2020版物理新增分大一輪新（京津魯瓊）講義：第三章 牛頓運(yùn)動(dòng)定律 本章綜合能力提升練

學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精本章綜合能力提升練一、單項(xiàng)選擇題1．如圖1所示，物體A、B疊放在水平粗糙桌面上，用水平力F拉物體B，使A隨B一起向右做勻加速直線運(yùn)動(dòng),則與物體B發(fā)生作用與反作用的力有（）圖1A．三對(duì)B．四對(duì)C．五對(duì)D．六對(duì)答案D2．一個(gè)質(zhì)量為2kg的物體，在4個(gè)共點(diǎn)力作用下處于平衡狀態(tài)．現(xiàn)同時(shí)撤去大小分別為8N和12N的兩個(gè)力，其余的力保持不變,關(guān)于此后該物體運(yùn)動(dòng)的說法正確的是（)A．一定做勻變速運(yùn)動(dòng)，加速度大小可能等于重力加速度的大小B．一定做勻變速直線運(yùn)動(dòng)，加速度大小可能是5m/s2C．可能做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，加速度大小是1。5m/s2D．可能做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，向心加速度大小是6m/s2答案A解析物體在4個(gè)力作用下處于平衡狀態(tài),根據(jù)平衡狀態(tài)的條件可知其中任意兩個(gè)力的合力與另外兩個(gè)力的合力大小相等、方向相反、作用在同一條直線上,所以撤去兩個(gè)力之后另外兩個(gè)力的合力為恒力，所以物體一定做勻變速運(yùn)動(dòng)．因大小為8N與12N兩個(gè)力的合力的大小范圍為4N≤F合≤20N，則另外兩個(gè)力的合力的大小范圍為4N≤F合′≤20N,再由牛頓第二定律可知物體的加速度大小范圍為2m/s2≤a≤10m/s2,所以A對(duì)．3．如圖2所示，位于豎直平面內(nèi)的固定光滑圓環(huán)軌道與水平面相切于M點(diǎn)，與豎直墻相切于A點(diǎn)．豎直墻上另一點(diǎn)B與M的連線和水平面的夾角為60°,C是圓環(huán)軌道的圓心．已知在同一時(shí)刻a、b兩球分別由A、B兩點(diǎn)從靜止開始沿光滑傾斜直軌道AM、BM運(yùn)動(dòng)到M點(diǎn)；c球由C點(diǎn)自由下落到M點(diǎn)．則(空氣阻力不計(jì)）（)圖2A．a(chǎn)球最先到達(dá)M點(diǎn)B．b球最先到達(dá)M點(diǎn)C．c球最先到達(dá)M點(diǎn)D．b球和c球都可能最先到達(dá)M點(diǎn)答案C解析設(shè)圓軌道半徑為R，據(jù)“等時(shí)圓"理論,ta＝eq\r(\f(4R,g）)＝2eq\r（\f（R，g）），tb〉ta，c球做自由落體運(yùn)動(dòng),tc＝eq\r(\f（2R,g)），C選項(xiàng)正確．4．（2018·四川省瀘州市質(zhì)檢)高蹺運(yùn)動(dòng)是一項(xiàng)新型運(yùn)動(dòng)，圖3甲為彈簧高蹺．當(dāng)人抓住扶手用力蹬踏板壓縮彈簧后，人就向上彈起,進(jìn)而帶動(dòng)高蹺跳躍,如圖乙．則下列說法正確的是（）圖3A．人向上彈起過程中，一直處于超重狀態(tài)B．人向上彈起過程中，踏板對(duì)人的作用力大于人對(duì)踏板的作用力C．彈簧壓縮到最低點(diǎn)時(shí),高蹺對(duì)人的作用力大于人的重力D．彈簧壓縮到最低點(diǎn)時(shí)，高蹺對(duì)地的壓力等于人和高蹺的總重力答案C解析人向上彈起的過程中，先做加速度逐漸減小的加速直線運(yùn)動(dòng)（超重狀態(tài)),而后做加速度逐漸增加的減速直線運(yùn)動(dòng)（失重狀態(tài)),最后做勻減速直線運(yùn)動(dòng)(完全失重）到最高點(diǎn),選項(xiàng)A錯(cuò)誤；人向上彈起過程中，踏板對(duì)人的作用力和人對(duì)踏板的作用力屬于作用力和反作用力，二者等大反向,選項(xiàng)B錯(cuò)誤；當(dāng)彈簧壓縮到最低點(diǎn)時(shí)，人有豎直向上的加速度，根據(jù)牛頓第二定律可知,高蹺對(duì)人的作用力大于人的重力,由牛頓第三定律可知人對(duì)高蹺的作用力大于人的重力，高蹺對(duì)地的壓力大于人和高蹺的總重力，選項(xiàng)C正確，D錯(cuò)誤．5．(2018·甘肅省蘭州市三診)靜止于粗糙水平面上的物體，受到方向恒定的水平拉力F的作用,拉力F的大小隨時(shí)間變化如圖4甲所示．