45.高考物理牛頓運動定律的綜合應用專題精練含答案

課時作業(yè)9牛頓運動定律的綜合應用時間：45分鐘基礎(chǔ)訓練.兩個質(zhì)量分別為m1.m2的物體A和B緊靠在一起放在光滑水平桌面上，如圖所示，如果它們分別受到水平推力2F和F，則A、B之間彈力的大小為（C）A.m2

m1+mC.mA.m2

m1+mC.m1+2m2F

m1+m2mim1+mB.D.2m1+m2F

m1+m2解析：根據(jù)牛頓第二定律對整體有：2F—F=（m1+m2）〃，方向水平向右；對物體B有：平向右；對物體B有：FN—F=m2a,聯(lián)立上述兩式得：m1+2m2N m1+m2F，故選項A、B、D均錯誤，選項C正確..如圖所示，物體A的質(zhì)量為0.2kg,物體B的質(zhì)量為0.6kg,兩物體分別由輕質(zhì)細繩及輕質(zhì)彈簧通過光滑定滑輪相連，彈簧的勁度系數(shù)k=100N/m,開始時兩物體在外力作用下處于靜止狀態(tài)且細繩剛好伸直.現(xiàn)同時釋放A、B，則穩(wěn)定后（兩物體均在空中運動），重力加速度g取10m/s2,下列說法正確的是（B）A.彈簧的伸長量為6cm B.彈簧的伸長量為3cmC.物體A處于失重狀態(tài) D.物體B處于超重狀態(tài)解析：設(shè)穩(wěn)定后細繩拉力大小為T，兩物體運動的加速度大小為a，則由牛頓第二定律知T—GA=mAa,GB—T=mBa，聯(lián)立并代入數(shù)值得T=3N,a=5m/s2,由胡克定律知T=kx，代入數(shù)值得彈簧的伸長量為3cm,A錯誤，B正確；物體A的加速度豎直向上，處于超重狀態(tài)，物體B的加速度豎直向下，處于失重狀態(tài)，C、D錯誤..如圖所示，套在水平直桿上質(zhì)量為m的小球開始時靜止，現(xiàn)對小球沿桿方向施加恒力F0，垂直于桿方向施加豎直向上的力F，且F的大小始終與小球的速度成正比，即F=kW圖中未標出）.已知小球與桿間的動摩擦因數(shù)為"，小球運動過程中未從桿上脫落，且F0>^叫.下列關(guān)于運動中的速度一時間圖象正確的是（C）解析：開始時小球所受支持力方向向上,隨著時間的增加,小球速度增大，F(xiàn)增大，則支持力減小，摩擦力減小，根據(jù)牛頓第二定律,可知這一階段小球的加速度增大.當豎直向上的力F的大小等于小球重力的大小時，小球的加速度最大.再往后豎直向上的力F的大小大于重力的大小，直桿對小球的彈力向下，F(xiàn)增大，則彈力增大，摩擦力增大,根據(jù)牛頓第二定律,小球的加速度減小,當加速度減小到零時，小球做勻速直線運動，故C正確..如圖所示，在水平桌面上固定一個長木板，質(zhì)量為M的木塊通過輕繩與質(zhì)量為m的鉤碼相連，鉤碼靜止釋放后，將向下加速下降.木塊與長木板間的動摩擦因數(shù)為"，重力加速度為g.則鉤碼釋放后的加速度大小為（B）

BmgBmg—4MgB.M+mDmg—iMgmg—Dmg—iMgC.M解析：以鉤碼為研究對象，根據(jù)牛頓第二定律，則有mg—T=ma;以長木板為研究對象，則有T-4Mg=Ma,聯(lián)立解得a=mg_4Mg，選項B正確.M+m5.（多選）如圖所示，質(zhì)量為m2的物體，放在沿平直軌道向左行駛的車廂底板上，并用豎直細繩通過光滑的定滑輪連接質(zhì)量為m1的物體.當車向左勻加速運動時，與物體m1相連接的繩與豎直方向成0,m2與車廂相對靜止.則（BD）A.車廂的加速度為gsin0B.繩對物體m1的拉力T為需C.底板對物體m2的支持力FN=（m2—m1）gD.物體m2所受底板的摩擦力Ff=m2gtan0解析：

