2027年高考物理一轮复习 突破练习含答案018-课时作业16 牛顿运动定律的综合应用（教用）

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1．在网球比赛中，发球时，运动员会将球向上抛出，假设球向上抛出后在竖直方向运动，运动过程中球所受空气阻力大小不变、方向与运动方向相反，以竖直向上为正方向，球运动过程的v−t图像可能正确的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】球向上抛出后，向上运动过程中重力和空气阻力方向都是竖直向下的，根据牛顿第二定律有mg+f=ma1，解得a1=g+fm，向下运动过程中重力方向竖直向下而空气阻力方向竖直向上，根据牛顿第二定律有mg−f=ma2，解得a2=g−fm，所以向上运动的加速度大于向下运动的加速度，且加速度方向均向下。以竖直向上为正方向，且v−t图线的斜率表示加速度，故选C。
2．很多智能手机都有加速度传感器，能通过图像显示加速度情况。用手掌托着手机，打开加速度传感器，手掌从静止开始迅速上下运动，得到如图所示的竖直方向上加速度随时间变化的图像，该图像以竖直向上为正方向，重力加速度g取10m/s2。由此可判断出（ ）
A. 在t1～t2时间内手机处于超重状态，在t2～t3时间内手机处于失重状态
B. 手机在t2时刻运动到最高点
C. 手机在t3时刻改变运动方向
D. 手机有段时间处于完全失重状态
【答案】D
【解析】由题图可知，在t1～t2时间内手机的加速度方向竖直向上，手机处于超重状态；在t2～t3时间内手机的加速度方向仍为竖直向上，手机处于超重状态，故A错误；在t2～t3时间内手机有向上的加速度，速度方向与加速度方向相同，可知手机在t2时刻未运动到最高点，故B错误；手机在t3时刻有竖直向上的速度，没有改变运动方向，故C错误；由题图可知，在t4时刻之后有段时间内手机的加速度等于重力加速度，处于完全失重状态，故D正确。
3．如图所示，在水平轨道运动的小车中悬挂一小球，小球的质量为m，小球随小车一起运动，悬线与竖直方向的夹角θ=45∘ ，由此可知（重力加速度大小为g）（ ）
A. 悬线的张力大小为5mg
B. 小车一定向左运动
C. 小车的加速度大小为2g
D. 若θ 增大，悬线的张力在竖直方向的分量不变
【答案】D
【解析】小球随小车一起运动，竖直方向有Tcs45∘=mg，解得T=2mg，故A错误；由题图可知小球有向左的加速度，小车可能向左做加速运动，也可能向右做减速运动，故B错误；根据牛顿第二定律有mgtanθ=ma，解得a=g，故C错误；小球在竖直方向上受力平衡，若θ 增大，悬线的张力在竖直方向的分量仍与小球重力平衡，故悬线的张力在竖直方向的分量不变，故D正确。
4．（2025·福建泉州一模）如图，在粗糙水平地面上，两物块P、Q在水平向右的推力F作用下，恰好能一起向右做匀加速运动。已知P的质量为3kg，Q的质量为1kg，P与地面间、P与Q间的动摩擦因数均为0.5，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取重力加速度大小为10m/s2。某时刻将推力F减小为0.66F，则Q相对P下滑的过程中，P对地面的压力大小为（ ）
A. 23.2NB. 35.75NC. 36ND. 40N
【答案】C
【解析】在推力F作用下，两物块恰好能一起向右做匀加速运动，对P、Q整体，根据牛顿第二定律有F−μ(mP+mQ)g=(mP+mQ)a1，对物块Q，水平方向上有FN=mQa1，竖直方向上有μFN=mQg，解得F=100N；推力F减小为0.66F时，对P、Q整体，水平方向上有0.66F−μ(mPg+f)=(mP+mQ)a2，对物块Q，水平方向上有F′N=mQa2，P、Q间的滑动摩擦力大小f=μF′N，对物块P，竖直方向上，根据平衡条件有F支=mPg+f，根据牛顿第三定律，此时P对地面的压力大小F压=F支，解得F压=36N，故选C。
5．（2026·云南玉溪期中）如图甲所示，A、B两个物体相互接触，但并不黏合，静置在水平面上。水平面与物体间的摩擦力可忽略，两物体的质量分别为mA=4kg，mB=6kg。从t=0时刻开始，水平推力FA和水平拉力FB分别作用于A、B物体上，FA、FB随时间t的变化关系如图乙所示。下列说法正确的是（ ）
A. t=1.5s时，A、B分离
B. t=1.5s时，A的速度大小为1m/s
C. t=1.0s时，A对B的作用力大小为2.0N
D. 从开始运动到A、B分离，A对B弹力的冲量大小为3N⋅s
【答案】C
【解析】结合题图与数学知识可知，FA和FB与时间的关系分别为FA=(8−2t)N，FB=(2+2t)N，A、B两物体即将分离时，对整体有FA+FB=(mA+mB)a，A、B两物体之间的作用力为0，对B物体有FB=mBa，联立解得t=2s，故A错误；t=1.5s