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2024高考物理50热点冲刺训练
热点6 牛顿运动定律+图像
1. (2024湖南顶级名校质检)图甲是我国运动员在伦敦奥运会上蹦床比赛的一个情景。设这位蹦床运动员仅在竖直方向上运动,运动员的脚在接触蹦床过程中,蹦床对运动员的弹力F随时间t的变化规律,如图乙所示。g取10m/s2,不计空气阻力,根据F—t图像可知,以下说法错误的是( )
A. 运动员在3.6s ~ 4.2s内处于超重状态
B. 运动员在8.4s ~ 9.4s内先处于失重状态再处于超重状态再处于失重状态
C. 跳跃节奏稳定后,处于完全失重状态持续的最长时间为1.6s
D. 运动员重心离开蹦床上升的最大高度是12.8m
【参考答案】D
【名师解析】
由图像可知,0 ~ 3.6s内,弹力等于重力,运动员在3.6s ~ 4.2s内,弹力大于重力,故运动员处于超重状态,A正确;
由图乙可知,运动员在8.4s ~ 9.4s内,运动员受到的弹力先小于重力,再大于重力,然后再小于重力,故运动员先处于失重状态再处于超重状态再处于失重状态,B正确;
由图像可知运动员离开蹦床后做竖直上抛运动,离开蹦床的时刻为6.8s或9.4s,再下落到蹦床上的时刻为8.4s或11s,它们的时间间隔均为1.6s,故处于完全失重状态的最长时间为1.6s,C正确;
由图像可知,离开蹦床的最长时间为1.6s,由对称性可知,上升时间为0.8s,则上升的最大高度为
D错误。
2. (2024山西大同期末)在某次探究活动中,小明在t=0时刻将篮球以一定的初速度竖直向下抛出,用传感器和计算机得到篮球运动的图像是斜率为k的直线,如图所示,其中x为其下落的距离。已知篮球下落过程中受到的阻力恒定,篮球的质量为m,重力加速度大小为g。下列说法正确的是( )
A. 篮球下落过程中做变加速直线运动
B. 篮球下落的初速度大小为kg
C. 篮球下落的加速度大小为g
D. 篮球下落过程中受到的阻力大小为
【参考答案】D
【名师解析】
篮球下落过程中,根据
因阻力恒定,可知加速度不变,且加速度小于g,则做匀加速直线运动,选项AC错误;
根据
可得
可得 ,
篮球下落的初速度大小为k,篮球下落的加速度大小为
a=2p
选项B错误;
篮球下落过程中受到的阻力大小为
选项D正确。
3. .(2024广东中山高一期末)引体向上是高中学生体质健康标准的测试项目之一,如图甲所示,质量为的某同学,双手抓住单杠做引体向上,在竖直向上运动过程中,其重心的速度随时间变化的图像如图乙所示,取,由图像可知,下列说法正确的是( )
A. 时,他的加速度约为
B. ,他的位移约为
C. 时,他正处于失重状态
D. 时,他受到单杠的作用力大小为
【参考答案】ABC
【名师解析】
图像的斜率表示加速度,内内图像近似一条直线,可认为,内学生做匀加速运动,时,他的加速度约为
故A正确;
B.图像与坐标轴围成的面积表示位移,,他的位移约为
故B正确;
C.时,图像的斜率为负,他的加速度方向向下,正处于失重状态,故C正确;
D.时,根据牛顿第二定律
解得
故D错误
4. (2024山东泰安期末)如图甲所示,一升降机顶部有一个用轻绳悬挂小球。t=0时刻,升降机由静止开始竖直向下做直线运动,取竖直向下为正方向,其位移时间图像如图乙所示,其中在时间内为直线。则下列说法中正确的是( )
A. 小球在0~ t1时间内处于超重状态
B. 小球在t1~t2时间内处于超重状态
C. 小球在在t1~ t2时间内处于失重状态
D. 小球在在t2~ t3时间内处于超重状态
【参考答案】D
【名师解析】
图像中,图像上某点切线斜率的绝对值表示速度大小,可知,0~ t1时间内,升降机向下做加速运动,加速度方向向下,小球处于失重状态,故A错误;
时间内为直线,图像的斜率不变,即升降机做匀速直线运动,加速度为0,小球处于平衡状态,既不超重又不失重,故BC错误;
t2~ t3时间内,图像的斜率逐渐减小,可知,t2~ t3时间内,升降机向下做减速运动,加速度方向向上,小球处于超重状态,故D正确。
5. (2024黑龙江六校联盟2月联考)质量为的物体与水平地面的动摩擦因数为,在水平拉力F的作用下由静止开始运动,拉力做的功和物体的位移之间的关系如图所示,重力加速度,物体从静止到位移为的过程中,下列说法中正确的是( )
A. 物体一直做匀加速直线运动
B. 拉力F的平均功率为6.75W
C. 物体克服摩擦力做功为18J
D. 拉力F的最大瞬时功率为12W
【参考答案】BC
【名师解析】
根据题意可知,拉力做功为
则图像的斜率表示拉力,由图像可得,内,拉力大小为
内,拉力大小为
运动过程中,物体与水平地面的摩擦力为
可知,物体在内做匀加速直线运动,内做匀速直线运动,故A错误;
C.物体克服摩擦力做功为
故C正确;
BD.内,物体的加速度为
由运动学公式有
解得
加速运动的时间为
匀速运动的时间为
整个过程拉力做功为
拉力F的平均功率为
拉力F的最大瞬时功率为
故B正确,D错误。
6. (2024河北部分学校期末联考)如图甲所示,质量的物体受到水平拉力的作用,在水平面上做加速直线运动,其加速度随位移的变化规律如图乙所示,物体的初速度。已知物体与水平面间的动摩擦因数为0.2,g取,下列说法正确的是( )
A. 拉力F随时间均匀增大
B. 物体发生10m位移时,拉力F变为原来的二倍
C. 物体发生10m位移的过程中,拉力F做功为60J
D. 物体发生10m位移时,拉力做功的功率为96W
【参考答案】D
【名师解析】
对物体受力分析并结合牛顿第二定律有
由图乙可知
解得
所以拉力随着物体发生的位移均匀增大,而不是随时间均匀增大,故A错误;
B.由图乙可知,物体发生位移时,加速度变为原来的二倍,而拉力
并没有变为原来的二倍,故B错误;
C.由受力分析和做功关系有
将乙图中纵坐标乘上质量,该图将变成合力与位移图像,图像中面积对应的是合力做功,故
所以拉力做功
故C错误;
D.由动能定理有
解得
结合运动学公式
此时拉力做功的功率
故D正确。
7. (2024北京东城期末)如图1所示,质量m=10kg的物块静止在光滑水平面上A点,在水平外力F作用下,10s末到达B点,外力F随时间变化的规律如图2所示,取向右为正方向。
(1)求前10s内物块的位移大小x1和在B点速度的大小;
(2)请在图3中画出物体在前20s内的速度—时间(v-t)图像;
(3)求在10s到20s这段时间内外力F所做的功W。
图1 图2 图3
【参考答案】(1);;(2)见解析;(3)
【名师解析】
(1)对物块,在AB段,由牛顿第二定律,可得
解得
由运动学公式可得
,
(2)依题意,前10s,物块做匀加速直线运动,初速度为0,加速度大小为0.4m/s2,末速度为4m/s,10s到20s过程,由图2可知,物块做匀减速直线运动,加速度大小仍为0.4m/s2,由对称性可知末速度为0,所画图像,如图所示
(3)由图可知,在10s到20s这段时间内,物体的位移
力F做的功
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