版高考总复习物理 第3章 牛顿运动定律 33牛顿运动定律的综合应用 含答案.docx

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版高考总复习物理第3章牛顿运动定律33牛顿运动定律的综合应用含答案

  时间:

45分钟 

  满分:

100分

一、选择题(本题共10小题,每小题7分,共70分。

其中1~6为单选,7~10为多选)

1.如图所示,一些商场安装了智能化的自动电梯,当有乘客乘用时自动电梯经过先加速后匀速两个阶段运行,则电梯在运送乘客的过程中(  )

A.乘客始终受摩擦力作用

B.乘客经历先超重再失重的状态

C.电梯对乘客的作用力始终竖直向上

D.电梯对乘客的作用力先指向前上方,再竖直向上

答案 D

解析 乘客先斜向上做加速运动后做匀速运动,故乘客先超重后处于平衡状态,选项B错误;匀速运动阶段乘客受竖直方向的重力与支持力作用而平衡,不受摩擦力,选项A错误;乘客在加速运动阶段受电梯的作用力与重力,合力沿平行电梯斜面向上,重力竖直向下,故电梯对乘客的作用力斜向前上方,选项C错误、D正确。

2.

如图所示,足够长的水平传送带以v0=2m/s的速度匀速运行。

t=0时,在最左端轻放一个小滑块,t=2s时传送带突然制动停下。

已知滑块与传送带之间的动摩擦因数为μ=0.2,g=10m/s2。

在下图中,关于滑块相对地面运动的vt图象正确的是(  )

答案 D

解析 滑块放在传送带上受到滑动摩擦力作用做匀加速运动,a=μg=2m/s2,滑块运动到与传送带速度相同时需要的时间t1=

=1s,然后随传送带一起匀速运动的时间t2=t-t1=1s,当传送带突然制动停下时,滑块在传送带摩擦力作用下做匀减速运动直到静止,a′=-a=-2m/s2,运动的时间t3=1s,所以速度时间图象对应D选项。

3.如图所示,一固定杆与水平方向夹角为α,将一质量为m1的滑块套在杆上,通过轻绳悬挂一质量为m2的小球,杆与滑块之间的动摩擦因数为μ。

若滑块与小球保持相对静止以相同的加速度a一起运动,此时绳子与竖直方向夹角为β,且α<β,不计空气阻力,则滑块的运动情况是(  )

A.沿着杆减速下滑B.沿着杆减速上滑

C.沿着杆加速下滑D.沿着杆加速上滑

答案 B

解析 由于滑块与小球保持相对静止以相同的加速度运动,故小球加速度方向沿杆的方向,由小球的受力分析可知,加速度方向沿斜面向下。

对小球,由牛顿第二定律得mgsinα+Fsin(β-α)=ma,解得a>gsinα,把滑块和小球看作一个整体,则由牛顿第二定律得,沿斜面方向(m1+m2)gsinα+Ff=(m1+m2)a,解得Ff=(m1+m2)(a-gsinα)>0,故滑块所受的摩擦力沿斜面向下,因此滑块沿杆减速上滑,选项B正确,A、C、D错误。

4.如图所示,质量均为m的A、B两物块置于水平地面上,物块与地面间的动摩擦因数均为μ,物块间用一水平轻绳相连,绳中无拉力。

现用水平力F向右拉物块A,假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度为g。

下列说法中不正确的是(  )

A.当0

B.当μmg

C.当F>2μmg时,绳中拉力等于

D.无论F多大,绳中拉力都不可能等于

答案 D

解析 因为最大静摩擦力等于滑动摩擦力,当02μmg时,整体将开始加速运动,对整体a=

,对B:

a=

,由上两式得F拉=

,C正确;当μmg

μmg时,绳子的拉力可为

,D错误。

故不正确的是D选项。

5.如图所示,一长木板在水平地面上运动,在某时刻(t=0)将一相对于地面静止的物块轻放到木板上,已知物块与木板的质量相等,物块与木板间及木板与地面间均有摩擦,物块与木板间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力,且物块始终在木板上。

在物块放到木板上之后,木板运动的速度—时间图象可能是下列选项中的(  )

