2022届高考物理一轮复习专题练习：牛顿运动定律

这是一份2022届高考物理一轮复习专题练习：牛顿运动定律，共18页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，解答题等内容，欢迎下载使用。
牛顿运动定律一、单选题1．如图，轻弹簧的下端固定在水平桌面上，上端放有物块P，系统处于静止状态，现用一竖直向上的力F作用在P上，使其向上做匀加速直线运动，以x表示P离开静止位置的位移，在弹簧恢复原长前，下列表示F和x之间关系的图像可能正确的是（　　）A． B．C． D．2．如图所示，固定在水平面上的斜面体C放有一个斜劈A，A的上表面水平且放有物块B．若AB运动中始终保持相对静止．以下说法正确的是
 A．若C斜面光滑，A和B由静止释放，在向下运动时，B物块可能只受两个力作用B．若C斜面光滑，A和B以一定的初速度沿斜面减速上滑，则B处于超重状态C．若C斜面粗糙，A和B以一定的初速度沿斜面减速上滑，则B受水平向左的摩擦力D．若C斜面粗糙，A和B以一定的初速度沿斜面加速下滑，则B处于超重状态3．质量为M＝1kg的木板静止在粗糙水平面上，木板与地面间的动摩擦因数为μ1，在木板的左端放置一个质量为m＝1kg、大小可忽略的铁块．铁块与木板间的动摩擦因数为μ2，取g＝10m/s2.若在铁块右端施加一个从0开始增大的水平向右的力F，假设木板足够长，铁块受木板摩擦力Ff随拉力F的变化如图所示．则两个动摩擦因数的数值为(　　)A．μ1＝0.1   μ2＝0.4 B．μ1＝0.1   μ2＝0.2C．μ1＝0.2   μ2＝0.4 D．μ1＝0.4   μ2＝0.44．中国高速铁路最高运行时速350km，被誉为中国“新四大发明”之一。几年前一位来中国旅行的瑞典人在网上发了一段视频，高速行驶的列车窗台上，放了一枚直立的硬币，如图所示。在列车行驶的过程中，硬币始终直立在列车窗台上，直到列车转弯的时候，硬币才倒下。这一视频证明了中国高铁极好的稳定性。关于这枚硬币，下列判断正确的是（　　）A．硬币直立过程中，列车一定做匀速直线运动B．硬币直立过程中，一定只受重力和支持力，处于平衡状态C．硬币直立过程中，可能受到与列车行驶方向相同的摩擦力作用D．列车加速或减速行驶时，硬币都可能受到与列车运动方向相反的摩擦力作用5．某次跳伞大赛中运动员在一座悬崖边跳伞的运动过程可简化为：运动员离开悬崖后先做自由落体运动，一段时间后，展开降落伞，习减速下降，达到安全落地速度后匀速下降。下列说法正确的是（　　）A．在自由落体运动阶段，运动员处于完全失重状态，故而不受重力作用B．在自由落体运动阶段，运动员处于超重状态C．在减速下降阶段，运动员和降落伞处于失重状态D．在匀速下降阶段，降落伞和运动员受到空气阻力的大小等于运动员和降落伞的重力6．画图是学好高中物理的一种重要手段，画出对应的运动情境图，可以让我们对物理过程的体会更加直观。如图所示。光滑水平面上有一静止的足够长的木板M，一小铁块m（可视为质点）从左端以某一初速度v向右运动。若固定木板，最终小铁块停在木板上的P点。若不固定木板，最终小铁块也会相对木板停止滑动，这种情形下，小铁块刚相对木板停止滑动时的状态图可能正确的是（　　）A． B．C．D．7．如图所示，沿平直轨道运动的车厢内有一个光滑水平桌面，一水平放置的弹簧分别与车厢侧壁和放在桌面上的小球拴接。开始时弹簧处于自然长度状态，如果旅客看到弹簧的长度变长了，则火车的运动状态可能是（　　）A．火车在向右运动，速度不断增大 B．火车在向右运动，速度不断减小C．火车在向左运动，速度保持不变 D．火车在向左运动，速度不断减小 二、多选题8．如图（a），物块和木板叠放在实验台上，物块用一不可伸长的细绳与固定在实验台上的力传感器相连，细绳水平．