能超過多少。10.民航客機(jī)都有緊急出口,發(fā)生意外情況時(shí)打開緊急出口,狹長(zhǎng)的氣囊會(huì)自動(dòng)充氣生成一條通向地面的斜面,乘客可沿斜面滑行到地面上。如圖所示,某客機(jī)緊急出口離地面高度AB=3.0 m,斜面氣囊長(zhǎng)度AC=5.0 m,要求緊急疏散時(shí)乘客從氣囊上由靜止下滑到地面的時(shí)間不超過2 s,g取10 m/s2,求:(1)乘客在氣囊上滑下的加速度至少為多大?(2)乘客和氣囊間的動(dòng)摩擦因數(shù)不得超過多大?(忽略空氣阻力)考點(diǎn)強(qiáng)化練9直線運(yùn)動(dòng)中力和運(yùn)動(dòng)的綜合應(yīng)用1.答案 (1)6 s60 m/s(2)85 000 N解析 (1)物體做自由落體運(yùn)動(dòng),由公式h=及公式v1=gt1代入數(shù)據(jù)可求得:t1=6 s;v1=60 m/s。(2)物體勻速下降時(shí),設(shè)下降的高度為h2,時(shí)間為t2則:h2=v1t2解得:h2=3 000 m。物體減速時(shí):F-mg=mav2-=-2ah3h3=3 256-3 000=256 m解得:F=85 000 N2.答案 (1)2 m/s(2)19 m解析 (1)在第1 s內(nèi)物體的加速度大小為a1=4 m/s2第1 s末的速度v1=v0-a1t=6 m/s。在第2 s內(nèi)加速度大小為a2=0,即物塊做勻速直線運(yùn)動(dòng)。在第3 s內(nèi)加速度大小為a1=4 m/s2。所以撤去F時(shí)物塊的速度大小為v=v1-a1t=2 m/s。(2)撤去F之后,物塊的加速度大小為a3=2 m/s2,運(yùn)動(dòng)時(shí)間t'=1 s。物塊運(yùn)動(dòng)的v-t圖象如圖所示,物塊向右滑行的總位移為x=t+v1t+t+t'=19 m。3.答案 (1)0.2(2)7.5 m解析 (1)由位移時(shí)間公式得:H=at2解得:a=6 m/s2。由牛頓第二定律知:mg-Ff=ma所以有:Ff=mg-ma=(2×10-2×6)N=8 N。由滑動(dòng)摩擦力公式Ff=FN得:=0.2。(2)1 s末物體的速度v1=at=6 m/s當(dāng)推力為140 N時(shí),摩擦力變?yōu)?Ff'=0.2×140 N=28 N>20 N;故物體做減速運(yùn)動(dòng);加速度a'= m/s2=-4 m/s2物體最終會(huì)靜止在豎直墻壁上,下落的距離為:H'= m=4.5 m;物體一共能夠滑動(dòng)的位移:h=H+H'=7.5 m。4.答案 (1)12 m/s(2)18 m(3)53解析 (1)滑沙板的速度較小時(shí):ma1=mgsin -1mgcos 代入數(shù)據(jù)可得:a1=2 m/s2速度達(dá)到8 m/s時(shí)的位移:x1= m=16 m?；嘲宓乃俣容^大時(shí):ma2=mgsin -2mgcos 代入數(shù)據(jù)可得:a2=4 m/s2設(shè)到達(dá)B的速度為v2,則:=2a2(L-x1)代入數(shù)據(jù)可得:v2=12 m/s。(2)滑沙板在水平面上的加速度:a3=-3g=-4 m/s2由位移速度公式可得:x3= m=18 m。(3)滑沙板的速度達(dá)到8 m/s的時(shí)間:t1= s=4 s第二段時(shí)間:t2= s=1 s滑沙板在水平面上的時(shí)間:t3= s=3 s所以在AB段下滑與BC段滑動(dòng)的時(shí)間之比:5.答案 (1)6 m/s2(2)當(dāng)木板傾角為1時(shí),摩擦力沿斜面向下;當(dāng)木板傾角為2時(shí),摩擦力沿斜面向上;當(dāng)角處于1和2之間時(shí)物塊靜止(3)3.1 s解析 (1)當(dāng)木板水平放置時(shí),物塊的加速度為a0,此時(shí)滑動(dòng)摩擦力Ff=FN=mg=0.2×1×10 N=2 N由牛頓第二定律F-Ff=ma0求得a0= m/s2=6 m/s2(2)當(dāng)木板傾角為1時(shí),摩擦力沿斜面向下;當(dāng)木板傾角為2時(shí),摩擦力沿斜面向上;當(dāng)角處于1和2之間時(shí)物塊靜止。(3)力F作用時(shí)間最長(zhǎng)時(shí),撤去力后物塊滑到斜面頂端時(shí)速度恰好減小到零。設(shè)力F作用時(shí)物塊的加速度為a1,由牛頓第二定律得:F-mgsin 37°-mgcos 37°=ma1a1= m/s2=0.4 m/s2撤去力F后物塊的加速度大小為a2,由牛頓第二定律mgsin 37°+mgcos 37°=ma2a2= m/s2=7.6 m/s2設(shè)物塊不沖出木板頂端,力F最長(zhǎng)作用時(shí)間為t。則撤去力F時(shí)的速度v=a1t位移s1=a1t2撤去力F后運(yùn)動(dòng)的距離s2=由題意有L=s1+s2由以上各式得t= s3.1 s6.