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高考物理总复习3.4专题:牛顿运动定律的综合应用二课时作业新人教版必修1
高考物理总复习3.4专题:牛顿运动定律的综合应用二课时作业新人教版必修1
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【与名师对话】高考物理总复习3.4专题:牛顿运动定律的综合应用(二)课时作业新人教版必修11.(2022·贵州省五校高三联合考试)如图所示,与轻绳相连的物体A和B跨过定滑轮,质量mA<mB,A由静止释放,不计绳与滑轮间的摩擦,则A向上运动过程中,轻绳拉力( )A.T=mAgB.T>mAgC.T=mBgD.T>mBg解析:将轻绳及与轻绳相连的物体A和B视为整体,由牛顿第二定律可得mBg-mAg=(mB+mA)a,解得a=;隔离A物体,根据牛顿第二定律可得T-mAg=mAa,解得T=g=g=g,由于mA<mB,故有T>mAg,T<mBg,B项正确.答案:B2.(2022·石家庄市部分学校高三联考)如图所示,在光滑的水平面上叠放着M、P、N三个物体,质量分别为m、2m和m,M、N、P间动摩擦因数均为μ,系统处于静止状态.现在对P施加一个水平向右的拉力F,欲使P从M和N中拉出来,则F必须大于( )A.4μmg B.6μmg C.10μmg D.12μmg解析:欲使P从M和N中拉出来,需使P的加速度aP大于M的加速度aM和N的加速度aN,分别对N、P和M应用牛顿第二定律得aN=μg、aP=、aM==3μg,可得F>10μmg.答案:C3.直升机悬停在空中向地面投放装有救灾物资的箱子,如图所示.设投放初速度为零,箱子所受的空气阻力与箱子下落速度的平方成正比,且运动过程中箱子始终保持图示姿态.在箱子下落过程中,下列说法正确的是( )A.箱内物体对箱子底部始终没有压力B.箱子刚从飞机上投下时,箱内物体受到的支持力最大C.箱子接近地面时,箱内物体受到的支持力比刚投下时大D.若下落距离足够长,箱内物体有可能不受底部支持力而“飘起来”解析:以整体为研究对象,根据牛顿第二定律:(M+m)g-kv2=(M+m)a①设箱内物体受到的支持力为FN,以箱内物体为研究对象,有mg-FN=ma②由①②两式得FN=.6\n通过此式可知,随着下落速度的增大,箱内物体受到的支持力逐渐增大,所以A、B、D选项错误,C选项正确.答案:C4.(2022·长沙模拟)如右图所示,不计绳的质量以及绳与滑轮的摩擦,物体A的质量为M,水平面光滑.当在绳的B端挂一质量为m的物体时,物体A的加速度为a1,当在绳的B端施以F=mg的竖直向下的拉力作用时,A的加速度为a2,则a1与a2的大小关系是( )A.a1=a2B.a1>a2C.a1<a2D.无法确定解析:当在绳的B端挂一质量为m的物体时,将它们看成系统,由牛顿第二定律:mg=(m+M)a1,故a1=.而当在绳的B端施以F=mg的竖直向下的拉力作用时,mg=Ma2,a2=,a1<a2.C正确.答案:C5.(2022·长沙市明德中学月考)有一根绳子下端串联着两个质量不同的小球,上面小球比下面小球质量大.当手提着绳端沿水平方向一起做匀加速直线运动时(空气阻力不计),图中所描绘的四种情况中正确的是( )解析:手提着绳端沿水平方向一起做匀加速直线运动,则整体的加速度应该由绳子的张力提供,据此立即可排除D;对下面小球m,利用牛顿第二定律,则在水平方向有Tcosα=ma①,而在竖直方向则有Tsinα=mg②;对上面小球M,同理有Fcosβ-Tcosα=Ma③,Fsinβ=Tsinα+Mg④,由①③容易得到,Fcosβ=(M+m)a,由②④则得Fsinβ=(M+m)g,故有tanβ=g/a.Tcosα=ma,而由①②得到tanα=g/a,因此α=β.答案:C6.