【三維設(shè)計(jì)】2014屆高三物理一輪 課時(shí)跟蹤檢測12 牛頓運(yùn)動(dòng)定律的綜合應(yīng)用(二)

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1、 課時(shí)跟蹤檢測(十二)　牛頓運(yùn)動(dòng)定律的綜合應(yīng)用(二) 高考?？碱}型：選擇題＋計(jì)算題 1.某大型游樂場內(nèi)的新型滑梯可以等效為如圖1所示的物理模型，一個(gè)小朋友在AB段的動(dòng)摩擦因數(shù)μ1＜tan θ，BC段的動(dòng)摩擦因數(shù)μ2＞tan θ，他從A點(diǎn)開始下滑，滑到C點(diǎn)恰好靜止，整個(gè)過程中滑梯保持靜止?fàn)顟B(tài)，則該小朋友從斜面頂端A點(diǎn)滑到底端C點(diǎn)的過程中(　　) A．地面對(duì)滑梯的摩擦力方向先水平向左，后水平向右 圖1 B．地面對(duì)滑梯始終無摩擦力作用 C．地面對(duì)滑梯的支持力的大小始終等于小朋友和滑梯的總重力的大小 D．地面對(duì)滑梯的支持力的大小先大于、后小于小朋友和滑

2、梯的總重力的大小 2．在電梯內(nèi)的地板上，豎直放置一根輕質(zhì)彈簧，彈簧上端固定一個(gè)質(zhì)量為m的物體。當(dāng)電梯靜止時(shí)，彈簧被壓縮了x；當(dāng)電梯運(yùn)動(dòng)時(shí)，彈簧又被繼續(xù)壓縮了。則電梯運(yùn)動(dòng)的情況可能是(　　) A．以大小為g的加速度加速上升 B．以大小為g的加速度減速上升 C．以大小為g的加速度加速下降 D．以大小為g的加速度減速下降 3.如圖2所示，彈簧測力計(jì)外殼質(zhì)量為m0，彈簧及掛鉤的質(zhì)量忽略不計(jì)，掛鉤吊著一質(zhì)量為m的重物?，F(xiàn)用一方向豎直向上的外力F拉著彈簧測力計(jì)，使其向上做勻加速運(yùn)動(dòng)，則彈簧測力計(jì)的示數(shù)為(　　) A．mg　　　　　　　　　 B．F

3、 圖2 C.F D.g 4.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3所示，電梯運(yùn)行的v－t圖可能是圖4中的(取電梯向上運(yùn)動(dòng)的方向?yàn)檎?(　　) 圖3 圖4 5．如圖5所示，一個(gè)人坐在小車的水平臺(tái)面上，用水平力拉繞過定滑輪的細(xì)繩，使人和車以相同的加速度向右運(yùn)動(dòng)。水平地面光滑，則(　　) A．若人的質(zhì)量大于車的質(zhì)量，車對(duì)人的摩擦力為0 圖5 B．若人的質(zhì)量小于車的質(zhì)量，車對(duì)人的摩擦力方向向左 C．若人的質(zhì)量等于車的質(zhì)量，車對(duì)人的摩擦力為0 D．不管人、

4、車質(zhì)量關(guān)系如何，車對(duì)人的摩擦力都為0 6. (2013·江西聯(lián)考)如圖6所示，動(dòng)物園的水平地面上放著一只質(zhì)量為M的籠子，籠內(nèi)有一只質(zhì)量為m的猴子，當(dāng)猴子以某一加速度沿豎直柱子加速向上爬時(shí)，籠子對(duì)地面的壓力為F1；當(dāng)猴子以同樣大小的加速度沿豎直柱子加速下滑時(shí)，籠子對(duì)地面的壓力為F2。關(guān)于F1和F2的大小，下列判斷中正確的是(　　) 圖6 A．F1＝F2 B．F1>(M＋m)g，F(xiàn)2<(M＋m)g C．F1＋F2＝2(M＋m)g D．F1－F2＝2(M＋m)g 7．(2012·南通調(diào)研如圖7

5、所示，長木板放置在水平面上，一小物塊置于長木板的中央，長木板和物塊的質(zhì)量均為m，物塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，木板與水平面間動(dòng)摩擦因數(shù)為，已知最大靜摩擦力與滑動(dòng)摩擦力大小相等，重力加速度為g。現(xiàn)對(duì)物塊施加一水平向右的拉力F，則木板加速度大小a可能是(　　) 圖7 A．a(chǎn)＝μg B．a(chǎn)＝ C．a(chǎn)＝ D．a(chǎn)＝－ 8. (2013·惠州模擬)如圖8所示，質(zhì)量分別為m1和m2的兩物塊放在水平地面上，與水平地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)都是μ(μ≠0)，且輕質(zhì)彈簧將兩物塊連 圖8 接在一起，當(dāng)用水平力F作用在m1上時(shí)，兩物塊均以加速度a做勻加速運(yùn)動(dòng)，此時(shí)，彈簧伸長量為