答案 (1)1.25 m/s2(2)6 s(3)1 m/s2解析 (1)設(shè)碗的質(zhì)量為m,托盤的質(zhì)量為M,以最大加速度運(yùn)動(dòng)時(shí),以碗為研究對(duì)象,根據(jù)牛頓第二定律得Ffm=1mg=ma,a=1g=1.25 m/s2對(duì)碗和托盤整體,根據(jù)牛頓第二定律得Ff=2(M+m)g=(M+m)a',解得a'=2 m/s2要使碗不打滑,故最大加速度為a=1.25 m/s2(2)加速運(yùn)動(dòng)時(shí)間t1=2 s,位移x1=vmt1=×2.5×2=2.5 m,減速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t2=t1=2 s,位移x2=x1=2.5 m,勻速運(yùn)動(dòng)位移x3=L-x1-x2=5 m,勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)間t3=2 s,最短時(shí)間t=t1+t2+t3=6 s。(3)碗與托盤相對(duì)靜止a11g=0.125×10=1.25 m/s2,手與托盤相對(duì)靜止a22g=0.1×10 m/s2=1 m/s2,要使托盤不滑落,最大加速度am=1 m/s2。7.答案 (1)2 m/s(2)0.2 m解析 (1)由受力分析和牛頓第二定律及運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律可知Fcos 37°-mgsin 37°-Ff=ma1,mgcos 37°=FN+Fsin 37°,Ff=FN,2 s時(shí)圓環(huán)的速度v=a1t1,聯(lián)立解得v=2 m/s。(2)撤去外力后,由牛頓第二定律及運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律得mgsin 37°+Ff'=ma2,FN'=mgcos 37°,Ff'=FN',代入數(shù)值解得t2=0.2 s,x1=t2=0.2 m。8.答案 (1)4 s(2)2 s解析 (1)傳送帶順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),物體相對(duì)傳送帶向下運(yùn)動(dòng),則物體所受滑動(dòng)摩擦力沿斜面向上,相對(duì)傳送帶向下勻加速運(yùn)動(dòng)根據(jù)牛頓第二定律有mgsin 37°-mgcos 37°=ma解得a=2 m/s2根據(jù)L=at2得t=4 s。(2)傳送帶逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),當(dāng)物體下滑速度小于傳送帶轉(zhuǎn)動(dòng)速度時(shí),物體相對(duì)傳送帶向上運(yùn)動(dòng),則物體所受滑動(dòng)摩擦力沿傳送帶向下,設(shè)物體的加速度大小為a1,由牛頓第二定律得mgsin 37°+mgcos 37°=ma1,則有a1=10 m/s2設(shè)當(dāng)物體運(yùn)動(dòng)速度等于傳送帶轉(zhuǎn)動(dòng)速度時(shí)經(jīng)歷的時(shí)間為t1,位移為x1,則有t1=1 s,x1=a1=5 m<L=16 m當(dāng)物體運(yùn)動(dòng)速度等于傳送帶速度瞬間,有mgsin 37°>mgcos 37°,則下一時(shí)刻物體相對(duì)傳送帶向下運(yùn)動(dòng),受到傳送帶向上的滑動(dòng)摩擦力。設(shè)當(dāng)物體下滑速度大于傳送帶轉(zhuǎn)動(dòng)速度時(shí)物體的加速度為a2,則mgsin 37°-mgcos 37°=ma2,解得a2=2 m/s2x2=L-x1=11 m,又因?yàn)閤2=vt2+a2,解得t2=1 s(t2=-11 s舍去),所以t總=t1+t2=2 s。9.答案 (1)720 N(2)(3) s解析 (1)由勻加速上升h=,得a=2 m/s2,由F-mg=ma,得F=720 N。(2)10 m內(nèi):由=2a1h1,得v1=2 m/s,由v1=a1t1,得t1= s。10 m以上:表演者減速上升,有風(fēng)時(shí)mg-F2=ma2,得a2=1 m/s2,無風(fēng)時(shí)a3=g=10 m/s2。要表演者不離開風(fēng)洞,臨界情況是到達(dá)風(fēng)洞口速度為零,由=15,得v2= m/s。而由v2=v1-a2t2,得t2=(2) s,故t=t1+t2=(3) s。10.答案 (1)2.5 m/s2(2)0.44解析 (1)根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式s=at2得a=2.5 m/s2。(2)根據(jù)牛頓第二定律mgsin -Ff=ma,又Ff=FN,FN=mgcos 解得=0.44所以,乘客和氣囊間的動(dòng)摩擦因數(shù)不得超過0.44。