1、1专题 3 牛顿运动定律一选择题1. （2019 年 1 月云南昆明复习诊断测试）如图甲所示，一块质量为 mA=2kg 的木板 A 静止在水平地面上，一个质量为 mB=1kg 的滑块 B 静止在木板的左端，对 B 施加一向右的水平恒力 F，一段时间后 B 从 A 右端滑出，A 继续在地面上运动一段距离后停止，此过程中 A 的速度随时间变化的图像如图乙所示。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度取 g=10m/s2。则下列说法正确的是A.滑块与木板之间的动摩擦因数为 0.6B.木板与地面之间的动摩擦因数为 0.1C.F 的大小可能为 9ND.F 的大小与板长 L 有关【参考答案】BD【命题意图
2、】本题考查对速度-时间图像的理解、叠加体受力分析、牛顿运动定律和匀变速直线运动规律的运用。【方法归纳】对于速度图像给出解题信息问题，从速度图像的斜率得出加速度，由速度图像面积得出位移。对于叠加体问题，采用隔离法分析受力，利用牛顿运动定律列方程解答。22. （2019 广东惠州第三次调研）如图所示，足够长的传送带与水平面夹角为 ，以速度 v0逆时针匀速转动，在传送带的上端轻轻放置一个质量为 m 的小木块，小木块与传送带间的动摩擦因数 tan ，则图中能客观地反映小木块的速度随时间变化关系的是【参考答案】D【命题意图】本题考查传送带、牛顿运动定律、速度图像及其相关知识点。【方法归纳】物体在倾斜传送
3、带上运动，要注意当物体速度小于传送带速度时，滑动摩擦力是动力，大于传送带速度时，滑动摩擦力是阻力。3.绰号“威龙”的第五代制空战机歼20 具备高隐身性、高机动性能力，为防止极速提速过程中飞行员因缺氧晕厥，歼20 新型的抗荷服能帮助飞行员承受最大 9 倍重力加速度。假设某次垂直飞行测试实验中，歼20 加速达到 50 m/s 后离地，而后开始竖直向上飞行试验。该飞机在 10 s 内匀加速到 3 060 km/h，匀速飞行一段时间后到达最大飞行高度 18.5 km。假设加速阶段所受阻力恒定，约为重力的 0.2。已知该歼20 质量为 20 吨，声速为 340 m/s，忽略战机因油耗等导致质量的变化。则
4、下列说法正确的是( )A本次飞行测试的匀速阶段运行时间为 26.5 sB加速阶段系统的推力为 1.84106 NC加速阶段时飞行员有晕厥可能3D飞机在匀速阶段时爬升高度为 14.25 km【参考答案】B二计算题1.(10 分) （2019 天津部分学校期末联考）一小滑块以 10m/s 的初速度沿倾角为 =37的固定斜面上滑。已知滑块与斜面间的动摩擦因数为 0.5，设斜面足够长。(g=10m/s 2，sin37=0.6，cos37=0，8)求：(1)物体上滑的最大位移;(2)物体回到出发点时的速度。【名师解析】（10 分）：（1）根据牛顿第二定律得 mgsin +mg cos =ma1 1 分解
5、得 a1=gsin + gcos 1 分代入数据得 a1=10m/s2 1 分根据速度位移公式 v02=2as 1 分解得 s=20a代入数据得 s=5.0m 1 分（2）根据牛顿第二定律，下滑的加速度为 mgsin -mg cos =ma2 1 分解得 a2=gsin - gcos 1 分 代入数据得 a2=2m/s2 1 分根据速度位移公式 vs 1 分解得 2vs4代入数据得 v 25 m/s 1 分2.（12 分）（2019 四川绵阳二诊）如图所示，长 L=2.5 m、高 h=0.2 m 的长方体物块 P 静止在光滑的水平地面上，可视为质点的质量 m=1kg的小滑块 Q 在物块 P 的
6、上表面左端静止，物块 P 和滑块 Q 之间的动摩擦因数 =0.2。现给滑块 Q 一个水平向右的瞬时速度 vo=4m/s，经时间 t=1s， 刚好从物块 P 的右端飞出，取 g=10m/s2，求：（1）物块 P 的质量 M；（2）滑块 Q 第一次着地时，与物块 P 右端的水平距离。（2）在滑块 Q 飞离物块 P 的瞬间，设物块 P 的速度为 vP，滑块 Q 的速度为 vQ，滑块 Q 经过时间 t第一次着地，与物块 P 右端的水平距离为 ，则（1 分）（1 分）（1 分）解得 ， ，（2 分）解得 （1 分）3(9 分)如图 14 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