以物體m1為研究對象，分析受力情況如圖甲所示，根據(jù)牛頓第二定律得m1gtanB=m1a，得a=gtan〃，則車廂的加速度也為gtan仇繩對物體mA的拉力T=駕，選項A錯誤，選項B正確；以物體m,1 cosB 2為研究對象,分析其受力情況如圖乙所示,根據(jù)牛頓第二定律有FNmg=m2g—T=m2g—cosB，F(xiàn)f=m2a=m2gtanB,選項C錯誤，選項D正確．6.(多選)已知雨滴在空中運動時所受空氣阻力f=kr2v2,其中k為比例系數(shù)，r為雨滴半徑，v為其運動速率.t=0時，雨滴由靜止開始下落，加速度用a表示.落地前雨滴已做勻速運動，速率為v0.下列對雨滴運動描述的圖象中一定正確的是(ABC)解析：t=0時，雨滴由靜止開始下落，v=0,所受空氣阻力f=kr2v2=0,則此時雨滴只受重力，加速度為g,隨著雨滴速度增大，所受空氣阻力增大，根據(jù)牛頓第二定律mg—f=ma，則加速度減小，即雨滴做加速度逐漸減小的加速運動，當最后f=kr2v2=mg時，加速度減小到零，速度不變，雨滴做勻速直線運動，故A、B正確；當最后勻速運動時有kr2v0=mg=pg3nr3,可得最大速率與5成正比，v0^r,故C正確，D錯誤.7.如圖甲所示，質(zhì)量為m=1kg的物體置于傾角為37°的固定斜面上(斜面足夠長)，對物體施加平行于斜面向上的恒力F，作用時間11=1s時撤去力F，物體運動的部分v-1圖象如圖乙所示，設(shè)物體受到的最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，取g=10m/s2.求：甲 乙(1)物體與斜面間的動摩擦因數(shù)；(2)拉力F的大?。?3)t=4s時物體的速度.解析：(1)根據(jù)v-1圖線知，勻加速直線運動的加速度的大小：%=20m/s2根據(jù)牛頓第二定律得：F—^mgcos0—mgsin0=ma1勻減速直線運動的加速度的大小：a2=10m/s2根據(jù)牛頓第二定律得：mgsin0+^mgcos0=ma..2解得：F=30N,"=0.5.(2)由(1)知，F(xiàn)=30N.(3)在物體運動過程中，設(shè)撤去力F后物體運動到最高點的時間為t2v1=a2t2,解得12=2s;則物體沿斜面下滑的時間為13=t—11—12=1s設(shè)下滑加速度為a3,由牛頓第二定律得mgsin0—^mgcos0=ma3解得：a3=2m/s2所以t=4s時物體的速度：v=a313=2X1m/s=2m/s,方向沿斜面向下．

答案：（1）0.5（2）30N（3）2m/s,沿斜面向下能力據(jù)文J8．將一只皮球豎直向上拋出，皮球運動時受到空氣阻力的大小與速度的大小成正比.下列描繪皮球在上升過程中加速度大小〃與時間t關(guān)系的圖象，可能正確的是（C）解析：皮球在上升過程中速度越來越小，所以空氣阻力越來越小，重力與空氣阻力的合力越來越小，所以加速度越來越小，一開始加速度最大，后來減小得越來越慢，最后速度為零時，加速度變?yōu)橹亓铀俣?，所以答案選C.（多選）一質(zhì)量為2kg的物體受到水平拉力作用，在粗糙水平面上做加速直線運動時的a-1圖象如圖所示，t=0時其速度大小為2m/s,滑動摩擦力大小恒為2N,則（AC）4a/(m-s-24a/(m-s-2)A.在t=2s時刻，物體的速度為5m/sB.在0?2s時間內(nèi)，物體的位移大于7mC在0?2s時間內(nèi)，物體的位移小于7mD.在t=1s時刻，拉力F的大小為3N解析：據(jù)Av=aAt可得a-1圖象與坐標軸圍成面積表示對應時間內(nèi)速度1的增量，則t=2s時，物體的速度v=v0+Av=2m/s+2，(1+2)X2m/s=5m/s,選項A正確；在0?2s時間內(nèi)，物體做加速度增大的加速運動，速度—時間圖象如圖中實線，虛線為勻變速直線運動的速度—時間圖象，則0?2s時間內(nèi)，物體的位移x<$T=7m,選項B錯誤、C正確；在t=1s時刻，物體的加速度a1=1.5m/s2,由牛頓第二定律可得F-Ff=ma1,解得F1=5N,選項D錯誤..(201力江西九校聯(lián)考)如圖甲所示，一輕質(zhì)彈簧的下端固定在水平面上，上端放置一物體(物體與彈簧不連接)，初始時物體處于靜止狀態(tài).現(xiàn)用豎直向上的拉力F作用在物體上，使物體開始向上做勻加速運動，拉力F與物體位移x的關(guān)系如圖乙所示，g取10m/s2,則正確的結(jié)論是(D)[“萬/〃”￥ 0 4 jt/cm圖甲 圖乙A.物體與彈簧分離時，彈簧處于壓縮狀態(tài)B.彈簧的勁度系數(shù)為7.5N/cmC.物體的質(zhì)量為3kgD.物體的加速度大小為5m/s2解析：由于物體與彈簧不連接,分離時二者間的作用力為0,彈

