(講練測)高考物理一輪復(fù)習(xí) 專題12 牛頓運(yùn)動定律的綜合應(yīng)用(測)( 含解析)-人教版高三全冊物理試題
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1、 專題12 牛頓運(yùn)動定律的綜合應(yīng)用(測) 【滿分:110分 時間:90分鐘】 一、選擇題(本大題共12小題,每小題5分,共60分。在每小題給出的四個選項中. 1~8題只有一項符合題目要求; 9~12題有多項符合題目要求。全部選對的得5分,選對但不全的得3分,有選錯的得0分。) 1.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。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與a2的比為: ( ) A.1
2、 : l B.2 : 3 C.1 : 3 D.3 : 2 【答案】C 【名師點(diǎn)睛】此題是牛頓第二定律的應(yīng)用習(xí)題,關(guān)鍵是弄清兩個物體恰好不發(fā)生相對滑動的臨界態(tài)滿足的關(guān)系,此時只靠摩擦力運(yùn)動的物體所受的摩擦力達(dá)到最大值,根據(jù)牛頓第二定律對此物體列出方程即可求解加速度的值. 2.如圖所示,在光滑的水平面上有一質(zhì)量為M、傾角為的光滑斜面體,斜面上有一質(zhì)量為m的物塊沿斜面下滑.關(guān)于物塊下滑過程中對斜面壓力大小的解答,有如下四個表達(dá)式.要判斷這四個表達(dá)式是否合理,你可以不必進(jìn)行復(fù)雜的計算,而是根據(jù)所學(xué)的物理知識和物理方法進(jìn)行分析,從而判斷解的合理性.根據(jù)你的判斷,下述表達(dá)式中可能正確的是:
3、 ( ) A. B. C. D. 【答案】D 【名師點(diǎn)睛】由于斜面是在光滑的水平面上,并沒有固定,物體與斜面相互作用會使斜面后退,由于斜面后退,物體沿著斜面下滑路線與地面夾角大于θ,與物體沿著固定斜面下滑截然不同. 3.利用傳感器和計算機(jī)可以研究快速變化的力的大小。實(shí)驗(yàn)時,把圖甲中的小球舉高到繩子的懸點(diǎn)O處,然后小球由靜止釋放,同時開始計時,利用傳感器和計算機(jī)獲得彈性繩的拉力隨時間的變化如圖乙所示。根據(jù)圖像提供的信息,下列說法正確的是: ( ) A.時刻小球的速度最大 B.時刻小球的動能最小 C.時刻小球的運(yùn)
4、動方向相同 D. 【答案】B 【解析】把小球舉高到繩子的懸點(diǎn)O處,讓小球自由下落,時刻繩子剛好繃緊,此時小球所受的重力大于繩子的拉力,小球向下做加速運(yùn)動,當(dāng)繩子的拉力大于重力時,小球才開始做減速運(yùn)動,時刻繩子的拉力最大,小球運(yùn)動到最低點(diǎn),速度為零,所以與時刻繩子剛好繃緊,小球速度不是最大,時刻小球的速度為零,故A錯誤;時刻小球都到達(dá)最低點(diǎn),速度為零,動能都為零,最小,故B正確;時刻小球下落,速度方向向上,時刻小球速度向下,時刻小球的運(yùn)動方向相反,故C錯誤;與時間內(nèi)與與時間內(nèi)小球都做豎直上拋運(yùn)動,由于時刻的速度大于時刻的速度,由豎直上拋運(yùn)動的時間知,與之差大于與之差,故D錯誤。 【名師
