適用于新高考新教材備戰(zhàn)2025屆高考物理一輪總復(fù)習(xí)第3章運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系第3講專題提升牛頓第二定律的綜合應(yīng)用

第3講專題提升:牛頓其次定律的綜合應(yīng)用基礎(chǔ)對(duì)點(diǎn)練題組一動(dòng)力學(xué)中的連接體問題1.(2024福建福州三模)某工地小型升降電梯的原理圖如圖所示,轎廂A、對(duì)重B跨過輕質(zhì)定滑輪通過足夠長(zhǎng)輕質(zhì)纜繩連接,電機(jī)通過輕質(zhì)纜繩拉動(dòng)對(duì)重,使轎廂由靜止起先向上運(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)過程中A未接觸滑輪、B未落地。已知A、B質(zhì)量分別為m1=600kg,m2=400kg,電機(jī)輸出功率恒為P=3kW,不考慮空氣阻力與摩擦阻力,重力加速度g取10m/s2,則當(dāng)轎廂速度為1m/s時(shí),A、B之間輕質(zhì)纜繩的拉力大小為()A.5400N B.6000NC.6600N D.7000N2.(多選)如圖所示,一質(zhì)量為m0=2kg、傾角為θ=37°的斜面體放在光滑水平地面上。斜面上疊放一質(zhì)量為m=1kg的光滑楔形物塊,物塊在水平恒力F作用下與斜面體一起恰好保持相對(duì)靜止地向右運(yùn)動(dòng)。重力加速度g取10m/s2。下列說法正確的是()A.斜面體對(duì)物塊的支持力為12.5NB.斜面體的加速度大小為a=3.75m/s2C.水平恒力大小F=11.25ND.若水平作用力F作用到斜面體上系統(tǒng)仍保持相對(duì)靜止,則F將變小3.如圖所示,傾角為30°的粗糙斜面上有4個(gè)完全相同的物塊,在與斜面平行的拉力F作用下恰好沿斜面對(duì)上做勻速直線運(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)中連接各木塊間的細(xì)繩均與斜面平行,此時(shí)第1、2物塊間細(xì)繩的拉力大小為F1,某時(shí)刻連接第3、4物塊間的細(xì)繩突然斷了,其余3個(gè)物塊仍在力F的作用下沿斜面對(duì)上運(yùn)動(dòng),此時(shí)第1、2物塊間細(xì)繩的拉力大小為F2,則F1∶F2等于()A.9∶2 B.9∶8C.3∶2 D.1∶14.(多選)(2024湖南長(zhǎng)沙模擬)如圖所示,質(zhì)量為m的物塊A靜置在水平桌面上,通過足夠長(zhǎng)的輕繩和輕質(zhì)滑輪懸掛著質(zhì)量為4m的物塊B。現(xiàn)由靜止釋放物塊A、B,以后的運(yùn)動(dòng)過程中物塊A不與定滑輪發(fā)生碰撞。已知重力加速度大小為g,不計(jì)全部摩擦阻力,下列說法正確的是()A.在相同時(shí)間內(nèi)物塊A、B運(yùn)動(dòng)的路程之比為1∶2B.物塊A、B的加速度之比為2∶1C.輕繩的拉力為mgD.B下落高度h時(shí)速度為g題組二動(dòng)力學(xué)中的臨界、極值問題5.(2024江蘇卷)高鐵車廂里的水平桌面上放置一本書,書與桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.4,最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力,重力加速度g取10m/s2。若書不滑動(dòng),則高鐵的最大加速度不超過()A.2.0m/s2 B.4.0m/s2C.6.0m/s2 D.8.0m/s26.