在拉力F從0逐漸增大的過程中，物體的加速度隨時(shí)間變化如圖乙所示，g取10m/s2。則下列說法中錯(cuò)誤的是（）圖4A．物體與水平面間的摩擦力先增大，后減小至某一值并保持不變B．物體與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0。1C．物體的質(zhì)量為6kgD．4s末物體的速度為4m/s答案C6．(2018·湖北省黃岡市模擬)如圖5，水平地面上的小車上固定有一硬質(zhì)彎桿，質(zhì)量均為m的小球A、B由細(xì)線相連,小球A固定在桿的水平段末端，當(dāng)小車向右勻加速運(yùn)動(dòng)時(shí)細(xì)線與豎直方向的夾角為θ，重力加速度為g.下列說法正確的是(）圖5A．小車的加速度大小等于eq\f（g,tanθ)B．細(xì)線對(duì)小球B的拉力大小等于mgsinθC．桿對(duì)小球A的作用力大小等于eq\f（2mg,cosθ)D．桿對(duì)小球A的作用力方向水平向右答案C解析對(duì)小球B受力分析可知，B受重力、拉力的作用而隨小車做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，受力分析如圖所示，則B的加速度a＝gtanθ,故A錯(cuò)誤；細(xì)線對(duì)小球的拉力大小FT＝eq\f（mg，cosθ），故B錯(cuò)誤；對(duì)A、B整體分析可知，整體水平方向所受合力為2mgtanθ，豎直方向所受重力等于2mg，則桿對(duì)A球的作用力F＝eq\r（2mg2＋2mgtanθ2）＝eq\f（2mg，cosθ)，故C正確；由C的分析可知，桿對(duì)小球A的作用力不會(huì)沿水平方向,故D錯(cuò)誤．二、多項(xiàng)選擇題7.（2019·山師附中模擬)在動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.2的水平面上有一個(gè)質(zhì)量為m＝2kg的小球，小球與水平輕彈簧及與豎直方向成θ＝45°角的不可伸長(zhǎng)的輕繩一端相連,如圖6所示，此時(shí)小球處于靜止平衡狀態(tài),且水平面對(duì)小球的彈力恰好為零,當(dāng)剪斷輕繩的瞬間,取g＝10m/s2，以下說法正確的是（最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力)（）圖6A．此時(shí)輕彈簧的彈力大小為零B．小球的加速度大小為8m/s2,方向向左C．若撤去彈簧，則撤去彈簧的瞬間小球的加速度大小為10m/s2，方向向右D．若撤去彈簧，則撤去彈簧的瞬間小球的加速度為0答案BD解析在剪斷輕繩前,小球受重力、繩子的拉力以及彈簧的彈力處于平衡,根據(jù)共點(diǎn)力平衡得,彈簧的彈力：F＝mgtan45°＝20×1N＝20N,剪斷輕繩的瞬間，彈簧的彈力仍然為20N,小球此時(shí)受重力、支持力、彈簧彈力和摩擦力四個(gè)力作用，小球所受的最大靜摩擦力為Ff＝μmg＝0。2×20N＝4N，根據(jù)牛頓第二定律得小球的加速度為：a＝eq\f（F－Ff,m)＝eq\f(20－4，2）m/s2＝8m/s2;合力方向向左，所以向左加速，故B正確,A錯(cuò)誤；撤去彈簧的瞬間，輕繩對(duì)小球的拉力瞬間為零,此時(shí)小球所受的合力為零，則小球的加速度為零,故C錯(cuò)誤,D正確．8.(2019·山師附中模擬）如圖7所示為糧袋的傳送裝置，已知AB間長(zhǎng)度為L(zhǎng)，傳送帶與水平方向的夾角為θ,工作時(shí)其運(yùn)行速度為v,糧袋與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ,正常工作時(shí)工人在A點(diǎn)將糧袋放到運(yùn)行中的傳送帶上，關(guān)于糧袋從A到B的運(yùn)動(dòng)，以下說法正確的是（設(shè)最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力)（)圖7A．糧袋到達(dá)B點(diǎn)的速度與v比較，可能大，也可能相等或小B．糧袋開始運(yùn)動(dòng)的加速度為g(sinθ－μcosθ)，若L足夠大，則以后將一定以速度v做勻速運(yùn)動(dòng)C．若μ≥tanθ，則糧袋從A到B可能一直是做加速運(yùn)動(dòng)D．