屆高中物理二輪復(fù)習(xí)熱點題型專練專題.牛頓運動定律的綜合應(yīng)用含解析

PAGE專題3.3牛頓運動定律的綜合應(yīng)用1．如右圖，將手電筒豎直向上放置，接通電源開關(guān)，旋松后蓋使小電珠恰能點亮．手持電筒并保持它在豎直方向運動，要使得小電珠熄滅，可以()A．緩慢向上勻速運動B．緩慢向下勻速運動C．突然向上加速運動D．突然向下加速運動【答案】C2．用細(xì)線將籃球拴在升降機(jī)光滑的側(cè)壁上，當(dāng)升降機(jī)加速下降時，出現(xiàn)如圖所示的情形．四位同學(xué)對此現(xiàn)象做出了分析與判斷，其中可能正確的是()A．升降機(jī)的加速度大于g，側(cè)壁對球無擠壓B．升降機(jī)的加速度小于g，側(cè)壁對球有擠壓C．升降機(jī)的加速度等于g，側(cè)壁對球無擠壓D．升降機(jī)的加速度等于g，側(cè)壁對球有擠壓【解析】若細(xì)線有拉力，則Tcosθ＋mg＝ma，可知a＞g，此時側(cè)壁對球有支持力；選項A錯誤；若細(xì)線無拉力，則mg＝ma，可知a＝g，此時側(cè)壁對球無支持力；升降機(jī)的加速度不可能小于g；故選項C正確．【答案】C3．如圖所示，興趣小組的同學(xué)為了研究豎直運動的電梯中物體的受力情況，在電梯地板上放置了一個壓力傳感器，將質(zhì)量為4kg的物體放在傳感器上．在電梯運動的某段過程中，傳感器的示數(shù)為44N．g取10m/s2.對此過程的分析正確的是()A．物體受到的重力變大B．物體的加速度大小為1m/s2C．電梯正在減速上升D．電梯的加速度大小為4m/s2【答案】B4．為了讓乘客乘車更為舒適，某探究小組設(shè)計了一種新的交通工具，乘客的座椅能隨著坡度的變化而自動調(diào)整，使座椅始終保持水平，如圖所示．當(dāng)此車加速上坡時，盤腿坐在座椅上的一位乘客()A．處于失重狀態(tài)B．不受摩擦力的作用C．受到向前(水平向右)的摩擦力作用D．所受力的合力豎直向上【解析】當(dāng)此車加速上坡時，車?yán)锏某丝途哂邢嗤募铀俣龋较蜓匦泵嫦蛏?，人?yīng)受到豎直向下的重力，垂直水平面豎直向上的彈力和水平向右的摩擦力，三力合力沿斜面向上，C正確，B、D錯誤；由于有沿斜面向上的加速度，所以在豎直方向上有向上的加速度，物體處于超重狀態(tài)，A錯誤．【答案】C5．如圖，固定斜面，CD段光滑，DE段粗糙，A、B兩物體疊放在一起從C點由靜止下滑，下滑過程中A、B保持相對靜止，則()A．在CD段時，A受三個力作用B．在DE段時，A可能受二個力作用C．在DE段時，A受摩擦力方向一定沿斜面向上D．整個下滑過程中，A、B均處于失重狀態(tài)【答案】C6．(多選)如圖甲，某人正通過定滑輪將質(zhì)量為m的貨物提升到高處，滑輪的質(zhì)量和摩擦均不計，貨物獲得的加速度a與繩子對貨物豎直向上的拉力T之間的函數(shù)關(guān)系如圖乙所示．由圖可以判斷()A．圖線與縱軸的交點M的值aM＝－gB．圖線與橫軸的交點N的值TN＝mgC．圖線的斜率等于物體的質(zhì)量mD．圖線的斜率等于物體質(zhì)量的倒數(shù)eq\f(1,m)【解析】貨物受重力和繩子的拉力作用，根據(jù)牛頓第二定律可得T－mg＝ma，圖線與縱軸的交點，即當(dāng)T＝0時，a＝－g，圖線與橫軸的交點即a＝0時，T＝mg，A、B正確；根據(jù)牛頓第二定律可得a＝eq\f(T,m)－g，根據(jù)關(guān)系式可得圖象的斜率k＝eq\f(1,m)，C錯誤D正確．