7、下行驶，当小轿车到达底端时进入一水平面，在距斜坡底端 115 m 的地方有一池塘，发动机在斜坡上产生的牵引力为 2103 5N，在水平地面上调节油门后，发动机产生的牵引力为 1.4104 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(sin 370.6，cos 370.8， g 取 10 m/s2)。求：图 14(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)(2)在水平地面上加速时 F2 mg ma2代入数据得 a22 m/s 2关闭油门后减速 mg ma3
8、，代入数据得 a35 m/s 2设关闭油门时轿车的速度为 v2，有 x2得 v220 m/s， t 5 sv2 v1a2即在水平地面上加速的时间不能超过 5 s。4(15 分) （2019 广东惠州第三次调研）为拍摄鸟类活动，摄影师用轻绳将质量为 m=2.0kg 的摄影机跨过树枝，悬挂于离地面 H=8.5m 高的 B 点，绳子另一端连着质量 M=4kg 的沙袋，并将沙袋控制在地面上的 A点，某时刻，沙袋突然失控，当沙袋水平滑动到较长的斜坡底端 C 时，摄影机下落到距地面上方 h=5.0m高的 D 点，斜坡倾角为 370，此时细绳与斜面平行，最终摄影机恰好没有撞击地面，已知沙袋与斜面间的动摩擦因
9、数为 =0.175，不计细绳与树枝 间的摩擦，g 取 10m/s2；求（不计 C 处的能量损失，sin370=0.6，cos37 0=0.8）6（1）从 D 点开始下落的过程中，摄影机做什么运动？（2）摄像机在 D 点时的速度大小；（3）摄影机下落全过程中，沙袋及摄影机组成的系统克服摩擦阻力所做的功【命题意图】本题以摄影机下落为情景，考查牛顿运动定律、功能关系及其相关知识点，意在考查建模能力，运动和力的观念，利用功能关系分析解决问题的能力。5. （2019 浙江质检）(9 分)如图所示,是某中学在某次火灾逃生演练现场中,体重为 60 kg 的逃生者从离地面 18 m 高处,利用缓降器材由静止开
10、始匀加速下滑,当速度达到 6 m/s 时,以大小为 2.5 m/s2加速度减速,到达地面时速度恰好为零。假设逃生者下降过程中悬空不接触墙面,不计空气阻力(g 取 10 m/s2),求:(1)减速下滑过程的位移;(2)减速下滑时逃生者对缓降绳索的拉力大小; (3)到达地面整个过程的时间。 【参考答案】(1)7.2 m (2)750 N (3)6.0 s76.(9 分) （2019 浙江质检）如图所示为能垂直起降的遥控无人机,当按上升键后,无人机从地面由静止开始竖直上升,当放开上升键后,无人机立即失去升力,当无人机速度减小到零时,无人机 又自动恢复升力与重力平衡,使无人机悬浮在空中。某次试飞时,小
11、明按上升键 6 s,无人机一共飞行 7 s 后悬浮在离地 42 m 高空。若无人机质量为 3 kg,无人机加速上升时提供的升力和所受阻力大小均不变。求:(1)无人机在飞行过程中的最大速率;(2)无人机所受阻力 Ff的大小;(3)无人机在上升过程中升力 F 的大小。【参考答案】(1)12 m/s (2)6 N (3)42 N【名师解析】(1)飞行器飞行时间为 t=7 s,设其最大速率 vm,则H= vmtvm= =12 m/s(2)飞行器减速飞行时间为 t2=1 s,设其减速时加速度大小为 a2vm=a2t2 a2=12 m/s2 mg+Ff=ma2Ff=6 N(3)飞行器加速飞行时间为 t1=
12、6 s,设其加速时加速度大小为 a1vm=a1t1 a1=2 m/s2 F-mg-Ff=ma1F=42 N7（2019 四川天府大联考）2018 年国庆前夕，某市启动“机动车文明礼让斑马线”，交警部门为样板斑8马线配上了新型电子警察。头一个月，查处违规机动车近 3000 辆次，“逼迫”各位驾驶员学会“文明礼让”。一辆质量为 2.0103kg 的汽车，以 54 km/h 速度沿迎泽大街的平直道路匀速行驶，距斑马线还有30 m 远的距离时，发现有行人通过斑马线，经过 0.5s 的反应时间，汽车制动开始做匀减速运动，恰好在斑马线前停住。重力加速度 g=10 m/s2。（1）不考虑制动过程中汽车的牵引