答案 A

解析 设在木板与物块未达到相同速度之前,木板的加速度为a1,物块与木板间的动摩擦因数为μ1,木板与地面间的动摩擦因数为μ2。

对木板应用牛顿第二定律得:

-μ1mg-μ2·2mg=ma1,a1=-(μ1+2μ2)g。

设物块与木板达到相同速度之后,木板的加速度为a2,对整体有-μ2·2mg=2ma2,a2=-μ2g,可见|a1|>|a2|,由vt图象的斜率表示加速度大小可知,图象A正确。

6.如图甲所示,用粘性材料粘在一起的A、B两物块静止于光滑水平面上,两物块的质量分别为mA=1kg、mB=2kg,当A、B之间产生拉力且大于0.3N时A、B将会分离。

t=0时刻开始对物块A施加一水平推力F1,同时对物块B施加同一方向的拉力F2,使A、B从静止开始运动,运动过程中F1、F2方向保持不变,F1、F2的大小随时间变化的规律如图乙所示。

则下列关于A、B两物块受力及运动情况的分析,正确的是(  )

A.t=2.0s时刻A、B之间作用力大小为0.6N

B.t=2.0s时刻A、B之间作用力为零

C.t=2.5s时刻A对B的作用力方向向左

D.从t=0时刻到A、B分离,它们运动的位移为4.5m

答案 A

解析 设t时刻A、B分离,分离之前A、B物体共同运动,加速度为a,以整体为研究对象,则有:

a=

m/s2=1.2m/s2,分离时对B有:

F2-FT=mBa,得:

F2=FT+mBa=0.3N+2×1.2N=2.7N,由图象F2=

t,则经历时间:

t=

×2.7s=3s,根据位移公式:

x=

at2=5.4m,则D错误;

当t=2s时,F2=1.8N,F2+FN1=mBa,得:

FN1=mBa-F2=0.6N,A正确,B错误;

当t=2.5s时,F2=2.25N,F2+FN2=mBa,得:

FN2=mBa-F2>0,A对B的作用力方向向右,C错误。

7.如图所示,质量为m1和m2的两物块放在光滑的水平地面上。

用轻质弹簧将两物块连接在一起。

当用水平力F作用在m1上时,两物块均以加速度a做匀加速运动,此时,弹簧伸长量为x;若用水平力F′作用在m1上时,两物块均以加速度a′=2a做匀加速运动,此时弹簧伸长量为x′。

则下列关系正确的是(  )

A.F′=2FB.x′=2x

C.F′>2FD.x′<2x

答案 AB

解析 取m1和m2为一整体,应用牛顿第二定律可得:

F=(m1+m2)a。

弹簧的弹力FT=

=kx。

当两物块的加速度增为原来的2倍,拉力F增为原来的2倍,FT增为原来的2倍,弹簧的伸长量也增为原来的2倍,故A、B正确。

8.如图所示,甲、乙两车均在光滑的水平面上,质量都是M,人的质量都是m,甲车上人用力F推车,乙车上的人用等大的力F拉绳子(绳与轮的质量和摩擦均不计);人与车始终保持相对静止。

下列说法正确的是(  )

A.甲车的加速度大小为

B.甲车的加速度大小为0

C.乙车的加速度大小为

D.乙车的加速度大小为0

答案 BC

解析 对甲图中人和车组成的系统受力分析,在水平方向的合外力为0(人的推力F是内力),故a甲=0,选项A错误,选项B正确。

对乙图中,人拉轻绳的力为F,则绳拉人和绳拉车的力均为F,对人和车组成的系统受力分析,水平合外力为2F,由牛顿第二定律知:

a乙=

,则选项C正确,选项D错误。

故选B、C。

9.如图所示,光滑的水平地面上有三块木块a、b、c,质量均为m,a、c之间用轻质细绳连接。

现用一水平恒力F作用在b上,三者开始一起做匀加速运动,运动过程中把一块橡皮泥粘在某一木块上面。

系统仍加速运动,且始终没有相对滑动。

则在粘上橡皮泥并达到稳定后,下列说法正确的是(  )