如右图所示,质量为M的长平板车放在光滑的倾角为α的斜面上,车上站着一质量为m的人,若要平板车静止在斜面上,车上的人必须( )A.匀速向下奔跑B.以加速度a=gsinα向下加速奔跑C.以加速度a=(1+)gsinα向下加速奔跑D.以加速度a=(1+)gsinα向上加速奔跑6\n解析:以车为研究对象,在平行于斜面方向和垂直于斜面方向建立坐标系,如图(甲)所示.因为车静止不动,即两个方向上合力都为零,x轴方向:Ff-Mgsinα=0,所以摩擦力(人对车)沿斜面向上,大小等于Mgsinα,故人受车的作用力沿斜面向下.以人为研究对象受力分析如图(乙)所示.则有Ff′+mgsinα=ma,Ff=Ff′所以a=(1+)gsinα,方向沿斜面向下,故C正确.答案:C7.如右图所示,长为L=2m、质量为M=8kg的木板,放在水平地面上,木板向右运动的速度v0=6m/s时,在木板前端轻放一个大小不计,质量为m=2kg的小物块.木板与地面、物块与木板间的动摩擦因数均为μ=0.2,g=10m/s2.求:(1)物块及木板的加速度大小.(2)物块滑离木板时的速度大小.解析:(1)物块的加速度am=μg=2m/s2对木板有:μmg+μ(M+m)g=MaM解得aM=3m/s2.(2)设物块经时间t从木板滑离,则L=v0t-aMt2-amt2解得t1=0.4s或t2=2s(舍去)滑离木板时物块的速度:v=amt1=0.8m/s.答案:(1)2m/s2 3m/s2 (2)0.8m/s8.如图所示(a),一轻质弹簧的下端固定在水平面上,上端放置一物体(物体与弹簧不连接),初始时物体处于静止状态.现用竖直向上的拉力F作用在物体上,使物体开始向上做匀加速运动,拉力F与物体位移s的关系如图(b)所示(g=10m/s2),则下列结论正确的是( ) A.物体与弹簧分离时,弹簧处于压缩状态B.弹簧的劲度系数为7.5N/cmC.物体的质量为3kgD.物体的加速度大小为5m/s2解析:物体与弹簧分离时,弹簧处于原长,选项A错误,由图(b)知,当F1=10N时,F1=ma,当F2=30N时,F2-mg=ma,联立得:m=2kg,物体与弹簧分离时物体的位移x=4cm,初始状态:mg=k·x,k6\n=5N/cm,选项B错误,a===5m/s2,选项D正确答案:D9.如图所示,在水平桌面上叠放着质量相等的A、B两块木板,在木板A上放着质量为m的物块C,木板和物块均处于静止状态.A、B、C之间以及B与地面之间的动摩擦因数均为μ,设最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等,重力加速度为g,现用水平恒力F向右拉木板A,则以下判断正确的是( )A.不管F多大,木板B一定保持静止B.A、C之间的摩擦力大小一定等于μmgC.B受到地面的滑动摩擦力大小一定小于FD.A、B之间的摩擦力大小不可能等于F解析:木板A对木板B的最大静摩擦力Ff1=μ(M+m)g,M为木板A的质量,地面对木板B的最大静摩擦力Ff2=μ(2M+m)g>Ff1,故选项A正确;物块C的最大加速度a=μg,当F≤μ(M+m)g时,A、C处于静止状态,A、C之间的摩擦力为0,选项B错误;A、B间的摩擦力FfAB=F,地面对B的静摩擦力FfB=FfAB=F,选项C、D错误.答案:A10.将力传感器A固定在光滑水平桌面上,测力端通过轻质水平细绳与滑块相连,滑块放在较长的小车上.如图甲所示,传感器与计算机相连接,可获得力随时间变化的规律.一水平轻质细绳跨过光滑的定滑轮,一端连接小车,另一端系砂桶,整个装置开始处于静止状态.在物体与小车分离前缓慢向砂桶里倒入细砂,力传感器采集的F-t图象如乙图所示.