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1、2022年高考物理總復(fù)習(xí) 專題3 牛頓運(yùn)動定律的應(yīng)用(二)課時(shí)作業(yè)(含解析)
一、單項(xiàng)選擇題
1.一光滑斜劈,在力F推動下向左做勻加速直線運(yùn)動,且斜劈上有一木塊恰好與斜面保持相對靜止,如圖1所示,則木塊所受合外力的方向?yàn)? )
圖1
A.水平向左 B.水平向右
C.沿斜面向下 D.沿斜面向上
【答案】A
【解析】因?yàn)槟緣K隨斜劈一起向左做勻加速直線運(yùn)動,故木塊的加速度方向水平向左.根據(jù)牛頓第二定律,物體所受合外力提供加速度,則合外力與加速度方向一致,故木塊所受合外力方向水平向左.
2.如圖2所示,某小球所受的合外力與時(shí)間的關(guān)系,各段的合外力大小相同,作用時(shí)間相同,設(shè)小球從靜
2、止開始運(yùn)動,由此可判定( )
圖2
A.小球向前運(yùn)動,再返回停止
B.小球向前運(yùn)動再返回不會停止
C.小球始終向前運(yùn)動
D.小球向前運(yùn)動一段時(shí)間后停止
【答案】C
【解析】本題可以通過作v-t圖很直觀地看出結(jié)果.如圖所示,各段的合外力大小相同,則加速度大小相同,作用時(shí)間相同,所以在v-t圖中小球位移始終為正值,即小球始終向前運(yùn)動.
3.(xx·福州模擬)如圖3所示,質(zhì)量為m1和m2的兩個(gè)物體用細(xì)線相連,在大小恒定的拉力F作用下,先沿光滑水平面,再沿粗糙的水平面運(yùn)動,則在這兩個(gè)階段的運(yùn)動中,細(xì)線上張力的大小情況是( )
圖3
A.由大變小 B.由小變大
C.始終
3、不變 D.由大變小再變大
【答案】C
【解析】在光滑的水平面上運(yùn)動時(shí),設(shè)細(xì)線上的張力為F1,加速度為a1,由牛頓第二定律得F1=m1a1 ①
F=(m1+m2)a1 ②
聯(lián)立①②解得:F1=
在粗糙的水平面上運(yùn)動時(shí),設(shè)細(xì)線的張力為F′1,加速度為a2,由牛頓第二定律得:F′1-μm1g=m1a2, ③
F-μ(m1+m2)g=(m1+m2)a2 ④
聯(lián)立③④解得:F′1=
可得,無論在光滑的水平面上還是在粗糙的水平面上運(yùn)動時(shí),細(xì)線上的張力都是,故C正確.
4.如圖4所示,豎直放置在水平面上的輕彈簧上放著質(zhì)量為2 kg的物體A,處于靜止?fàn)顟B(tài).若將一個(gè)質(zhì)量為3 k
4、g的物體B輕放在A上的一瞬間,則B對A的壓力大小為(g取10 m/s2)( )
圖4
A.30 N B.0
C.15 N D.12 N
【答案】D
【解析】在B輕放在A上的瞬間,對整體用牛頓第二定律得mBg=(mA+mB)a,再對B用牛頓第二定律得mBg-FN=mBa,解得FN=12 N.據(jù)牛頓第三定律可知B對A的壓力大小為12 N.故選D.
5.(xx· 廣州模擬)一個(gè)放在水平桌面上質(zhì)量為2 kg原靜止的物體,受到如圖5所示方向不變的合外力作用,則下列說法正確的是( )
圖5
A.在2 s內(nèi)物體的加速度為5 m/s2
B.在t=2 s時(shí),物體的速度最大
C.在
5、2 s內(nèi)物體運(yùn)動的位移為10 m
D.0~2 s這段時(shí)間內(nèi)物體作減速運(yùn)動
【答案】B
【解析】在2s內(nèi)物體的加速度最大值為5 m/s2,不能說在2 s內(nèi)物體的加速度為5 m/s2.故A錯誤;在t=2 s時(shí),F(xiàn)=0,物體將做勻速直線運(yùn)動,速度最大.故B正確;物體如圖所示方向不變的合外力作用下,做加速度減小的變加速運(yùn)動,2 s內(nèi)物體運(yùn)動的位移無法求出.故C錯誤;0~2 s這段時(shí)間內(nèi)作加速運(yùn)動.故D錯誤.