13、力作用，求汽车制动过程中所受的运动阻力大小；（2）若汽车正常行驶时所受阻力为车重的 0.05 倍，要使汽车从静止开始匀加速经 10 s 时间使速度重新达到 54 km/h，求牵引力的大小。（2）设汽车从静止开始经 10s 时 间使速度重新达到 54 km/h 速度的过程中的加速度大小为 a2，牵引力大小为 F，由牛顿第二定律，F-f=ma2，f=0.05mg，由匀变速直线运动规律， v0= a2 t 加 ， t 加 =10s，联立解得： F=4.0103N。【名师点评】机动车文明礼让斑马线是社会文明的标志，高考命题将追踪社会热点，倡导文明社会，提高每个公民的文明素养。该题“机动车文明礼让斑马线
14、”切入，考查匀变速直线运动规律和牛顿运动定律，可能成为 2019 高考 命题重点。8.（2019 江苏海安质检）我国交通法规规定：黄灯亮时车头已经越过停车线的车辆可以继续前行，车头未越过停车线的若继续前行则视为闯黄灯，属于交通违章行为现有甲、乙两汽车正沿同一平直马路同向以v0=15m/s 的速度匀速行驶，甲车在前，乙车在后，当两车快要到十字路口时，甲车司机看到黄灯闪烁，经过 3.0 秒黄灯提示后将再转为红灯（1）若甲车在黄灯开始闪烁时紧急刹车，要使车在黄灯闪烁的时间内停下来，求刹车时甲车到停车线的距离；（2）若甲车紧急刹车时产生的加速度大小分别为 a1=5m/s2，当甲车司机看到黄灯开始闪烁时
15、车头距警戒线L=30m，要避免闯红灯，他的反应时间 t1不能超过多少？9（3）满足第（2）问的条件下，若乙车司机的反应时间t 2=0.4s，乙车司机看到甲车刹车后也紧急刹车，已知乙车紧急刹车时产生的加速度大小为 a2=6m/s2。为保证两车在紧急刹车过程中不相撞，甲、乙两车刹车前的距离 x0至少多大？ 【名师解析】.（1）由 L1= 02vt，代入数据得 L1=22.5m。（2）由 v02=2ax，解得刹车距离 x=22.5m，由 L-x= v0 t1，解得： t1=0.5s【名师点评】遵守交通规则，是每个公民的素养的体现，也是高考命题的素材之一。此题以路口不闯红灯为情景，考查匀变速直线运动规
16、律，高考命题还可以变化条件，例如将已知条件刹车加速度改做汽车制动力，第（3）问已知甲、乙两车刹车前的距离 x0，求乙车紧急刹车的最小加速度等。9.（2019 浙江协作校联考）如图甲所示是高层建筑配备的救生缓降器材，由调速 器、安全带、安全钩、缓降绳索等组成。发生火灾时，使用者先将安全钩挂在室内窗户、管道等可以承重的物体上，然后将安全带系在人体腰部，通过缓降绳索等安全着陆。如图乙所示，是某中学在某次火灾逃生演练现场中，体重为60kg 的逃生者从离地面 18m 高处，利用缓降器材由静止开始匀加速下滑，当速度达到 6m/s 时，以大小为2.5m/s2加速度减速，到达地面时速度恰好为零。假设逃生者下降
17、过程中悬空不接触墙面，不计空气阻力（ g=10m/s2），求：（1）减速下滑过程的位移；（2）减速下滑时逃生者对缓降绳索的拉力大小；（3）到达地面整个过程的时间.10（3）加速过程时间 t2=xv =3.6s 减速过程时间 t1 =2.4s t 总 = t1+ t2 = 6.0s 10.（2019 四川天府大联考） 如图是高层建筑配备的救生缓降器，由调速器、安全带、安全钩、钢丝绳等组成，是供普通家庭和个人使用的自救器材。发生火灾时，使用者先将安全钩挂在室内窗户、管道等可以承重的物体上，然后将安全带系在人体腰部，从窗户缓缓降到地面。在一次消防演练中，演习者被困在公寓的第 24 层楼的房间内，通过
18、救生缓降器进行自救，开始下滑的位置离地面 72m， 要求他离地面高 6.lm 后，要以 1m/s 的速度匀速着地。演习者调节调速器先加速下滑一段时间后再减速下滑，刚好按要求到达地面。已知演习者的质量为 60kg，加速时加速度最大可达到6m/s2，减速时加速度最大允许值为 5m/s2，g=l0m/s 2。要求演习者以最短时间滑到地面。忽略空气阻力。求：（1）演习者加速下滑通过的距离；（2）整个过程中，演习者克服钢丝绳拉力所做的功。 【名师解析】.（1）当演习者以最大加速度加速和减速时，所用时间最短。设演习者加速下滑过程中加速11度为 a1，位移为 x1，末速度为 v1，减速下滑过程中加速度是 a2，位移为 x2，末速度为 v2，开始下滑的位置离地面高度为 H，最后匀速下滑距离为 h。 a1=6m/s2， a2=5m/s2， v2=1m/s， H=72m， h=6.1m。则121， ， 解得 x2=35.9m， x1=30m.
