新教材2023年高考物理总复习 考案4 周测卷四 牛顿运动定律和运动学规律的综合问题课件

4 ． (2023·江 西 高 三 阶 段 练 习 ) 如 图 所 示 ， 在 冬 季 奥 运 会 冰 壶 比 赛
中，若某回合运动员想将冰壶送到与出手点相距25 m的目标位置，该运
动员正对目标位置，以大小为3 m/s的初速度将冰壶推出，同时另外两名
运动员从冰壶运动的起点，沿冰壶运动的路线用毛刷摩擦冰面，使冰壶
和冰面的动摩擦因数变为原来的一半。已知毛刷不摩擦冰面时冰壶和冰
面的动摩擦因数为0.02，重力加速度大小g取10 m/s2。若冰壶恰好到达目
标位置，则运动员用毛刷摩擦冰面的距离为( A )
A．5 m
B．10 m
C．15 m
D．20 m
[解析]冰壶做匀变速直线运动，根据匀变速运动的规律有 2a1x1＝v20－ v21，2a2x2＝v21，根据牛顿第二定律 F＝ma＝μmg，可知 a1＝12μ＝0.1 m/s2， a2＝μg＝0.2 m/s2，x1＋x2＝x＝25 m，解得运动员用毛刷摩擦冰面的距离 x1＝5 m。故选 A。
7．(2022·北京模拟预测)在“探究加速度与物体受力、物体质量的 关系”实验中，将具有加速度测量功能的智能手机固定在小车上，改装 成如图1所示的装置来测量小车加速度。小车的质量M＝300 g，槽码的 质量m＝30 g。小车由静止释放，设小车前进的方向为正方向，通过手 机软件测得加速度随时间变化图像如图2所示，其中减速过程中加速度 超过了手机的显示范围。关于此实验的分析，下列说法正确的是( D )
考案四
[周测卷四 牛顿运动定律和运动学规 律的综合问题]
本试卷满分100分，考试时间90分钟。 一、单项选择题：本题共8小题，每小题4分，共32分。每小题只有 一个选项符合题目要求。 1．(2022·辽宁阜蒙县高三开学考试)如图所示，水平传送带A、B两 端相距s＝3.5 m，工件与传送带间的动摩擦因数μ＝0.1，工件滑上A端瞬 时速度vA＝4 m/s，到达B端的瞬时速度设为vB，则下列说法错误的是(g 取10 m/s2)( D )
B．5 m D．15 m
[解析]小物块沿斜面向上运动时加速度大小为 a＝gsin α＋μgcos α＝ 10 m/s2。物块运动到最高点的时间 t＝va0＝1 s<1.5 s，由于 mgsin α＝ μmgcos α，小物块运动到最高点速度为 0 时即停止，故此时小物块离斜面 底端的距离为 x＝2va20＝5 m。故选 B。
[解析]因为有空气阻力，设为 f，对上升过程，根据牛顿第二定律有 a1＝mgm＋f，下降过程中 a2＝mgm－f，所以 a1>a2，根据运动学公式，上升 过程有 h＝12a1t21，v1＝ 2a1h，下降过程有 h＝12a2t22，v2＝ 2a2h，比较各 式可知 v2<v1，t2>t1。故 D 正确，ABC 错误。
A．0～t1 和 t2～t3 时间内，运动员在用毛刷擦冰面 B．t1～t2 时间内，冰壶的加速度大小为v1－t2 v2 C．t1～t2 时间内，冰壶的位移大小为12(v1＋v2)·(t2－t1) D．0～t3 时间内，冰壶的平均速度大小为13(v0＋v1＋v2)
[解析]v-t 图线的斜率表示加速度，由图知 t1～t2 时间内图线斜率小， 说明加速度小，由牛顿第二定律 a＝mf ＝μmmg＝μg 知 t1～t2 时间内冰壶与 冰面间的动摩擦因数小，说明运动员在用毛刷擦冰面；0～t1 和 t2～t3 时间 内图线斜率大，动摩擦因数大，说明此时间段运动员没有用毛刷擦冰面， A 错误；由加速度定义式 a＝ΔΔvt 知 t1～t2 时间内，冰壶的加速度大小为 a ＝vt12－ －vt12，B 错误；v-t 图线与坐标轴围的面积表示位移，在 t1～t2 时间内，
A．若传送带不动，则vB＝3 m/s B．若传送带以速度v＝4 m/s逆时针匀速转动，vB＝3 m/s C．若传送带以速度v＝2 m/s顺时针匀速转动，vB＝3 m/s D．若传递带以速度v＝2 m/s顺时针匀速转动，vB＝2 m/s
