2019高考物理一輪復(fù)習(xí) 第三章 牛頓運(yùn)動(dòng)定律 課時(shí)規(guī)范練9 牛頓運(yùn)動(dòng)定律的綜合應(yīng)用 新人教版.doc

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課時(shí)規(guī)范練9　牛頓運(yùn)動(dòng)定律的綜合應(yīng)用 基礎(chǔ)鞏固組 1.(多選)(超重、失重)一人乘電梯上樓,在豎直上升過(guò)程中加速度a隨時(shí)間t變化的圖線如圖所示,以豎直向上為a的正方向,則人對(duì)地板的壓力(　　) 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 A.t=2 s時(shí)最大 B.t=2 s時(shí)最小 C.t=8.5 s時(shí)最大 D.t=8.5 s時(shí)最小 答案AD 解析在時(shí)間軸的上方,表示加速度向上,此時(shí)處于超重狀態(tài),在時(shí)間軸的下方,表示加速度向下,此時(shí)處于失重狀態(tài),對(duì)地板的壓力減小,在t=2 s時(shí)向上的加速度最大,此時(shí)對(duì)地板的壓力最大,所以A正確;在t=8.5 s時(shí)具有向下的最大的加速度,此時(shí)對(duì)地板的壓力最小,所以D正確;故選AD。 2.(多選)(超重、失重)如圖,升降機(jī)內(nèi)有一固定斜面,斜面上放一物塊。開(kāi)始時(shí),升降機(jī)做勻速運(yùn)動(dòng),物塊相對(duì)于斜面勻速下滑。當(dāng)升降機(jī)加速上升時(shí)(　　) A.物塊與斜面間的摩擦力減小 B.物塊與斜面間的正壓力增大 C.物塊相對(duì)于斜面減速下滑 D.物塊相對(duì)于斜面勻速下滑 答案BD 解析當(dāng)升降機(jī)加速上升時(shí),物體有豎直向上的加速度,則物塊與斜面間的正壓力增大,根據(jù)滑動(dòng)摩擦力公式Ff=μFN可知物體與斜面間的摩擦力增大,故A錯(cuò)誤,B正確;設(shè)斜面的傾角為θ,物體的質(zhì)量為m,當(dāng)勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)有mgsin θ=μmgcos θ,即sin θ=μcos θ。當(dāng)物體以加速度a向上加速運(yùn)動(dòng)時(shí),有FN=m(g+a)cos θ,Ff=μm(g+a)cos θ,因?yàn)閟in θ=μcos θ,所以m(g+a)sin θ=μm(g+a)cos θ,故物體仍相對(duì)斜面勻速下滑,C錯(cuò)誤,D正確。 3.(連接體)(2017湖南衡陽(yáng)聯(lián)考)質(zhì)量不等的兩木塊A、B,用跨過(guò)一輕質(zhì)定滑輪的輕繩相連,在圖示情況下,木塊A、B一起做勻速運(yùn)動(dòng)。若木塊A、B的位置互相交換,則木塊A運(yùn)動(dòng)的加速度為(木塊A、B與桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為μ,且μ<1,重力加速度為g,空氣阻力、滑輪摩擦均不計(jì))(　　) A.(1-μ)g B.(1-μ2)g C.1-μ2μG D.與木塊A、B的質(zhì)量有關(guān) ?導(dǎo)學(xué)號(hào)06400114? 答案A 解析A、B勻速運(yùn)動(dòng)過(guò)程,有mAg=μmBg A、B互相交換后,有mBg-μmAg=(mA+mB)a 解得a=(1-μ)g 故選A。 4.(連接體)(2017廣東金山期末)如圖所示,粗糙的水平地面上有三塊材料完全相同的木塊A、B、C,質(zhì)量均為m,B、C之間用輕質(zhì)細(xì)繩連接?，F(xiàn)用一水平恒力F作用在C上,三者開(kāi)始一起做勻加速運(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)過(guò)程中把一塊橡皮泥粘在某一塊上面,系統(tǒng)仍加速運(yùn)動(dòng),且始終沒(méi)有相對(duì)滑動(dòng),則在粘上橡皮泥并達(dá)到穩(wěn)定后,下列說(shuō)法正確的是(　　) A.