高考物理一輪復習 第三章 牛頓運動定律 第3講 運動圖像和連接體問題檢測-人教版高三物理試題

第3講運動圖像和連接體問題基礎鞏固1.如圖所示,將兩個質(zhì)量分別為m1=1kg、m2=4kg的物體置于光滑的水平面上,中間用輕質(zhì)彈簧測力計連接,兩個大小分別為F1=30N、F2=20N的水平拉力分別作用在m1、m2上,則達到穩(wěn)定狀態(tài)后,下列說法正確的是()A.彈簧測力計的示數(shù)是25NB.彈簧測力計的示數(shù)是50NC.在突然撤去F2的瞬間,m2的加速度大小為7m/s2D.在突然撤去F1的瞬間,m1的加速度大小為13m/s22.如圖所示,在光滑的水平面上有一段長為L、質(zhì)量分布均勻的繩子。在水平向左的恒力F作用下從靜止開始做勻加速運動。繩子中某點到繩子左端的距離為x,設該處繩的張力大小為T,則能正確描述T與x之間的關系的圖像是()3.(多選)如圖甲所示,兩物體A、B疊放在光滑水平面上,對物體A施加一水平變力F,F-t關系圖像如圖乙所示。兩物體在力F作用下由靜止開始運動,且始終相對靜止,規(guī)定水平向右為正方向,則()A.兩物體一直向右做直線運動B.兩物體沿直線做往復運動C.在2~3s時間內(nèi)兩物體間的摩擦力逐漸減小D.B物體所受的摩擦力方向始終與力F的方向相同4.傾角為θ=45°、外表面光滑的楔形滑塊M放在水平面AB上,滑塊M的頂端O處固定一細線,細線的另一端拴一小球,已知小球的質(zhì)量為m=55kg,當滑塊M以a=2g的加速度向右運動時,則細線拉力的大小為(取g=10m/s2A.10N B.5NC.5N D.10N5.(2016北京朝陽期中,18)1966年曾在地球的上空完成了以牛頓第二定律為基礎的測定質(zhì)量的實驗,這次實驗的目的是要發(fā)展一種技術,找出測定軌道中人造天體質(zhì)量的方法。實驗時,用雙子星號宇宙飛船(m1)去接觸正在軌道上運行的火箭組(m2)(后者的發(fā)動機已熄火)。接觸以后,開動雙子星號飛船的推進器,使飛船和火箭組共同加速(如圖所示)。推進器的平均推力F等于895N,推進器開動時間為7s,測出飛船和火箭組的速度變化是0.91m/s。已知雙子星號宇宙飛船的質(zhì)量m1=3400kg。求:(1)飛船與火箭組的加速度a的大小;(2)火箭組的質(zhì)量m2。6.一根勁度系數(shù)為k、質(zhì)量不計的輕彈簧,上端固定,下端系一質(zhì)量為m的物體,有一水平板將物體托住,并使彈簧處于自然長度,如圖所示?，F(xiàn)讓平板由靜止開始以加速度a(a<g)勻加速向下移動。求經(jīng)過多長時間平板開始與物體分離。綜合提能1.(多選)如圖甲所示,物塊A和足夠長的木板B疊放在光滑水平面上,用水平力F作用在物塊A上,A、B一起從靜止開始做直線運動,F隨時間t不斷增加,變化關系如圖乙所示。設物塊A所受摩擦力為fA,加速度為aA,木板B的速度為vB,加速度為aB,下列能正確表示fA、aA、vB、aB與時間t的關系圖像的是()2.(多選)在一東西向的水平直鐵軌上,停放著一列已用掛鉤連接好的車廂。當機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;當機車在西邊拉著車廂以大小為23A.8 B.10C.15 D.183.(多選)我國高鐵技術處于世界領先水平。和諧號動車組是由動車和拖車編組而成,提供動力的車廂叫動車,不提供動力的車廂叫拖車。假設動車組各車廂質(zhì)量均相等,動車的額定功率都相同,動車組在水平直軌道上運行過程中阻力與車重成正比。某列動車組由8節(jié)車廂組成,其中第1、5節(jié)車廂為動車,其余為拖車,則該動車組()A.啟動時乘客受到車廂作用力的方向與車運動的方向相反B.做勻加速運動時,第5、6節(jié)與第6、7節(jié)車廂間的作用力之比為3∶2C.進站時從關閉發(fā)動機到停下來滑行的距離與關閉發(fā)動機時的速度成正比D.與改為4節(jié)動車帶4節(jié)拖車的動車組最大速度之比為1∶24.(多選)如圖甲所示,平行于光滑斜面的輕彈簧勁度系數(shù)為k,一端固定在傾角為θ的斜面底端,另一端與物塊A連接;兩物塊A、B質(zhì)量均為m,初始時均靜止?，F(xiàn)用平行于斜面向上的力F拉動物塊B,使B做加速度為a的勻加速運動,A、B兩物塊在開始一段時間內(nèi)的v-t關系分別對應圖乙中A、B圖線(t1時刻A、B的圖線相切,t2時刻對應A的圖線的最高點),重力加速度為g,則()A.t2時刻,彈簧形變量為0B.t1時刻,彈簧形變量為(mgsinθ+ma)/kC.