2019高三物理人教版一轮课时分层集训：9　牛顿运动定律的综合应用 Word版含解析.doc

由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费 课时分层集训(九)　牛顿运动定律的综合应用 ‎(限时：40分钟)‎ ‎(对应学生用书第275页)‎ ‎[基础对点练]‎ 超重、失重现象 ‎1．(2018·西安“四校”4月联考)图3311甲是某人站在力传感器上做下蹲、起跳动作的示意图，中间的“·”表示人的重心．图乙是根据传感器采集到的数据画出的力—时间图线．两图中a～g各点均对应，其中有几个点在图甲中没有画出．取重力加速度g＝10 m/s2．根据图象分析可知( ) ‎ 图3311‎ A．人的重力为1 500 N B．c点位置人处于超重状态 C．e点位置人处于失重状态 D．d点的加速度小于f点的加速度 B　[由题图可知a点处人处于平衡状态，则人的重力G＝500 N，A错误．c、e点处人对传感器的压力大于人所受重力，故都处于超重状态，B正确，C错误．在d点处人所受合力为1 000 N，而在f点处人所受合力仅为500 N，再由牛顿第二定律可知人在d点处的加速度大，D错误．]‎ ‎2．如图3312所示，A、B两物体叠放在一起，以相同的初速度上抛(不计空气阻力)．下列说法正确的是( ) ‎ ‎【导学号：84370131】‎ 由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费 由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费 图3312‎ A．在上升和下降过程中A对B的压力一定为零 B．上升过程中A对B的压力大于A物体受到的重力 C．下降过程中A对B的压力大于A物体受到的重力 D．在上升和下降过程中A对B的压力等于A物体受到的重力 A　[不计空气阻力，A、B两物体抛出后一起运动的加速度为g，两物体均处于完全失重状态，因此，物体只受重力作用，两物体间的相互作用力为零，A正确．]‎ ‎3．(多选)如图3313所示，升降机内有一固定斜面，斜面上放一物块．开始时，升降机做匀速运动，物块相对于斜面匀速下滑．当升降机加速上升时，( ) ‎ 图3313‎ A．物块与斜面间的摩擦力减小 B．物块与斜面间的正压力增大 C．物块相对于斜面减速下滑 D．物块相对于斜面匀速下滑 BD　[当升降机匀速运动，物块相对于斜面匀速下滑时有：mgsin θ＝μmgcos θ，则μ＝tan θ(θ为斜面倾角)，当升降机加速上升时，设加速度为a；物块处于超重状态，超重ma．物块“重力”变为G′＝mg＋ma，支持力变为N′＝(mg＋ma)cos θ>mgcos θ，B对．“重力”沿斜面向下的分力G下′＝(mg＋ma)sin θ，沿斜面的摩擦力变为f′＝μN′＝μ(mg＋ma)cos θ>μmgcos θ，A错误．f′＝μ(mg＋ma)cos θ＝tan θ(mg＋ma)cos θ＝(mg＋ma)sin θ＝G下′，所以物块仍沿斜面匀速运动，D对，C错误．]‎ 动力学中整体法、隔离法应用 ‎4．(多选)如图3314所示，物块A的质量是B的2倍，在恒力F作用下，在水平面上做匀加速直线运动．若物块与水平面间接触面光滑，物块A 由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费 由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费 的加速度大小为a1，物块A、B间的相互作用力大小为N1；若物块与水平面间接触面粗糙，且物块A、B与水平面间的动摩擦因数相同，物块B的加速度大小为a2，物块间的相互作用力大小为N2，则以下判断正确的是( ) ‎ ‎【导学号：84370132】‎ 图3314‎ A．a1＝a2 B．a1＞a2‎ C．N1＝N2 D．N1＞N2‎ BC　[设B的质量为m，则A的质量为2m；接触面光滑时，整体分析：a1＝＝，对B分析：N1＝mBa1＝．接触面粗糙时，整体分析：a2＝＝－μg，可知a1＞a2；对B分析：N2＝ma2＋μmg＝，则N1＝N2，B、C正确．]‎ ‎5．质量为M的光滑圆槽放在光滑水平面上，一水平恒力F作用在其上促使质量为m的小球静止在圆槽上，如图3315所示，则( ) ‎ 图3315‎ A．小球对圆槽的压力为 B．小球对圆槽的压力为 C．水平恒力F变大后，如果小球仍静止在圆槽上，小球对圆槽的压力增加 D．