2020版高考物理一輪復(fù)習(xí) 分層規(guī)范快練9 牛頓運(yùn)動(dòng)定律的綜合應(yīng)用 新人教版.doc

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分層規(guī)范快練(九)　牛頓運(yùn)動(dòng)定律的綜合應(yīng)用 [雙基過關(guān)練] 1. (多選)有一種大型娛樂器械可以讓人體驗(yàn)超重和失重，其環(huán)形座艙套在豎直柱子上，由升降機(jī)送上幾十米的高處，然后讓座艙自由下落．落到一定位置時(shí)，制動(dòng)系統(tǒng)啟動(dòng)，座艙做減速運(yùn)動(dòng)，到地面時(shí)剛好停下．下列說法中正確的是(　　) A．座艙自由下落的過程中人處于失重狀態(tài) B．座艙自由下落的過程中人處于超重狀態(tài) C．座艙減速下落的過程中人處于失重狀態(tài) D．座艙減速下落的過程中人處于超重狀態(tài) 解析：自由下落時(shí)只受重力，加速度向下，失重；減速下落，加速度向上，超重． 答案：AD 2．如圖所示，臺(tái)秤上放一個(gè)裝有水的容器，有一個(gè)金屬球掛在彈簧測(cè)力計(jì)下面，現(xiàn)將金屬球浸沒在水中，比較在金屬球浸入水中前、后的情況(　　) A．彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)減小，臺(tái)秤的示數(shù)不變 B．彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)不變，臺(tái)秤的示數(shù)增加 C．彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)減小，臺(tái)秤的示數(shù)增大，且減少的示數(shù)等于增加的示數(shù) D．彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)增大，臺(tái)秤的示數(shù)減小，且增加的示數(shù)等于減少的示數(shù) 解析：當(dāng)金屬球浸入水中后，受到向上的浮力作用，故彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)減??；由牛頓第三定律，在水對(duì)球有向上的浮力的同時(shí)，金屬球?qū)λ邢蛳碌淖饔昧?，這兩個(gè)力大小相等，方向相反，故使得臺(tái)秤的示數(shù)增大，且彈簧秤減少的示數(shù)等于臺(tái)秤增加的示數(shù)，選項(xiàng)C正確． 答案：C 3．[2018重慶卷，5]若貨物隨升降機(jī)運(yùn)動(dòng)的v－t圖象如圖所示(豎直向上為正)，則貨物受到升降機(jī)的支持力F與時(shí)間t關(guān)系的圖象可能是(　　) 解析：根據(jù)題圖可知，對(duì)于時(shí)間軸下面的圖象，電梯先向下做勻加速運(yùn)動(dòng)，再勻速，后勻減速運(yùn)動(dòng)，則根據(jù)牛頓第二定律可知，貨物隨電梯先失重、再處于平衡狀態(tài)，后超重，則支持力先小于重力、再等于重力、后大于重力；對(duì)于時(shí)間軸上面的圖象，電梯向上先做勻加速運(yùn)動(dòng)、再勻速、后勻減速運(yùn)動(dòng)時(shí)，同理可知支持力先大于重力、再等于重力、后小于重力，選項(xiàng)B正確． 答案：B 4. 如圖，在光滑的水平支持面上，物塊C疊放于物體B上，B的上表面水平，用輕繩將物塊B與物塊A相連，A、B、C的質(zhì)量分別為2m、m、m，B、C間動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，對(duì)A施加一大小為F的水平恒力，A、B、C相對(duì)靜止一同做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，B對(duì)C的摩擦力的大小為(　　) A．μmg　　　B．F C．F/2 D．F/4 解析：將三者看作一個(gè)整體，根據(jù)牛頓第二定律：對(duì)整體有F＝(2m＋m＋m)a，解得a＝，對(duì)C分析，在水平方向上C受到B給的靜摩擦力，所以根據(jù)牛頓第二定律可得Ff＝ma＝，故D正確． 答案：D 5．[2019哈爾濱一模]水平方向的傳送帶，順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，傳送帶速度大小v＝2 m/s不變，兩端A、B間距離為3 m．一物塊從B端以v0＝4 m/s滑上傳送帶，物塊與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.4，g取10 m/s2.物塊從滑上傳送帶至離開傳送帶的過程中，速度隨時(shí)間變化的圖象是(　　) 解析：物塊在傳送帶上與傳送帶相對(duì)滑動(dòng)時(shí)，加速度為a＝μg＝4 m/s2，則當(dāng)物塊減速為0時(shí)，位移x＝＝2 m<3 m，所以物塊沒有從A端掉下，會(huì)反向運(yùn)動(dòng)，加速度大小不變，當(dāng)物塊與傳送帶共速之后，隨傳送帶一起勻速，故B正確． 答案：B 6．[2019安徽蕪湖、馬鞍山質(zhì)檢]兩物體A、B并排放在水平地面上，且兩物體接觸面為豎直面，現(xiàn)用一水平推力F作用在物體A上，使A、B由靜止開始一起向右做勻加速運(yùn)動(dòng)，如圖甲所示，在A、B的速度達(dá)到6 m/s時(shí)，撤去推力F.已知A、B質(zhì)量分別為mA＝1 kg、mB＝3 kg，A與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.3，B與地面間沒有摩擦，B物體運(yùn)動(dòng)的v－t圖象如圖乙所示．