2023年高考物理课时跟踪检测(八)　牛顿运动定律的基本应用.pdf

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1、课 时 跟 踪 检 测（八）牛 顿 运 动 定 律 的 基 本 应 用 1.2021年 8 月 2 日 下 午，在 东 京 奥 运 会 女 篮 小 组 赛 中，中 国 女 篮 击 败 比 利 时 队，以 小 组 赛 三 战 全 胜 闯 入 八 强。如 图 所 示 是 中 国 球 员 邵 婷 的 一 次 跳 起 争 抢 篮 板 球 的 情 境，经 历 了 下 蹲、蹬 地、离 地 上 升 过 程，动 作 一 气 呵 成，若 不 计 空 气 阻 力，关 于 运 动 员 的 一 系 列 动 作。下 列 说 法 正 确 的 是（）A.运 动 员 下 蹲 过 程 始 终 处 于 失 重 状 态 B.运 动

2、 员 蹬 地 上 升 到 离 地 过 程 中，运 动 员 蹬 地 的 力 大 于 地 面 对 运 动 员 的 支 持 力 C.运 动 员 蹬 地 上 升 到 离 地 过 程 中，可 能 先 超 重 后 失 重 D.运 动 员 离 地 后 上 升 过 程 中，处 于 完 全 失 重 状 态，因 此 不 受 重 力 作 用 解 析：C 运 动 员 下 蹲 过 程，先 向 下 加 速 后 向 下 减 速，加 速 度 方 向 先 向 下 后 向 上，因 此 运 动 员 先 处 于 失 重 状 杰 后 处 于 超 重 状 态，A 项 错 误；运 动 员 蹬 地 上 升 到 离 地 过 程 中，根 据 牛

3、 顿 第 三 定 律 可 知，运 动 员 蹬 地 的 力 等 于 地 面 对 运 动 员 的 支 持 力，B 项 错 误；运 动 员 蹬 地 上 升 到 离 地 过 程 中，加 速 度 的 方 向 可 能 先 向 上 后 向 下，因 此 可 能 先 超 重 后 失 重，C 项 正 确;运 动 员 离 地 后 上 升 过 程 中，处 于 完 全 失 重 状 态，仍 受 重 力 作 用 且 所 受 重 力 不 变，D 项 错 误。2.如 图 所 示，橡 皮 膜 包 住 空 心 塑 料 管 的 底 端，细 线 将 橡 皮 膜 固 定 密 封,用 手 竖 直 握 住 塑 料 管 保 持 静 止 状 态

4、，先 将 水 从 塑 料 管 顶 端 倒 入 并 灌 至 整 管 的 三 分 之 二 处，然 后 在 管 顶 处 加 一 个 多 孔 的 瓶 盖，此 时 橡 皮 膜 突 出 成 半 球 状,现 用 力 将 塑 料 管 向 上 加 速 提 升 一 段 距 离，再 减 速 上 升 直 至 速 度 为 零，则 带 孔 瓶 盖 一.1塑 料 管 春，水 细 线 橡 皮 膜）A.加 速 上 升 时 塑 料 管 处 于 失 重 状 态 B.加 速 上 升 时 橡 皮 膜 底 部 进 一 步 向 下 突 出 C.减 速 上 升 时 塑 料 管 处 于 超 重 状 态 D.减 速 上 升 时 塑 料 管 内

5、的 水 面 将 下 降 解 析：B 加 速 上 升 时，塑 料 管 的 加 速 度 向 上，处 于 超 重 状 态，故 A 错 误；对 塑 料 管 中 的 水 分 析 可 知，加 速 上 升 时，由 于 水 处 于 超 重 状 态，水 受 到 的 支 持 力 变 大，由 牛 顿 第 三 定 律 可 知，水 对 橡 皮 膜 的 压 力 增 大，故 橡 皮 膜 底 部 进 一 步 向 下 突 出，故 B 正 确；减 速 上 升时，加 速 度 向 下，故 塑 料 管 处 于 失 重 状 态，故 C 错 误；减 速 上 升 时，管 中 水 处 于 失 重 状 态，塑 料 管 内 的 水 面 将 上 升