[解析]若传送带不动，由匀变速运动规律可知 v2B－v2A＝－2as，a＝μg， 代入数据解得 vB＝3 m/s，故 A 正确；当满足选项 B、C、D 中的条件时， 工件所受滑动摩擦力跟传送带不动时一样，还是向左，加速度还是 μg， 所以工件到达 B 端时的瞬时速度仍为 3 m/s，故 BC 正确，D 错误。
11．(2023·山东淄博高三模拟)古代劳动人民常用夯锤(如图甲)将地 砸实，打夯时四个劳动者每人分别握住夯锤的一个把手，一个人喊号， 号声一响，四人同时用力将地上质量为90 kg的夯锤竖直向上提起；号音 一落，四人同时松手，夯锤落下将地面砸实。以竖直向上为正方向，若 某次打夯过程松手前夯锤运动的v-t图像如图乙所示。不计空气阻力，g 取10 m/s2，下列说法正确的是( BD )
[解析]根据图像分析可得前 6 s 下降的高度为 16 m－10 m＝6 m，v ＝ ΔΔht ＝66 m/s＝1 m/s，前 6 s 的平均速度等于 1 m/s，A 错误；根据图像分 析可得 v1 ＝ΔΔht ＝16－ 8 4 m/s＝1.5 m/s，前 8 s 的平均速度大小为 1.5 m/s， B 正确；图像分析可得，斜率表示速度，前 4 s 速度在增大，升降机在向 下加速，处于失重状态，C 错误；8～12 s，速度在减小，升降机在向下 减速，处于超重状态，D 正确。
12．(2023·河北唐山高三模拟)一质量 m＝2 kg 的滑块在恒力 F 作用 下沿水平面运动，其运动过程的xt －t(其中 x 为滑块的位移)图像如图所示， 重力加速度大小为 g＝10 m/s2，则下列说法中正确的是( BD )
A．滑块受力F的大小为20 N B．滑块运动的加速度大小为10 m/s2 C．1 s末滑块的速度为10 m/s D．0～1 s内滑块的位移为10 m
D．2
L g
[解析]如图所示，
以 O 点为圆心、A 为圆周的最高点、AB 为弦作圆。设∠OAB 为 α， 则 LAB＝2Lcos α，LAB＝12at2，ma＝mgcos α，解得 t＝2 Lg。故选 D。
6．(2023·河北模拟预测)体育课上，老师训练同学做接球游戏，将 一只篮球竖直向上抛出，篮球运动过程所受空气阻力与其速度成正比， 不计篮球在水平方向的侧向风力和空气对篮球的浮力作用。关于篮球从 抛出点再回到抛出点过程中的运动图像正确的是( C )
A
B
C
D
[解析]篮球竖直向上抛出，由于受到空气阻力和重力作用，上升过程 中速度变小，空气阻力向下且变小 F 合＝Ff＋mg＝ma，加速度变小，故 A 错误；下降过程中速度变大，空气阻力向上且变大，有 F′合＝mg－F′f ＝ma′，故加速度变小，即可看出上升过程的平均加速度较大，而上升 过程与下降过程位移大小相同，又 h＝12at2，所以上升过程的时间较短， 故 B 错误；上升过程速度逐渐变小，到最高点为零，下降过程速度由零 开始增大，故 C 正确，D 错误。
10．(2023·上海市七宝中学模拟预测)在某次升降机竖直舱送高空作 业人员的过程中，其高度h随时间t变化关系的图像如图所示，则有关该 人员的说法正确的是( BD )
A．前6 s的平均速度大于1 m/s B．前8 s的平均速度大小为1.5 m/s C．前4 s处于超重状态 D．8～12 s处于超重状态
2．(2022·云南高三期末)在有空气阻力的情况下，以初速度v1从地
面竖直上抛一个小球，经过时间t1，小球到达最高点；又经过时间t2，小
球从最高点落到抛出点，小球着地时的速度为v2，则( D )
A．v2>v1，t2>t1
B．v1＝v2，t1＝t2
C．v1＝v2，t2<t1
D．v2<v1，t2>t1
3．(2023·全国高三专题练习)一小物块从倾角为 α＝30°足够长的斜面 底端以初速度 v0＝10 m/s 沿斜面向上运动(如图所示)，已知物块与斜面间 的动摩擦因数 μ＝ 33，g 取 10 m/s2，则物块在运动时间 t＝1.5 s 时离斜面 底端的距离为( B )
A．3.75 m C．6.25 m
