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2019-2020年高考物理一輪復(fù)習(xí) 課時跟蹤訓(xùn)練13 牛頓運動定律的綜合應(yīng)用
一、選擇題
1.如圖所示,不計繩的質(zhì)量以及繩與滑輪的摩擦,物體A的質(zhì)量為M,水平面光滑.當(dāng)在繩的B端掛一質(zhì)量為m的物體時,物體A的加速度為a1,當(dāng)在繩的B端施以F=mg的豎直向下的拉力作用時,A的加速度為a2,則a1與a2的大小關(guān)系是( )
A.a(chǎn)1=a2 B.a(chǎn)1>a2
C.a(chǎn)1
mAg
C.T=mBg D.T>mBg
解析:A向上加速超重,所以T>mAg,B向下加速失重,所以Tm2,則x1>x2 D.若m110μmg.
答案:C
6.(xx湖南省“五市十校”高三聯(lián)合檢測)如圖所示,
質(zhì)量為M=5 kg的箱子B置于光滑水平面上,箱子底板上放一質(zhì)量為m2=1 kg的物體C,質(zhì)量為m1=2 kg的物體A經(jīng)跨過定滑輪的輕繩與箱子B相連,在A加速下落的過程中,C與箱子B始終保持相對靜止.不計定滑輪的質(zhì)量和一切阻力,取g=10 m/s2,下列不正確的是( )
A.物體A處于失重狀態(tài)
B.物體A的加速度大小為2.5 m/s2
C.物體C對箱子B的靜摩擦力大小為2.5 N
D.輕繩對定滑輪的作用力大小為30 N
解析:假設(shè)繩子拉力為FT,根據(jù)牛頓第二定律,對A,有:m1g-FT=m1a;對BC整體,有:FT=(M+m2)a;聯(lián)立解得:FT=15 N;a=2.5 m/s2;物體A有向下加速度,故是失重,故A正確;B正確;對C受力分析,受重力、支持力和靜摩擦力,根據(jù)牛頓第二定律,有:f=m2a=12.5=2.5 N,故C正確;繩子的張力為15 N,由于滑輪兩側(cè)繩子垂直,根據(jù)平行四邊形定則,其對滑輪的作用力為15 N,所以D錯誤.本題選不正確的,故選D.
答案:D
7.如圖所示,
在前進(jìn)的車廂的豎直后壁上放一個物體,物體與壁間的動摩擦因數(shù)為μ,要使物體不下滑,車廂至少應(yīng)以多大的加速度前進(jìn)( )
A.g/μ B.gμ C.μ/g D.g
解析:對物體水平方向FN=ma,豎直方向Ff-mg=0,而Ff=μFN,所以a=g/μ,選項A正確.
答案:A
8.(xx湖南檢測)如圖,
光滑水平面上放置質(zhì)量分別為m、2m和3m的三個木塊,其中質(zhì)量為2m和3m的木塊間用一不可伸長的輕繩相連,輕繩能承受的最大拉力為FT.現(xiàn)用水平拉力F拉質(zhì)量為3m的木塊,使三個木塊一起運動,則以下說法正確的是( )
A.質(zhì)量為2m的木塊受到四個力的作用
B.當(dāng)F逐漸增大到FT時,輕繩剛好被拉斷
C.當(dāng)F逐漸增大到1.5FT時,輕繩還不會被拉斷
D.輕繩剛要被拉斷時,質(zhì)量為m和2m的木塊間的摩擦力為FT
解析:2m的木塊受五個力作用,故選項A錯誤;輕繩剛好不被拉斷時,對m和2m整體,F(xiàn)T=3ma,對三個木塊整體F=6ma,解出F=2FT,故選項B錯誤,C正確;對m,F(xiàn)f=ma結(jié)合FT=3ma解出Ff=FT,故選項D錯誤.
答案:C
9.(多選)(xx東北四市聯(lián)考)如圖所示,
小車在外力作用下沿傾角為θ的斜面做直線運動,小車的支架上用細(xì)線拴一個擺球,懸點為O,現(xiàn)用水平虛線MN和豎直虛線PQ將豎直平面空間分成四個區(qū)間,則下列說法正確的是( )
A.若小車沿斜面向上做勻速運動,則穩(wěn)定后細(xì)線可在Ⅲ區(qū)與豎直方向成一定夾角
B.若小車沿斜面向下做勻加速運動,則穩(wěn)定后細(xì)線可在Ⅳ區(qū)與豎直方向成一定夾角
C.無論小車沿斜面向下的加速度多大,穩(wěn)定后細(xì)線都不可能在Ⅰ區(qū)與水平方向成一定夾角
D.無論小車沿斜面向上的加速度多大,穩(wěn)定后細(xì)線都不可能沿與ON重合的水平方向
解析:若小車勻速運動,則擺球所受的合力為零,所以細(xì)線處于豎直狀態(tài),所以選項A錯誤;若小車沿斜面向下勻加速運動,由連接體知識可知,擺球的加速度方向沿斜面向下,即擺球所受合力方向沿斜面向下,由此可知選項B正確,選項C錯誤;同理,選項D正確.
