2011届高考物理二轮复习 第2讲 牛顿运动定律与力学、电学中的匀速直线运动

第一篇专题知能突破专题一相互作用与物体的运动第2讲牛顿运动定律与力学、电学中的匀速直线运动1．有一列火车正在做匀加速直线运动，从某时刻开始计时，第1分钟内，发现火车前进了180 m．第6分钟内发现火车前进了360 m，则火车的加速度为()A．0.01 m/s2 B．0.05 m/s2C．36 m/s2D．180 m/s2答案：A2．下列所给的质点位移图象和速度图象中能反映运动质点回到初始位置的是()解析：在位移图象中，初、末位置的坐标相同表示质点能回到初始位置，故A正确，C 错误；在速度图象中，正向位移和负向位移的大小相等表示质点能回到初始位置，故B 错误，D正确．答案：AD3．某同学在学习了动力学知识后，绘出了一个沿直线运动的物体的加速度a、速度v、位移x随时间变化的图象如图所示，若该物体在t＝0时刻，初速度均为零，则下列图象中表示该物体沿单一方向运动的图象是()解析：A项位移正负交替，说明物体做往复运动，B项物体先做匀加速运动，再做匀减速运动，然后做反向匀加速运动，再做反向匀减速运动，周而复始；C项表示物体先做匀加速运动，再做匀减速运动，循环下去，物体始终单向运动，C正确，D项从面积判断物体速度有负值出现，不是单向运动．答案：C图1－2－104．(2010·北京东城区检测)如图1－2－10所示，在光滑水平面上运动的物体，刚好能越过一个倾角为α的固定在水平面上的光滑斜面做自由落体运动，落地时的速度为v ，不考虑空气阻力及小球滚上斜面瞬间的能量损失，下列说法正确的是( )A ．小球冲上斜面前在水平面上的速度应大于vB ．小球在斜面上运动的时间为v g sin αC ．斜面的长度为v 22g sin αD ．小球在斜面上运动的加速度大于g sin α解析：由题意可知，小球运动到斜面最顶端的速度恰好为0，小球上升过程中做匀减速运动，加速度为g sin α，D 错误．小球滚上斜面到自由落体落地的过程中只有重力做功，机械能守恒，故小球冲上斜面前在水平面上的速度应等于v ，A 错误；小球在斜面上运动的时间为t ＝v g sin α，B 正确；斜面的长度为x ＝v 22g sin α，C 正确． 答案：BC5.如图1－2－11所示，质量为m 、带电荷量为＋q 的滑块，沿绝缘斜面匀速下滑，当滑块滑至竖直向下的匀强电场区域时，滑块的运动状态为(已知qE <mg )( )A ．继续匀速下滑B ．将加速下滑C ．将减速下滑D ．上述三种情况都有可能发生图1－2－11解析：滑块进入电场前，沿绝缘斜面匀速下滑，受力情况满足mg sin θ＝μmg cos θ，进入电场后(mg＋qE)sin θ＝μ(mg＋qE)·cos θ，仍满足平衡条件，故滑块将继续匀速下滑．答案：A6. (2010·上海单科，18)如图为质量相等的两个质点A、B在同一直线上运动的v－t图象．由图1－2－12所示可知()图1－2－12 A．在t时刻两个质点在同一位置B．在t时刻两个质点速度相等C．在0～t时间内质点B比质点A位移大D．在0～t时间内合外力对两个质点做功相等解析：根据v－t图的意义可知t时刻A、B两质点的速度相等，B项正确．再结合动能定理可知D项正确．v－t图中的面积表示对应时间内的位移，由图可知0～t时间内质点B比质点A的位移大，C项正确．由于两质点的初始位置不确定，故不能确定t时刻两质点的位置，故A选项错误．答案：BCD7．图1－2－13是某景点的山坡滑道图片，为了探究滑行者在滑道直线部分AE滑行的时间．技术人员通过测量绘制出如图1－2－14所示的示意图．AC是滑道的竖直高度，D点是AC竖直线上的一点，且有AD＝DE＝10 m，滑道AE可视为光滑，滑行者从坡顶A点由静止)开始沿滑道AE向下做直线滑动，g取10 m/s2，则滑行者在滑道AE上滑行的时间为( Array图1－2－13图1－2－14A. 2 s B．2 s C. 3 s D．2 2 s解析：AE 两点在以D 为圆心、半径为R ＝10 m 的圆上，在AE 上的滑行时间与沿AD 所在的直径自由下落的时间相同，t ＝4R g ＝2 s ，选B. 答案：B8．(2010·广东惠州调研)让小球分别沿倾角不同的光滑斜面从静止开始滚下，正确的结论有( )A ．倾角一定时，小球在斜面上的位移与时间成正比B ．倾角一定时，小球在斜面上的速度与时间成正比C ．斜面长度一定时，小球从顶端滚到底端时的速度与倾角无关D ．斜面长度一定时，小球从顶端滚到底端所需的时间与倾角无关解析：设斜面倾角为θ，长度为L ，小球沿光滑斜面下滑的加速度为a ，根据牛顿第二定律有：mg sin θ＝ma ⇒a ＝g sin θ，小球沿斜面做匀加速直线运动，所以小球的位移x ＝12g sin θ·t 2，即位移与时间的平方成正比，A 错误；小球在斜面上的速度v ＝g sin θ·t ，即速度与时间成正比，B 正确；小球从顶端滑到底端的速度为v ，由运动学公式有：v 2＝2g sin θ·L ，C 错误；L ＝12g sin θ·t 2，所以时间与倾角有关，D 错误． 答案：B9．