球拍托球沿水平面勻加速跑，設(shè)球拍和球的質(zhì)量分別為M、m，球拍平面和水平面之間的夾角為θ，球拍與球保持相對靜止，它們之間的摩擦及空氣阻力不計，則()A．運動員的加速度為gtanθB．球拍對球的作用力為eq\f(mg,sinθ)C．運動員對球拍的作用力為eq\f(Mg,cosθ)D．若加速度大于gsinθ，球一定沿球拍向上運動【解析】對網(wǎng)球進(jìn)行受力分析，受到重力mg和球拍的支持力FN，受力如圖所示：根據(jù)牛頓第二定律，F(xiàn)Nsinθ＝ma，F(xiàn)Ncosθ＝mg，整理可以得到：FN＝eq\f(mg,cosθ)，a＝gtanθ，故選項A正確，選項B錯誤；以網(wǎng)球與球拍整體為研究對象，其加速度與網(wǎng)球的加速度相同，受力如圖所示：根據(jù)牛頓第二定律得，運動員對球拍的作用力為F＝eq\f(M＋mg,cosθ)，故選項C錯誤；當(dāng)加速度a>gtanθ時，網(wǎng)球?qū)⑾蛏线\動，由于gsinθ與gtanθ的大小關(guān)系未知，故球不一定沿球拍向上運動，故D錯誤．所以本題正確選項為A.【答案】A9．(多選)如圖所示，長木板放置在水平面上，一小物塊置于長木板的中央，長木板和物塊的質(zhì)量均為m，物塊與木板間的動摩擦因數(shù)為μ，木板與水平面間動摩擦因數(shù)為eq\f(μ,3)，已知最大靜摩擦力與滑動摩擦力大小相等，重力加速度為g.現(xiàn)對物塊施加一水平向右的拉力F，則木板加速度a大小可能是()A．a(chǎn)＝μg B．a(chǎn)＝eq\f(2,3)μgC．a(chǎn)＝eq\f(1,3)μg D．a(chǎn)＝eq\f(F,2m)－eq\f(1,3)μg【答案】CD10．(多選)如圖甲所示，靜止在水平面C上足夠長的木板B左端放著小物塊A.某時刻，A受到水平向右的外力F作用，F(xiàn)隨時間t的變化規(guī)律如圖乙所示．A、B間最大靜摩擦力大于B、C之間的最大靜摩擦力，假設(shè)最大靜摩擦力等于滑動摩擦力．則在拉力逐漸增大的過程中，下列反映A、B運動過程中的加速度及A與B間摩擦力f1、B與C間摩擦力f2隨時間變化的圖線中正確的是()【答案】ACD11．雨滴從空中由靜止落下，若雨滴受到的空氣阻力隨雨滴下落速度的增大而增大，圖中能大致反映雨滴運動情況的是()答案C解析對雨滴進(jìn)行受力分析可得mg－kv＝ma，隨雨滴速度的增大可知雨滴做加速度減小的加速運動。故選C。12．如圖所示，物塊A放在木板B上，A、B的質(zhì)量均為m，A、B之間的動摩擦因數(shù)為μ，B與地面之間的動摩擦因數(shù)為eq\f(\a\vs4\al(μ),3)。若將水平力作用在A上，使A剛好要相對B滑動，此時A的加速度為a1；若將水平力作用在B上，使B剛好要相對A滑動，此時B的加速度為a2，則a1、a2之比為()A．1∶1B．2∶3C．1∶3D．3∶2答案C解析當(dāng)水平力作用在A上，使A剛好要相對B滑動，A、B的加速度相等，對B隔離分析，B的加速度為aB＝a1＝eq\f(μmg－\f(\a\vs4\al(μ),3)·2mg,m)＝eq\f(1,3)μg；當(dāng)水平力作用在B上，使B剛好要相對A滑動，A、B的加速度相等，對A隔離分析，A的加速度為aA＝a2＝eq\f(\a\vs4\al(μ)mg,m)＝μg，可得a1∶a2＝1∶3，C正確。