不論μ大小如何，糧袋從A到B一直做勻加速運(yùn)動(dòng)，且a〉gsinθ答案AC解析糧袋在傳送帶上可能一直做勻加速運(yùn)動(dòng)，到達(dá)B點(diǎn)時(shí)的速度小于v;可能先勻加速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)速度與傳送帶相同后，做勻速運(yùn)動(dòng)，到達(dá)B點(diǎn)時(shí)速度與v相同；也可能先做加速度較大的勻加速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)速度與傳送帶相同后做加速度較小的勻加速運(yùn)動(dòng)，到達(dá)B點(diǎn)時(shí)的速度大于v，故A正確；糧袋開始時(shí)受到沿斜面向下的滑動(dòng)摩擦力,大小為μmgcosθ,根據(jù)牛頓第二定律得到，加速度a＝g（sinθ＋μcosθ)，故B錯(cuò)誤；若μ≥tanθ,糧袋從A到B可能一直是做加速運(yùn)動(dòng),也可能先勻加速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)速度與傳送帶相同后，做勻速運(yùn)動(dòng)，故C正確；由以上分析可知，糧袋從A到B不一定一直做勻加速運(yùn)動(dòng)，故D錯(cuò)誤．三、非選擇題9．(2019·山東省菏澤市期中)物理小組探究滑塊在水平木板上運(yùn)動(dòng)的加速度與所受拉力間的關(guān)系．實(shí)驗(yàn)裝置如圖8甲所示，一表面粗糙的木板固定在水平桌面上,一端裝有定滑輪，木板上有一滑塊，其一端與電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶相連,另一端通過跨過定滑輪的細(xì)線與托盤連接．打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的交流電源的頻率為50Hz.開始實(shí)驗(yàn)時(shí)，在托盤中放入適量砝碼，滑塊開始做勻加速運(yùn)動(dòng)，在紙帶上打出一系列的點(diǎn)．圖8(1）圖乙給出的實(shí)驗(yàn)中獲取的一條紙帶的一部分：0、1、2、3、4、5、6是計(jì)數(shù)點(diǎn),每相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)計(jì)時(shí)點(diǎn)（圖中未標(biāo)出）,計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離如圖中所示，根據(jù)圖中數(shù)據(jù)計(jì)算的加速度a＝________m/s2，計(jì)數(shù)點(diǎn)3的瞬時(shí)速度v3＝________m/s.（結(jié)果保留三位有效數(shù)字)（2)為測(cè)出細(xì)線拉力，下列物理量中還應(yīng)測(cè)量的是________（填入物理量前的字母)A．托盤和砝碼的總質(zhì)量m1B．木板的質(zhì)量m2C．滑塊的質(zhì)量m3(3）細(xì)線拉力大小FT＝________（用所測(cè)物理量符號(hào)表示,重力加速度為g）．答案(1）0.4960.264(2）A（3）m1(g－a)10．(2019·山東省實(shí)驗(yàn)中學(xué)診斷）如圖9所示的實(shí)驗(yàn)裝置可以驗(yàn)證牛頓運(yùn)動(dòng)定律，小車上固定一個(gè)盒子，盒子內(nèi)盛有沙子，沙桶的總質(zhì)量（包括桶以及桶內(nèi)沙子質(zhì)量)記為m，小車的總質(zhì)量（包括車、盒子及盒內(nèi)沙子質(zhì)量）記為M.驗(yàn)證在質(zhì)量不變的情況下，加速度與合外力成正比：甲同學(xué)從盒子中取出一些沙子，裝入沙桶中，稱量并記錄沙桶的總重力mg，將該力視為合外力F，對(duì)應(yīng)的加速度a從打下的紙帶中計(jì)算得出,多次改變合外力F的大小，每次都會(huì)得到一個(gè)相應(yīng)的加速度,本次實(shí)驗(yàn)中，桶內(nèi)的沙子取自小車中,故系統(tǒng)的總質(zhì)量不變，以合外力F為橫軸，以加速度a為縱軸，畫出a－F圖象．圖9（1）實(shí)驗(yàn)前已經(jīng)平衡好摩擦力，請(qǐng)問下圖中的圖線正確的是________．(2)a－F圖象斜率的物理意義是（用題目中所給字母表示）______________．(3）你認(rèn)為把沙桶的總重力mg當(dāng)作合外力F是否合理?答：________(填“合理"或“不合理”）．（4）本次實(shí)驗(yàn)中，是否應(yīng)該滿足M?m這樣的條件？