2022年高考物理總復(fù)習(xí) 專題3 牛頓運(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用（二）課時(shí)作業(yè)（含解析）

2022年高考物理總復(fù)習(xí) 專題3 牛頓運(yùn)動(dòng)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(dòng)下向左做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，且斜劈上有一木塊恰好與斜面保持相對(duì)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(dòng)，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)小球從靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，由此可判定(　　) 圖2 A．小球向前運(yùn)動(dòng)，再返回停止 B．小球向前運(yùn)動(dòng)再返回不會(huì)停止 C．小球始終向前運(yùn)動(dòng) D．小球向前運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間后停止 【答案】C 【解析】本題可以通過(guò)作v­t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(dòng)． 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(dòng)，則在這兩個(gè)階段的運(yùn)動(dòng)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(dòng)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(dòng)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(wú)論在光滑的水平面上還是在粗糙的水平面上運(yùn)動(dòng)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 kg的物體B輕放在A上的一瞬間，則B對(duì)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(duì)整體用牛頓第二定律得mBg＝(mA＋mB)a，再對(duì)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(duì)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(shuō)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2 s內(nèi)物體運(yùn)動(dòng)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(dòng) 【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(shuō)在2 s內(nèi)物體的加速度為5 m/s2.故A錯(cuò)誤；在t＝2 s時(shí)，F(xiàn)＝0，物體將做勻速直線運(yùn)動(dòng)，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(dòng)，2 s內(nèi)物體運(yùn)動(dòng)的位移無(wú)法求出．故C錯(cuò)誤；0～2 s這段時(shí)間內(nèi)作加速運(yùn)動(dòng)．故D錯(cuò)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(dòng)，小球通過(guò)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(duì)小球的支持力為FN，細(xì)繩對(duì)小球的拉力為FT，關(guān)于此時(shí)刻小球的受力情況，下列說(shuō)法正確的是(　　) 圖6 A．若小車向左運(yùn)動(dòng)，F(xiàn)N可能為零 B．若小車向左運(yùn)動(dòng)，F(xiàn)T可能為零 C．若小車向右運(yùn)動(dòng)，F(xiàn)N不可能為零 D．若小車向右運(yùn)動(dòng)，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(duì)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(duì)a進(jìn)行分析，設(shè)a、b間的作用力為Fab，則a＝＝，F(xiàn)ab＝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(dòng)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(dòng)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(dòng)的甲、乙兩物體的速度圖象如圖9所示，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(cuò)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(cuò)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(dòng)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(zhǎng)L＝6 m的木板上滑動(dòng)。取g＝10 m/s2.求： 圖10 (1)鐵塊運(yùn)動(dòng)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(guò)程中，恒力F對(duì)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(dòng)能。 【答案】(1)2 s　(2)64 J　(3)40 J 【解析】(1)鐵塊與木板間的滑動(dòng)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＝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(dòng)能EkA＝(F－f)s1＝(8－4)×8 J＝32 J 木板的動(dòng)能EkB＝fs2＝4×2 J＝8 J 鐵塊和木板的總動(dòng)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(dòng)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(dòng)能EkB＝Mv2,2＝×4×22 J＝8 J 鐵塊和木板的總動(dòng)能Ek＝EkA＋EkB＝32 J＋8 J＝40 J. 11.如圖11所示，有一長(zhǎng)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(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.25，要使物塊在2 s末運(yùn)動(dòng)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(duì)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(dòng)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 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(kāi)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(guò)程中，竿對(duì)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)演員在竿上勻加速下滑和勻減速下滑的過(guò)程中，竿受到的摩擦力大?。? (2)竿的長(zhǎng)度． 【答案】(1)240 N　480 N　(2)6 m 【解析】(1)演員勻加速下滑過(guò)程中：由乙圖知，運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t1＝1 s，竿對(duì)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(duì)于竿，則有 f＋mg＝F1 解得f＝240 N 演員勻減速下滑過(guò)程中：由乙圖知，運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t2＝2 s，竿對(duì)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(duì)于竿，則有f′＋mg＝F2 解得f′＝480 N. (2)設(shè)竿的長(zhǎng)度為s，對(duì)于演員，勻加速下滑過(guò)程中，則有Mg－f＝Ma1 s1＝a1t 勻減速下滑過(guò)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．