答案:BD
10.如圖所示(a),一輕質(zhì)彈簧的下端固定在水平面上,上端放置一物體(物體與彈簧不連接),初始時物體處于靜止?fàn)顟B(tài).現(xiàn)用豎直向上的拉力F作用在物體上,使物體開始向上做勻加速運動,拉力F與物體位移s的關(guān)系如圖(b)所示(g=10 m/s2),則下列結(jié)論正確的是( )
A.物體與彈簧分離時,彈簧處于壓縮狀態(tài)
B.彈簧的勁度系數(shù)為7.5 N/cm
C.物體的質(zhì)量為3 kg
D.物體的加速度大小為5 m/s2
解析:物體與彈簧分離時,彈簧處于原長,選項A錯誤,由圖(b)知,當(dāng)F1=10 N時,F(xiàn)1=ma,當(dāng)F2=30 N時,F(xiàn)2-mg=ma,聯(lián)立得:m=2 kg,物體與彈簧分離時物體的位移x=4 cm,初始狀態(tài):mg=kx,k=5 N/cm,選項B錯誤,a===5 m/s2,選項D正確.
答案:D
二、非選擇題
11.(xx江蘇卷)如圖所示,將小砝碼置于桌面上的薄紙板上,用水平向右的拉力將紙板迅速抽出,砝碼的移動很小,幾乎觀察不到,這就是大家熟悉的慣性演示實驗,若砝碼和紙板的質(zhì)量分別為m1和m2,各接觸面間的動摩擦因數(shù)均為μ,重力加速度為g.
(1)當(dāng)紙板相對砝碼運動時,求紙板所受摩擦力的大?。?
(2)要使紙板相對砝碼運動,求所需拉力的大小;
(3)本實驗中,m1=0.5 kg,m2=0.1kg,μ=0.2,砝碼與紙板左端的距離d=0.1 m,取g=10 m/s2.若砝碼移動的距離超過l=0.002 m,人眼就能感知.為確保實驗成功,紙板所需的拉力至少多大?
解析:(1)砝碼對紙板的摩擦力大小為Ff1=μm1g,桌面對紙板的摩擦力大小為Ff2=μ(m1+m2)g紙板所受摩擦力大小Ff=Ff1+Ff2,解得Ff=μ(2m1+m2)g.
(2)設(shè)砝碼的加速度為a1,紙板的加速度為a2,則
Ff1=m1a1,F(xiàn)-Ff1-Ff2=m2a2,
發(fā)生相對運動a2>a1,解得F>2μ(m1+m2)g.
(3)砝碼和紙板運動過程如圖所示,紙板抽出前,砝碼運動的距離x1=a1t
紙板運動的距離
d+x1=a2t
a1=μg=2 m/s2
a2==,紙板抽出后,砝碼在桌面上做勻減速運動,加速度大小仍是μg=2 m/s2,
初速度為a1t1,故采用逆向法處理得:x2=x1,又l=x1+x2
聯(lián)立以上各式可得:F=22.4 N.
答案:(1)μ(2m1+m2)g (2)F>2μ(m1+m2)g
(3)22.4 N
12.(xx福建卷)質(zhì)量為M、長為L的桿水平放置,桿兩端A、B系著長為3L的不可伸長且光滑的柔軟輕繩,繩上套著一質(zhì)量為m的小鐵環(huán).已知重力加速度為g,不計空氣影響.
(1)現(xiàn)讓桿和環(huán)均靜止懸掛在空中,如圖(甲),求繩中拉力的大??;
(2)若桿與環(huán)保持相對靜止,在空中沿AB方向水平向右做勻加速直線運動,此時環(huán)恰好懸于A端的正下方,如圖(乙)所示.
①求此狀態(tài)下桿的加速度大小a;
②為保持這種狀態(tài)需在桿上施加一個多大的外力,方向如何?
解析:(1)如圖(甲),設(shè)平衡時,繩中拉力為FT,
有2FTcosθ-mg=0
由圖知cosθ=
解得FT=mg.
(2)①此時,對小鐵環(huán)受力分析如圖(乙)所示,有
FT′sinθ′=ma
FT′+FT′cosθ′-mg=0
由圖知θ′=60,
聯(lián)立解得a=g.
②設(shè)外力F與水平方向成α角,將桿和小鐵環(huán)當(dāng)成一個整體,其受力如圖(丙)所示,有
Fcosα=(M+m)a
Fsinα-(M+m)g=0
解得F=(M+m)g
tanα=(或α=60).
答案:(1)mg (2)①g
②(M+m)g 與水平方向成60角斜向右上方
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