答:________(填“是”或“否”）．(5)乙同學(xué)利用上述裝置來探究加速度a和小車的質(zhì)量M的關(guān)系，在其他步驟正確的前提下,由于沒有始終滿足M?m的條件，結(jié)果得到的圖象應(yīng)是下列圖中的________．答案(1)A(2）eq\f（1，M＋m)（3)合理(4）否（5)D解析（1)實(shí)驗(yàn)前已經(jīng)平衡好摩擦力，根據(jù)題意可知：“整個(gè)系統(tǒng)的合力為mg,將該力視為合外力F",則根據(jù)牛頓第二定律可知：mg＝F＝(M＋m）a，則a＝eq\f（1,M＋m）F，由于整個(gè)系統(tǒng)總質(zhì)量恒定,故a－F圖象為一條過原點(diǎn)的直線，故選項(xiàng)A正確，B、C、D錯(cuò)誤;（2)由（1）中分析可知：a＝eq\f（1,M＋m）F,故圖線斜率為k＝eq\f(1,M＋m）；(3）因?yàn)閷?shí)驗(yàn)的研究對(duì)象是整個(gè)系統(tǒng)，系統(tǒng)受到的合外力等于mg，把mg當(dāng)作合外力F是合理的；（4）系統(tǒng)的合外力就等于所懸掛沙桶的重力mg，不必滿足M?m這樣的條件;（5)本實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)原理是加速度與(M＋m）的質(zhì)量成反比，當(dāng)滿足M?m時(shí),即m幾乎忽略不計(jì)，a與M成反比,由于沒有始終滿足M?m，所以a與M的關(guān)系應(yīng)為D.11．（2018·安徽省蚌埠市一質(zhì)檢)如圖10所示,在足夠長(zhǎng)的光滑固定斜面底端放置一個(gè)長(zhǎng)度L＝2m、質(zhì)量M＝4kg的木板,木板的最上端放置一質(zhì)量m＝1kg的小物塊（可視為質(zhì)點(diǎn)）．現(xiàn)沿斜面向上對(duì)木板施加一個(gè)外力F使其由靜止開始向上做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，已知斜面傾角θ＝30°，物塊和木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝eq\f（\r（3),2)，g＝10m/s2，圖10(1）當(dāng)外力F＝30N，二者保持相對(duì)靜止,求二者共同運(yùn)動(dòng)的加速度大??；(2）當(dāng)外力F＝53。5N時(shí)，二者之間將會(huì)發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)，求二者完全分離時(shí)的速度各為多大？答案（1）1m/s2(2）6。5m/s2.5m/s解析(1)二者共同運(yùn)動(dòng)時(shí)，F(xiàn)－(M＋m）gsinθ＝(M＋m)a解得a＝1m/s2（2）設(shè)木板和物塊的加速度分別為a1、a2，從開始運(yùn)動(dòng)到二者完全分離的時(shí)間為t，分離時(shí)速度分別為v1、v2，F(xiàn)－Mgsinθ－μmgcosθ＝Ma1，μmgcosθ－mgsinθ＝ma2又L＝eq\f（1，2)(a1－a2)t2,v1＝a1t，v2＝a2t聯(lián)立解得v1＝6.5m/s,v2＝2.5m/s。12．（2018·吉林省公主嶺市模擬）如圖11甲所示,光滑水平面上的O處有一質(zhì)量為m＝2kg的物體．物體同時(shí)受到兩個(gè)水平力的作用，F(xiàn)1＝4N，方向向右,F2方向向左，大小隨時(shí)間均勻變化，如圖乙所示．物體從零時(shí)刻開始運(yùn)動(dòng)．圖11(1)求當(dāng)t＝0.5s時(shí)物體的加速度大?。?)物體在t＝0至t＝2s內(nèi)，何時(shí)物體的加速度最大？最大值為多少？（3)物體在t＝0至t＝2s內(nèi)，何時(shí)物體的速度最大？最大值為多少？答案(1)0。5m/s2（2）見解析（3）見解析解析(1）由題圖乙可知F2＝（2＋2t)N當(dāng)t＝0.5s時(shí)，F(xiàn)2＝（2＋2×0.5）N＝3NF1－F2＝maa＝eq\f(F1－F2，m）＝eq\f（4－3,2)m/s2＝0。5m/s2。(2）物體所受的合外力為F合＝F1－F2＝2－2t(N）作出F合－t圖象如圖所示從圖中可以看出,在0～2s范圍內(nèi)當(dāng)t＝0時(shí),物體有最大加速度amFm＝mamam＝eq\f(Fm，m）＝eq\f（2,2）m/s2＝1m/s2當(dāng)t＝