A.无论粘在哪块木块上面,系统的加速度一定减小

B.若粘在a木块上面,绳的张力减小,a、b间摩擦力不变

C.若粘在b木块上面,绳的张力和a、b间摩擦力一定都减小

D.若粘在c木块上面,绳的张力和a、b间摩擦力一定都增大

答案 ACD

解析 无论粘在哪块木块上面,系统质量增大,水平恒力F不变,对整体由牛顿第二定律得系统的加速度一定减小,选项A正确;若粘在a木块上面,对c有FTc=ma,a减小,故绳的张力减小,对b有F-Ff=ma,故a、b间摩擦力增大,选项B错误;若粘在b木块上面,对c有FTc=ma,对a、c整体有Ff=2ma,故绳的张力和a、b间摩擦力一定都减小,选项C正确;若粘在c木块上面,对b有F-Ff=ma,则Ff=F-ma,a减小,Ff增大,对a有Ff-FTc=ma,则FTc=Ff-ma,Ff增大,a减小,FTc增大,选项D正确。

10.如图所示,光滑水平面上放置着四个相同的木块,其中木块B与C之间用一轻弹簧相连,轻弹簧始终在弹性限度内。

现用水平拉力F拉B木块,使四个木块以相同的加速度一起加速运动,则以下说法正确的是(  )

A.一起加速过程中,C木块受到四个力的作用

B.一起加速过程中,D所受到的静摩擦力大小为

C.一起加速过程中,A、D木块所受摩擦力大小和方向相同

D.当F撤去瞬间,A、D木块所受静摩擦力的大小和方向都不变

答案 BC

解析 C与D之间存在弹力和静摩擦力,又C受重力、地面的支持力、弹簧的拉力,共五个力,A错误;设木块的质量为m,由牛顿第二定律可得F=4ma,加速度a=

,则D受到的静摩擦力f=ma=

,B正确;A与D加速度相同,水平方向上只受静摩擦力,则静摩擦力大小和方向相同,C正确;撤去拉力F后,B受到向后的拉力,加速度向后,则A所受的静摩擦力向后,C受到向前的拉力,加速度向前,则D所受的静摩擦力向前,D错误。

二、非选择题(本题共2小题,共30分)

11.(12分)如图所示,质量均为m=3kg的物块A、B紧挨着放置在粗糙的水平地面上,物块A的左侧连接一劲度系数为k=100N/m的轻质弹簧,弹簧另一端固定在竖直墙壁上。

开始时两物块压紧弹簧并恰好处于静止状态,现使物块B在水平外力F作用下向右做a=2m/s2的匀加速直线运动直至与A分离,已知两物块与地面间的动摩擦因数均为μ=0.5,g取10m/s2。

求:

(1)物块A、B分离时,所加外力F的大小;

(2)物块A、B由静止开始运动到分离所用的时间。

答案 

(1)21N 

(2)0.3s

解析 

(1)物块A、B分离时,对B有F-μmg=ma

解得F=21N。

(2)A、B静止时,对A、B有kx1=2μmg,

A、B分离时,对A有kx2-μmg=ma,

此过程中x1-x2=

at2,解得t=0.3s。

12.(18分)一长木板静止在水平地面上,在t=0时刻,一小滑块以某一速度滑到木板上表面,经过2s滑块和木板同时停下,滑块始终在木板上。

木板运动的速度随时间变化的图象如图所示,已知木板和滑块的质量均为0.1kg,重力加速度g取10m/s2,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,根据图象信息解答下面问题:

(1)求出木板和滑块间的动摩擦因数;

(2)滑块刚滑到木板上时的速度多大?

(3)求整个过程中滑块和木板之间产生的热量。

答案 

(1)μ=0.3 

(2)v0=4m/s (3)Q=0.6J

解析 

(1)由图象求得0~1s木板加速度大小a1=1m/s2。

1~2s木板与滑块整体加速度大小a2=1m/s2,

木板与地面间摩擦力大小F=2ma2=0.2N。

设木板和滑块间的动摩擦因数为μ,在0~1s内:

μmg-F=ma1,代入数据解得μ=0.3。

(2)滑块在滑上木板0~1s过程中μmg=ma,v0-at=v,由图象可得v0=4m/s。

(3)由图象可知,从开始到木板与滑块共速过程的位移s木=0.5m,s块=

×t=

×1m=2.5m。

设滑块和木板之间产生的热量为Q,热量只在0~1s的过程中产生,则Q=μmg(s块-s木),代入数据解得Q=0.6J。

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