6、x，若用水平力F′作用在m1上時(shí)，兩物塊均以加速度a′＝2a做勻加速運(yùn)動(dòng)，此時(shí)，彈簧伸長量為x′，則下列正確的是(　　) A．F′＝2F B．x′＝2x C．F′>2F D．x′<2x 9．(2012·福州模擬)如圖9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9 A．由大變小 B．由小變大 C．始終不變 D．由大變小再變大 10.質(zhì)量為M的光滑圓槽放在光滑水平面上，一水平恒力F作用在其上促使質(zhì)量為m的小球靜止在圓槽上，如圖10所示，則

7、(　　) A．小球?qū)A槽的壓力為 圖10 B．小球?qū)A槽的壓力為 C．水平恒力F變大后，如果小球仍靜止在圓槽上，小球?qū)A槽的壓力增加 D．水平恒力F變大后，如果小球仍靜止在圓槽上，小球?qū)A槽的壓力減小 11．(2012·北京高考)摩天大樓中一部直通高層的客運(yùn)電梯，行程超過百米，電梯的簡化模型如圖11甲所示?？紤]安全、舒適、省時(shí)等因素，電梯的加速度a是隨時(shí)間t變化的。已知電梯在t＝0時(shí)由靜止開始上升，a－t圖象如圖11乙所示。電梯總質(zhì)量m＝2.0×103 kg。忽略一切阻力，重力加速度g取10 m/s2。 圖1

8、1 (1)求電梯在上升過程中受到的最大拉力F1和最小拉力F2； (2)類比是一種常用的研究方法。對(duì)于直線運(yùn)動(dòng)，教科書中講解了由v－t圖象求位移的方法。請你借鑒此方法，對(duì)比加速度和速度的定義，根據(jù)圖乙所示a－t圖象，求電梯在第1 s內(nèi)的速度改變量Δv1和第2 s末的速率v2。 12．(2012·九江市七校聯(lián)考)如圖12所示，一長木板質(zhì)量為M＝4 kg，木板與地面的動(dòng)摩擦因數(shù)μ1＝0.2，質(zhì)量為m＝2 kg的小滑塊放在木板的右端，小滑塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ2＝0.4。開始時(shí)木板與滑塊都處于靜止?fàn)顟B(tài)，木板的右端與右側(cè)豎直墻壁的距離L＝2.7 m?，F(xiàn)給木板以水平向右的初速度v0＝6 m/s使木

9、板向右運(yùn)動(dòng)，設(shè)木板與墻壁碰撞時(shí)間極短，且碰后以原速率彈回，取g＝10 m/s2，求： (1)木板與墻壁碰撞時(shí)，木板和滑塊的瞬時(shí)速度各是多大？ (2)木板與墻壁碰撞后，經(jīng)過多長時(shí)間小滑塊停在木板上？ 圖12 答 案 課時(shí)跟蹤檢測(十二) 牛頓運(yùn)動(dòng)定律的綜合應(yīng)用(二) 1．選A　小朋友在AB段沿滑梯向下勻加速下滑，在BC段向下勻減速下滑，因此小朋友和滑梯組成的系統(tǒng)水平方向的加速度先向左后向右，則地面對(duì)滑梯的摩擦力即系統(tǒng)水平方向合外力先水平向左，后水平向右，A正確，B錯(cuò)誤；系統(tǒng)在豎直方向的加速度先向下后向上，因此系統(tǒng)先失重后超重，故地面對(duì)滑梯的支持力的大小先小于后

10、大于小朋友和滑梯的總重力的大小，C、D錯(cuò)誤。 2．選D　當(dāng)電梯靜止時(shí)，彈簧被壓縮了x，說明彈簧彈力kx＝mg；彈簧又被繼續(xù)壓縮了，彈簧彈力為1.1mg，根據(jù)1.1mg－mg＝ma，電梯的加速度為，且方向是向上的，電梯處于超重狀態(tài)。符合條件的只有D。 3．選C　彈簧測力計(jì)的示數(shù)等于彈簧的彈力，設(shè)為F′。先將彈簧測力計(jì)和重物看成一個(gè)整體，利用牛頓第二定律可得：F－(m＋m0)g＝(m＋m0)a。 然后以重物為研究對(duì)象利用牛頓第二定律可得：F′－mg＝ma 取立兩式可得：F′＝F，故選項(xiàng)C正確。 4．選AD　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