若粘在A木塊上面,繩的拉力不變 B.若粘在A木塊上面,繩的拉力減小 C.若粘在C木塊上面,A、B間摩擦力增大 D.若粘在C木塊上面,繩的拉力和A、B間摩擦力都減小 答案D 解析橡皮泥不管粘在哪一個(gè)物體上,系統(tǒng)加速度都減小,若粘在A上,分析C的受力可知,繩拉力增大,選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤;若粘到C上,分析A、B整體受力可知繩拉力減小,分析物體A受力可知,A、B間的靜摩擦力減小,選項(xiàng)C錯(cuò)誤,D正確。 5.(臨界極值問(wèn)題)如圖所示,A、B兩個(gè)物體疊放在一起,靜止在粗糙水平地面上,物體B與水平地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ1=0.1,物體A與B之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ2=0.2。已知物體A的質(zhì)量m=2 kg,物體B的質(zhì)量M=3 kg,重力加速度g取10 m/s2?，F(xiàn)對(duì)物體B施加一個(gè)水平向右的恒力F,為使物體A與物體B相對(duì)靜止,則恒力的最大值是(物體間的最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力)(　　) 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 A.20 N B.15 N C.10 N D.5 N 答案B 解析對(duì)A、B整體,由牛頓第二定律,Fmax-μ1(m+M)g=(m+M)a;對(duì)物體A,由牛頓第二定律,μ2mg=ma;聯(lián)立解得Fmax=(m+M)(μ1+μ2)g,代入相關(guān)數(shù)據(jù)得Fmax=15 N,選項(xiàng)B正確。 6.(臨界極值問(wèn)題)為了使雨滴能盡快地淌離房頂,要設(shè)計(jì)好房頂?shù)母叨?設(shè)雨滴沿房頂下淌時(shí)做無(wú)初速度無(wú)摩擦的運(yùn)動(dòng),那么如圖所示的四種情況中符合要求的是(　　) 答案C 解析設(shè)屋檐的底角為θ,底邊長(zhǎng)為2L(不變)。雨滴做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng),根據(jù)牛頓第二定律得加速度a=mgsinθm=gsin θ,位移大小x=12at2,而x=Lcosθ,2sin θcos θ=sin 2θ,聯(lián)立以上各式得t=4Lgsin2θ。當(dāng)θ=45時(shí),sin 2θ=1為最大值,時(shí)間t最短,故選項(xiàng)C正確。 7.(臨界極值問(wèn)題)一長(zhǎng)輕質(zhì)木板置于光滑水平地面上,木板上放質(zhì)量分別為mA=1 kg和mB=2 kg的A、B兩物塊,A、B與木板之間的動(dòng)摩擦因數(shù)都為μ=0.2(最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力)。水平恒力F作用在A物塊上,如圖所示(重力加速度g取10 m/s2),則(　　) A.若F=1 N,則物塊、木板都靜止不動(dòng) B.若F=1.5 N,則A物塊所受摩擦力大小為1.5 N C.若F=4 N,則B物塊所受摩擦力大小為4 N D.若F=8 N,則B物塊的加速度為1.0 m/s2 答案D 解析A物塊與板間的最大靜摩擦力為2 N,當(dāng)F<2 N時(shí),A物塊沒(méi)有與木板發(fā)生相對(duì)滑動(dòng),A、B與板整體向左加速,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;若F=1.5 N,對(duì)A、B及輕質(zhì)木板整體有a=FmA+mB=0.5 m/s2,對(duì)A物塊分析有F-Ff=mAa,解得Ff=1 N,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;若F=4 N,則A物塊與板發(fā)生相對(duì)滑動(dòng),B與板的最大靜摩擦力為4 N,板對(duì)B物塊的靜摩擦力為2 N,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;若F=8 N,板對(duì)B物塊的靜摩擦力仍為2 N,根據(jù)a=FfmB可得a=1 m/s2,選項(xiàng)D正確。 