高考物理課標版一輪復習考點規(guī)范練9牛頓運動定律的綜合應用

考點規(guī)范練9牛頓運動定律的綜合應用一、單項選擇題1.(2017·河南洛陽模擬)如圖所示的裝置中,重為4N的物塊用一平行于斜面的細線拴在斜面上端的小柱上,整個裝置被固定在測力計上并保持靜止,斜面的傾角為30°。如果物塊與斜面間無摩擦,裝置穩(wěn)定以后,在燒斷細線物塊下滑時測力計的讀數(shù)與穩(wěn)定時比較()A.增大4N B.增大3NC.減小1N D.不變2.如圖所示,A、B兩物體之間用輕質彈簧連接,用水平恒力F拉物體A,使物體A、B一起沿光滑水平面做勻加速直線運動,這時彈簧長度為l1;若將A、B置于粗糙水平面上,用相同的水平恒力F拉物體A,使物體A、B一起做勻加速直線運動,此時彈簧長度為l2。若物體A、B與粗糙水平面之間的動摩擦因數(shù)相同,則下列關系式正確的是()A.l2=l1B.l2<l1C.l2>l1D.由于A、B質量關系未知,故無法確定l1、l2的大小關系3.如圖所示,bc為固定在小車上的水平橫桿,物塊A串在桿上,靠摩擦力保持相對桿靜止,A又通過輕細線懸吊著一個小鐵球B,此時小車正以大小為a的加速度向右做勻加速運動,而A、B均相對小車靜止,細線與豎直方向的夾角為θ。小車的加速度逐漸增大,A始終和小車保持相對靜止,當加速度增加到2a時(A.橫桿對A的摩擦力增加到原來的2倍B.橫桿對A的彈力增加到原來的2倍C.細線與豎直方向的夾角增加到原來的2倍D.細線的拉力增加到原來的2倍4.一長輕質木板置于光滑水平地面上,木板上放質量分別為mA=1kg和mB=2kg的A、B兩物塊,A、B與木板之間的動摩擦因數(shù)都為μ=0.2(最大靜摩擦力等于滑動摩擦力)。水平恒力F作用在A物塊上,如圖所示(重力加速度g取10m/s2),則()A.若F=1N,則物塊、木板都靜止不動B.若F=1.5N,則A物塊所受摩擦力大小為1.5NC.若F=4N,則B物塊所受摩擦力大小為4ND.若F=8N,則B物塊的加速度為1.0m5.如圖所示,一夾子夾住木塊,在力F作用下向上提升。夾子和木塊的質量分別為m、m0,夾子與木塊兩側間的最大靜摩擦力均為Ff。若木塊不滑動,力F的最大值是()A.B.C.(m+m0)gD.+(m+m0)g6.如圖所示,一輕質彈簧的一端系一質量為m的小球,另一端固定在傾角為37°的光滑斜面體頂端,彈簧與斜面平行。在斜面體以大小為g的加速度水平向左做勻加速直線運動的過程中,小球始終相對于斜面靜止,已知彈簧的勁度系數(shù)為k。則該過程中彈簧的形變量為(sin37°=0.6,cos37°=0.8)()A. B. C. D.二、多項選擇題7.如圖甲所示,在電梯箱內輕繩AO、BO、CO通過連接吊著質量為m的物體,輕繩AO、BO、CO對輕質結點O的拉力分別為F1、F2、F3。現(xiàn)電梯廂豎直向下運動,其速度v隨時間t的變化規(guī)律如圖乙所示,重力加速度為g,則()A.在0~t1時間內,F1與F2的合力等于F3B.在0~t1時間內,F1與F2的合力大于mgC.在t1~t2時間內,F1與F2的合力小于F3D.在t1~t2時間內,F1與F2的合力大于mg8.(2016·課標全國Ⅱ)兩實心小球甲和乙由同一種材料制成,甲球質量大于乙球質量。兩球在空氣中由靜止下落,假設它們運動時受到的阻力與球的半徑成正比,與球的速率無關。若它們下落相同的距離,則()A.甲球用的時間比乙球長B.甲球末速度的大小大于乙球末速度的大小C.甲球加速度的大小小于乙球加速度的大小D.甲球克服阻力做的功大于乙球克服阻力做的功9.在一東西向的磁浮列車的水平直軌道上,停放著一列已用掛鉤連接好的磁浮列車的車廂。當磁浮列車在東邊拉著這列車廂以大小為a的加速度向東行駛時,連接某兩相鄰車廂的掛鉤P和Q間的拉力大小為F;當列車在西邊拉著車廂以大小為a的加速度向西行駛時,P和Q間的拉力大小仍為F。