5、點(diǎn)睛】把小球舉高到繩子的懸點(diǎn)O處,讓小球自由下落,與時刻繩子剛好繃緊,分析小球的運(yùn)動情況,判斷什么時刻小球的速度最大,當(dāng)繩子的拉力最大時,小球運(yùn)動到最低點(diǎn),繩子也最長。 4.如圖所示,質(zhì)量為M=10kg的小車停放在光滑水平面上。在小車右端施加一個F=10N的水平恒力。當(dāng)小車向右運(yùn)動的速度達(dá)到2.8m/s時,在其右端輕輕放上一質(zhì)量m=2.0kg的小黑煤塊(小黑煤塊視為質(zhì)點(diǎn)且初速度為零),煤塊與小車間動摩擦因數(shù)μ=0.20。假定小車足夠長。則下列說法正確的是: ( ) A.煤塊在整個運(yùn)動過程中先做勻加速直線運(yùn)動穩(wěn)定后做勻速直線運(yùn)動 B.小車一直做加速度不變的勻加速直線
6、運(yùn)動 C.煤塊在3s內(nèi)前進(jìn)的位移為9m D.小煤塊最終在小車上留下的痕跡長度為4m 【答案】D 【名師點(diǎn)睛】該題是相對運(yùn)動的典型例題,是牛頓第二定律的應(yīng)用問題;解題時要認(rèn)真分析兩個物體的受力情況,正確判斷兩物體的運(yùn)動情況,再根據(jù)運(yùn)動學(xué)基本公式求解,難度適中. 5.如圖1所示,水平地面上有一靜止平板車,車上放一質(zhì)量為m的物塊,物塊與平板車的動摩擦因數(shù)為0.2,t=0時,車開始沿水平面做直線運(yùn)動,其v-t圖像如圖2所示。g取10m/s2,平板車足夠長,則物塊運(yùn)動的v-t圖像為: ( ) 【答案】C 【名師點(diǎn)睛】此題考查牛頓第二定律的應(yīng)用;關(guān)鍵是分析物體與車
7、的相對運(yùn)動情況,從而根據(jù)運(yùn)動情況來確定受力情況,并掌握牛頓第二定律的應(yīng)用,注意分清研究對象,同時掌握讀取圖象信息的能力。此題是中等題. 6.如圖甲所示,A、B兩物體疊放在光滑水平面上,對物體A施加一水平力F,F(xiàn)-t圖象如圖乙所示,兩物體在力F作用下由靜止開始運(yùn)動,且始終相對靜止,規(guī)定水平向右為正方向,則下列說法正確的是: ( ) 甲 乙 A.兩物體在4 s時改變運(yùn)動方向 B.在1 s~3 s時間內(nèi)兩物體間摩擦力為零 C.6 s時兩物體的速度為零 D.B物體所受的摩擦力方向始終與力F的方向相同 【答案】D 【解析】對整體分析,整體的加速度與F的方向相同,
8、4s時兩個物體受到的力最大,但力F方向依然向右,故加速度方向依然向右,速度方向與加速度方向相同,速度繼續(xù)增大,方向向右,故A錯誤;在1 s~3 s時間內(nèi)兩物體間摩擦力的方向與加速度方向相同,根據(jù)牛頓第二定律可知:在1 s~3 s時間內(nèi)兩物體AB受到合外力,故整體向右做勻加速運(yùn)動,AB保持相對靜止,故B在方向向右的摩擦力作用下做勻加速直線運(yùn)動,故B錯誤;由圖分析可知,物體一直向右做加速運(yùn)動,在6s末時速度最大,故C錯誤;在這段時間內(nèi)兩物體AB受到向右的外力,根據(jù)牛頓第二定律可知整體向右做加速運(yùn)動,AB保持相對靜止,故B在摩擦力作用下向右做加速直線運(yùn)動,故兩物體間摩擦力方向與外力F方向一致,故D正
9、確;故選D. 【名師點(diǎn)睛】此題是牛頓第二定律的綜合應(yīng)用題;解決本題的關(guān)鍵會根據(jù)物體的受力情況判斷物體的運(yùn)動情況,由于兩個物體始終相對靜止,故可以通過對整體加速度的變化,得知B物體加速度的變化,再根據(jù)牛頓第二定律得出摩擦力的變化;注意整體法和隔離法的運(yùn)用。 7.如圖所示,質(zhì)量為M的木楔ABC靜置于粗糙水平面上,在斜面頂端將一質(zhì)量為m的物體,以一定的初速度從A點(diǎn)沿平行斜面的方向推出,物體m沿斜面向下做減速運(yùn)動,在減速運(yùn)動過程中,下列有關(guān)說法中正確的是: ( ) A.地面對木楔的支持力大于(M+m)gB.地面對木楔的支持力小于(M+m)g C.地面對木楔的支持力等于(
