《2019屆高中物理二輪復習 熱點題型專練 專題3.3 牛頓運動定律的綜合應用(含解析)》由會員分享,可在線閱讀,更多相關《2019屆高中物理二輪復習 熱點題型專練 專題3.3 牛頓運動定律的綜合應用(含解析)(15頁珍藏版)》請在裝配圖網上搜索。
1、專題3.3 牛頓運動定律的綜合應用
1.如右圖,將手電筒豎直向上放置,接通電源開關,旋松后蓋使小電珠恰能點亮.手持電筒并保持它在豎直方向運動,要使得小電珠熄滅,可以( )
A.緩慢向上勻速運動
B.緩慢向下勻速運動
C.突然向上加速運動
D.突然向下加速運動
【答案】C
2.用細線將籃球拴在升降機光滑的側壁上,當升降機加速下降時,出現如圖所示的情形.四位同學對此現象做出了分析與判斷,其中可能正確的是( )
A.升降機的加速度大于g,側壁對球無擠壓
B.升降機的加速度小于g,側壁對球有擠壓
C.升降機的加速度等于g,側壁對球無擠壓
D.升降機的加速度
2、等于g,側壁對球有擠壓
【解析】若細線有拉力,則Tcosθ+mg=ma,可知a>g,此時側壁對球有支持力;選項A錯誤;若細線無拉力,則mg=ma,可知a=g,此時側壁對球無支持力;升降機的加速度不可能小于g;故選項C正確.
【答案】C
3.如圖所示,興趣小組的同學為了研究豎直運動的電梯中物體的受力情況,在電梯地板上放置了一個壓力傳感器,將質量為4 kg的物體放在傳感器上.在電梯運動的某段過程中,傳感器的示數為44 N.g取10 m/s2.對此過程的分析正確的是( )
A.物體受到的重力變大
B.物體的加速度大小為1 m/s2
C.電梯正在減速上升
D.電梯的加速度大
3、小為4 m/s2
【答案】B
4.為了讓乘客乘車更為舒適,某探究小組設計了一種新的交通工具,乘客的座椅能隨著坡度的變化而自動調整,使座椅始終保持水平,如圖所示.當此車加速上坡時,盤腿坐在座椅上的一位乘客( )
A.處于失重狀態(tài)
B.不受摩擦力的作用
C.受到向前(水平向右)的摩擦力作用
D.所受力的合力豎直向上
【解析】當此車加速上坡時,車里的乘客具有相同的加速度,方向沿斜面向上,人應受到豎直向下的重力,垂直水平面豎直向上的彈力和水平向右的摩擦力,三力合力沿斜面向上,C正確,B、D錯誤;由于有沿斜面向上的加速度,所以在豎直方向上有向上的加速度,物體處于超重狀態(tài),A錯
4、誤.
【答案】C
5.如圖,固定斜面,CD段光滑,DE段粗糙,A、B兩物體疊放在一起從C點由靜止下滑,下滑過程中A、B保持相對靜止,則( )
A.在CD段時,A受三個力作用
B.在DE段時,A可能受二個力作用
C.在DE段時,A受摩擦力方向一定沿斜面向上
D.整個下滑過程中,A、B均處于失重狀態(tài)
【答案】C
6.(多選)如圖甲,某人正通過定滑輪將質量為m的貨物提升到高處,滑輪的質量和摩擦均不計,貨物獲得的加速度a與繩子對貨物豎直向上的拉力T之間的函數關系如圖乙所示.由圖可以判斷( )
A.圖線與縱軸的交點M的值aM=-g
B.圖線與橫軸的交點N的
5、值TN=mg
C.圖線的斜率等于物體的質量m
D.圖線的斜率等于物體質量的倒數
【解析】貨物受重力和繩子的拉力作用,根據牛頓第二定律可得T-mg=ma,圖線與縱軸的交點,即當T=0時,a=-g,圖線與橫軸的交點即a=0時,T=mg,A、B正確;根據牛頓第二定律可得a=-g,根據關系式可得圖象的斜率k=,C錯誤D正確. 球拍托球沿水平面勻加速跑,設球拍和球的質量分別為M、m,球拍平面和水平面之間的夾角為θ,球拍與球保持相對靜止,它們之間的摩擦及空氣阻力不計,則( )
A.運動員的加速度為gtanθ
B.球拍對球的作用力為
C.運動員對球拍的作用力為
D.若加速度大于gsi
6、nθ,球一定沿球拍向上運動
【解析】對網球進行受力分析,受到重力mg和球拍的支持力FN,受力如圖所示:
根據牛頓第二定律,FNsinθ=ma,FNcosθ=mg,整理可以得到:FN=,a=gtanθ,故選項A正確,選項B錯誤;以網球與球拍整體為研究對象,其加速度與網球的加速度相同,受力如圖所示:
根據牛頓第二定律得,運動員對球拍的作用力為F=,故選項C錯誤;當加速度a>gtanθ時,網球將向上運動,由于gsinθ與gtanθ的大小關系未知,故球不一定沿球拍向上運動,故D錯誤.所以本題正確選項為A.