g取10 m/s2，求： (1)推力F的大?。? (2)A物體剛停止運(yùn)動(dòng)時(shí)，物體A、B之間的距離． 解析：(1)在水平推力F作用下，設(shè)物體A、B一起做勻加速運(yùn)動(dòng)的加速度為a，由B物體的v－t圖象得a＝3 m/s2.對(duì)于A、B整體，由牛頓第二定律得 F－μmAg＝(mA＋mB)a解得F＝15 N. (2)設(shè)物體A勻減速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t，撤去推力F后，A、B兩物體分離，A在摩擦力作用下做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，B做勻速運(yùn)動(dòng)，對(duì)于A物體有μmAg＝mAaA， aA＝μg＝3 m/s2，vt＝v0－aAt＝0， 解得t＝2 s， 物體A的位移為xA＝t＝6 m， 物體B的位移為xB＝v0t＝12 m， 所以A物體剛停止運(yùn)動(dòng)時(shí)，物體A、B之間的距離為Δx＝xB－xA＝6 m. 答案：(1)15 N　(2)6 m [技能提升練] 7．[2019黃岡質(zhì)檢] 如圖所示，bc為固定在小車上的水平橫桿，物塊串在桿上，靠摩擦力保持相對(duì)桿靜止，物塊又通過輕細(xì)線懸吊著一個(gè)小球，此時(shí)小車正以大小為a的加速度向右做勻加速運(yùn)動(dòng)，而物塊、小球均相對(duì)小車靜止，細(xì)線與豎直方向的夾角為θ.若小車的加速度逐漸增加，物塊始終和小車保持相對(duì)靜止，則當(dāng)加速度增加到2a時(shí)(　　) A．橫桿對(duì)物塊的摩擦力增加到原來的2倍 B．橫桿對(duì)物塊的彈力增加到原來的2倍 C．細(xì)線與豎直方向的夾角增加到原來的2倍 D．細(xì)線的拉力增加到原來的2倍 解析：對(duì)小球和物塊組成的整體，分析受力如圖甲所示，根據(jù)牛頓第二定律得，水平方向有Ff＝(M＋m)a，豎直方向有FN＝(M＋m)g，則當(dāng)加速度增加到2a時(shí)，橫桿對(duì)物塊的摩擦力Ff增加到原來的2倍，橫桿對(duì)物塊的彈力等于物塊、小球的總重力，保持不變，故A正確，B錯(cuò)誤．以小球?yàn)檠芯繉?duì)象，分析受力情況如圖乙所示，由牛頓第二定律得mgtanθ＝ma，解得tanθ＝，當(dāng)a增加到原來的兩倍時(shí)，tanθ變?yōu)樵瓉淼膬杀?，但θ不是原來的兩倍．?xì)線的拉力FT＝，可見，a變?yōu)樵瓉淼膬杀?，F(xiàn)T不是原來的兩倍，故C、D錯(cuò)誤． 答案：A 8. 如圖所示，質(zhì)量M＝8 kg的小車放在光滑的水平面上，在小車左端加一水平推力F＝8 N，當(dāng)小車向右運(yùn)動(dòng)的速度達(dá)到1.5 m/s時(shí)，在小車前端輕輕地放上一個(gè)大小不計(jì)，質(zhì)量為m＝2 kg的小物塊，小物塊與小車間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.2，小車足夠長(zhǎng)．(g＝10 m/s2)求： (1)放上小物塊后，小物塊及小車的加速度各為多大． (2)經(jīng)多長(zhǎng)時(shí)間兩者達(dá)到相同的速度． (3)從小物塊放上小車開始，經(jīng)過t＝1.5 s小物塊通過的位移大小為多少． 解析：(1)小物塊的加速度am＝＝2 m/s2 小車的加速度aM＝＝0.5 m/s2. (2)由amt＝v0＋aMt得t＝1 s. (3)在開始1 s內(nèi)小物塊的位移x1＝amt2＝1 m 最大速度v＝at＝2 m/s 在接下來的0.5 s內(nèi)小物塊與小車相對(duì)靜止，一起做加速運(yùn)動(dòng)，且加速度a＝＝0.8 m/s2 這0.5 s內(nèi)的位移x2＝vt＋at2＝1.1 m 通過的總位移x＝x1＋x2＝2.1 m. 答案：(1)2 m/s2　0.5 m/s2　(2)1 s　(3)2.1 m 9．如圖所示，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(yùn)動(dòng)，經(jīng)t＝2 s的時(shí)間物塊由A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)，A、B之間的距離L＝10 m．已知斜面傾角θ＝30，物塊與斜面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝.重力加速度g取10 m/s2. (1)求物塊加速度的大小及到達(dá)B點(diǎn)時(shí)速度的大小． (2)拉力F與斜面夾角多大時(shí)，拉力F最小？拉力F的最小值是多少？ 解析：(1)設(shè)物塊加速度的大小為a，到達(dá)B點(diǎn)時(shí)速度的大小為v，由運(yùn)動(dòng)學(xué)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(shè)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 Fcosα－mgsinθ－Ff＝ma⑤ Fsinα＋FN－mgcosθ＝0⑥ 又Ff＝μFN⑦ 聯(lián)立⑤⑥⑦式得 F＝⑧ 由數(shù)學(xué)知識(shí)得cosα＋sinα＝sin(60＋α)⑨ 由⑧⑨式可知對(duì)應(yīng)F最小的夾角α＝30⑩ 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