2022屆新教材高考物理一輪復習課時練9牛頓運動定律的綜合應用含解析新人教版

牛頓運動定律的綜合應用1.(整體法與隔離法)如下圖,質量為4kg的物體A靜止在豎直的輕彈簧上面。質量為1kg的物體B用細線懸掛起來,A、B緊挨在一起但A、B之間無壓力。某時刻將細線剪斷,那么細線剪斷瞬間,B對A的壓力大小為(g取10m/s2)() B.50N C.10N D.8N2.(多項選擇)(連接體問題)如下圖,光滑水平面上放置著四個相同的木塊,其中木塊B與C之間用一輕彈簧相連,輕彈簧始終在彈性限度內。現用水平拉力F拉B,使四個木塊以相同的加速度一起加速運動,那么以下說法正確的選項是()A.一起加速過程中,D所受到的靜摩擦力大小為FB.一起加速過程中,C受到4個力的作用C.一起加速過程中,A、D所受摩擦力的大小和方向相同F撤去瞬間,A、D所受靜摩擦力的大小和方向都不變3.(臨界極值問題)如下圖,水平地面上有一車廂,車廂內固定的平臺通過相同的彈簧把相同的物塊A、B壓在豎直側壁和水平的頂板上。A、B與接觸面間的動摩擦因數均為μ,車廂靜止時,兩彈簧長度相同,A恰好不下滑,最大靜摩擦力等于滑動摩擦力,重力加速度為g。現使車廂沿水平方向加速運動,為保證A、B仍相對車廂靜止,那么車廂()A.速度可能向左,加速度可大于(1+μ)gB.加速度一定向右,不能超過(1-μ)gC.加速度一定向左,不能超過μgD.加速度一定向左,不能超過(1-μ)g4.(多項選擇)(傳送帶問題)質量均為m的兩物塊1和2之間用一根不可伸長的細線相連,兩物塊一起在光滑水平桌面上以速度v0勻速運動,某時刻物塊1到達桌面的右邊緣,如下圖。當物塊1滑上與桌面等高的水平傳送帶后,經過一段時間到達傳送帶的最右端,假設傳送帶的速度大于v0且保持不變,物塊1和物塊2與傳送帶間的動摩擦因數分別為μ1、μ2(μ1<μ2),那么在此過程中(不考慮桌子邊緣與傳送帶間的縫隙,細線的長度小于傳送帶的長度)()B.兩物塊都在傳送帶上時,它們所受的摩擦力一定不相等5.(板塊模型)如下圖,質量M=1kg的木板靜止在粗糙的水平地面上,木板與地面間的動摩擦因數μ1=0.1,在木板的左端放置一個質量m=1kg、大小可以忽略的鐵塊,鐵塊與木板間的動摩擦因數μ2=0.4,設木板足夠長,假設對鐵塊施加一個大小從零開始連續(xù)增加的水平向右的力F,最大靜摩擦力與滑動摩擦力相等,g取10m/s2,那么下面四個圖中能正確反映鐵塊受到木板的摩擦力大小f隨力F大小變化的是()6.(多項選擇)(連接體問題)如下圖,固定在水平面上的光滑斜面的傾角為θ,其頂端裝有光滑小滑輪,繞過滑輪的輕繩一端連接一物塊B,另一端被人拉著,且人、滑輪間的輕繩平行于斜面。人的質量為M,B物塊的質量為m,重力加速度為g,當人拉著繩子以大小為a1的加速度沿斜面向上加速運動時,B物塊運動的加速度大小為a2,那么以下說法正確的選項是()A.物塊一定向上加速運動B.人能夠沿斜面向上加速運動,必須滿足m>MsinθC.假設a2=0,那么a1一定等于mgD.假設a1=a2,那么a1可能等于mg素養(yǎng)綜合練7.(2021河北保定高三模擬)右端放有小物塊A的長木板B靜置于水平地面上,A與B、B與地面間的動摩擦因數均為0.5,A的質量為m,B的質量為2m,重力加速度為g。設最大靜摩擦力等于滑動摩擦力。(1)用大小等于mg的水平恒力向左推A,經過一段時間A自B的左端掉落。