水平路面上有一貨車運(yùn)載著5個(gè)相同的、質(zhì)量均為m的光滑均質(zhì)圓柱形工件,其中4個(gè)恰好占據(jù)車廂底部,另有一個(gè)工件D置于工件A、B之間,如圖所示,重力加速度為g。汽車以某一加速度向左運(yùn)動(dòng)時(shí),工件A與D之間恰好沒有作用力,此時(shí)工件C與B間的作用力大小為()A.233mgC.3mg D.27.(多選)如圖所示,傾角為θ的光滑斜面上靜止放置兩個(gè)用勁度系數(shù)為k的輕彈簧連接的物塊A、B,它們的質(zhì)量分別為mA、mB,C為固定的擋板,系統(tǒng)保持靜止。現(xiàn)在物塊A上施加一個(gè)沿斜面對(duì)上的恒力F,當(dāng)物塊B即將離開C時(shí),物塊A的運(yùn)動(dòng)距離為d,則()A.彈簧的勁度系數(shù)k=(B.彈簧的勁度系數(shù)k=mC.物塊B剛離開C時(shí)物塊A的加速度為FD.物塊B剛離開C時(shí)物塊A的加速度為F綜合提升練8.光滑的水平地面上放置兩個(gè)物體,中間用輕質(zhì)彈簧測(cè)力計(jì)連接,已知兩物體質(zhì)量分別為m1=1kg、m2=3kg,現(xiàn)用F1、F2、F3作用于物體上,其中F1>F2=F3,則如圖甲、乙所示兩種狀況中,以下說法正確的是()A.整體的加速度a甲>a乙B.整體的加速度a甲=a乙C.彈簧測(cè)力計(jì)讀數(shù)F甲>F乙D.彈簧測(cè)力計(jì)讀數(shù)F甲<F乙9.(多選)如圖所示,一根長(zhǎng)度為2L、質(zhì)量為m的繩子掛在定滑輪的兩側(cè),左右兩邊繩子的長(zhǎng)度相等。繩子的質(zhì)量分布勻整,滑輪的質(zhì)量和大小均忽視不計(jì),不計(jì)一切摩擦。由于略微擾動(dòng),右側(cè)繩從靜止起先豎直下降,當(dāng)它向下運(yùn)動(dòng)的位移為s時(shí),加速度大小為a,滑輪對(duì)天花板的拉力為T。已知重力加速度大小為g,下列a-s、T-s關(guān)系圖線正確的是()10.(2024山東棗莊二模)如圖所示,深為h=8m的枯井中有一質(zhì)量為m=40kg的重物A,通過輕繩跨過光滑的定滑輪與地面上質(zhì)量為m'=80kg的重物B相連。某人用與水平方向成θ=53°角的力F拉重物B,恰好使其勻速運(yùn)動(dòng)。若該人用同樣大小的力F水平拉重物B,并將井中的重物A由井底拉到井口。重力加速度g取10m/s2。重物B與地面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ=0.25。sin53°=0.8,cos53°=0.6,求:(1)拉力F的大小;(2)水平拉重物B時(shí),B的加速度大小;(3)為使重物A能到達(dá)井口,水平力F作用的最短時(shí)間。參考答案第3講專題提升:牛頓其次定律的綜合應(yīng)用1.C解析當(dāng)轎廂速度為1m/s時(shí),電動(dòng)機(jī)的牽引力為F=Pv=30001N=3000N,以轎廂A為對(duì)象,依據(jù)牛頓其次定律可得T-m1g=m1a,以對(duì)重B為對(duì)象,依據(jù)牛頓其次定律可得F+m2g-T=m22.ABC解析對(duì)整體由牛頓其次定律有F=m0+ma,再隔離物塊在豎直方向有FNcosθ-mg=0,水平方向有F-FNsinθ=ma,解得F=11.25N,FN=12.5N,a=3.75m/s2,A、B、C正確;若力作用在斜面上,物塊僅受重力和支持力,二力合成有mgtanθ=ma0,解得a0=7.5m/s2,再對(duì)整體由牛頓其次定律有F=3.B解析勻速運(yùn)動(dòng)時(shí),設(shè)每一個(gè)物塊所受的摩擦力為f,質(zhì)量為m,依據(jù)平衡條件有F=4mgsinθ+4f,對(duì)第2、3、4物塊由平衡條件可得3mgsinθ+3f=F1,可得F1=3F4,連接第3、4物塊間的細(xì)繩突然斷了,對(duì)第1、2、3物塊依據(jù)牛頓其次定律有F-3mgsinθ-3f=3ma,對(duì)第2、3物塊依據(jù)牛頓其次定律有F2-2mgsinθ-2f=2ma,可得F2=2F3,故F1∶F24.BD解析依據(jù)動(dòng)滑輪的特點(diǎn)可知B下降s,A須要運(yùn)動(dòng)2s,則物塊A、B運(yùn)動(dòng)的路程之比為2∶1,A錯(cuò)誤;因?yàn)槎际菑撵o止起先運(yùn)動(dòng)的,故有2×12aBt2=12aAt2,解得aAaB=21,B正確;對(duì)A分析有T=maA,對(duì)B分析有4mg-2T=4maB,解得T=mg,aB=12g,C錯(cuò)誤;對(duì)B,加速度為aB=12g,依據(jù)速度位移公式有v5.B解析書放在水平桌面上,相對(duì)于桌面不滑動(dòng),若最大靜摩擦力供應(yīng)加速度,fm=μmg=mam,解得am=μg=4.0m/s2,故若書不滑動(dòng),則高鐵的最大加速度為4.0m/s2,故選B。6.C解析對(duì)D受力分析,當(dāng)工件A與D之間恰好沒有作用力時(shí),D只受重力、B對(duì)D的彈力作用,彈力方向沿B、D的軸心連線方向,如圖所示,依據(jù)牛頓其次定律得F合=ma=mgtan60°=33mg,則當(dāng)a=337.AD解析當(dāng)物塊B剛要離開擋板C時(shí),彈簧的彈力等于B的重力沿斜面對(duì)下的分力,彈簧處于伸長(zhǎng)狀態(tài),故mBgsinθ=kx2,起先時(shí),A靜止,則有mAgsinθ=kx1,又d=x1+x2,解得k=(mA+mB)gsinθd,故A正確,B錯(cuò)誤;對(duì)A,依據(jù)牛頓其次定律有F-mAg8.D解析依據(jù)題意,以圖甲中整體為探討對(duì)象,由牛頓其次定律有F1-F2=(m1+m2)a甲,可得a甲=F1-F24;以圖乙中整體為探討對(duì)象,由牛頓其次定律有F1+F3=(m1+m2)a乙,可得a乙=F1+F34;由于F1>F2=F3,則有F1+F3>F1-F2,即a乙>a甲,故A、B錯(cuò)誤。依據(jù)題意,以圖甲中質(zhì)量為m2的物體為探討對(duì)象,由牛頓其次定律有F甲=m2a甲=3(F1-F2)4;以圖乙中質(zhì)量為m2的物體為探討對(duì)象,由牛頓其次定律有F9.AD解析設(shè)繩子單位長(zhǎng)度上質(zhì)量為m0,依據(jù)受力分析知a=(L+s)m0-(L-s)m02Lm0g=sLg,加速度與s成正比,當(dāng)s=L時(shí),加速度a=g,之后不變,故A正確,B錯(cuò)誤;選取左邊部分受力分析,知F=(L-s)m0a+(L-s)m0g=(L-s)m0·sLg+(L-s)m0g=-m0gL10.答案(1)750N(2)1.25m/s2(3)3.2s解析(1)用與水平方向成θ=53°角的力F拉重物B,重物B做勻速直線運(yùn)動(dòng),由水平方向受力平衡有Fcosθ=f+mg其中f=μFN重物B在豎直方向上受力平衡m'g=FN+Fsinθ解得F=750N。(2)水平拉重物B時(shí),以A、B整體為探討對(duì)象,