则( )A.2.5s前小车做变加速运动B.2.5s后小车做变加速运动C.2.5s前小车所受摩擦力不变D.2.5s后小车所受摩擦力不变解析:随着砂桶及细砂质量的增加,传感器上所受的拉力也逐渐增加,在2.5s前整个装置将始终处于静止状态,小车所受的静摩擦力也随之增加,但小车仍然不动,故A、C错误;2.5s后,传感器所受的拉力恒定,表明滑块m受到小车对它的摩擦力不变,为滑动摩擦,由牛顿第三定律知:小车所受摩擦力不变,故D正确;随着细砂重力的增加,小车受到的绳子的拉力也逐渐增加,故小车将做变加速运动,故B正确.答案:BD11.(2022·山东省济南市高三调研)静止在水平面上的A、B两个物体通过一根拉直的轻绳相连,如图所示,轻绳长L=1m,承受的最大拉力为8N,A的质量m1=2kg,B的质量m2=8kg,A、B与水平面间的动摩擦因数μ=0.2,现用一逐渐增大的水平力作用在B上,使A、B向右运动,当F增大到某一值时,轻绳刚好被拉断(g=10m/s2)(1)求绳刚被拉断时F的大小.(2)若绳刚被拉断时,A、B的速度为2m/s,保持此时的F大小不变,当A的速度恰好减小为0时,A、6\nB间的距离为多少?解析:(1)设绳刚要被拉断时产生的拉力为FT,根据牛顿第二定律,对A物体有FT-μmg=ma,,代入数据得a=2m/s2,对A,B整体:F-μ(m1+m2)g=(m1+m2)a,代入数值得F=40N.(2)设绳断后,A的加速度为大小为a1,B的加速度为a2,则a1==2m/s2,a2==3m/s2.A停下来的时间为t,则t==1s,A的位移为x1,则x1==1m,B的位移为x2,则x2=vt+a2t2=3.5m,A刚静止时,A、B间距离为Δx=x2+L-x1=3.5m.答案:(1)40N (2)3.5m12.(2022·新课标全国卷Ⅱ)一长木板在水平地面上运动,在t=0时刻将一相对于地面静止的物块轻放到木板上,以后木板运动的速度-时间图象如图所示.已知物块与木板的质量相等,物块与木板间及木板与地面间均有摩擦,物块与木板间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力,且物块始终在木板上.取重力加速度的大小g=10m/s2,求:(1)物块与木板间、木板与地面间的动摩擦因数;(2)从t=0时刻到物块与木板均停止运动时,物块相对于木板的位移的大小.解析:(1)从t=0时开始,木板与物块之间的摩擦力使物块加速,使木板减速,此过程一直持续到物块和木板具有共同速度为止.由图可知,在t1=0.5s时,物块和木板的速度相同.设t=0到t=t1时间间隔内,物块和木板的加速度大小分别为a1和a2,则a1=①a2=②式中v0=5m/s、v1=1m/s分别为木板在t=0、t=t1时速度的大小.设物块和木板的质量均为m,物块和木板间、木板与地面间的动摩擦因数分别为μ1、μ2,由牛顿第二定律得μ1mg=ma1③(μ1+2μ2)mg=ma2④联立①②③④式得μ1=0.20⑤μ2=0.30⑥6\n(2)在t1时刻后,地面对木板的摩擦力阻碍木板运动,物块与木板之间的摩擦力改变方向.设物块与木板之间的摩擦力大小为f,物块和木板的加速度大小分别为a1′和a2′,则由牛顿第二定律得Ff=ma1′⑦2μ2mg-Ff=ma2′⑧假设Ff<μ1mg,则a1′=a2′;由⑤⑥⑦⑧式得Ff=μ2mg>μ1mg,与假设矛盾.故Ff=μ1mg⑨甴⑦⑨式知,物块加速度的大小a1′等于a1;物块的v-t图象如图中点划线所示.由运动学公式可推知,物块和木板相对于地面的运动距离分别为s1=2×⑩s2=t1+⑪物块相对于木板的位移的大小为s=s2-s1⑫联立①⑤⑥⑧⑨⑩⑪⑫式得s=1.125m⑬答案:(1)0.20 0.30 (2)1.125m6
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高考 - 二轮专题
发布时间:2022-08-25 22:47:49
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