10、M+m)gD.地面對木楔的摩擦力為0 【答案】A 【名師點(diǎn)睛】此題是牛頓第二定律的應(yīng)用習(xí)題;關(guān)鍵是利用整體的思想,分析木塊的加速度沿水平和豎直兩個方向的分量,根據(jù)失重和超重知識解答;整體法解題很方便快捷,同學(xué)解題時可以加以嘗試. 8.如圖所示,質(zhì)量為M=4 kg的木板A長L=1 m,靜止放在光滑的水平地面上,其右端靜置一質(zhì)量為m=1 kg的小滑塊B(可視為質(zhì)點(diǎn)),它與木板A之間的動摩擦因數(shù)μ=0.4。現(xiàn)用水平恒力F=28 N向右拉木板,使小滑塊B能從木板A上滑下來。木板A和小滑塊B的加速度大小分別為aA、aB,速度大小分別為vA、vB,重力加速度g取10 m/s2,則從開始運(yùn)動到小滑塊B
11、滑下木板的過程中,下列圖象正確的是: ( ) F A B 【答案】C 【解析】對m水平方向進(jìn)行受力分析有:fm=μmg=maB;代入數(shù)據(jù)解得:aB=4m/s2;對木板在水平方向受力分析有:F-f′m=MaA;代入數(shù)據(jù)解得:aA=6m/s2;當(dāng)小滑塊剛掉下時,二者之間的位移關(guān)系有:解得:t=1s,故A錯誤B錯誤;二者離開時,vA=6×1m/s=6m/s,vB=4×1m/s=4m/s,故C正確,D錯誤;故選D. 【名師點(diǎn)睛】本題是牛頓第二定律的應(yīng)用以及物理圖像的問題;關(guān)鍵是選取不同的研究對象受力分析,應(yīng)用牛頓第二定律求解兩物體的加
12、速度,然后根據(jù)運(yùn)動學(xué)公式及兩者的位移關(guān)系求解離開的時間及速度即可進(jìn)行判斷.
9.如圖所示為糧袋的傳送帶裝置,已知AB間的長度為L,傳送帶與水平方向的夾角為θ,工作時運(yùn)行速度為v,糧袋與傳送帶間的動摩擦因數(shù)為μ,正常工作時工人在A點(diǎn)將糧袋由靜止放上,以下說法正確的是(設(shè)最大靜摩擦力等于滑動摩擦力) : ( )
A.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.若L足夠大,糧袋最終將一定以速度v做勻速運(yùn)動
C.若μ 13、查分析物體運(yùn)動情況的能力,而要分析物體的運(yùn)動情況,首先要具有物體受力情況的能力;傳送帶問題,物體的運(yùn)動情況比較復(fù)雜,關(guān)鍵要考慮物體的速度能否與傳送帶相同。
10.如圖所示,勁度系數(shù)為k的輕彈簧,下端固定,上端與B連接,斜面光滑,質(zhì)量均為m的A、B兩物體緊靠在一起,處于靜止?fàn)顟B(tài),現(xiàn)用一個平行于斜面向上的拉力F拉物體A,使A物體做加速度為a的勻加速運(yùn)動.已知在A、B分離前,拉力F隨A物體發(fā)生的位移x變化的圖像如圖所示,重力加速度為g,則下列表述中正確的是: ( )
A.B.
C.D.
【答案】BC
【解析】開始時,F(xiàn)彈=kx0=2mgsinθ,解得;當(dāng)用力力F拉A 14、向上勻加速運(yùn)動時:F0+F彈-2mgsinθ=2ma,解得F0=2ma;選項BC正確,AD錯誤;故選BC.
【名師點(diǎn)睛】此題是物體的平衡及牛頓第二定律的應(yīng)用問題;施加拉力前,物塊AB處于靜止?fàn)顟B(tài),由平衡條件可知相互作用,從受力角度看,兩物體分離的條件是兩物體間的正壓力為0.從運(yùn)動學(xué)角度看,一起運(yùn)動的兩物體恰好分離時,兩物體在沿斜面方向上的加速度和速度仍相等.