從開始到t2時刻,拉力F逐漸增大D.從開始到t1時刻,拉力F做的功比彈簧彈力做的功少答案精解精析基礎鞏固1.C以m1、m2以及彈簧測力計整體為研究對象,則整體向右的加速度a=F1-F2m1+m2=2m/s2;再以m2為研究對象,設彈簧測力計的彈力大小為F,則F-F2=m2a,得F=28N,A、B錯誤;突然撤去F2的瞬間,彈簧測力計的彈力不變,此時m2的加速度a=Fm2=7m/s2.B設繩子單位長度質(zhì)量為m;對整體分析有:F=Lma;則對右段繩子受力分析可知:T=(L-x)ma聯(lián)立解得:T=(1-xL3.AD在0~2s內(nèi)整體向右做加速運動,加速度先增大后減小,2~4s內(nèi)加速度反向,做減速運動,因為兩段時間內(nèi)受力是對稱的,所以4s末速度變?yōu)榱?在0~4s內(nèi)一直向右運動,4s后又重復以前的運動,故A正確,B錯誤。在2~3s時間內(nèi),F增大,整體加速度增大,隔離B進行分析,B后受的合力逐漸增大,其所受摩擦力逐漸增大,C錯誤。整體的加速度與F的方向相同,B所受合力為摩擦力,故摩擦力的方向與加速度方向相同,即與F方向相同,故D正確。4.A本題是一個已知運動情況求未知力的問題。當滑塊向右運動的加速度較小時,滑塊對小球存在支持力;當滑塊向右運動的加速度較大時,小球?qū)⒚撾x斜面而“飄”起來。因此,本題存在一個臨界條件:當滑塊向右運動的加速度為某一臨界值時,斜面對小球的支持力恰好為零,此時小球受到兩個力:重力和線的拉力(如圖1所示),根據(jù)牛頓第二定律,有圖1FTcosθ=ma0FTsinθ-mg=0其中θ=45°解得a0=g則知當滑塊向右運動的加速度a=2g時,小球已“飄”起來了,此時小球受力如圖2所示,則有FT'cosα=m·2gFT'sinα-mg=0圖2解得FT'=5mg=5×555.答案(1)0.13m/s2(2)3484.6kg解析(1)根據(jù)運動學公式a=Δ代入數(shù)據(jù)可得:a=0.13m/s2(2)對整體,根據(jù)牛頓第二定律F=(m1+m2)a代入數(shù)據(jù)可得:m2=3484.6kg6.答案2解析設物體與平板一起向下運動的距離為x時,物體受重力mg、彈簧的彈力F=kx和平板的支持力N作用。據(jù)牛頓第二定律有:mg-kx-N=ma得N=mg-kx-ma當N=0時,物體與平板分離,此時x=m又x=12at解得t=2m綜合提能1.BDA、B相對靜止時,aA=aB=FmA+mB=ktmA+mB,又vB=aBt=kt2mA+mB,vB非線性變化,故C錯。由牛頓第三定律可知木板B所受摩擦力fB=fA,又fB=mBaB,則fA=mBaB∝t,當A、B相對運動時,A、B之間為滑動摩擦力,fA為定值,故A項錯;當A、B相對運動時,對A有:F-μmAg=mA2.BC如圖所示,假設掛鉤P、Q東邊有x節(jié)車廂,西邊有y節(jié)車廂,每節(jié)車廂質(zhì)量為m。當向東行駛時,以y節(jié)車廂為研究對象,則有F=mya;當向西行駛時,以x節(jié)車廂為研究對象,則有F=23mxa,聯(lián)立兩式有y=23x?？梢?列車車廂總節(jié)數(shù)N=x+y=3.BD啟動時,乘客與車一起做加速運動,由牛頓第二定律可知,乘客受到車廂作用力的方向與車運動方向相同,選項A錯誤;對6、7、8節(jié)車廂水平方向受力分析,如圖甲所示甲由牛頓第二定律可得:F1-3kmg=3ma;對7、8節(jié)車廂水平方向受力分析,如圖乙所示乙由牛頓第二定律可得F2-2kmg=2ma,兩方程聯(lián)立可得F1F2=32,選項B正確;動車組進站時,做勻減速直線運動,由速度位移公式可得x=第一種情況動車組的最大速度為v1,2P第二種情況動車組的最大速度為v2,4P兩方程聯(lián)立可得v1v24.BD圖中t1時刻A、B的圖線相切,之后A物塊的加速度減小,而B物塊的加速度不變,說明此時刻A、B分離,A、B間的彈力為零,此時對A物塊由牛頓第二定律有:kx-mgsinθ=ma,解得x=(mgsinθ+ma)/k,B選項正確;在t2時刻對應A的圖線的最高點,即A物塊的加速度瞬時為零,由平衡關系有kx1-mgsinθ=0,解得x1=mgsinθ/k,所以t2時刻,彈簧形變量不為0,A選項錯誤;0~t1時間內(nèi)彈簧發(fā)生形變,對AB整體由牛頓第二定律有:F+kx-2mgs