t=0时，木板开始受到水平外力F的作用，在t=4s时撤去外力．细绳对物块的拉力f随时间t变化的关系如图（b）所示，木板的速度v与时间t的关系如图（c）所示．木板与实验台之间的摩擦可以忽略．重力加速度取g=10m/s2．由题给数据可以得出A．木板的质量为1kgB．2s~4s内，力F的大小为0.4NC．0~2s内，力F的大小保持不变D．物块与木板之间的动摩擦因数为0.29．一质点做匀速直线运动，现对其施加一恒力，且原来作用在质点上的力不发生改变，则(　　)A．质点速度的方向总是与该恒力的方向相同B．质点速度的方向不可能总是与该恒力的方向垂直C．质点加速度的方向总是与该恒力的方向相同D．质点单位时间内速率的变化量总是不变10．一兴趣小组制作了一个简易的“水平加速度测量仪”，其内部结构如图所示，在沿水平方向安装的固定光滑杆上套一个质量为的小球，小球两侧分别与劲度系数均为的轻弹簧相连，两弹簧的另一端与盒子内壁连接．当盒子水平静止时，两根轻弹簧均处于自然长度，滑块上的指针指在O点，可通过标尺测出小球的位移．将盒子固定在车上，车沿水平直线行驶，且横杆与车身平行，某时刻发现指针向左偏离O点的距离为，弹簧的变化始终在弹性限度内．以下说法中正确的是（    ）A．该车可能正在向左运动B．此时该车的加速度方向向右C．此时该车的加速度大小为D．此时该车的加速度大小为11．如图所示，质量为m的滑块在水平面上撞向轻弹簧，当滑块将弹簧压缩了时速度减小到零，然后弹簧又将滑块向右推开。已知弹簧的劲度系数为k，滑块与水平面间的动摩擦因数为，整个过程弹簧未超过弹性限度，则（　　）
 A．滑块向左运动过程中，始终做减速运动B．滑块向右运动过程中，始终做加速运动C．滑块与弹簧接触过程中最大加速度为D．滑块向右运动过程中，当弹簧形变量时，物体的速度最大三、实验题12．为了探究“受到空气阻力时，小车速度随时间变化的规律”，小项同学采用了如图甲所示的实验装置。实验时，平衡小车与木板之间的摩擦力后，在小车上安装一薄板，以增大空气的阻力。（1）往砝码盘中加入一小砝码，在释放小车____________（选填“之前”或“之后”）接通打点计时器的电源，在纸带上打出一系列的点；（2）某次实验打下的纸带如下图乙，请读出C点对应的刻度为______，已知打点计时器的频率为，打点计时器在打C点时小车的瞬时速度______；（3）在某次实验中，得出各计数点的时间t与速度v的数据如下表，请根据表格中的实验数据，在图丙中完成小车的图像______；时间00.501.001.502.002.50速度0.120.190.230.260.280.29（4）通过对画出的图象分析可得出的实验结论：小车及薄板所受的空气阻力随速度的增大而________（选填“增大”、“减小”或“不变”）。13．某同学用图甲所示的装置测量滑块的加速度，所用器材包括：气垫导轨、气源、滑块（上方安装遮光片）、两个与计算机相连接的光电门、砝码盘和砝码等。实验步骤如下：(1)用游标卡尺测量遮光片的宽度d，如图乙，则读数为______cm；(2)实验时调节气垫导轨水平的方法是：______，调节气垫导轨，轻推滑块（未与砝码盘相连接），当遮光片经过两个光电门的遮光时间大约相等时，可认为导轨水平；(3)用细线跨过轻质定滑轮将滑块与砝码盘连接，并让细线水平拉动滑块从左边开始运动，和计算机连接的光电门能测量出遮光片经过A、B两处的光电门的遮光时间Δt1、Δt2，要测量滑块从A运动到B的加速度大小，还应测量的一个物理量及符号是：______，测出的加速度为a=______；（用所测物理量的字母表示）(4)用天平测出砝码与砝码盘的总质量m1、滑块（含遮光片）的质量m2，则根据牛顿第二定律，求得滑块的加速度为a'=______。（用所测物理量的字母及重力加速度g表示） 四、解答题14．我国自主研制了运-20重型运输机。