[解析]物块在水平面上运动时，受到滑动摩擦力即为合力，根据牛顿 第二定律有 f＝μmg＝ma，则产生的加速度大小均为 a＝μg，可知物块都 做匀减速直线运动，根据匀变速直线运动规律可得，物块的运动时间为 t ＝va＝μvg，物块运动的位移为 x＝2va2＝2vμ2g，可知运动的位移和时间与质量 无关。由于两物块与水平面间的动摩擦因数相同，则初速度大的物块运 动的位移大，初速度大的物块运动的时间长。
冰壶的位移大小为 x＝12(v1＋v2)(t2－t1)，C 正确；根据平均速度的定义式
v ＝xt ，知在 0～t3 时间内，冰壶的平均速度大小为
v
＝x总＝12v0＋v1t1＋12v1＋v2t2－t1＋12v2t3－t2
t总
t3
＝v0－v2t12＋t3v1t2＋v2t3，D 错误。故选 C。
二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。每小题有多 个选项符合题目要求，全部选对得4分，选对但不全的得2分，有选错的 得0分。
8 ． (2023·河 北 高 三 模 拟 ) 图 (a) 为 北 京 冬 奥 会 冰 壶 比 赛 中 的 一 个 画 面。比赛中，为了使冰壶滑行得更远，运动员可以用毛刷擦冰壶运行前 方的冰面，使冰壶与冰面间的动摩擦因数减小。假设某运动员以初速度 v0沿冰面将冰壶推出，冰壶做直线运动直到停止的过程中，其速度时间 (v-t)图像如图(b)所示，则下列判定正确的是( C )
9．(2022·广东高三学业考试)如图所示，质量不等的A、B两个物块 分别以大小不同的初速度在水平面上运动，已知两物块与水平面间的动 摩擦因数相同，则下列说法正确的是( CD )
A．质量大的物块运动的位移大 B．质量大的物块运动的时间长 C．初速度大的物块运动的位移大 D．初速度大的物块运动的时间长
A．放手机与不放手机相比，小车加速过程中的加速度较大 B．放手机与不放手机相比，小车加速过程中细线对小车的拉力较 小 C．小车与制动器碰撞前的速度大小约为2.4 m/s D．此手机的质量约为170g
[解析]对小车和槽码的整体，由牛顿第二定律可知 a＝mm＋gM，因放 上手机后，M 变大，则加速度减小，即放手机后，小车加速过程中的加 速度较小，A 错误；对小车分析可知 变大，则 T 变大，B 错误；由 a－t 图像可知，图像的“面积” 等于速度的变化量，则小车与制动器碰撞前的速度大小约为 v＝0.6×1.6 m/s≈1.0 m/s，C 错误；由图像可知，加速阶段的加速度为 a＝0.6 m/s2， M＝300 g，m＝30 g 带入 a＝m＋Mmg＋m机，可得 m 机＝170 g，D 正确。
A．松手后，夯锤立刻落下做自由落体运动 B．夯锤离地的最大高度为0.45 m C．夯锤上升过程中的时间为0.45 s D．松手前，夯锤所受合外力大小为300 N
[解析]松手后，因为惯性，夯锤要继续向上运动一段后，再自由下落， A 错误；松手后，夯锤继续向上运动的时间为 t2＝vg＝0.15 s，夯锤离地的 最大高度为 hm＝12vm(t1＋t2)＝0.45 m，B 正确；夯锤上升过程中的时间为 t＝t1＋t2＝0.6 s，C 错误；图像的斜率表示加速度，松手前，夯锤竖直向 上做加速度 a＝130 m/s2 的匀加速直线运动。对夯锤松手前，受力分析有 F 合＝ma，解得 F 合＝300 N，D 正确。故选 BD。
[解析]根据匀变速直线运动的位移公式 x＝v0t＋12at2，变形得xt ＝v0＋ 12at，对比xt －t 图像得 v0＝5 m/s，a2＝5 m/s2，解得 a＝10 m/s2,1 s 末滑块 的速度为 v1＝v0＋at＝15 m/s,0～1 s 内滑块的位移为 x1＝v0t＋12at2＝10 m， 由牛顿第二定律可得 F 合＝ma＝20 N，由于摩擦力未知，恒力 F 的方向 也未知，所以 F 不一定等于 F 合，因此 AC 错误，BD 正确。故选 BD。
5．(2023·内蒙古高三阶段练习)如图所示，在与坡底B点的距离为L 的山坡上，竖直固定一长度为L的直杆AO，O为山坡的中点，A端与坡 底B之间连接一根光滑的细钢绳。现让一穿在钢绳上的小环从A点由静止 开始沿钢绳无摩擦地滑下，则小环在钢绳上滑行的时间为( D )
A．12
L g
B．
L g
C．
2L g