二、雙項(xiàng)選擇題
6.一有固定斜面的小車在水平面上做直線運(yùn)動,小球通過細(xì)繩與車頂相連.小球某時(shí)刻正處于如圖6所示狀態(tài).設(shè)斜面對小球的支持力為FN,細(xì)繩對小球的拉力為FT,關(guān)于此時(shí)刻小球的受
6、力情況,下列說法正確的是( )
圖6
A.若小車向左運(yùn)動,F(xiàn)N可能為零
B.若小車向左運(yùn)動,F(xiàn)T可能為零
C.若小車向右運(yùn)動,F(xiàn)N不可能為零
D.若小車向右運(yùn)動,F(xiàn)T不可能為零
【答案】AB
7.如圖7所示,兩塊粘連在一起的物塊a和b,質(zhì)量分別為ma和mb,放在光滑的水平桌面上,現(xiàn)同時(shí)給它們施加方向如圖所示的推力Fa和拉力Fb,已知Fa>Fb,則a對b的作用力( )
圖7
A.必為推力
B.必為拉力
C.可能為推力,也可能為拉力
D.可能為零
【答案】CD
【解析】將a、b看作一個(gè)整體,加速度a=,單獨(dú)對a進(jìn)行分析,設(shè)a、b間的作用力為Fab,則a==,
7、Fab=ma-Fa,由于不知道m(xù)a與mb的大小關(guān)系,故Fab可能為正、可能為負(fù)、也可能等于0,C、D選項(xiàng)正確.
8.某人在地面上用彈簧秤稱得其體重為490 N.他將彈簧秤移至電梯內(nèi)稱其體重,t0至t3時(shí)間段內(nèi),彈簧秤的示數(shù)如圖示,電梯運(yùn)行的v-t圖可能是圖中的(取電梯向上運(yùn)動的方向?yàn)檎?( )
圖8
【答案】AD
【解析】由G-t圖象知:t0~t1時(shí)間內(nèi)該人具有向下的加速度,t1~t2時(shí)間內(nèi)該人勻速或靜止,t2~t3時(shí)間內(nèi),該人具有向上的加速度,因此其運(yùn)動情況可能是:t0~t3時(shí)間內(nèi),故A、D正確.
9.(xx·惠州二模)在同一直線上運(yùn)動的甲、乙兩物體的速度圖象如圖9所示,
8、若在兩物體之間僅存在相互作用,則( )
圖9
A.兩物體在t1時(shí)刻相遇
B.兩物體在t1時(shí)刻速度相同
C.兩物體的質(zhì)量之比=
D.兩物體的質(zhì)量之比=
【答案】BD
【解析】在t1時(shí)刻兩物體速度相等,但初始位置不知,不一定相遇,A錯誤,B正確;兩物體的加速度大小之比為==,由牛頓定律可知m甲a甲=m乙a乙,故==,C錯誤,D正確.
三、非選擇題
10.如圖所示,質(zhì)量為M=4 kg的木板靜止在光滑的水平面上,在木板的右端放置一個(gè)質(zhì)量m=1 kg的大小可以忽略的鐵塊,鐵塊與木板之間的動摩擦因數(shù)μ=0.4,在鐵塊上加一個(gè)水平向左的F=8 N的恒力,鐵塊在長L=6 m的木板上滑動
9、。取g=10 m/s2.求:
圖10
(1)鐵塊運(yùn)動到木板的左端所用的時(shí)間;
(2)在鐵塊到達(dá)木板左端的過程中,恒力F對鐵塊所做的功;
(3)在鐵塊到達(dá)木板左端時(shí),鐵塊和木板的總動能。
【答案】(1)2 s (2)64 J (3)40 J
【解析】(1)鐵塊與木板間的滑動摩擦力f=μmg=0.4×1×10 N=4 N
鐵塊的加速度
a1== m/s2=4 m/s2
木板的加速度
a2== m/s2=1 m/s2
設(shè)鐵塊滑到木板左端所用的時(shí)間為t,則a1t2-a2t2=L
解得:t=2 s.
