3.3 牛頓運(yùn)動(dòng)定律的綜合應(yīng)用—2021屆高考物理一輪復(fù)習(xí)檢測(cè)

1、3.3牛頓運(yùn)動(dòng)定律的綜合應(yīng)用A組動(dòng)力學(xué)兩類基本問題1(多選)如圖3310所示，物塊的質(zhì)量m1 kg，初速度v010 m/s，在一水平向左的恒力F作用下從O點(diǎn)沿粗糙的水平面向右運(yùn)動(dòng)，某時(shí)刻后恒力F突然反向，整個(gè)過程中物塊速度的平方隨位置坐標(biāo)變化的關(guān)系圖象如圖乙所示，g10 m/s2.下列說法中正確的是()圖3310A05 s內(nèi)物塊做勻減速運(yùn)動(dòng)B在t1 s時(shí)刻，恒力F反向C恒力F大小為10 ND物塊與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.3解析由圖象得物塊在前5 m位移內(nèi)做勻減速運(yùn)動(dòng)，在513 m位移內(nèi)做勻加速運(yùn)動(dòng)，且由圖象斜率得勻減速運(yùn)動(dòng)的加速度大小a1 m/s210 m/s2，勻加速運(yùn)動(dòng)的加速度大小a2

2、m/s24 m/s2，勻減速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t1 s，又由牛頓第二定律得，F(xiàn)mgma1和Fmgma2，聯(lián)立解得F7 N，動(dòng)摩擦因數(shù)0.3.選項(xiàng)B、D正確答案BD2 (多選)如圖3311所示，總質(zhì)量為460 kg的熱氣球，從地面剛開始豎直上升時(shí)的加速度為0.5 m/s2，當(dāng)熱氣球上升到180 m時(shí)，以5 m/s的速度向上勻速運(yùn)動(dòng)若離開地面后熱氣球所受浮力保持不變，上升過程中熱氣球總質(zhì)量不變，重力加速度g10 m/s2.關(guān)于熱氣球，下列說法正確的是()圖3311A所受浮力大小為4 830 NB加速上升過程中所受空氣阻力保持不變C從地面開始上升10 s后的速度大小為5 m/sD以5 m/s勻速上升時(shí)所受空

3、氣阻力大小為230 N解析熱氣球剛開始上升時(shí)，速度為零，不受空氣阻力，只受重力、浮力，由牛頓第二定律知Fmgma，得F4 830 N，選項(xiàng)A正確；隨著熱氣球速度逐漸變大，其所受空氣阻力發(fā)生變化(變大)，故熱氣球并非勻加速上升，其加速度逐漸減小，故上升10 s后速度要小于5 m/s，選項(xiàng)B、C錯(cuò)誤；最終熱氣球勻速運(yùn)動(dòng)，此時(shí)熱氣球所受重力、浮力、空氣阻力平衡，由Fmgf得f230 N，選項(xiàng)D正確答案AD3中央電視臺(tái)推出了一個(gè)游戲節(jié)目推礦泉水瓶選手們從起點(diǎn)開始用力推瓶一段時(shí)間后，放手讓瓶向前滑動(dòng)，若瓶最后停在桌上有效區(qū)域內(nèi)，視為成功；若瓶最后不能停在桌上有效區(qū)域內(nèi)或在滑行過程中倒下，均視為失敗其簡(jiǎn)化

4、模型如圖3312所示，AC是長度為L15 m的水平桌面，選手們可將瓶子放在A點(diǎn)，從A點(diǎn)開始用一恒定不變的水平推力推瓶，BC為有效區(qū)域已知BC長度為L21 m，瓶子質(zhì)量為m0.5 kg，瓶子與桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù)0.4.某選手作用在瓶子上的水平推力F20 N，瓶子沿AC做直線運(yùn)動(dòng)(g取10 m/s2)，假設(shè)瓶子可視為質(zhì)點(diǎn)，那么該選手要想游戲獲得成功，試問：圖3312(1)推力作用在瓶子上的時(shí)間最長不得超過多少？(2)推力作用在瓶子上的距離最小為多少？解析(1)要想游戲獲得成功，瓶滑到C點(diǎn)速度正好為零時(shí)，推力作用時(shí)間最長，設(shè)最長作用時(shí)間為t1，有推力作用時(shí)瓶做勻加速運(yùn)動(dòng)，設(shè)加速度為a1，t1時(shí)刻瓶的