【答案】A
9.(多選)如圖所示,長木板放置在水平面上,一小物塊置于長
7、木板的中央,長木板和物塊的質量均為m,物塊與木板間的動摩擦因數為μ,木板與水平面間動摩擦因數為,已知最大靜摩擦力與滑動摩擦力大小相等,重力加速度為g.現對物塊施加一水平向右的拉力F,則木板加速度a大小可能是( )
A.a=μg B.a=μg
C.a=μg D.a=-μg
【答案】CD
10.(多選)如圖甲所示,靜止在水平面C上足夠長的木板B左端放著小物塊A.某時刻,A受到水平向右的外力F作用,F隨時間t的變化規(guī)律如圖乙所示.A、B間最大靜摩擦力大于B、C之間的最大靜摩擦力,假設最大靜摩擦力等于滑動摩擦力.則在拉力逐漸增大的過程中,下列反映A、B運動過程中的加速度及A與
8、B間摩擦力f1、B與C間摩擦力f2隨時間變化的圖線中正確的是( )
【答案】ACD
11.雨滴從空中由靜止落下,若雨滴受到的空氣阻力隨雨滴下落速度的增大而增大,圖中能大致反映雨滴運動情況的是( )
答案 C
解析 對雨滴進行受力分析可得mg-kv=ma,隨雨滴速度的增大可知雨滴做加速度減小的加速運動。故選C。
12.如圖所示,物塊A放在木板B上,A、B的質量均為m,A、B之間的動摩擦因數為μ,B與地面之間的動摩擦因數為。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、a2之
9、比為( )
A.1∶1 B.2∶3 C.1∶3 D.3∶2
答案 C
解析 當水平力作用在A上,使A剛好要相對B滑動,A、B的加速度相等,對B隔離分析,B的加速度為aB=a1==μg;當水平力作用在B上,使B剛好要相對A滑動,A、B的加速度相等,對A隔離分析,A的加速度為aA=a2==μg,可得a1∶a2=1∶3,C正確。
21.如圖所示,三個物體質量分別為m1=1.0 kg、m2=2.0 kg、m3=3.0 kg,已知斜面上表面光滑,斜面傾角θ=30°,m1和m2之間的動摩擦因數μ=0.8。不計繩與滑輪的質量和摩擦,初始時刻用外力使整個系統靜止,當撤掉外力時,m2將(g
10、取10 m/s2,最大靜摩擦力等于滑動摩擦力)( )
A.相對于m1上滑
B.相對于m1下滑
C.和m1一起沿斜面下滑
D.和m1一起沿斜面上滑
答案 B
22. 如圖甲所示,可視為質點的A、B兩物體置于一靜止長紙帶上,紙帶左端與A、A與B間距均為d=0.5 m,兩物體與紙帶間的動摩擦因數均為μ1=0.1,與地面間的動摩擦因數均為μ=0.2?,F以恒定的加速度a=2 m/s2向右水平拉動紙帶,重力加速度g取10 m/s2,求:
(1)A物體在紙帶上的滑動時間;
(2)在圖乙的坐標系中定性畫出A、B兩物體的v-t圖象;
(3)兩物體A、B停在地面上的距離。
答案
11、(1)1 s (2)圖見解析 (3)1.25 m
解析 (1)兩物體在紙帶上滑動時均有μ1mg=ma1
當物體A滑離紙帶時at-a1t=d
由以上兩式可得t1=1 s。
(2)如圖所示。
兩物體A、B最終停止時的間距
