专题3.2 用牛顿第二定律处理动力学问题-2023年高考物理靶向专项强化训练（三大题型+冲刺模拟）

2023年高考物理靶向专项强化训练

专题3.2 用牛顿第二定律处理动力学问题

1．如图甲所示是一跳台滑雪运动员比赛的画面，运动员（可视为质点）从高台飞出，落到倾斜的着陆坡后调整姿势，在A点以初速度沿直线匀加速下滑，到达坡底B点再匀减速滑行一段距离后停下，如图乙所示。已知运动员及装备的总质量，倾斜滑道的倾角，运动员沿斜面下滑到达坡底时的速度，运动员从倾斜滑道进入减速区顺间的速度大小不变，进入减速区后，运动员受到阻力变为，两个过程滑行的总时间为，不计空气阻力（，）求：

（1）运动员沿水平轨道的位移大小；

（2）运动员在倾斜滑道上受到的阻力大小；

（3）运动员在这两个过程中运动的总路程。

2．图1为冰壶比赛场地示意图。某次比赛中，运动员携带质量m=20kg的冰壶一起从起踏器处以v0=6m/s的速度作匀减速直线运动，运动至投掷线处，释放冰壶，此时冰壶速度v=2m/s。为了使冰壶停止位置尽量靠近营垒圆心O点，队友可用毛刷在冰壶滑行前方来回摩擦冰面来控制其运动情况（如图2所示）。已知起踏器和投掷线之间距离l=8m，用毛刷擦冰面前和后冰壶与冰面之间动摩擦因数分别为μ1=8×10-3和μ2=4×10-3，投掷线与O点的距离s=30m，冰壶可视为质点。

（1）冰壶到达投掷线前，其受到的合外力F的大小；

（2）释放冰壶后，若队友未擦冰面，则冰壶静止位置离O点的距离L1；

（3）释放冰壶后，若冰壶运动一段距离后队友持续擦冰面直至冰壶恰好静止于O点，则擦冰面的长度L2。

3．图甲所示为某旅游景点的滑草场，图乙所示为其中一条滑道的示意图。该滑道由倾角为的斜坡和水平滑道组成，斜坡由材质不同的、两部分组成，一位质量的游客坐在质量的滑草车上，从斜坡顶端A点静止滑下，最终恰好在水平滑道末端D点停下。已知、的长度分别为、，滑草车与、、间的动摩擦因数分别为、、，重力加速度，，不计空气阻力以及滑草车经过B、C两点时的能量损失，求滑草车（含游客）：

（1）经过B点时的速度大小；

（2）在滑道上运动时受到的摩擦力大小及滑道的长度；

（3）在整个运动过程中的平均速度大小。

4．法国发明家扎帕塔发明了单人飞行踏板，实现了单人空中飞翔的梦想。如图是他“驾驶”涡轮发动机驱动的飞行踏板在天空“翱翔”，该飞行踏板配5个迷你涡轮喷气发动机提供同样大小的推力，飞行器起飞后水平时速可达180km/h。已知扎帕塔（不含脚下飞行器）质量，飞行器质量。（不计飞行中的质量变化，空气阻力可忽略，）

（1）从悬停开始在水平方向以的加速度做匀加速直线运动，求达到最大速度180km/h的距离；

（2）飞行踏板做水平紧急制动时最大可产生的加速度，在水平制动快停止时，求此时飞行器对人的作用力大小；

（3）若从离地30m高处由悬停开始竖直降落，先匀加速到6m/s接着匀减速运动，匀减速加速度大小是匀加速的2倍，到地时速度刚好为零，求在降落过程中每个喷气发动机的最大推力的大小。

5．如图（a）所示，足够长的木板置于光滑水平面上，其上表面的右端放置-一个小滑块，开始时两者均静止。木板受到一水平向右逐渐增大的拉力F作用，其加速度a随拉力F变化的关系图像如图（b）所示，直线AB反向延长线的横轴截距为3N。已知最大静摩擦力等于滑动摩擦力，。求:

（1）木板与滑块之间的动摩擦因数；

（2）木板的质量M和滑块的质量m。

6．如图甲所示，传送带逆时针匀速运行，速率，一小车停在足够大的光滑水平地面上，挨靠在传送带的下端B处，小车上固定一竖直平面内的光滑圆弧轨道，圆弧轨道与传送带相切于B点，过圆弧轨道的最高点D的切线竖直，C为圆弧轨道的最低点。一小物块（视为质点）从传送带的上端A处由静止释放，物块沿传送带运动的速度时间图像如图乙所示。物块离开传送带后恰好能到达D点。小车与物块的质量相同，取重力加速度大小。求：

（1）传送带A、B两端的距离L；

（2）传送带倾角的余弦值以及物块与传送带间的动摩擦因数；

（3）圆弧轨道的半径R。

7．我国技术和应用居世界前列，无人驾驶汽车是利用先进的5G技术制造的汽车。在不少大城市已经使用无人驾驶公交车。无人驾驶汽车上配有主动刹车系统，当车速超过30km/h时，汽车主动刹车系统会启动预判：车载电脑通过雷达采集数据在内进行分析预判，若预判汽车以原速度行驶后可能会发生事故，汽车会立即主动刹车。现有一无人驾驶汽车正以的速度匀速行驶，在它的正前方相距处有一大货车正以的速度匀速行驶。若取重力加速度，问：

（1）预判结束时，两车之间的距离。

（2）若预判结束时，汽车立即开始以的加速度刹车，同时大货车开始减速行驶，且刹车时大货车所受阻力与车重的比值可k=0.32，则要使两车不相撞，求汽车加速度的取值范围。（计算出的数据请保留3位有效数字）

8．如图所示，在无红绿灯的十字路口，甲，乙两车均以20m/s的速度分别沿相互垂直的车道匀速行驶。甲车一直保持匀速行驶，乙车驾驶员在两车车头均距离十字路口x=30m处采取措施。他可以采用两种操作：一种是以一定的加速度做匀减速运动，一种是以一定的加速度做匀加速运动。已知甲车长L1=10m，乙车长L2=5m，两车宽度均可忽略。乙车做匀变速运动的最大加速度为6m/s2，该路段车速不允许超过90km/h。试通过分析判断两种方式能否安全、合法通过；若能，请分别计算出乙车做匀减速、匀加速运动过程中的最小加速度。