11、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。 5．選BC　設(shè)人的質(zhì)量為m1，車的質(zhì)量為m2，選向右為正方向， 以整體為研究對(duì)象：2FT＝(m1＋m2)a， 以人為研究對(duì)象：FT＋Ff＝m1a， 則Ff＝FT， 當(dāng)m2>m1時(shí)，F(xiàn)f<0，車對(duì)人的摩擦力向左； 當(dāng)m20，車對(duì)人的摩擦力向右； 當(dāng)m2＝m1時(shí)，F(xiàn)f＝0。故B、C選項(xiàng)正確。 6．選BC　設(shè)猴子加速時(shí)的加速度大小為a，以籠子和猴子整體為研究對(duì)象，當(dāng)猴子加速向上爬時(shí)，猴子處于超重狀態(tài)，所以整體對(duì)地面的壓力F1＝(M＋m)g＋ma；當(dāng)猴子加速向下滑時(shí)，猴子

12、處于失重狀態(tài)，所以整體對(duì)地面的壓力F2＝(M＋m)g－ma。所以B、C正確。 7．選CD　若水平拉力F較小，物塊與長木板間沒有發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)，則有F－·2mg＝2ma，a＝－，D正確；若F較大，物塊相對(duì)于長木板發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)，則有：μmg－·2mg＝ma，解得木板加速度大小a＝，且此加速度是木板運(yùn)動(dòng)的最大加速度。C正確，A、B錯(cuò)誤。 8．選D　當(dāng)用力F拉m1時(shí)，F(xiàn)－μ(m1＋m2)g＝(m1＋m2)a，kx－μm2g＝m2a； 當(dāng)用力F′作用于m1時(shí)，F(xiàn)′－μ(m1＋m2)g＝(m1＋m2)a′，kx′－μm2g＝m2a′。 由以上方程可解得F＝(μg＋a)(m1＋m2)， F′＝(μg

13、＋2a)(m1＋m2)，x＝， x′＝。 可見，F(xiàn)′<2F，x′<2x，故只有D正確。 9．選C　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＝m1a1① F＝(m1＋m2)a1② 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F1′，加速度為a2，由牛頓第二定律得：F1′－μm1g＝m1a2，③ F－μ(m1＋m2)g＝(m1＋m2)a2④ 聯(lián)立③④解得：F1′＝ 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(dòng)時(shí)，細(xì)線上的張力都是，故C正確。 10．選C　利用整體法可求得系統(tǒng)的加速度為a＝，對(duì)小球利用牛頓第二定律可得：小

14、球受到圓槽的支持力為 ，由牛頓第三定律可知只有C選項(xiàng)正確。 11．解析：(1)由牛頓第二定律，有F－mg＝ma 由a－t圖象可知，F(xiàn)1和F2對(duì)應(yīng)的加速度分別是a1＝1.0 m/s2，a2＝－1.0 m/s2， F1＝m(g＋a1)＝2.0×103×(10＋1.0)N＝2.2×104 N F2＝m(g＋a2)＝2.0×103×(10－1.0)N＝1.8×104 N (2)類比可得，所求速度變化量等于第1 s內(nèi)a－t圖線下的面積，Δv1＝0.5 m/s 同理可得Δv2＝v2－v0＝1.5 m/s v0＝0，第2 s末的速率v2＝1.5 m/s 答案：(1)F1＝2.2×104 N

15、　F2＝1.8×104 N　(2) Δv1＝0.5 m/s　v2＝1.5 m/s 12．解析：(1)木板獲得初速度后，與小滑塊發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)，木板向右做勻減速運(yùn)動(dòng)，小滑塊向右做勻加速運(yùn)動(dòng)，加速度大小分別為： am＝＝μ2g＝4 m/s2① aM＝＝5 m/s2② 設(shè)木板與墻碰撞時(shí)，木板的速度為vM，小滑塊的速度為vm，根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式有：vM2－v02＝－2aML③ 解得vM＝3 m/s④ t1＝＝0.6 s⑤ vm＝amt＝2.4 m/s⑥ (2)設(shè)木板反彈后，小滑塊與木板達(dá)到共同速度所需時(shí)間為t2，共同速度為v，以水平向左為正方向， 對(duì)木板有v＝vM－aMt2⑦ 對(duì)滑塊有v＝－vm＋amt2⑧ 代入公式有3－5t2＝－2.4＋4t2 解得t2＝0.6 s⑨ 答案：(1)3 m/s　2.4 m/s　(2)0.6 s 6