x=x2+d-x1
由以上各式可得x=1.25 m。
23.如圖所示,有1、2、3三個質量均為m=1 kg的物體,物體2為一長板,與物體3通過不可伸長的輕繩連接,跨過光滑的定滑輪,設長板2到定滑輪足夠遠,物體3離地面高H=5.75 m,物體1與長板2之間的動摩擦因數μ=0.2。長板2在光滑的桌面上從靜止開始釋放,同時物體1(視為質點)在長板2的左端以v=4
12、 m/s的初速度開始運動,運動過程中恰好沒有從長板2的右端掉下,求:
(1)長板2開始運動時的加速度大?。?
(2)長板2的長度L0;
(3)當物體3落地時,物體1在長板2上的位置。
答案 (1)6 m/s2 (2)1 m (3)物體1在長板2的最左端
(2)1、2共速后,假設1、2、3相對靜止一起加速,則有
T=2ma, mg-T=ma,即mg=3ma,得a=,
對1:f=ma=3.3 N>μmg=2 N,故假設不成立,物體1和長板2相對滑動。則1、2共速時,物體1恰好位于長板2的右端。
設經過時間t1二者速度相等,則有v1=v+a1t1=a2t1,
代入數據解得
13、t1=0.5 s,v1=3 m/s,
x1=t1=1.75 m, x2==0.75 m,
所以長板2的長度L0=x1-x2=1 m。
(3)1、2共速之后,分別對三個物體受力分析,有
物體1:μmg=ma4
長板2:T-μmg=ma5
物體3:mg-T=ma6
且a5=a6
聯立解得a4=2 m/s2,a5==4 m/s2。
此過程物體3離地面高度h=H-x2=5 m
根據h=v1t2+a5t
解得t2=1 s,長板2的位移x3=h
物體1的位移x4=v1t2+a4t=4 m
則物體1相對長板2向左移動的距離
Δx=x3-x4=1 m=L0,即此時物體1在長板2的最
14、左端。
24.如圖,在光滑的傾角為θ的固定斜面上放一個劈形的物體A,其上表面水平,質量為M.物體B質量為m,B放在A的上面,先用手固定住A.
(1)若A的上表面粗糙,放手后,求AB相對靜止一起沿斜面下滑,B對A的壓力大小.
(2)若A的上表面光滑,求放手后的瞬間,B對A的壓力大?。?
【解析】(1)AB相對靜止一起沿斜面下滑,加速度a=gsinθ
B的加速度的豎直分量ay=gsin2θ則mg-N=may
N=mg-mgsin2θ=mgcos2θ
所以B對A的壓力大小等于mgcos2θ
【答案】(1)mgcos2θ (2)
25.如圖所示,一個質量為M,長為L的圓管
15、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與最大靜摩擦力大小均為4mg,管下端離地面高度H=5 m.
現讓管自由下落,運動過程中管始終保持豎直,落地時向上彈起的速度與落地時速度大小相等,若管第一次彈起上升過程中,球恰好沒有從管中滑出,不計空氣阻力,重力加速度g=10 m/s2.求
(1)管第一次落地彈起剛離開地面時管與球的加速度分別多大?
(2)從管第一次落地彈起到球與管達到相同速度時所用的時間.
(3)圓管的長度L.