6、，故 D 错 误。3.某 校 羽 毛 球 运 动 员 进 行 了 如 图 所 示 的 原 地 纵 跳 摸 高 训 练。已 知 质 量,=50 k g的 运 动 员 原 地 静 止 站 立(不 起 跳)摸 高 为 2.10 m,比 赛 过 程 中，该 运 动 员 先 下 蹲，重 心 下 降 0.5m,经 过 充 分 调 整 后，发 力 跳 起 摸 到 了 2.90 m 的 高 度。若 运 动 员 起 跳 过 程 视 为 匀 加 速 运 动，忽 略 空 气 阻 力 影 响，g 取 1 0 m/s2,贝!()A.运 动 员 起 跳 过 程 处 于 完 全 失 重 状 态 B.起 跳 过 程 的 平

7、均 速 度 比 离 地 上 升 到 最 高 点 过 程 的 平 均 速 度 大 C.起 跳 过 程 中 运 动 员 对 地 面 的 压 力 为 960 ND.从 开 始 起 跳 到 双 脚 落 地 需 要 1.05 s解 析：D 在 起 跳 过 程 中 可 视 为 匀 加 速 直 线 运 动，加 速 度 方 向 竖 直 向 上，所 以 运 动 员 起 跳 过 程 处 于 超 重 状 态，A 错 误；运 动 员 在 起 跳 过 程 中 做 匀 加 速 直 线 运 动，起 跳 过 程 的 平 均 速 度 石|=中=*运 动 员 离 开 地 面 后 做 竖 直 上 抛 运 动，离 地 上 升 到 最

8、 高 点 过 程 的 平 均 速 度 石 2=半=*B 错 误；运 动 员 离 开 地 面 后 做 竖 直 上 抛 运 动，根 据 2gzi=可 知。=扇=、2X 10X(292.1)m/s=4 m/s,在 起 跳 过 程 中 根 据 速 度 位 移 公 式 可 知 2 a 解 得 p2 42、。=数 LI XU=,z乂 A Un.D4 m/s2=1 6 m/s2,对 运 动 员 根 据 牛 顿 第 二 定 律 可 知 Fm g=m a9解 得 尸 N=1 300 N,根 据 牛 顿 第 三 定 律 可 知，运 动 员 对 地 面 的 压 力 为 1 300 N,C 错 误；起 跳 过 程 运

9、 7)4 v动 的 时 间 s=0.25 s,起 跳 后 运 动 的 时 间 Z 2=-=0.4 s,故 运 动 的 总 时 间 t=h+2/2=1.05 s,D 正 确。4.为 了 使 雨 滴 能 尽 快 地 淌 离 房 顶，要 设 计 好 房 顶 的 高 度，设 雨 滴 沿 房 顶 下 淌 时 做 无 初 速 度 无 摩 擦 的 运 动，那 么 如 图 所 示 的 四 种 情 况 中 符 合 要 求 的 是()卑 A B C D解 析：C 设 屋 檐 的 底 角 为 仇 底 边 长 为 2L（不 变）。雨 滴 做 初 速 度 为 零 的 匀 加 速 直 线 运 动，根 据 牛 顿 第 二

10、定 律 得 加 速 度 位 移 大 小 而 x=烹，2sinOcos 0=sin 20,联 立 以 上 各 式 得，=g2 0 当=4 5 时，sin 2 0=1为 最 大 值，时 间/最 短，故 选 项 C 正 确。5.（多 选）网 红 景 点“长 江 索 道”已 成 为 重 庆 旅 游 的 一 张 靓 丽 名 片，如 图 1 所 示 为 长 江 索 道 上 运 行 的 轿 厢，为 研 究 轿 厢 及 厢 中 乘 客 的 受 力 和 运 动 情 况，建 立 如 图 2 所 示 物 理 模 型,倾 斜 直 索 道 与 水 平 面 夹 角 为 30。，载 人 轿 厢 沿 钢 索 做 直 线 运

11、动，轿 厢 底 面 水 平，质 量 为 m 的 人 站 立 于 轿 厢 底 面 且 和 轿 厢 壁 无 相 互 作 用，人 和 轿 厢 始 终 保 持 相 对 静 止，某 次 运 行 中 测 得 人 对 轿 厢 底 面 的 压 力 恒 为 1.2?g,g 为 重 力 加 速 度，则 下 列 说 法 正 确 的 是（）图 1 图 2A.轿 厢 一 定 沿 钢 索 向 上 运 动 B.轿 厢 的 加 速 度 一 定 沿 钢 索 向 上 C.轿 厢 对 人 的 摩 擦 力 水 平 向 右 D.人 对 轿 厢 的 作 用 力 大 小 为 1.4mg解 析：B C 某 次 运 行 中 测 得 人 对 轿