水平恒力F变大后，如果小球仍静止在圆槽上，小球对圆槽的压力减小 C　[利用整体法可求得系统的加速度为a＝，对小球利用牛顿第二定律可得：小球受到圆槽的支持力为，由牛顿第三定律可知只有C项正确．]‎ 由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费 由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费 ‎6．如图3316所示，一夹子夹住木块，在力F作用下向上提升．夹子和木块的质量分别为m、M，夹子与木块两侧间的最大静摩擦力均为f．若木块不滑动，力F的最大值是( ) ‎ ‎【导学号：84370133】‎ 图3316‎ A． B． C．－(m＋M)g D．＋(m＋M)g A　[由题意知当M恰好不能脱离夹子时，M受到的摩擦力最大，F取最大值，设此时提升加速度为a，由牛顿第二定律得，‎ 对木块有：2f－Mg＝Ma ①‎ 对夹子有：F－2f－mg＝ma ②‎ 联立①②两式解得F＝，选项A正确．]‎ ‎(2018·天水模拟)如图所示，A、B两物体质量为mA、mB(mA＞mB)，由轻绳连接绕过滑轮并从静止释放，不计滑轮质量和所有摩擦，则A、B运动过程中( ) ‎ A．轻绳的拉力为(mA－mB)g 由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费 由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费 B．轻绳的拉力逐渐减小 C．它们加速度的大小与成正比 D．若(mA＋mB)是一定值，则加速度大小与(mA－mB)成正比 D　[以A、B为整体，通过分析，由牛顿第二定律可得(mA－mB)g＝(mA＋mB)a，a＝，故C错误，D正确；对A由牛顿第二定律可知mAg－F＝mAa，F＝mAg－mAa＝，故A、B错误．故选D．]‎ 动力学中图象问题 ‎7．如图3317甲所示，在倾角为30°的足够长的光滑斜面上，有一质量为m的物体，受到沿斜面方向的力F作用，力F按图乙所示规律变化(图中纵坐标是F与mg的比值，力沿斜面向上为正)．则物体运动的速度v随时间t变化的规律是(物体的初速度为零，重力加速度取10 m/s2)( )‎ 图3317‎ C　[在0～1 s内，a1＝＝，方向沿斜面向上，物体向上做匀加速直线运动，1 s末物体速度v1＝a1t1＝5 m/s；在1～2 s内，拉力为零，a2＝＝，方向沿斜面向下，物体沿斜面向上做匀减速直线运动，2 s末速度为零；在2～3 s内，a3＝＝ 由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费 由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费 ‎，方向沿斜面向下，物体沿斜面向下做匀加速直线运动，3 s末物体速度v3＝a3t3＝15 m/s，故C正确，A、B、D错误．]‎ ‎8．以不同初速度将两个物体同时竖直向上抛出并开始计时，一个物体所受空气阻力可忽略，另一物体所受空气阻力大小与物体速率成正比，下列用虚线和实线描述两物体运动的vt图象，可能正确的是( ) ‎ ‎ ‎ ‎【导学号：84370134】‎ D　[不受空气阻力的物体，整个上抛过程中加速度恒为g，方向竖直向下，题图中的虚线表示该物体的速度—时间图象；受空气阻力的物体在上升过程中，mg＋kv＝ma，即a＝g＋，随着物体速度的减小，物体的加速度不断减小，故A项错误；物体上升到最高点时，速度为零，此时物体的加速度为g，方向竖直向下，故图中实线与t轴交点处的切线的斜率应与虚线的斜率相同，故D项正确，B、C项错误．]‎ ‎9．一物体在水平推力F＝15 N的作用下沿水平面做直线运动，一段时间后撤去F，其运动的vt图象如图3318所示，g取10 m/s2，求：‎ 图3318‎ ‎(1)0～4 s和4～6 s物体的加速度大小；‎ ‎(2)物体与水平面间的动摩擦因数μ和物体的质量m；‎ ‎(3)在0～6 s内物体运动平均速度的大小．‎ ‎[解析]　(1)由图可得：a1＝＝ m/s2＝2．5 m/s2，‎ a2＝＝ m/s2＝5 m/s2．‎ ‎(2)根据牛顿第二定律得：μmg＝ma2‎ 由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费 由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费 解得：μ＝＝0．