21．如圖所示，三個物體質(zhì)量分別為m1＝1.0kg、m2＝2.0kg、m3＝3.0kg，已知斜面上表面光滑，斜面傾角θ＝30°，m1和m2之間的動摩擦因數(shù)μ＝0.8。不計繩與滑輪的質(zhì)量和摩擦，初始時刻用外力使整個系統(tǒng)靜止，當(dāng)撤掉外力時，m2將(g取10m/s2，最大靜摩擦力等于滑動摩擦力)()A．相對于m1上滑B．相對于m1下滑C．和m1一起沿斜面下滑D．和m1一起沿斜面上滑答案B22.如圖甲所示，可視為質(zhì)點的A、B兩物體置于一靜止長紙帶上，紙帶左端與A、A與B間距均為d＝0.5m，兩物體與紙帶間的動摩擦因數(shù)均為μ1＝0.1，與地面間的動摩擦因數(shù)均為μ＝0.2?，F(xiàn)以恒定的加速度a＝2m/s2向右水平拉動紙帶，重力加速度g取10m/s2，求：(1)A物體在紙帶上的滑動時間；(2)在圖乙的坐標(biāo)系中定性畫出A、B兩物體的v-t圖象；(3)兩物體A、B停在地面上的距離。答案(1)1s(2)圖見解析(3)1.25m解析(1)兩物體在紙帶上滑動時均有μ1mg＝ma1當(dāng)物體A滑離紙帶時eq\f(1,2)ateq\o\al(2,1)－eq\f(1,2)a1teq\o\al(2,1)＝d由以上兩式可得t1＝1s。(2)如圖所示。兩物體A、B最終停止時的間距x＝x2＋d－x1由以上各式可得x＝1.25m。23．如圖所示，有1、2、3三個質(zhì)量均為m＝1kg的物體，物體2為一長板，與物體3通過不可伸長的輕繩連接，跨過光滑的定滑輪，設(shè)長板2到定滑輪足夠遠(yuǎn)，物體3離地面高H＝5.75m，物體1與長板2之間的動摩擦因數(shù)μ＝0.2。長板2在光滑的桌面上從靜止開始釋放，同時物體1(視為質(zhì)點)在長板2的左端以v＝4m/s的初速度開始運動，運動過程中恰好沒有從長板2的右端掉下，求：(1)長板2開始運動時的加速度大?。?2)長板2的長度L0；(3)當(dāng)物體3落地時，物體1在長板2上的位置。答案(1)6m/s2(2)1m(3)物體1在長板2的最左端(2)1、2共速后，假設(shè)1、2、3相對靜止一起加速，則有T＝2ma,mg－T＝ma，即mg＝3ma，得a＝eq\f(g,3)，對1：f＝ma＝3.3N>μmg＝2N，故假設(shè)不成立，物體1和長板2相對滑動。則1、2共速時，物體1恰好位于長板2的右端。設(shè)經(jīng)過時間t1二者速度相等，則有v1＝v＋a1t1＝a2t1，代入數(shù)據(jù)解得t1＝0.5s，v1＝3m/s，x1＝eq\f(v＋v1,2)t1＝1.75m,x2＝eq\f(v1t1,2)＝0.75m，所以長板2的長度L0＝x1－x2＝1m。(3)1、2共速之后，分別對三個物體受力分析，有物體1：μmg＝ma4長板2：T－μmg＝ma5物體3：mg－T＝ma6且a5＝a6聯(lián)立解得a4＝2m/s2，a5＝eq\f(g－\a\vs4\al(μ)g,2)＝4m/s2。此過程物體3離地面高度h＝H－x2＝5m根據(jù)h＝v1t2＋eq\f(1,2)a5teq\o\al(2,2)解得t2＝1s，長板2的位移x3＝h物體1的位移x4＝v1t2＋eq\f(1,2)a4teq\o\al(2,2)＝4m則物體1相對長板2向左移動的距離Δx＝x3－x4＝1m＝L0，即此時物體1在長板2的最左端。