A在B上運動時,A受到B的摩擦力和B受到地面的摩擦力各為多大?(2)假設在B上施加一向右的水平恒力,使得A在B上的運動時間與(1)中相等,那么此力為多大?8.如下圖,一個質量為M的長圓管豎直放置,頂端塞有一個質量為m的彈性小球,M=4m,球和管間的滑動摩擦力和最大靜摩擦力大小均為4mg,管從下端離地面距離為H處自由落下,運動過程中,管始終保持豎直,每次落地后向上彈起的速度與落地時速度大小相等,不計空氣阻力,重力加速度為g。求:(1)管第一次落地時管和球的速度;(2)管第一次落地彈起時管和球的加速度;(3)管第一次落地彈起后,假設球恰好沒有從管口滑出,那么此時管的下端距地面的高度。9.如下圖,木板與水平地面間的夾角θ可以隨意改變,當θ=30°時,可視為質點的一小物塊恰好能沿著木板勻速下滑。假設讓該小物塊從木板的底端以大小恒定的初速率v0沿木板向上運動,隨著θ的改變,小物塊沿木板滑行的距離s將發(fā)生變化,重力加速度為g。(1)求小物塊與木板間的動摩擦因數;(2)當θ角滿足什么條件時,小物塊沿木板滑行的距離最小,并求出此最小值。10.如圖甲所示,水平傳送帶沿順時針方向勻速運轉。從傳送帶左端P先后由靜止輕輕放上三個物體A、B、C,物體A經tA=9.5s到達傳送帶另一端Q,物體B經tB=10s到達傳送帶另一端Q,假設釋放物體時刻作為t=0時刻,分別作出三個物體的v-t圖像如圖乙、丙、丁所示,g取10m/s2,求:甲(1)傳送帶的速度大小v0;(2)傳送帶的長度L;(3)物體A、B、C與傳送帶間的動摩擦因數,物體C從傳送帶左端P到右端Q所用的時間tC。參考答案課時標準練9牛頓運動定律的綜合應用1.D剪斷細線前,A、B間無壓力,那么彈簧的彈力F=mAg=40N,剪斷細線的瞬間,對整體分析,整體加速度:a=(mA+mB)g-FmA+mB=(4+1)×10-404+1m/s2=2m/s2,隔離B進行分析,mBg-N=mBa,2.AC一起加速過程中,由整體法有:a=F4m,對D:FfD=ma=F4,A正確;對C受力分析,C受到重力、地面對C的支持力、D對C的壓力和摩擦力及彈簧對C的彈力,共5個力,B錯誤;對A:fA=ma=F4,C正確;當F撤去瞬間,D受力情況不變,B受力情況改變,3.B開始時A恰好不下滑,對A受力分析如下圖,有FfA=mg=μFNA=μF彈,解得F彈=mgμ,此時彈簧處于壓縮狀態(tài)。當車廂沿水平方向做加速運動時,為了保證A不下滑,側壁對A的支持力必須大于等于mgμ,根據牛頓第二定律可知加速度方向一定向右。對B受力分析如下圖,有FfBm=μFNB=μ(F彈-mg)≥ma,解得a≤(1-μ)g,應選項B正確,A、C、4.AD物塊1滑上傳送帶后,在滑動摩擦力的作用下做勻加速運動,由于物塊1和物塊2通過不可伸長的細線連接,故物塊2也做勻加速運動;如果在物塊2滑上傳送帶之前,物塊的速度已經等于傳送帶的速度,那么此后物塊1、2均做勻速直線運動,故A正確;兩物塊都在傳送帶上時,如果兩物塊速度與傳送帶相同,那么兩物塊所受靜摩擦力相等,均為零,故B錯誤;如果物塊2滑上傳送帶時,物塊2的速度小于傳送帶的速度,由于兩個物塊的動摩擦因數μ1<μ2,那么加速度a1<a2,兩個物塊間的距離會縮小,故C錯誤,D正確。5.C鐵塊與木板之間摩擦力的最大值為f2max=μ2mg=4N,木板與地面間的摩擦力的最大值為f1max=μ1(M+m)g=2N。