飞机获得的升力大小F可用描写，k为系数；v是飞机在平直跑道上的滑行速度，F与飞机所受重力相等时的v称为飞机的起飞离地速度，已知飞机质量为时，起飞离地速度为66 m/s；装载货物后质量为，装载货物前后起飞离地时的k值可视为不变。（1）求飞机装载货物后的起飞离地速度；（2）若该飞机装载货物后，从静止开始匀加速滑行1 521 m起飞离地，求飞机在滑行过程中加速度的大小和所用的时间。15．为提高冰球运动员的加速能力，教练员在冰面上与起跑线距离和 ()处分别设置一个挡板和一面小旗，如图所示．训练时，让运动员和冰球都位于起跑线上，教练员将冰球以初速度击出，使冰球在冰面上沿垂直于起跑线的方向滑向挡板；冰球被击出的同时，运动员垂直于起跑线从静止出发滑向小旗，训练要求当冰球到达挡板时，运动员至少到达小旗处．假定运动员在滑行过程中做匀加速运动，冰球到达挡板时的速度为，重力加速度大小为g，求：（1）冰球与冰面之间的动摩擦因数；（2）满足训练要求的运动员的最小加速度。
 16．如图，两个滑块A和B的质量分别为mA＝1 kg和mB＝5 kg，放在静止于水平地面上的木板的两端，两者与木板间的动摩擦因数均为μ1＝0.5；木板的质量为m＝4 kg，与地面间的动摩擦因数为μ2＝0.1。某时刻A、B两滑块开始相向滑动，初速度大小均为v0＝3 m/s，A、B相遇时，A与木板恰好相对静止。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取重力加速度大小g＝10 m/s2，求：
 （1）B与木板相对静止时，木板的速度；（2）A、B开始运动时，两者之间的距离。
参考答案1．A【详解】设物块P的质量为m，加速度为a，静止时弹簧的压缩量为x0，弹簧的劲度系数为k，由力的平衡条件得，mg=kx0，以向上为正方向，木块的位移为x时弹簧对P的弹力：F1=k（x0-x），对物块P，由牛顿第二定律得，F+F1-mg=ma，由以上式子联立可得，F=k x+ma．可见F与x是线性关系，且F随着x的增大而增大，当x=0时，kx+ma＞0，故A正确，B、C、D错误．故选A．【点睛】解答本题的关键是要根据牛顿第二定律和胡克定律得到F与x的解析式，再选择图象，这是常用的思路，要注意物块P的位移与弹簧形变量并不相等．2．C【分析】对整体分析，找出整体的加速度的方向，然后将加速度正交分析，根据牛顿第二定律进行分析即可；【详解】A、若C斜面光滑，A和B由静止释放，在向下运动时，整体加速度方向沿斜面向下，如图：
 则由图可知，B受到重力、支持力和水平向左的摩擦力共三个力做用，故选项A错误；B、若C斜面光滑，A和B以一定的初速度沿斜面减速上滑，则整体加速度方向如上图所示，此时B具有竖直向下的分加速度，即处于失重状态，故选项B错误；C、若C斜面粗糙，A和B以一定的初速度沿斜面减速上滑，则整体加速度方向如上图所示，由于B具有水平向左的分加速度，则根据牛顿第二定律可知B受水平向左的摩擦力，故选项C正确；D、若C斜面粗糙，A和B以一定的初速度沿斜面加速下滑，则整体加速度方向如上图所示，此时B具有竖直向下的分加速度，即处于失重状态，故选项D错误．【点睛】解决本题的关键能够正确地受力分析，知道A和B的加速度相同，运用整体法和隔离法进行求解，本题的难度在于研究对象的选取．3．A【分析】根据图象分析二者的运动情况，先以整体为研究对象根据牛顿第二定律求解加速度大小，分析铁块的摩擦力随F 的变化关系，求解μ1；再以铁块为研究对象，根据滑动摩擦力的计算公式求解μ2．【详解】根据图线可知，当0＜F＜2N过程中，整体保持静止；当2N＜F≤6N过程中，二者以共同的加速度加速前进；当F＞6N过程中，铁块受到的摩擦力不变，说明二者打滑，发生相对运动；所以在2N＜F≤6N过程中，系统的加速度，对铁块，根据牛顿第二定律可得：F-f=ma，解得f=F+μ1g；当F=6N时f=4N，解得μ1=0.1；当F＞6N过程中，铁块的摩擦力不变，则有μ2mg=4N，解得μ2=0.4，故A正确、BCD错误．