11.有一物體由某一固定的長斜面的底端以初速度v0沿斜面上滑,斜面與物體間的動摩擦因數(shù)μ=0.5,其動能Ek隨離開斜面底端的距離x變化的圖線如圖所示,g取10m/s2,不計空氣阻力,則以下說法正確的是: ( )
15、
A.斜面的傾角θ=37° B.物體的質(zhì)量為m=0.5kg
C.斜面與物體間的摩擦力大小f=2N D.物體在斜面上運(yùn)動的總時間t=2s
【答案】ABC
所以:;所以:θ=37°,k.故ABC正確;
物體向上時的加速度:,
物體向下時的加速度:,
物體的初速度:;物體回到原點(diǎn)的速度:
向上運(yùn)動時間;向下運(yùn)動的時間:
物體在斜面上運(yùn)動的總時間.故D錯誤.故選ABC.
【名師點(diǎn)睛】此題是牛頓第二定律及動能定理的應(yīng)用題;用數(shù)學(xué)圖象處理物理問題的方法就是把物理表達(dá)式與圖象結(jié)合起來,根據(jù)圖象中的數(shù)據(jù)求解.一般我們通過圖象的特殊值 16、和斜率進(jìn)行求解;此題有一定的難度,考查綜合能力.
12.在傾角為θ的足夠長光滑斜面上有兩個用輕彈簧連接的物塊A和B,它們的質(zhì)量分別是m和2m,彈簧的勁度系數(shù)為k,C為一固定擋板,系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)?,F(xiàn)用一沿斜面方向的恒力拉物塊A使之沿斜面向上運(yùn)動,當(dāng)B剛離開C時,A的速度為v,加速度方向沿斜面向上、大小為a,則: ( )
A.從靜止到B剛離開C的過程中,A發(fā)生的位移為
B.B剛離開C時,恒力對A做功的功率為
C.當(dāng)A的速度達(dá)到最大時,B的加速度大小為
D.從靜止到B剛離開C的過程中,重力對A做的功為
【答案】AC
從靜止到B剛離開C的過程中,重力對A做的功為 17、,選項D錯誤;故選AC.
【名師點(diǎn)睛】此題是力學(xué)的綜合習(xí)題,主要考查胡克定律、牛頓第二定律的應(yīng)用以及功的求解;解題時要抓住關(guān)鍵的位置的受力分析:初始狀態(tài)、B將要離開擋板C時還有當(dāng)A的速度達(dá)到最大的位置,并能根據(jù)物體的受力情況列出方程求解.
二、非選擇題(本大題共4小題,第13、14題每題10分;第15、16題每題15分;共50分)
13.(10分)如圖所示,質(zhì)量M=3 kg的木板P,上表面由傾角θ=37o的斜面BC和材料相同的水平平面AB構(gòu)成,斜面和水平面平滑對接于B點(diǎn)。木板右側(cè)靠在豎直墻壁上,地面光滑。t=0時,質(zhì)量m=1 kg的小滑塊Q從斜面頂點(diǎn)C由靜止釋放,2s后到達(dá)B點(diǎn),其運(yùn)動的 18、v-t圖線如圖所示。取sin37o=0.6,cos37 o =0.8,g=10 m/s2。求:
C
A
B
Q
P
37o
0
v/(m·s-1)
t/s
2
4
6
9.6
(1)斜面BC的長度;
(2)t=6.8s時,木板P與滑塊Q的速度大小;
(3)在Q與P相對滑動過程中,Q與P組成系統(tǒng)的機(jī)械能的減小量。
【答案】(1)9.6m(2)vP=vQ=2.4m/s(3)
(3)由能量守恒得:
解得:
【名師點(diǎn)睛】本題的關(guān)鍵要求同學(xué)們能正確分析物體的運(yùn)動情況,能根據(jù)圖象求解加速度和位移,要找出P和Q相對滑動時速度關(guān)系.
14.(10分)質(zhì)量為m 19、=20kg的物體在大小恒定的水平外力作用下,沖上一足夠長從右向左以恒定速度v0= -10 m/s傳送物體的水平傳送帶,從物體開始沖上傳送帶計時,物體的速度—時間圖象如圖所示,已知0~2.0s內(nèi)水平外力與物體運(yùn)動方向相反,2.0~4.0s內(nèi)水平外力與物體運(yùn)動方向相反,g取10m/s2。求:
(1)物體與傳送帶間的動摩擦因數(shù);
(2)0~4.0s內(nèi)物體與傳送帶間的摩擦熱Q.