不計車廂與鐵軌間的摩擦,每節(jié)車廂質量相同,則這列車廂的節(jié)數(shù)可能為()A.8 B.10C.15 D.18三、非選擇題10.(2017·山東濟南模擬)在建筑裝修中,工人用質量為4.0kg的磨石對水平地面和斜壁進行打磨,已知磨石與水平地面、斜壁之間的動摩擦因數(shù)μ相同,g取10m/s(1)當磨石受到水平方向F1=20N的推力打磨水平地面時,恰好做勻速直線運動,求動摩擦因數(shù)μ;(2)若用磨石對θ=37°的斜壁進行打磨(如圖所示),當對磨石施加豎直向上的推力F2=60N時,求磨石從靜止開始沿斜壁向上運動0.8m所需時間(斜壁足夠長)。(sin37°=0.6,cos37°=011.如圖所示,木板與水平地面間的夾角θ可以隨意改變,當θ=30°時,可視為質點的一小物塊恰好能沿著木板勻速下滑。若讓該小物塊從木板的底端以大小恒定的初速率v0沿木板向上運動,隨著θ的改變,小物塊沿木板滑行的距離s將發(fā)生變化,重力加速度為g。(1)求小物塊與木板間的動摩擦因數(shù);(2)當θ角滿足什么條件時,小物塊沿木板滑行的距離最小,并求出此最小值。12.(2017·課標全國Ⅲ)如圖所示,兩個滑塊A和B的質量分別為mA=1kg和mB=5kg,放在靜止于水平地面上的木板的兩端,兩者與木板間的動摩擦因數(shù)均為μ1=0.5;木板的質量為m=4kg,與地面間的動摩擦因數(shù)為μ2=0.1。某時刻A、B兩滑塊開始相向滑動,初速度大小均為v0=3m/s。A、B相遇時,A與木板恰好相對靜止。設最大靜摩擦力等于滑動摩擦力,重力加速度大小g取10m/s2。求:(1)B與木板相對靜止時,木板的速度;(2)A、B開始運動時,兩者之間的距離。##考點規(guī)范練9牛頓運動定律的綜合應用1.C解析設物塊的質量為m,斜面質量為m1,整個裝置靜止時,測力計讀數(shù)為m1g+mg=m1g+4N。物塊下滑的加速度a=gsinθ=g,方向沿斜面向下,其豎直分量a1=asinθ=g,所以物塊處于失重狀態(tài),其視重為mg=3N,測力計的讀數(shù)為m1g+3N,所以測力計的示數(shù)減小1N,2.A解析當水平面光滑,用水平恒力F拉物體A時,由牛頓第二定律,對整體有F=(mA+mB)a,對B有F1=mBa=;當水平面粗糙時,對整體有Fμ(mA+mB)g=(mA+mB)a,對B有F2μmBg=mBa,聯(lián)立以上兩式得F2=,可知F1=F2,故l1=l2,A正確。3.A解析對小球和物塊組成的整體分析受力,如圖甲所示,根據牛頓第二定律,水平方向有Ff=(m0+m)a,豎直方向有FN=(m0+m)g,則當加速度增加到2a時,橫桿對m0的摩擦力Ff增加到原來的2倍。橫桿對m0的彈力等于兩個物體的總重力,保持不變,故A正確,B錯誤;以小球為研究對象分析受力情況,如圖乙所示,由牛頓第二定律得mgtanθ=ma,解得tanθ=,當a增加到兩倍時,tanθ變?yōu)閮杀?但θ不是兩倍。細線的拉力FT=,可見,a變?yōu)閮杀逗?FT不是兩倍,故C、D4.D解析A物塊與板間的最大靜摩擦力為2N,當F<2N時,A物塊沒有與木板發(fā)生相對滑動,A、B與板整體向左加速,選項A錯誤;若F=1.5N,對A、B及輕質木板整體有a==0.5m/s2,對A物塊分析有FFf=mAa,解得Ff=1N,選項B錯誤;若F=4N,則A物塊與板發(fā)生相對滑動,B與板的最大靜摩擦力為4N,板對B物塊的靜摩擦力為2N,選項C錯誤;若F=8N,板對B物塊的靜摩擦力仍為2N,根據a=可得a=1m5.A解析當F達到最大值時,以夾子和木塊作為整體,豎直方向上由牛頓第二定律可得F(m+m0)g=(m+m0)a;再以木塊為研究對象,F最大時木塊剛好不滑脫,靜摩擦力為最大值,在豎直方向上由牛頓第二定律可得2Ffm0g=m0a,兩式聯(lián)立解得F=,選項6.A解析在斜面體以大小為g的加速度水平向左做勻加速直線運動時,彈簧是處于伸長狀態(tài)還是壓縮狀態(tài),無法直接判斷,此時可采用假設法。