24．如圖，在光滑的傾角為θ的固定斜面上放一個劈形的物體A，其上表面水平，質(zhì)量為M.物體B質(zhì)量為m，B放在A的上面，先用手固定住A.(1)若A的上表面粗糙，放手后，求AB相對靜止一起沿斜面下滑，B對A的壓力大?。?2)若A的上表面光滑，求放手后的瞬間，B對A的壓力大?。窘馕觥?1)AB相對靜止一起沿斜面下滑，加速度a＝gsinθB的加速度的豎直分量ay＝gsin2θ則mg－N＝mayN＝mg－mgsin2θ＝mgcos2θ所以B對A的壓力大小等于mgcos2θ【答案】(1)mgcos2θ(2)eq\f(mMgcos2θ,M＋msin2θ)25．如圖所示，一個質(zhì)量為M，長為L的圓管豎直放置，頂端塞有一個質(zhì)量為m的彈性小球，M＝4m，球和管間的滑動摩擦力與最大靜摩擦力大小均為4mg，管下端離地面高度H＝5m.現(xiàn)讓管自由下落，運動過程中管始終保持豎直，落地時向上彈起的速度與落地時速度大小相等，若管第一次彈起上升過程中，球恰好沒有從管中滑出，不計空氣阻力，重力加速度g＝10m/s2.求(1)管第一次落地彈起剛離開地面時管與球的加速度分別多大？(2)從管第一次落地彈起到球與管達(dá)到相同速度時所用的時間．(3)圓管的長度L.【解析】(1)管第一次落地彈起時，管的加速度大小為a1，球的加速度大小為a2，由牛頓第二定律對管Mg＋4mg＝Ma1對球4mg－mg＝ma2故a1＝20m/s2，方向向下a2＝30m/s2，方向向上圖6解析設(shè)小車加速度為a。繩斷裂時，車和物塊的速度為v1＝at1。斷裂后，小車的速度v＝v1＋at2，小車的位移為：x1＝v1t2＋eq\f(1,2)ateq\o\al(2,2)滑塊的位移為：x2＝v1t2繩斷后，前3s相對位移有關(guān)系：Δx＝x1－x2＝eq\f(1,2)ateq\o\al(2,3)＝4.5m得：a＝1m/s2圖7(1)物塊A由傳送帶頂端滑到底端經(jīng)歷的時間；(2)物塊A、B在傳送帶上的劃痕長度之比。(2)在物塊A的第一個加速過程中，物塊A在傳送帶上的劃痕長度為L1＝v帶t1－x1＝0.45m在物塊A的第二個加速過程中，物塊A在傳送帶上的劃痕長度為L2＝v帶t2＋eq\f(1,2)a2teq\o\al(2,2)－v帶t2＝1.0m所以物塊A在傳送帶上的劃痕長度為LA＝L2＝1.0m由分析知物塊B的加速度與物塊A在第二個加速過程的加速度相同，從傳送帶頂端加速到底端所需時間與t2相同所以物塊B在傳送帶上的劃痕長度為LB＝v帶t2＋eq\f(1,2)a2teq\o\al(2,2)－v帶t2＝1.0m故物塊A、B在傳送帶上的劃痕長度之比為LA∶LB＝1∶1答案(1)1.3s(2)1∶128．如圖8甲所示，有一傾角為30°的光滑固定斜面，斜面底端的水平面上放一質(zhì)量為M的木板。開始時質(zhì)量為m＝1kg的滑塊在水平向左的力F作用下靜止在斜面上，現(xiàn)將力F變?yōu)樗较蛴?，?dāng)滑塊滑到木板上時撤去力F，木塊滑上木板的過程不考慮能量損失。此后滑塊和木板在水平面上運動的v－t圖象如圖乙所示，g＝10m/s2。求：圖8(1)水平作用力F的大??；(2)滑塊開始下滑時的高度；(3)木板的質(zhì)量。解析(1)滑塊受力如圖所示，根據(jù)平衡條件，有mgsinθ＝Fcosθ解得F＝eq\f(10\r(3),3)N(3)