故选A．【点睛】本题主要是考查了牛顿第二定律的知识；利用牛顿第二定律答题时的一般步骤是：确定研究对象、进行受力分析、进行正交分解、在坐标轴上利用牛顿第二定律建立方程进行解答；注意整体法和隔离法的应用．4．C【详解】A．硬币直立过程中，硬币与列车间可能存在一定的摩擦力，列车做匀速直线运动时可以直立，列车在做加速度较小的加速运动时，所需要的摩擦力也会较小，也能使硬币处于直立的状态，故A错误；B．硬币直立的过程，也可能处于加速运动状态，故不一定处于平衡状态，故B错误；C．硬币直立过程中，可能受到与列车行驶方向相同的摩擦力作用，故C正确；D．列车加速时，硬币受到的摩擦力与列车的运动方向相同，列车减速行驶时，硬币受到摩擦力与列车运动方向相反，故D错误。故选C。5．D【详解】AB．在自由落体运动阶段，运动员处于完全失重状态，但是重力大小没有发生变化，故AB错误；C．在减速下降阶段，运动员和降落伞的加速度向上，降落伞受到的空气阻力大于运动员和降落伞的重力，处于超重状态，故C错误；D．在匀速下降阶段，运动员和降落伞处于平衡状态，降落伞受到的空气阻力大小等于运动员和降落伞的重力，故D正确。故选D。6．C【详解】如图所示当木板固定时，小铁块相对于地面滑行的的距离为，当木板不固定时，小铁块相对地面滑行的距离为，木板相对于地面滑行的距离为，小铁块相对于木板滑行的的距离为，由图可以看出。故选C。7．B【详解】依题意，弹簧原来处于自然状态，由题图可知若弹簧的长度突然变长了，根据牛顿第二定律可知此时小球的加速度方向与合外力方向相同，即与弹簧弹力方向相同，水平向左，则火车的加速度方向也向左，所以若火车在向右运动，则火车在减速，速度将不断减小；若火车在向左运动，则火车在加速，速度将不断增大，故选B。8．AB【详解】结合两图像可判断出0-2s物块和木板还未发生相对滑动，它们之间的摩擦力为静摩擦力，此过程力F等于f，故F在此过程中是变力，即C错误；2-5s内木板与物块发生相对滑动，摩擦力转变为滑动摩擦力，由牛顿运动定律，对2-4s和4-5s列运动学方程，可解出质量m为1kg，2-4s内的力F为0.4N，故A、B正确；由于不知道物块的质量，所以无法计算它们之间的动摩擦因数μ,故D错误.9．BC【详解】试题分析：因为原来质点做匀速直线运动，合外力为0，现在施加一恒力，质点的合力就是这个恒力，所以质点可能做匀变速直线运动，也有可能做匀变速曲线运动，这个过程中加速度不变，速度的变化率不变．但若做匀变速曲线运动，单位时间内速率的变化量是变化的．故C正确，D错误．若做匀变速曲线运动，则质点速度的方向不会总是与该恒力的方向相同，故A错误；不管做匀变速直线运动，还是做匀变速曲线运动，质点速度的方向不可能总是与该恒力的方向垂直，故B正确．考点：牛顿运动定律 10．ABD【详解】若指针向左偏离O点的距离为x，左侧弹簧处于压缩态，小球受到左侧弹簧向右的推力作用；右侧弹簧处于伸长态，小球受到右侧弹簧的向右的拉力作用，对小球，由牛顿第二定律得解得方向水平向右，所以车可能向右做加速运动，也可能向左做减速运动，C错误，ABD正确；故选ABD。11．ACD【详解】A．滑块向左接触弹簧的运动过程中，在水平方向上受到向右的弹簧的弹力和向右的摩擦力，在此过程中弹簧的弹力逐渐增大的，弹力和摩擦力的合力与运动方向始终相反，物体始终做减速运动，故A正确；B．滑块向右接触弹簧的运动是从弹簧压缩量最大时开始的，此时受到水平向右的弹力和向左的摩擦力，开始时弹簧的弹力大于摩擦力，但当弹簧伸长到一定程度，弹力和摩擦力大小相等，此后摩擦力大于弹力．