右
v0= -10 m/s
左
v
v/m?s-1
2
4
-2
10
O
t/s
【答案】(1) μ=0.3 (2) 2880J
【解析】 (1)設(shè)水平外力大小為F,由圖象可知 20、0~2.0s內(nèi)物體做勻減速直線運(yùn)動,加速度大小為a1=5m/s2, 由牛頓第二定律得:
2~4s內(nèi)物體做勻加速直線運(yùn)動,加速度大小為a2=1m/s2,由牛頓第二定律得:
f=40N
又f=μmg
由以上各式解得:μ=0.3
【名師點(diǎn)睛】此題是關(guān)于牛頓第二定律的綜合應(yīng)用問題;解題時主要是要搞清物體運(yùn)動的物理過程,分析其受力情況;善于從給出的v-t圖線中獲取物體的運(yùn)動信息;注意摩擦生熱等于摩擦力與相對位移的乘積.
15.(15分)一平板車,質(zhì)量M=100㎏,停在水平路面上,車身的平板離地面的高度h=1.25m,一質(zhì)量m=50kg的小物塊置于車的平板上,它到車尾 21、的距離b=1m,與車板間的動摩擦因數(shù),如圖6所示,今對平板車施一水平方向的恒力,使車向前行駛,結(jié)果物塊從車板上滑落,物塊剛離開車板的時刻,車向前行駛距離,求物塊落地時,落地點(diǎn)到車尾的水平距離s(不計路面摩擦,g=10m/s2).
【答案】1.625m
【名師點(diǎn)睛】這是一道力學(xué)綜合題,主要考察牛頓第二定律的應(yīng)用;解決本題的關(guān)鍵理清物塊與小車的運(yùn)動規(guī)律及物理過程,最好要畫出運(yùn)動的草圖,結(jié)合牛頓第二定律和運(yùn)動學(xué)公式進(jìn)行求解;解題時要注意各個物理過程中物理量之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系.
16.(15分)如圖甲所示,質(zhì)量為M=0.5kg的木板靜止在光滑水平面上,質(zhì)量為m=1kg的物塊以初速度v0=4m 22、/s滑上木板的左端,物塊與木板之間的動摩擦因數(shù)為μ=0.2,在物塊滑上木板的同時,給木板施加一個水平向右的恒力F。當(dāng)恒力F取某一值時,物塊在木板上相對于木板滑動的路程為s,給木板施加不同大小的恒力F,得到的關(guān)系如圖乙所示,其中AB與橫軸平行,且AB段的縱坐標(biāo)為1m-1。將物塊視為質(zhì)點(diǎn),最大靜摩擦力等于滑動摩擦力,重力加速度g=10m/s2。
(1)若恒力F=0,則物塊會從木板的右端滑下,求物塊在木板上滑行的時間是多少?
(2)圖乙中BC為直線段,求該段恒力F的取值范圍及函數(shù)關(guān)系式。
【答案】(1);(2)
(2)①當(dāng)F較小時,物塊將從木板右端滑下,當(dāng)F增大到某一值時物塊恰好到達(dá)木板 23、的右端,且兩者具有共同速度v,歷時t1,則:
1分
1分
1分
聯(lián)立解得: 2分
由圖乙知,相對路程:
代入解得: 2分
【名師點(diǎn)睛】本題主要考查了牛頓運(yùn)動定律的綜合應(yīng)用。屬于難度較大的題目。本題考查牛頓運(yùn)動定律.滑塊問題是物理模型中非常重要的模型,是學(xué)生物理建模能力培養(yǎng)的典型模型.滑塊問題的解決非常靈活,針對受力分析、運(yùn)動分析以及牛頓第二定律的掌握,還有相對運(yùn)動的分析,特別是摩擦力的變化與轉(zhuǎn)型,都是難點(diǎn)所在.本題通過非常規(guī)的圖象來分析滑塊的運(yùn)動,能從圖中讀懂物體的運(yùn)動.
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