8.(多選)(“滑塊—木板”模型)(2017江蘇徐州質(zhì)檢)如圖所示,一足夠長(zhǎng)的木板靜止在粗糙的水平面上,t=0時(shí)刻滑塊從木板的左端以速度v0水平向右滑行,木板與滑塊間存在摩擦,且最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力。下列描述滑塊的v-t圖象中可能正確的是(　　) 答案BD 解析設(shè)滑塊質(zhì)量為m,木板質(zhì)量為M,滑塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ1,木板與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ2,若μ1mg<μ2(M+m)g,則滑塊滑上木板后向右勻減速運(yùn)動(dòng),加速度a1=μ1g,木板靜止,選項(xiàng)D正確;若μ1mg>μ2(M+m)g,則滑塊滑上木板后向右勻減速運(yùn)動(dòng),加速度為a1=μ1g,木板向右勻加速運(yùn)動(dòng),當(dāng)二者速度相等后,一起以a2=μ2g的加速度勻減速到停止,因a1>a2,故選項(xiàng)B正確。 能力提升組 9.(多選)在一東西向的磁浮列車的水平直軌道上,停放著一列已用掛鉤連接好的磁浮列車的車廂。當(dāng)磁浮列車在東邊拉著這列車廂以大小為a的加速度向東行駛時(shí),連接某兩相鄰車廂的掛鉤P和Q間的拉力大小為F;當(dāng)列車在西邊拉著車廂以大小為23a的加速度向西行駛時(shí),P和Q間的拉力大小仍為F。不計(jì)車廂與鐵軌間的摩擦,每節(jié)車廂質(zhì)量相同,則這列車廂的節(jié)數(shù)可能為(　　) A.8 B.10 C.15 D.18 答案BC 解析設(shè)掛鉤P、Q西邊有n節(jié)車廂,每節(jié)車廂的質(zhì)量為m,則掛鉤P、Q西邊車廂的質(zhì)量為nm,以西邊這些車廂為研究對(duì)象,有F=nma ① 設(shè)P、Q東邊有k節(jié)車廂,以東邊這些車廂為研究對(duì)象,有 F=km23a ② 聯(lián)立①②得3n=2k,總車廂數(shù)為N=n+k,由此式可知n只能取偶數(shù),當(dāng)n=2時(shí),k=3,總節(jié)數(shù)為N=5 當(dāng)n=4時(shí),k=6,總節(jié)數(shù)為N=10 當(dāng)n=6時(shí),k=9,總節(jié)數(shù)為N=15 當(dāng)n=8時(shí),k=12,總節(jié)數(shù)為N=20,故選項(xiàng)B、C正確。 10.(多選)(2018河北衡水中學(xué)一調(diào))如圖所示,M為定滑輪,一根細(xì)繩跨過(guò)M,一端系著物體C,另一端系著一動(dòng)滑輪N,動(dòng)滑輪N兩側(cè)分別懸掛著A、B兩物體,已知B物體的質(zhì)量為3 kg,不計(jì)滑輪和繩的質(zhì)量以及一切摩擦,若C物體的質(zhì)量為9 kg,則關(guān)于C物體的狀態(tài)下列說(shuō)法正確的是(　　) A.當(dāng)A的質(zhì)量取值合適,C物體有可能處于平衡狀態(tài) B.無(wú)論A物體的質(zhì)量是多大,C物體不可能平衡 C.當(dāng)A的質(zhì)量足夠大時(shí),C物體不可能向上加速運(yùn)動(dòng) D.