簧處于原長狀態(tài)，A錯.開始時，物體受重力、彈力作用，二者的合力等于0,此時的拉力10N即為物體勻加速上升的合力，物體與彈簧分離時及分離后拉力為30N，合力不變，故物體的重力大小為20N，質(zhì)量為2kg，C錯.從開始上升到分離，物體上升了4cm,即開始時彈簧的壓縮長度為4cm,根據(jù)胡克定律mg=kx,k=500N/m=5N/cm,B錯.根據(jù)牛頓第二定律可知，物體的質(zhì)量為2kg,受到的合力為10N,加速度大小為5m/s2,D對.11.如圖甲所示，平行于光滑斜面的輕彈簧勁度系數(shù)為k，一端固定在傾角為0的斜面底端，另一端與物塊A連接，兩物塊A、B質(zhì)量均為m，初始時均靜止，現(xiàn)用平行于斜面向上的力F拉動物塊B，使B做加速度為a的勻加速運動，A、B兩物塊在開始一段時間內(nèi)的v-1關(guān)系分別對應圖乙中A、B圖線，11時刻A、B的加速度為g，則下列說法正確的是(D)甲 乙A.t1時刻，彈簧形變量為苦匕％b.12時亥U,彈簧形變量為寫”C.11時刻，A、B剛分離時的速度為'j書0三D.從開始到12時刻，拉力F先逐漸增大后不變解析：由圖乙可知，11時刻A、B開始分離，對A,根據(jù)牛頓第二定律：kx—mgsin0=ma,貝4x=—苫?，+■",選項a錯誤；由圖k乙知，12時刻A的加速度為零，速度最大，根據(jù)牛頓第二定律和胡克定律得：mgsinB=kx,，則得：x'=mgs'n'，選項B錯誤；對A、Bk整體，根據(jù)牛頓第二定律得：F—2mgsinB+kx=2ma,得F=2mgsinB—kx+2ma，則知t=0時F最小，此時有：2mgsinB=kx0,得F的最小值為F=2ma，由圖乙知，11時刻A、B開始分離，對A根據(jù)牛頓1第二定律：kx—mgsinB=ma,t=0時有：2mgsinB=kx0,又x0—x=2工、 2a(mgsinB-ma)at2，速度v=at1=、/ k ，選項C錯誤；從t=0至I11時刻，對A、B整體，根據(jù)牛頓第二定律得：F+kx—2mgsinB=2ma,得F=2mgsinB+2ma—kx,x減小，F(xiàn)增大；11時刻到12時刻，對B,由牛頓第二定律得：F—mgsinB=ma,得F=mgsinB+ma,可知F不變，選項D正確.12.如圖所示，半徑為R的圓筒內(nèi)壁光滑，在筒內(nèi)放有兩個質(zhì)量相同，半徑為丫的光滑圓球P和。，且R=1.5r.在圓球Q與圓筒內(nèi)壁接觸點A處安裝有壓力傳感器.當用水平推力推動圓筒在水平地面上以v0=5m/s的速度勻速運動時，壓力傳感器顯示壓力為25N；某時刻撤去推力F，之后圓筒在水平地面上滑行的距離為x=543m.已知圓筒的質(zhì)量與圓球的質(zhì)量相等，取g=10m/s2.求：⑴水平推力F的大小；(2)撤去推力后傳感器的示數(shù).解析：r(1)筒和圓球組成的系統(tǒng)勻速運動時，圓球Q受三個力作用如圖所示，其中壓力傳感器示數(shù)F1=25N.設(shè)P、Q球心連線與水平方向的夾角為名則cosB=2A"=；,①2r 2則圓