假設彈簧處于壓縮狀態(tài),若求得彈力F為正值,則假設正確。水平方向上由牛頓第二定律得FNsinθ+Fcosθ=mg①豎直方向上由受力平衡得FNcosθ=mg+Fsinθ②①②聯(lián)立得F=mg。由胡克定律得F=kx,x=,故選A。7.AD解析對輕質結點O,因沒質量,故其無論在何狀態(tài)下,F1、F2、F3三個力的合力都為零,即F1與F2的合力與F3等大反向,選項A正確,選項C錯誤;對物體進行受力分析,其受到豎直向下的重力mg和豎直向上的繩子的拉力F3,在0~t1時間內,電梯加速向下運動,物體處于失重狀態(tài),則F3<mg,即F1與F2的合力小于mg,選項B錯誤;在t1~t2時間內,電梯減速向下運動,物體處于超重狀態(tài),則F3>mg,即F1與F2的合力大于mg,選項D正確。8.BD解析設所受阻力為Ff,根據題意Ff=kr。根據牛頓第二定律,mgFf=ma,a=g=g=g,r越大,a越大,兩小球密度相同,m甲>m乙,所以r甲>r乙,故a甲>a乙,C選項錯誤;物體在空中的運動時間t=,h相同,所以t甲<t乙,A選項錯誤;物體落地速度v=,可得v甲>v乙,B選項正確;物體下落過程中克服阻力做功Wf=Ff·h=kr·h,所以Wf甲>Wf乙,D選項正確。9.BC解析設掛鉤P、Q西邊有n節(jié)車廂,每節(jié)車廂的質量為m,則掛鉤P、Q西邊車廂的質量為nm,以西邊這些車廂為研究對象,有F=nma①設P、Q東邊有k節(jié)車廂,以東邊這些車廂為研究對象,有F=km·a②聯(lián)立①②得3n=2k,總車廂數(shù)為N=n+k,由此式可知n只能取偶數(shù),當n=2時,k=3,總節(jié)數(shù)為N=5當n=4時,k=6,總節(jié)數(shù)為N=10當n=6時,k=9,總節(jié)數(shù)為N=15當n=8時,k=12,總節(jié)數(shù)為N=20,故選項B、C正確。10.解析(1)磨石在水平地面上恰好做勻速直線運動,由F1=Ff=μmg,得μ=0.5。(2)磨石與斜壁間的正壓力FN=(F2mg)sinθ根據牛頓第二定律有(F2mg)cosθμFN=ma,解得a=2.5m/s2解得t==0.8s。答案(1)0.5(2)0.8s11.解析(1)當θ=30°時,對物塊受力分析,mgsinθ=μFNFNmgcosθ=0則動摩擦因數(shù)μ=tanθ=tan30°=(2)當θ變化時,設物塊的加速度為a,則有mgsinθ+μmgcosθ=ma物塊的位移為s,=2as則s=因為sinθ+μcosθ=sin(α+θ),tanα=μ,所以當α+θ=90°時s最小,即θ=60°,小物塊沿木板滑行的距離最小smin=。答案(1)(2)θ=60°12.解析(1)滑塊A和B在木板上滑動時,木板也在地面上滑動。設A、B和木板所受的摩擦力大小分別為Ff1、Ff2和Ff3,A和B相對于地面的加速度大小分別為aA和aB,木板相對于地面的加速度大小為a1。在物塊B與木板達到共同速度前有Ff1=μ1mAg①Ff2=μ1mBg②Ff3=μ2(m+mA+mB)g③由牛頓第二定律得Ff1=mAaA④Ff2=mBaB⑤Ff2Ff1Ff3=ma1⑥設在t1時刻,B與木板達到共同速度,其大小為v1。由運動學公式有v1=v0aBt1⑦v1=a1t1⑧聯(lián)立①②③④⑤⑥⑦⑧式,代入已知數(shù)據得v1=1m(2)在t1時間間隔內,B相對于地面移動的距離為sB=v0t1aB⑩設在B與木板達到共同速度v1后,木板的加速度大小為a2。對于B與木板組成的體系,由牛頓第二定律有Ff1+Ff3=(mB+m)a2由①②④⑤式知,aA=aB;再由⑦⑧式知,B與木板達到共同速度時,A的速度大小也為v1,但運動方向與木板相反。由題意知,A和B相遇時,A與木板