5、速度為v，推力停止作用后瓶做勻減速運(yùn)動(dòng)，設(shè)此時(shí)加速度大小為a2，由牛頓第二定律得：Fmgma1，mgma2加速運(yùn)動(dòng)過程中的位移s1減速運(yùn)動(dòng)過程中的位移s2位移關(guān)系滿足：s1s2L1，又：va1t1由以上各式解得：t1 s(2)要想游戲獲得成功，瓶滑到B點(diǎn)速度正好為零時(shí)，推力作用距離最小，設(shè)最小距離為d，則：L1L2v22a1d，聯(lián)立解得：d0.4 m.答案(1) s(2)0.4 m超重、失重問題4(多選)用力傳感器懸掛一鉤碼，一段時(shí)間后，鉤碼在拉力作用下沿豎直方向由靜止開始運(yùn)動(dòng)如圖3313所示，圖中實(shí)線是傳感器記錄的拉力大小變化情況，則()圖3313A鉤碼的重力約為4 NB鉤碼的重力約為3 N

6、CA、B、C、D四段圖線中，鉤碼處于超重狀態(tài)的是A、D，失重狀態(tài)的是B、CDA、B、C、D四段圖線中，鉤碼處于超重狀態(tài)的是A、B，失重狀態(tài)的是C、D解析求解本題的關(guān)鍵是對(duì)圖象及超重、失重概念的準(zhǔn)確理解由于初始狀態(tài)物體靜止，所以鉤碼的重力等于拉力，從圖上可讀出拉力約為4 N，故A正確，B錯(cuò)誤；據(jù)“超重時(shí)拉力大于重力、失重時(shí)拉力小于重力”可知，C正確，D錯(cuò)誤答案AC5(單選)如圖3314所示，小車上有一個(gè)定滑輪，跨過定滑輪的繩一端系一重球，另一端系在彈簧測(cè)力計(jì)上，彈簧測(cè)力計(jì)下端固定在小車上，開始時(shí)小車處于靜止?fàn)顟B(tài)當(dāng)小車沿水平方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，小球恰能穩(wěn)定在圖中虛線位置，下列說法中正確的是()圖3314A

7、小球處于超重狀態(tài)，小車對(duì)地面壓力大于系統(tǒng)總重力B小球處于失重狀態(tài)，小車對(duì)地面壓力小于系統(tǒng)總重力C彈簧測(cè)力計(jì)讀數(shù)大于小球重力，但小球既不超重也不失重D彈簧測(cè)力計(jì)讀數(shù)大于小球重力，小車一定向右勻加速運(yùn)動(dòng)解析小球穩(wěn)定在題圖中虛線位置，則小球和小車有相同的加速度，且加速度方向水平向右，故小球既不超重也不失重，小車既可以向右勻加速運(yùn)動(dòng)也可以向左勻減速運(yùn)動(dòng)答案C6(單選)如圖3315所示，一人站在電梯中的體重計(jì)上，隨電梯一起運(yùn)動(dòng)下列各種情況中，體重計(jì)的示數(shù)最大的是()圖3315A電梯勻減速上升，加速度的大小為1.0 m/s2B電梯勻加速上升，加速度的大小為1.0 m/s2C電梯勻減速下降，加速度的大小為0

8、.5 m/s2D電梯勻加速下降，加速度的大小為0.5 m/s2解析當(dāng)電梯勻減速上升或勻加速下降時(shí)，電梯處于失重狀態(tài)，設(shè)人受到體重計(jì)的支持力為N，體重計(jì)示數(shù)大小即為人對(duì)體重計(jì)的壓力N.由牛頓運(yùn)動(dòng)定律可得mgNma，NNm(ga)；當(dāng)電梯勻加速上升或勻減速下降時(shí)，電梯處于超重狀態(tài)，設(shè)人受到體重計(jì)的支持力為N1，人對(duì)體重計(jì)的壓力N1.由牛頓運(yùn)動(dòng)定律可得N1mgma，N1N1m(ga)，代入具體數(shù)據(jù)可得B正確答案B7據(jù)2012年10月12日新浪網(wǎng)消息，安徽鳳陽縣7歲“大力士”楊金龍聲名鵲起后，南京、天津等地諸多體育專業(yè)學(xué)校紛紛向他拋出橄欖枝最終在安徽省舉重隊(duì)推薦下，小金龍選擇了銅陵市業(yè)余體校舉重隊(duì)教練