【解析】(1)管第一次落地彈起時,管的加速度大小為a1,球的加速度大小為a2,由牛頓第二定律
對管Mg+4mg=Ma1
對球4m
16、g-mg=ma2
故a1=20 m/s2,方向向下
a2=30 m/s2,方向向上
【答案】(1)20 m/s2,方向向下 30 m/s2,方向向上 (2)0.4 s (3)4 m
26.一大小不計的木塊通過長度忽略不計的繩固定在小車的前壁上,小車表面光滑。某時刻小車由靜止開始向右勻加速運動,經過2 s,細繩斷裂。細繩斷裂前后,小車的加速度保持不變,又經過一段時間,滑塊從小車左端剛好掉下,在這段時間內,已知滑塊相對小車前3 s內滑行了4.5 m,后3 s內滑行了10.5 m。求從繩斷到滑塊離開車尾所用的時間是多少?
圖6
解析 設小車加速度為a。繩斷裂時,車和物塊的速度為
17、v1=at1。斷裂后,小車的速度v=v1+at2,小車的位移為:
x1=v1t2+at
滑塊的位移為:x2=v1t2
繩斷后,前3 s相對位移有關系:
Δx=x1-x2=at=4.5 m
得:a=1 m/s2
27.如圖7所示,甲、乙兩傳送帶傾斜放置,與水平方向夾角均為37°,傳送帶乙長為4 m,傳送帶甲比乙長0.45 m,兩傳送帶均以3 m/s的速度逆時針勻速轉動,可視為質點的物塊A從傳送帶甲的頂端由靜止釋放,可視為質點的物塊B由傳送帶乙的頂端以3 m/s的初速度沿傳送帶下滑,兩物塊質量相等,與傳送帶間的動摩擦因數均為0.5,取g=10 m/s2,sin 37°=0.6,co
18、s 37°=0.8。求:
圖7
(1)物塊A由傳送帶頂端滑到底端經歷的時間;
(2)物塊A、B在傳送帶上的劃痕長度之比。
(2)在物塊A的第一個加速過程中,物塊A在傳送帶上的劃痕長度為
L1=v帶t1-x1=0.45 m
在物塊A的第二個加速過程中,物塊A在傳送帶上的劃痕長度為
L2=v帶t2+a2t-v帶t2=1.0 m
所以物塊A在傳送帶上的劃痕長度為
LA=L2=1.0 m
由分析知物塊B的加速度與物塊A在第二個加速過程的加速度相同,從傳送帶頂端加速到底端所需時間與t2相同
所以物塊B在傳送帶上的劃痕長度為LB=v帶t2+a2t-v帶t2=1.0 m
19、
故物塊A、B在傳送帶上的劃痕長度之比為LA∶LB=1∶1
答案 (1)1.3 s (2)1∶1
28.如圖8甲所示,有一傾角為30°的光滑固定斜面,斜面底端的水平面上放一質量為M的木板。開始時質量為m=1 kg 的滑塊在水平向左的力F作用下靜止在斜面上,現將力F變?yōu)樗较蛴?,當滑塊滑到木板上時撤去力F,木塊滑上木板的過程不考慮能量損失。此后滑塊和木板在水平面上運動的v-t圖象如圖乙所示,g=10 m/s2。求:
圖8
(1)水平作用力F的大小;
(2)滑塊開始下滑時的高度;
(3)木板的質量。
解析 (1)滑塊受力如圖所示,根據平衡條件,有
mgsin θ=Fcos θ
解得F= N
(3)由題圖乙可知,滑塊和木板起初相對滑動,當達到共同速度后一起做勻減速運動,兩者共同減速時加速度a1=1 m/s2,相對滑動時,木板的加速度a2=1 m/s2,滑塊的加速度大小a3=4 m/s2,設木板與地面間的動摩擦因數為μ1,滑塊與木板間的動摩擦因數為μ2,對它們整體受力分析,有
a1==μ1g,解得μ1=0.1
0~2 s內分別對木板和滑塊受力分析,即
對木板:μ2mg-μ1(M+m)g=Ma2
對滑塊:μ2mg=ma3
聯立解得M=1.5 kg。
答案 (1) N (2)2.5 m (3)1.5 kg
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