（江蘇專用）高考物理一輪復習 第3章 牛頓運動定律 能力課時3 牛頓運動定律的綜合應用（一）（含解析）-人教版高三物理試題

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1、能力課時3　牛頓運動定律的綜合應用(一) 一、單項選擇題 1．一物塊靜止在粗糙的水平桌面上，從某時刻開始，物塊受到一方向不變的水平拉力作用，假設物塊與桌面間的最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，以a表示物塊的加速度大小，F(xiàn)表示水平拉力的大小。能正確描述F與a之間關(guān)系的圖象是(　　) 解析　設物體所受滑動摩擦力為Ff，在水平拉力F作用下，物體做勻加速直線運動，由牛頓第二定律，F(xiàn)－Ff＝ma，F(xiàn)＝ma＋Ff，所以能正確描述F與a之間關(guān)系的圖象是C。 答案　C 2.如圖1所示，光滑水平面上，質(zhì)量分別為m、M的木塊A、B在水平恒力F作用下一起以加速度a向右做勻加速運動，木塊間的輕質(zhì)彈簧勁度系數(shù)為

2、k，原長為L。則此時木塊A、B間的距離為(　　) 圖1 A．L＋ B．L＋ C．L＋ D．L＋ 解析　對木塊A、B整體，根據(jù)牛頓第二定律可得F＝(M＋m)a，對木塊A有kx＝ma，解得：x＝＝＝，木塊A、B間的距離為L＋x＝L＋＝L＋，故選項B正確。 答案　B 3.質(zhì)量為0.1 kg的小球，用細線吊在傾角α為37°的斜面上，如圖2所示。系統(tǒng)靜止時繩與斜面平行，不計一切摩擦。當斜面體向右勻加速運動時，小球與斜面剛好不分離，則斜面體的加速度為(　　) 圖2 A．gsin α B．gcos α C．gtan α D. 解析　因小球與斜面剛好不分離，所以小球受力如圖

3、所示，由圖知tan α＝，則a＝，D正確。 答案　D 4．如圖3所示，甲、乙兩圖中水平面都是光滑的，小車的質(zhì)量都是M，人的質(zhì)量都是m，甲圖人推車、乙圖人拉繩(繩與滑輪的質(zhì)量和摩擦均不計)的力都是F，對于甲、乙兩圖中車的加速度大小說法正確的是(　　) 圖3 A．甲圖中車的加速度大小為 B．甲圖中車的加速度大小為 C．乙圖中車的加速度大小為 D．乙圖中車的加速度大小為 解析　以人和車整體為研究對象，甲圖合力為0，加速度為0，乙圖2F＝(M＋m)a乙，所以a乙＝，故選項C正確。 答案　C 5．以不同初速度將兩個物體同時豎直向上拋出并開始計時，一個物體所受空氣阻力可忽略，另

4、一物體所受空氣阻力大小與物體速率成正比，下列用虛線和實線描述兩物體運動的v－t圖象可能正確的是(　　) 解析　不受空氣阻力的物體，運動過程中加速度不變，v－t圖象為圖中虛線所示。受空氣阻力大小與速率成正比關(guān)系的物體，上升過程中：mg＋kv＝ma，a＝g＋，開始時加速度最大，上升過程中a始終大于g，v－t圖象斜率均大于虛線斜率，只有選項D符合題意。 答案　D 6.如圖4所示，一根輕彈簧豎直立在水平地面上，下端固定。小球從高處自由落下，落到彈簧上端，將彈簧壓縮至最低點。能正確反映上述過程中小球的加速度的大小隨下降位移x變化關(guān)系的圖象是下列圖中的(　　) 圖4 解析　小球先做自

5、由落體運動，加速度a＝g不變，接觸彈簧后，a＝＝g－x，a與x是線性關(guān)系，C、D錯誤；根據(jù)小球運動的特點，小球剛接觸彈簧時，加速度a＝g，此時速度不為零，小球?qū)椈蓧嚎s至最低點時，速度為零，加速度最大，a＞g，所以B錯誤，A正確。 答案　A 二、多項選擇題 7．(2016·東北三省四市聯(lián)考)某物體質(zhì)量為1 kg，在水平拉力作用下沿粗糙水平地面做直線運動，其速度－時間圖象如圖5所示，根據(jù)圖象可知 (　　) 圖5 A．物體所受的拉力總是大于它所受的摩擦力 B．物體在第3 s內(nèi)所受的拉力大于1 N C．在0～3 s內(nèi)，物體所受的拉力方向始終與摩擦力方向相反 D．物體在第2 s內(nèi)所

6、受的拉力為零 解析　由題圖可知，第2 s內(nèi)物體做勻速直線運動，即拉力與摩擦力平衡，所以選項A、D錯誤；第3 s內(nèi)物體的加速度大小為1 m/s2，根據(jù)牛頓第二定律可知物體所受合外力大小為1 N，所受拉力大于1 N，選項B正確；物體運動過程中，拉力方向始終和速度方向相同，摩擦力方向始終和運動方向相反，選項C正確。 答案　BC 8.如圖6所示，固定的傾斜直桿與水平方向成60°角，桿上套有一個圓環(huán)，圓環(huán)通過一根輕繩與一個小球相連接。當環(huán)沿桿下滑時，球與環(huán)保持相對靜止，輕繩與豎直方向成30°角。下列說法正確的是(　　) 圖6 A．環(huán)一定勻加速下滑 B．環(huán)可能勻速下滑 C．環(huán)與桿之間一定