12、 厢 底 面 的 压 力 恒 定 为 1.2,咫，大 于 人 的 重 力，即 人 和 轿 厢 有 竖 直 向 上 的 分 加 速 度，又 因 为 加 速 度 方 向 一 定 沿 索 道 方 向，说 明 人 受 到 水 平 向 右 的 摩 擦 力，索 道 的 加 速 度 方 向 沿 索 道 向 上，人 和 轿 厢 向 上 加 速 或 者 向 下 减 速，A 错 误，B、C 正 确；以 人 为 研 究 对 象，在 竖 直 方 向 上，则 有 尸 的，则 人 在 水 平 方 向 的 加 速 度 为 公 6=，&则 轿 厢 对 人 的 作 用 力 大 小 为 F=J+F P,联 立 解 得 F=-mg

13、,tan 30 v 5由 牛 顿 第 三 定 律 可 得，人 对 轿 厢 的 作 用 力 大 小 为 尸=F=m g,D 错 误。6.（多 选）如 图 所 示，一 轻 质 弹 簧 上 端 固 定 在 天 花 板 上，下 端 拴 接 质 量 为 m 的 小 球，小 球 放 在 倾 角 为 30。的 光 滑 固 定 斜 面 上，整 体 处 于 平 衡 状 态 时，弹 簧 与 竖 直 方 向 成 30。角，重 力 加 速 度 为 g,贝!j（）A.平 衡 时，斜 面 对 小 球 的 作 用 力 大 小 为 坐 mgB.若 将 斜 面 突 然 移 走，则 移 走 瞬 间 小 球 的 加 速 度 大 小

14、 为 坐 gC.若 将 弹 簧 剪 断，则 剪 断 的 瞬 间 小 球 的 加 速 度 大 小 为 与 D.若 将 弹 簧 换 成 原 长 相 同 但 劲 度 系 数 更 大 的 另 一 轻 弹 簧，系 统 重 新 达 到 平 衡 时，弹 簧仍 处 于 拉 伸 状 态，此 时 斜 面 对 小 球 的 作 用 力 变 小 解 析：C D 小 球 静 止 于 斜 面 上，设 小 球 受 的 弹 簧 拉 力 为 几 斜 面 对 马 上,小 球 的 支 持 力 为 A,对 小 球 的 受 力 分 析 如 图 所 示，则/N=E 2 F COS3(T=7/m g,解 得 尸 N=F=半，g,故 A 错

15、误；将 斜 面 突 然 移 走，小 球 受 弹 簧 拉 力”飞 和 重 力，弹 簧 弹 力 不 突 变，所 以 小 球 所 受 的 合 外 力 与 斜 面 对 小 球 的 支 持 力/的 大 小 相 等，方 向 相 反，根 据 牛 顿 第 二 定 律 可 知 小 球 的 加 速 度 大 小 为 M=*=令,故 B 错 误；将 弹 簧 剪 断 的 瞬 间，小 球 将 沿 斜 面 向 下 做 匀 加 速 运 动，小 球 的 加 速 度 大 小 为“2=螫 产=%,故 C 正 确；将 弹 簧 换 成 原 长 相 同 但 劲 度 系 数 更 大 的 另 一 轻 弹 簧，弹 簧 弹 力 将 变 大，小

16、球 将 沿 斜 面 向 上 运 动，系 统 重 新 达 到 平 衡 时，轻 弹 簧 与 竖 直 方 向 的 夹 角 小 于 30。，但 斜 面 对 小 球 的 支 持 力 方 向 不 变，根 据 作 图 可 得 斜 面 对 小 球 的 作 用 力 变 小，故 D 正 确。7.如 图 甲 所 示，一 物 体 沿 倾 角 为，=3 7。的 固 定 粗 糙 斜 面 由 静 止 开 始 运 动，同 时 受 到 水 平 向 右 的 风 力 作 用，水 平 风 力 的 大 小 与 风 速 成 正 比。物 体 在 斜 面 上 运 动 的 加 速 度 a 与 风 速。的 关 系 如 图 乙 所 示，则(sin