所以滑块向右接触弹簧的运动过程中，是先加速，后减速，故B错误；C．由对选项A的分析可知，当弹簧的压缩量为x0时，水平方向的合力为此时合力最大，由牛顿第二定律有故C正确；D．在滑块向右接触弹簧的运动中，当弹簧的形变量为时，由胡克定律可得此时弹力和摩擦力大小相等，方向相反，在水平方向上合外力为零，之后物体开始做减速运动，所以此时速度最大，故D正确。故选ACD。12．之前                增大    【详解】（1）往砝码盘中加入一小砝码，在释放小车之前接通打点计时器的电源，在纸带上打出一系列的点。（2）毫米刻度尺应估读到0.1mm，故C点对应的刻度为1.60。A点与零刻度对齐，E点读数为4.80cm，匀变速直线运动中间时刻速度等于整段的平均速度，故打点计时器在打C点时小车的瞬时速度为（3）把各点数据标在坐标中，用平滑曲线连接各点，得到小车的图像如图所示（4）图像的斜率表示加速度，由图可知，小车的加速度逐渐减小，对小车由牛顿第二定律可得小车受到的拉力恒定，故小车及薄板所受的空气阻力随速度的增大而增大。13．0.420    打开气源    光片从A运动到B所用的时间t            【详解】(1)用游标卡尺测量遮光片的宽度d读数为0.4cm+0.02mm×10=4.20cm；(2)实验时调节气垫导轨水平的方法是：打开气源，调节气垫导轨，轻推滑块（未与砝码盘相连接），当遮光片经过两个光电门的遮光时间大约相等时，可认为导轨水平；(3)还应测量的一个物理量及符号是：遮光片从A运动到B所用的时间t，测出的加速度为(4)用天平测出砝码与砝码盘的总质量m1、滑块（含遮光片）的质量m2，则根据牛顿第二定律 求得滑块的加速度为14．(1)；（2）2m/s2，【详解】（1）空载起飞时，升力正好等于重力： 满载起飞时，升力正好等于重力：由上两式解得：（2）满载货物的飞机做初速度为零的匀加速直线运动，所以解得：由加速的定义式变形得：解得：15．（1）；（2）【详解】（1）设冰球与冰面间的动摩擦因数为μ，则冰球在冰面上滑行的加速度由速度与位移的关系知联立解得（2）设冰球运动的时间为t，则又联立解得【点睛】此题主要考查匀变速直线运动的基本规律的应用；分析物理过程，找到运动员和冰球之间的关联，并能灵活选取运动公式；难度中等。16．（1）1m/s；（2）1.9m。【详解】（1）滑块A和B在木板上滑动时，木板也在地面上滑动，设A、B和木板所受的摩擦力大小分别为f1、f2和f3，A和B相对于地面的加速度大小分别是aA和aB，木板相对于地面的加速度大小为a1，在物块B与木板达到共同速度前有   ①   ②   ③由牛顿第二定律得   ④   ⑤   ⑥设在t1时刻，B与木板达到共同速度，设大小为v1。由运动学公式有   ⑦   ⑧联立①②③④⑤⑥⑦⑧式，代入已知数据，可得B与木板相对静止时，木板的速度   ⑨（2）在t1时间间隔内，B相对于地面移动的距离为   ⑩设在B与木板达到共同速度v1后，木板的加速度大小为a2，对于B与木板组成的体系，由牛顿第二定律有   ⑪由①②④⑤式知，aA=aB；再由⑦⑧可知，B与木板达到共同速度时，A的速度大小也为v1，但运动方向与木板相反；由题意知，A和B相遇时，A与木板的速度相同，设其大小为v2，设A的速度大小从v1变到v2所用时间为t2，则由运动学公式，对木板有   ⑫对A有   ⑬在t2时间间隔内，B（以及木板）相对地面移动的距离为   ⑭在(t1+t2)时间间隔内，A相对地面移动的距离为    ⑮A和B相遇时，A与木板的速度也恰好相同，因此A和B开始运动时，两者之间的距离为   ⑯联立以上各式，代入数据，A、B开始运动时，两者之间的距离   ⑰答：（1）B与木板相对静止时，木板的速度为1m/s；（2）A、B开始运动时，两者之间的距离为1.9m。