5‎ 根据牛顿第二定律得：‎ F－μmg＝ma1‎ 解得：m＝＝2 kg．‎ ‎(3)平均速度＝＝＝＝ m/s＝5 m/s．‎ ‎[答案](1)2．5 m/s2　5 m/s2　(2)0．5　2 kg　(3)5 m/s ‎[考点综合练]‎ ‎10．(多选)如图3319甲所示，绷紧的水平传送带始终以恒定速率v1运行．初速度大小为v2的小物块从与传送带等高的光滑水平地面上的A处滑上传送带．若从小物块滑上传送带开始计时，小物块在传送带上运动的vt图象(以地面为参考系)如图乙所示．已知v2>v1，则( ) ‎ ‎【导学号：84370135】‎ 甲 乙 图3319‎ A．t1时刻，小物块离A处的距离达到最大 B．t2时刻，小物块相对传送带滑动的距离达到最大 C．0～t2时间内，小物块受到的摩擦力方向一直向右 D．0～t3时间内，小物块始终受到大小不变的摩擦力作用 ABC　[相对地面而言，小物块在0～t1时间内，向左做匀减速运动，t1～t2时间内，又反向向右做匀加速运动，当其速度与传送带速度相同时(即t2时刻)，小物块向右做匀速运动．故小物块在t1时刻离A处距离最远，A正确；在0～t2时间内，小物块一直相对传送带向左运动，故一直受向右的滑动摩擦力，在t2～t3时间内，小物块相对于传送带静止，小物块不受摩擦力作用，因此t2‎ 由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费 由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费 时刻小物块相对传送带滑动的距离达到最大值，B、C正确，D错误．]‎ ‎11．一个弹簧测力计放在水平地面上，Q为与轻弹簧上端连在一起的秤盘，P为一重物，已知P的质量M＝10．5 kg，Q的质量m＝1．5 kg，弹簧的质量不计，劲度系数k＝800 N/m，系统处于静止．如图3320所示，现给P施加一个方向竖直向上的力F，使它从静止开始向上做匀加速运动，已知在前0．2 s内，F为变力，0．2 s以后，F为恒力．求力F的最大值与最小值．(取g＝10 m/s2)‎ 图3320‎ ‎ [解析]　设开始时弹簧压缩量为x1，t＝0．2 s时弹簧的压缩量为x2，物体P的加速度为a，则有 kx1＝(M＋m)g ①‎ kx2－mg＝ma ②‎ x1－x2＝at2 ③‎ 由①式得x1＝＝0．15 m ④‎ 由②③④式得a＝6 m/s2‎ F小＝(M＋m)a＝72 N F大＝M(g＋a)＝168 N．‎ ‎[答案]　168 N　72 N ‎12．如图3321所示，将砝码置于桌面上的薄纸板上，用水平向右的拉力将纸板迅速抽出，砝码的移动很小，几乎观察不到，这就是大家熟悉的惯性演示实验．若砝码和纸板的质量分别为m1和m2，各接触面间的动摩擦因数均为μ，重力加速度为g．‎ 图3321‎ ‎(1)当纸板相对砝码运动时，求纸板所受摩擦力的大小；‎ 由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费 由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费 ‎(2)要使纸板相对砝码运动，求所需拉力F的大小；‎ ‎(3)本实验中，m1＝0．5 kg，m2＝0．1 kg，μ＝0．2，砝码与纸板左端的距离d＝0．1 m，g取10 m/s2．若砝码移动的距离超过l＝0．002 m，人眼就能感知．为确保实验成功，纸板所需的拉力至少多大？ ‎ ‎【导学号：84370136】‎ ‎[解析]　(1)砝码对纸板的摩擦力 Ff1＝μm1g 桌面对纸板的摩擦力Ff2＝μ(m1＋m2)g Ff＝Ff1＋Ff2，解得Ff＝μ(2m1＋m2)g．‎ ‎(2)设砝码的加速度为a1，纸板的加速度为a2，则Ff1＝m1a1，F－Ff1－Ff2＝m2a2‎ 若发生相对运动，则a2＞a1‎ 解得F>2μ(m1＋m2)g．‎ ‎(3)纸板抽出前，砝码运动的距离 x1＝a1t 纸板运动的距离d＋x1＝a2t 纸板抽出后，砝码在桌面上运动的距离 x2＝a3t，l＝x1＋x2‎ 由题意知a1＝a3，a1t1＝a3t2‎ 代入数据解得F＝22．4 N．‎ ‎[答案](1)μ(2m1＋m2)g　(2)F＞2μ(m1＋m2)g ‎(3)22．4 N 由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费