(2)鐵塊的位移s1=a1t2=×4×22 m=8 m
木板的位移s2=
10、a2t2=×1×22 m=2 m
恒力F做的功W=Fs1=8×8 J=64 J.
(3)方法一:
鐵塊的動能EkA=(F-f)s1=(8-4)×8 J=32 J
木板的動能EkB=fs2=4×2 J=8 J
鐵塊和木板的總動能Ek=EkA+EkB=32 J+8 J=40 J.
方法二:
鐵塊的速度v1=a1t=4×2 m/s=8 m/s
鐵塊的動能EkA=mv2,1=×1×82 J=32 J
木板的速度v2=a2t=1×2 m/s=2 m/s
木板的動能EkB=Mv2,2=×4×22 J=8 J
鐵塊和木板的總動能Ek=EkA+EkB=32 J+8 J=40 J.
11
11、.如圖11所示,有一長度s=1 m,質(zhì)量 M=10 kg的平板小車,靜止在光滑的水平面上,在小車一端放置一質(zhì)量m=4 kg的小物塊,物塊與小車間的動摩擦因數(shù)μ=0.25,要使物塊在2 s末運(yùn)動到小車的另一端,那么作用在物塊上的水平力F是多少?
圖11
【答案】16 N
【解析】分別對物塊、小車進(jìn)行受力分析,根據(jù)牛頓第二定律有
F-f=ma物 ①
f′=Ma車 ②
其中f=f′=μmg ③
由圖結(jié)合運(yùn)動學(xué)公式有s1=a車t2 ④
s2=a物t2 ⑤
s2-s1=s
由①②③解得a車=1 m/s2 ⑥
由④⑤⑥解得a物=1.5 m/s2 ⑦
12、
所以F=f+ma物=m(μg+a物)=4×(0.25×10+1.5) N=16 N.
12.如圖12甲所示,表演“頂桿”雜技時(shí),一人站在地上(稱為“底人”),肩上豎直扛著一個(gè)質(zhì)量為m=5 kg的竹竿,一個(gè)質(zhì)量為 M=40 kg的演員(可視為質(zhì)點(diǎn))在竿頂端從靜止開始先勻加速再勻減速下滑,滑到竿底端時(shí)速度正好為零.為了研究該雜技的力學(xué)性質(zhì),研究人員在竿底部和“底人”肩膀之間安裝一個(gè)力傳感器,演員從竿頂端下滑的整個(gè)過程中,竿對傳感器豎直向下壓力大小隨時(shí)間變化的關(guān)系如圖12乙所示.根據(jù)題中所給條件和圖象中有關(guān)信息,重力加速度大小為g=10 m/s2.求:
圖12
(1)演員在竿上勻加
13、速下滑和勻減速下滑的過程中,竿受到的摩擦力大??;
(2)竿的長度.
【答案】(1)240 N 480 N (2)6 m
【解析】(1)演員勻加速下滑過程中:由乙圖知,運(yùn)動時(shí)間為t1=1 s,竿對傳感器的壓力F1=290 N.設(shè)竿受到豎直向下的摩擦力大小為f.對于竿,則有
f+mg=F1
解得f=240 N
演員勻減速下滑過程中:由乙圖知,運(yùn)動時(shí)間為t2=2 s,竿對傳感器的壓力F2=530 N.設(shè)竿受到豎直向下的摩擦力大小為f′,對于竿,則有f′+mg=F2
解得f′=480 N.
(2)設(shè)竿的長度為s,對于演員,勻加速下滑過程中,則有Mg-f=Ma1
s1=a1t
勻減速下滑過程中,則有f′-Mg=Ma2
s2=a2t
又有s=s1+s2
聯(lián)立以上各式解得s=6 m.