9、盛紅星稱在省隊(duì)測(cè)試的時(shí)候，小金龍不僅舉起45 kg杠鈴，還背起體重高達(dá)120 kg的王軍教練，簡(jiǎn)直能“秒殺同齡的施瓦辛格”，g10 m/s2，請(qǐng)計(jì)算：(1)在以a2 m/s2勻加速下降的電梯中小金龍能舉起杠鈴的質(zhì)量是多少？(2)在以a2 m/s2勻加速上升的電梯中小金龍能背起的質(zhì)量又是多少？解析(1)小金龍的舉力是一定的，則有F1mg450 N在以a2 m/s2勻加速下降的電梯中，設(shè)其能舉起杠鈴的質(zhì)量為m1，則有m1gF1m1a，解得m156.25 kg(2)小金龍能背起的重量是一定的，則有F2Mg1 200 N在以a2 m/s2勻加速上升的電梯中，設(shè)其能背起的質(zhì)量為m2，則有F2m2gm2a

10、，解得m2100 kg答案(1)56.25 kg(2)100 kgB組8一水平傳送帶以2.0 m/s的速度順時(shí)針傳動(dòng)，水平部分長為2.0 m，其右端與一傾角為37°的光滑斜面平滑相連，斜面長為0.4 m，一個(gè)可視為質(zhì)點(diǎn)的物塊無初速度地放在傳送帶最左端，已知物塊與傳送帶間動(dòng)摩擦因數(shù)0.2，試問：圖3316 (1)物塊到達(dá)傳送帶右端的速度；(2)物塊能否到達(dá)斜面頂端？若能則說明理由，若不能則求出物塊上升的最大高度(sin 37°0.6，g取10 m/s2)解析(1)物塊在傳送帶上先做勻加速直線運(yùn)動(dòng)由mgma1，s1，可得s11 m<L故物塊到達(dá)傳送帶右端前已勻速運(yùn)動(dòng)，速度

11、為2 m/s.(2)物塊以速度v0沖上斜面，之后做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，由mgsin ma2，s2可得s2 m<0.4 m.故物塊沒有到達(dá)斜面的最高點(diǎn)，物塊上升的最大高度hms2sin 0.2 m答案(1)2 m/s(2)不能0.2 m9如圖3317所示，一質(zhì)量m0.4 kg的小物塊，以v02 m/s的初速度，在與斜面成某一夾角的拉力F作用下，沿斜面向上做勻加速運(yùn)動(dòng)，經(jīng)t2 s的時(shí)間物塊由A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)，A、B之間的距離L10 m已知斜面傾角30°，物塊與斜面之間的動(dòng)摩擦因數(shù).重力加速度g取10 m/s2.圖3317 (1)求物塊加速度的大小及到達(dá)B點(diǎn)時(shí)速度的大小(2)拉力F與斜面夾

12、角多大時(shí)，拉力F最??？拉力F的最小值是多少？解析(1)設(shè)物塊加速度的大小為a，到達(dá)B點(diǎn)時(shí)速度的大小為v，由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得Lv0tat2vv0at聯(lián)立式，代入數(shù)據(jù)得a3 m/s2v8 m/s(2)設(shè)物塊所受支持力為N，所受摩擦力為f，拉力與斜面間的夾角為，受力分析如圖所示，由牛頓第二定律得Fcos mgsin fmaFsin Nmgcos 0又fN聯(lián)立式得F由數(shù)學(xué)知識(shí)得cos sin sin(60°)由式可知對(duì)應(yīng)F最小的夾角30°聯(lián)立式，代入數(shù)據(jù)得F的最小值為FminN答案(1)3 m/s28 m/s(2)30° N10如圖3318所示，一長木板質(zhì)量為M4 kg，木板與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)10.2，質(zhì)量為m2 kg的小滑塊放在木板的右端，小滑塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)20.4.開始時(shí)木板與滑塊都處于靜止?fàn)顟B(tài)，木板的右端與右側(cè)豎直墻壁的距離L2.7 m現(xiàn)給木板以水平向右的初速度v06 m/s使木板向右運(yùn)動(dòng)，設(shè)木板與墻壁碰撞時(shí)間極短，且碰后以原速率彈回，取g10 m/s2，求：圖3318 (1)木板與墻壁碰撞時(shí)，木板和滑塊的瞬時(shí)速度各是多大？(2)木板與墻壁碰撞后，經(jīng)過多長時(shí)間小滑塊停在木板上？解析(1)木板獲得初速度后，與小滑塊發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)，木板向右做勻減速運(yùn)動(dòng)，小滑塊向右做勻加速運(yùn)動(dòng)，加速度大小分別為：am2g4 m/s