7、沒有摩擦 D．環(huán)與桿之間一定存在摩擦 解析　如圖所示，小球受到的重力mg與輕繩的拉力FT的合力沿斜面向下，θ＝α＝30°，則F＝，根據(jù)牛頓第二定律有F＝ma，得a＝g。由于球與環(huán)保持相對靜止，所以環(huán)的加速度也是a＝g，環(huán)一定沿桿向下做勻加速運動，選項A正確，B錯誤；對球、環(huán)整體，假設環(huán)與桿之間一定存在摩擦，根據(jù)牛頓第二定律有(M＋m)gsin 60°－Ff＝(M＋m)a，得Ff＝(M＋m)g≠0，選項D正確，C錯誤。 答案　AD 三、非選擇題 9．(2016·江蘇無錫一模)粗糙的水平地面上一物體在水平拉力作用下做直線運動，水平拉力F及運動速度v隨時間變化的圖象如圖7甲和圖乙所示。

8、取重力加速度g＝10 m/s2。求： 圖7 (1)前2 s內(nèi)物體運動的加速度和位移； (2)物體的質(zhì)量m和物體與地面間的動摩擦因數(shù)μ。 解析　(1)由v－t圖象可知，物體在前2 s內(nèi)做勻加速直線運動，前2 s內(nèi)物體運動的加速度為 a＝＝ m/s2＝2 m/s2 前2 s內(nèi)物體運動的位移為x＝at2＝4 m (2)對物體進行受力分析，如圖所示。對于前2 s，由牛頓第二定律得 F－Ff＝ma，F(xiàn)f＝μmg 2 s之后物體做勻速直線運動，由平衡條件得F′＝Ff 由F－t圖象知F＝15 N，F(xiàn)′＝5 N 代入數(shù)據(jù)解得m＝5 kg，μ＝0.1。 答案　(1)2 m/s2　

9、4 m　(2)5 kg　0.1 10.如圖8所示，一條輕繩上端系在車的左上角的A點，另一條輕繩一端系在車左端B點，B點在A點的正下方，A、B距離為b，兩條輕繩另一端在C點相結(jié)并系一個質(zhì)量為m的小球，輕繩AC長度為b，輕繩BC長度為b。兩條輕繩能夠承受的最大拉力均為2mg。 圖8 (1)輕繩BC剛好被拉直時，車的加速度是多大？(要求畫出受力圖) (2)在不拉斷輕繩的前提下，求車向左運動的最大加速度是多大。(要求畫出受力圖) 解析　(1)輕繩BC剛好被拉直時，小球受力如圖甲所示。 因為AB＝BC＝b，AC＝b，故輕繩BC與輕繩AB垂直，cos θ＝，θ＝45°。 由牛頓第二

10、定律，得mgtan θ＝ma。 可得a＝g。 (2)小車向左的加速度增大，AB、BC繩方向不變，所以AC輕繩拉力不變，BC輕繩拉力變大，BC輕繩拉力最大時，小車向左的加速度最大，小球受力如圖乙所示。 乙 由牛頓第二定律，得 Tm＋mgtan θ＝mam。 因這時Tm＝2mg，所以最大加速度為am＝3g。 答案　(1)g　圖見解析　(2)3g　圖見解析 11.如圖9所示，一質(zhì)量m＝0.4 kg的小物塊，以v0＝2 m/s的初速度，在與斜面成某一夾角的拉力F作用下，沿斜面向上做勻加速運動，經(jīng)t＝2 s的時間物塊由A點運動到B點，A、B之間的距離L＝10 m．已知斜面傾角θ＝3

11、0°，物塊與斜面之間的動摩擦因數(shù)μ＝。重力加速度g取10 m/s2。 圖9 (1)求物塊加速度的大小及到達B點時速度的大小。 (2)拉力F與斜面夾角多大時，拉力F最小？拉力F的最小值是多少？ 解析　(1)設物塊加速度的大小為a，到達B點時速度的大小為v，由運動學公式得L＝v0t＋at2① v＝v0＋at② 聯(lián)立①②式，代入數(shù)據(jù)得a＝3 m/s2③ v＝8 m/s④ (2)設物塊所受支持力為FN，所受摩擦力為Ff，拉力與斜面間的夾角為α，受力分析如圖所示，由牛頓第二定律得 Fcos α－mgsin θ－Ff＝ma⑤ Fsin α＋FN－mgcos θ＝0⑥ 又Ff＝μFN⑦ 聯(lián)立⑤⑥⑦式得F＝⑧ 由數(shù)學知識得cos α＋sin α＝sin(60°＋α)⑨ 由⑧⑨式可知對應最小F的夾角α＝30°⑩ 聯(lián)立③⑧⑩式，代入數(shù)據(jù)得F的最小值為 Fmin＝ N 答案　(1)3 m/s2　8 m/s　(2)30°　 N