如图1－2－15甲所示，A 、B 两物体叠放在光滑水平面上，对物体A 施加一水平力F ，F —t 图象如图1－2－15乙所示，两物体在力F 作用下由静止开始运动，且始终相对静止，规定水平向右为正方向，则下列说法正确的是( )图1－2－15A．两物体在4 s时改变运动方向B．在1 s～3 s时间内两物体间摩擦力为零C．6 s时两物体的速度为零D．B物体所受的摩擦力方向始终与力F的方向相同解析：两物体在0～1 s内，做加速度增大的变加速运动，在1 s～3 s内，做匀加速运动，在3 s～4 s内，做加速度增大的变加速运动，在4 s～6 s内，做加速度减小的变加速运动，故两物体一直向一个方向运动，A、C错误，D正确.1 s～3 s时间内两物体做匀加速运动，对B进行受力分析可知两物体间的摩擦力不为零，B错误．答案：D10.(2010·福建理综，16)质量为2 kg的物体静止在足够大的水平地面上，物体与地面间的动摩擦因数为0.2，最大静摩擦力与滑动摩擦力大小视为相等．从t＝0时刻开始，物体受到方向不变、大小呈图1－2－16 周期性变化的水平拉力F的作用，F随时间t的变化规律如图1－2－16所示．重力加速度g取10 m/s2，则物体在t＝0至t＝12 s这段时间的位移大小为()A．18 m B．54 m C．72 m D．198 m解析：物体与地面间最大静摩擦力Ff=μmg=0.2×2×10 N=4 N．由题给F-t图象知0～3 s内，F=4 N，说明物体在这段时间内保持静止不动.3～6 s内，F=8 N，说明物体做匀加速运动，加速度a= =2 m/s2.6 s末物体的速度v=at=2×3=6(m/s)，在6～9 s内物体以6 m/s的速度做匀速运动.9～12 s内又以2 m/s2的加速度做匀加速运动，作v-t图象如图．故0～12 s内的位移x= ×2+6×6=54(m)．答案：B11．如图1－2－17所示，一小轿车从高为10 m 、倾角为37°的斜坡顶端从静止开始向下行驶，当小轿车到达底端时进入一水平面，在斜坡底端115 m 的地方有一池塘，发动机在斜坡上产生的牵引力为2×103 N ，在水平地面上调节油门后，发动机产生的牵引力为1.4×104 N ，小轿车的质量为2 t ，小轿车与斜坡及水平地面间的动摩擦因数均为0.5(g 取10 m/s 2)．求：图1－2－17(1)小轿车行驶至斜坡底端时的速度；(2)为使小轿车在水平地面上行驶而不掉入池塘，在水平地面上加速的时间不能超过多少？(轿车在行驶过程中不采用刹车装置)解析：(1)小轿车在斜坡上行驶时F 1＋mg sin 37°－μmg cos 37°＝ma 1代入数据得斜坡上小轿车的加速度a 1＝3 m/s 2由v 12＝2a 1x 1＝2a 1h /sin 37°得行驶至斜坡底端时的速度v 1＝10 m/s.(2)在水平地面上加速时F 2－μmg ＝ma 2代入数据得a 2＝2 m/s 2关闭油门后减速μmg ＝ma 3代入数据得a 3＝5 m/s 2关闭油门时轿车的速度为v 2，v 22－v 122a 2＋v 222a 3＝x 2得v 2＝20 m/s ，t ＝v 2－v 1a 2＝5 s 即在水平地面上加速的时间不能超过5 s.答案：(1)10 m/s (2)5 s12.为了最大限度地减少道路交通事故，2009年8月15日，全国开始了“集中整治酒后驾驶违法行为”专项行动．这是因为一般驾驶员酒后的反应时间比正常时慢了0.1～0.5 s ，易发生交通事故．图示是《驾驶员守则》中的安全距离图示和部分安全距离表格(如图1－2－18所示). 车速v(km/h)反应距离 s (m) 刹车距离 x (m) 停车距离 L (m) 4010 10 20 6015 22.5 37.5 80 A 40 60(1)请根据表格中的数据计算驾驶员的反应时间．(2)如果驾驶员的反应时间相同，请计算出表格中A 的数据．(3)如果路面情况相同，车在刹车后所受阻力恒定，取g ＝10 m/s 2，请计算出刹车后汽车所受阻力与车重的比值．(4)假设在同样的路面上，一名饮了少量酒后的驾驶员驾车以72 km/h 速度行驶，在距离一学校门前50 m 处发现有一队学生在斑马线上横过马路，他的反应时间比正常时慢了0.2 s ，会发生交通事故吗？解析：(1)车速v 1＝40 km/h ＝403.6m/s ，由于在反应时间内汽车仍匀速行驶，根据车速v 和反应距离s 可计算驾驶员的反应时间Δt ＝s 1v 1＝10403.6s ＝0.90 s. 图1－2－18(2)如果驾驶员的反应时间相同，由s 1v 1＝s 3v 3可计算出表格中A 的数据为 s 3＝s 1v 3v 1＝10×8040 m ＝20 m. (3)如果路面情况相同，假设阻力与车重的比值为μ，则 v 2＝2axμmg ＝maμ＝v 22gx将v 1＝40 km/h 、x 1＝10 m 、g ＝10 m/s 2代入可得：μ＝0.62.(4)车速v ＝72 km/h ＝20 m/s ，反应时间Δt ＝0.90 s ＋0.2 s ＝1.1 s 驾驶员的反应距离s ＝v Δt ＝20×1.1 m ＝22 m刹车距离x ＝v 22a ＝v 22μg＝32.3 m. 停车距离L ＝s ＋x ＝54.3 m由于停车距离L >50 m ，故会发生交通事故．答案：(1)0.90 s (2)20 (3)0.62 (4)会。