當F≤2N時,木板和鐵塊相對地面靜止,f=F。當木板和鐵塊恰好一起相對地面加速運動時,設此時系統的加速度為a,根據牛頓第二定律,對整體有F-μ1(M+m)g=(M+m)a,對鐵塊有F-f2max=ma,可得F=6N。從此關系式可以看出,當2N<F≤6N時,M、m相對靜止,那么對整體有F-μ1(mg+Mg)=(m+M)a對鐵塊F-f=ma即f=F2+當拉力大于6N時,滑塊受到的摩擦力為滑動摩擦力大小即4N,故得出的圖像應為C。故A、B、D錯誤,C正確。6.CD對人受力分析,由牛頓第二定律可以知道F-Mgsinθ=Ma1得:F=Mgsinθ+Ma1假設F>mg,那么物體B加速上升,假設F<mg,那么物體B加速下降,假設F=mg,物體B靜止,故A錯誤;人要能夠沿斜面向上加速運動,只需滿足F>Mgsinθ即可,故B錯誤;假設a2=0,F=mg,故mg-Mgsinθ=Ma1,a1=mg-MgsinθM,所以C正確;假設a1=a2,F=Mgsinθ+Ma1,mg-F=ma2,那么a1等于7.答案(1)0.5mg0.5mg(2)4mg解析(1)對小物塊A進行受力分析可知,A在推力作用下在長木板B上做加速運動,其所受到B的摩擦力大小為FAB=μmg=0.5mg地面對長木板B的最大靜摩擦力大小大于A對B的摩擦力,即FBm=3μmg>FAB=μmg所以B仍處于靜止狀態(tài),那么地面對B的摩擦力大小為FB地=0.5mg(2)設A在B上滑動時間為t,長木板B的長為l設在(1)中A加速度大小為aA,由牛頓第二定律知:F-μmg=maA①由運動學公式:l=12aAt2設推力大小為F,小物塊A的加速度大小為aA',木板B的加速度大小為aB對小物塊A有μmg=maA'③對長木板B有F-μmg-3μmg=2maB④由運動學關系得l=12aBt2-12aA't聯立以上各式解得F=4mg8.答案(1)2gH方向豎直向下(2)2g,方向豎直向下;3g,方向豎直向上(3)12解析(1)取豎直向下為正方向。由自由落體的運動規(guī)律2gH=v得球與管第一次碰地時速度v0=2gH,(2)管第一次落地彈起時,管的加速度a1=4mg+4mg4m=球的加速度a2=f-mgm=3(3)管第一次落地彈起時的速度v1=2gH,方向向上球的速度v2=2gH,假設球剛好沒有從管中滑出,設經過時間t1,球和管速度v相同,那么有:-v1+a1t1=v2-a2t1,t1=2設管從碰地到它彈到最高點所需時間為t2,那么:t2=v因為t1<t2,說明管在到達最高點前,球與管相對靜止,故管從彈起經t1這段時間上升的高度為所求高度。得:h1=v1t1-12a1t9.答案(1)33(2)θ=60°解析(1)當θ=30°時,對物塊受力分析,mgsinθ=μFNFN-mgcosθ=0那么動摩擦因數μ=tanθ=tan30°=3(2)當θ變化時,設物塊的加速度為a,那么有mgsinθ+μmgcosθ=ma物塊的位移為s,v02=那么s=v因為sinθ+μcosθ=1+μ2sin(α+θ),tanα=μ,所以當α+θ=90°時s最小,即θ=60°,小物塊沿木板滑行的距離最小smin=10.答案(1)4m/s(2)36m(3)0.40.20.012524s解析(1)物體A與B均先做勻加速直線運動,然后做勻速直線運動,說明物體的速度最終與傳送帶的速度相等,所以由題圖乙、丙可知傳