17、37=0.6,cos 37=0.8,g=1 0 m/s2)()1Z1 匚 中 乙 A.当 风 速 为 3 m/s时，物 体 沿 斜 面 向 下 运 动 B.当 风 速 为 5 m/s时，物 体 与 斜 面 间 无 摩 擦 力 作 用 C.当 风 速 为 5 m/s时，物 体 开 始 沿 斜 面 向 上 运 动 D.物 体 与 斜 面 间 的 动 摩 擦 因 数 为 0.025解 析：A 由 题 图 乙 得 物 体 做 加 速 度 逐 渐 减 小 的 加 速 运 动，物 体 的 加 速 度 方 向 不 变，当 风 的 初 速 度 为 零 时，加 速 度 为 ao=4 m/s 2,沿 斜 面 方

18、向 有 ao=gsin 6“geos 6,解 得=0.25,D 错 误；物 体 沿 斜 面 方 向 开 始 加 速 下 滑，随 着 速 度 的 增 大，水 平 风 力 逐 渐 增 大，摩 擦 力 逐 渐 增 大，则 加 速 度 逐 渐 减 小，但 加 速 度 的 方 向 不 变，物 体 仍 然 加 速 运 动，直 到 风 速 为 5 m/s时，物 体 的 加 速 度 减 为 零，此 后 物 体 将 做 匀 速 运 动，A 正 确，B、c 错 误。忘 8.如 图 所 示，轻 弹 簧 一 端 拴 接 在 固 定 的 光 滑 斜 面 的 底 端，另 一 端 放 置 有 物 体 P,物 体 P 与 弹

19、 簧 接 触 但 不 拴 接，=0 时 系 统 处 于 静 止 状 态。现 给 物 以 体 P 施 加 一 个 方 向 沿 斜 面 向 上 的 外 力 F,使 它 从 静 止 开 始 沿 斜 面 向 上 做 匀 加 速 直 线 运 动 直 到 与 弹 簧 分 离，在 这 一 过 程 中，外 力 尸 与 物 体 运 动 时 间，二 次 方 之 间 的 关 系 图 像 正 确 的 是)解 析：C 物 体 开 始 静 止 时，合 力 为 0,设 匀 加 速 运 动 的 加 速 度 为 a,经 时 间 f 的 位 移 x=%巴 由 牛 顿 第 二 定 律 得 尸 一 fcr=?a,则 尸=/n a+争

20、 C 正 确。-=-9.如 图 所 示，在 竖 直 平 面 内 建 立 直 角 坐 标 系 x O y,该 平 面 内 有 4M、BM.CM三 条 光 滑 固 定 轨 道，其 中 A、C、M三 点 处 于 同 一 个 圆 上，C是 圆,OA上 任 意 一 点，A、M 分 别 为 此 圆 与 y 轴、x 轴 的 切 点，5 点 在 y 轴 上 且 在 Ao M 5点 上 方，0 为 圆 心。现 将 a、b、c 三 个 小 球 分 别 从 A、B、C 点 同 时 由 静 止 释 放，它 们 将 沿 轨 道 运 动 到 M 点。如 所 用 时 间 分 别 为 以、tB、心 贝!）以、tB、fc的 大

21、 小 关 系 是（）A.tAt（0时，物 体 处 于 失 重 状 态 D.当=1时，拉 力 尸 do解 析：A 当 F=0 时，a=-a,此 时 的 加 速 度 为 重 力 加 速 度，故 g=a o,所 以 B 错 误；当 a=0 时，拉 力 尸=打，拉 力 大 小 等 于 重 力，故 物 体 的 质 量 为，所 以 A 正 确；当 a 0时，加 速 度 方 向 竖 直 向 上，物 体 处 于 超 重 状 态，所 以 C 错 误；当 a=a i时，由 牛 顿 第 二 定 律 得 Fmg=mai,又 机=?,g=an,故 拉 力 尸=?（ai+ao）,所 以 D 错 误。a 0 an11.20

22、20年 9 月 1 5日，百 度 联 手 央 视 新 闻 全 程 直 播“万 物 智 能 百 度 世 界 2020”大 会。大 会 上 介 绍 了 无 人 驾 驶 技 术 的 商 业 前 景，并 且 将 加 速 中 国 自 动 驾 驶 大 规 模 商 业 化 部署，不 久 的 将 来 将 有 无 人 驾 驶 车 辆 驰 骋 在 大 街 小 巷。无 人 驾 驶 车 辆 通 过 多 种 传 感 器 检 测 路 况 环 境，确 保 行 驶 安 全。某 测 试 车 质 量 为 m=5 t,沿 一 足 够 长、倾 角，=3 7。的 直 斜 坡 公 路 以 3=36 k m/h的 速 度 匀 速 下 坡,