當(dāng)A的質(zhì)量取值合適,C物體可以向上加速也可以向下加速運(yùn)動(dòng) 答案AD 解析首先取AB連接體為研究對(duì)象,當(dāng)A的質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于B的質(zhì)量,則B以接近重力加速度做向下的加速運(yùn)動(dòng),B處于失重狀態(tài),細(xì)繩的最小拉力接近為零;當(dāng)A的質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于B的質(zhì)量時(shí),則B以接近重力加速度向上做加速運(yùn)動(dòng),B處于超重狀態(tài),細(xì)繩的最大拉力接近B的重力的兩倍,故此時(shí)細(xì)繩拉C的最大拉力為B的重力的4倍,故當(dāng)A的質(zhì)量取值合適,C的質(zhì)量在大于零小于12 kg之間都有可能處于平衡,故A正確,B錯(cuò)誤;結(jié)合以上的分析,當(dāng)細(xì)繩對(duì)C拉力小于C的重力時(shí)C產(chǎn)生向下的加速度,當(dāng)細(xì)繩對(duì)C的拉力大于C的重力時(shí)C產(chǎn)生向上的加速度,故C錯(cuò)誤,D正確。 11.如圖所示,木板與水平地面間的夾角θ可以隨意改變,當(dāng)θ=30時(shí),可視為質(zhì)點(diǎn)的一小物塊恰好能沿著木板勻速下滑。若讓該小物塊從木板的底端以大小恒定的初速率v0沿木板向上運(yùn)動(dòng),隨著θ的改變,小物塊沿木板滑行的距離s將發(fā)生變化,重力加速度為g。 (1)求小物塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù); (2)當(dāng)θ角滿足什么條件時(shí),小物塊沿木板滑行的距離最小,并求出此最小值。 答案(1)33　(2)θ=60　3v024g 解析(1)當(dāng)θ=30時(shí),對(duì)物塊受力分析,mgsin θ=μFN FN-mgcos θ=0 則動(dòng)摩擦因數(shù)μ=tan θ=tan 30=33 (2)當(dāng)θ變化時(shí),設(shè)物塊的加速度為a,則有mgsin θ+μmgcos θ=ma 物塊的位移為s,v02=2as 則s=v022g(sinθ+μcosθ) 因?yàn)閟in θ+μcos θ=1+μ2sin(α+θ),tan α=μ,所以當(dāng)α+θ=90時(shí)s最小,即θ=60,小物塊沿木板滑行的距離最小smin=v022g(sin60+μcos60)=3v024g。 ?導(dǎo)學(xué)號(hào)06400115? 12.有一項(xiàng)“快樂(lè)向前沖”的游戲可簡(jiǎn)化如下:如圖所示,滑板長(zhǎng)L=1 m,起點(diǎn)A到終點(diǎn)線B的距離s=5 m。開(kāi)始滑板靜止,右端與A平齊,滑板左端放一可視為質(zhì)點(diǎn)的滑塊,對(duì)滑塊施一水平恒力F使滑板前進(jìn)。板右端到達(dá)B處沖線,游戲結(jié)束。已知滑塊與滑板間動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.5,地面視為光滑,滑塊質(zhì)量m1=2 kg,滑板質(zhì)量m2=1 kg,重力加速度g取10 m/s2,求: (1)滑板由A滑到B的最短時(shí)間; (2)為使滑板能以最短時(shí)間到達(dá),水平恒力F的取值范圍。 答案(1)1 s　(2)30 N≤F≤34 N 解析(1)滑板一直加速時(shí),所用時(shí)間最短。設(shè)滑板加速度為a2,Ff=μm1g=m2a2, a2=10 m/s2, s=a2t22, t=1 s。 (2)剛好相對(duì)滑動(dòng)時(shí),水平恒力最小,設(shè)為F1,此時(shí)可認(rèn)為二者加速度相等, F1-μm1g=m1a2, F1=30 N。 當(dāng)滑板運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn),滑塊剛好脫離時(shí),水平恒力最大,設(shè)為F2,設(shè)滑塊加速度為a1, F2-μm1g=m1a1, a1t22-a2t22=L, F2=34 N。 則水平恒力大小范圍是30 N≤F≤34 N。