23、传 感 器 检 测 发 现 车 头 正 前 方 xo=15 m 处 有 一 骑 行 者 正 以 刈=18 k m/h的 速 度 匀 速 下 坡，测 试 车 立 即 启 动 刹 车 系 统 做 匀 减 速 运 动。问：(1)为 了 不 撞 上 骑 行 者，测 试 车 刹 车 时 加 速 度 a 的 大 小 至 少 为 多 少？(2)为 了 确 保 行 车 安 全，无 人 驾 驶 车 辆 设 计 时 考 虑 了 多 种 可 能 性。若 测 试 车 下 坡 刹 车 时 车 轮 被 抱 死，测 试 车 恰 好 不 能 撞 到 骑 行 者，则 测 试 车 车 头 距 离 骑 行 者 多 远 时 开 始

24、刹 车？(已 知 测 试 车 轮 胎 与 路 面 间 的 动 摩 擦 因 数 为=0.8,sin 37=0.6,cos 37。=0.8,重 力 加 速 度 g=10m/s2)解 析：(1)已 知。i=3 6 k m/h=10 m/s,s=1 8 k m/h=5 m/s,设 测 试 车 减 速 时 的 加 速 度 大 小 为 a 时 恰 好 没 有 撞 到 骑 行 者，经 时 间/1两 者 速 度 相 等，则 有 Viah=V2(V14-V2)fl2 v2ti=x0代 入 数 据 解 得 m/s2(2)测 试 车 车 轮 抱 死 时，测 试 车 滑 动 摩 擦 力 大 小 为 Ff=fimgco

25、s 0对 测 试 车，根 据 牛 顿 第 二 定 律 得 机 gsin，-R=/n a 联 立 解 得 a=-0.4m/s2设 测 试 车 经 过 时 间 打 与 骑 行 者 共 速，由 运 动 学 公 式 有 打=呼 产 测 试 车 刹 车 时 与 骑 行 者 间 的 距 离 1*2 J 2t2代 入 数 据 解 得 A x=3 1,25 mo答 案：(谤 m/s2(2)31.25 m1 2.某 些 病 毒 的 易 传 染 性 让 每 一 个 接 触 到 病 毒 的 人 都 有 可 能 成 为 被 感 I I-染 的 对 象。如 果 在 一 些 易 传 播 的 环 境 中 启 用 机 器 人

26、 替 代 人 工 操 作 的 话，就 可 以 有 效 防 控 病 毒 传 播，其 中 送 餐 服 务 就 是 机 器 人 应 用 的 一 个 领 域，只 要 设 置 好 路 线、安 放 好 餐 盘，它 就 会 稳 稳 地 举 着 托 盘，到 达 指 定 的 位 置 送 餐，如 图 所 示。若 某 一 隔 离 病 区 的 配 餐 点 和 目 标 位 置 在 相 距 x=4 3 m 的 直 线 通 道 上，机 器 人 送 餐 时 从 静 止 开 始 启 动，加 速 过 程 的 加 速 度 大 小 a i=2 m/s 2,速 度 达 到 v=2 m/s后 匀 速，之 后 适 时 匀 减 速,恰 好

27、把 食 物 平 稳 送 到 目 标 位 置，整 个 送 餐 用 时 f=23 s o 若 载 物 平 台 呈 水 平 状 态，食 物 的 总 质 量,”=2 k g,食 物 与 平 台 无 相 对 滑 动，g 取 l()m/s 2,试 求：(1)机 器 人 加 速 过 程 位 移 的 大 小；(2)匀 速 运 动 持 续 的 时 间 如 减 速 过 程 中 平 台 对 食 物 的 平 均 作 用 力 F 的 大 小。解 析：机 器 人 加 速 过 程 的 位 移 x i=今 解 得 X 1=1 mo 设 机 器 人 加 速 的 时 间 为 6,减 速 时 的 加 速 度 为 做，匀 速 的 时 间 为 则 由 题 意 可 知 vti=av2X=XI+M+瓦 t=ti+to+-ai解 得/o=20 s,ai1 m/s2o(3)平 台 对 食 物 竖 直 方 向 的 支 持 力 F=mg水 平 方 向 的 摩 擦 力 Ff=mai故 平 台 对 食 物 的 作 用 力 大 小 F=y(mg)2+(ma)2代 入 数 据 解 得 f=2寸 而 No答 案：(l)lm(2)20 s(3)27101 N