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2015届高三物理一轮复习 牛顿运动定律的综合应用练习案


2015 届高三物理一轮复习 牛顿运动定律的综合应用练习案
一、选择题(本题共 10 小题,每小题 7 分,共 70 分.在每小题给出的四个选项中,有 的只有一个选项正确,有的有多个选项正 确,全部选对的得 7 分,选对但不全的得 4 分, 有选 错的得 0 分.) 1.

图 3-3-17 (2010·山东高考)如图 3-3-17 所示,物体沿斜面

由静止滑下,在水平面上滑行一段 距离后停止, 物体与斜面和水平面间的动摩擦因数相同, 斜面与水平面平滑连接. 下图中 v、

a、f 和 s 分别表示物体速度大小、加速度大小、摩擦力大小和路程.下图中正确的是(

)

2.(2013 届南京模拟)如图 3-3-18 所示,两块粘连在一起的物块 a 和 b 的质量分别 为 ma 和 mb,把它放在水平的光滑桌面上.现同时给它们施加方向如图所示的推力 Fa 和拉力

Fb.已知 Fa>Fb,则 a 对 b 的作用力(

)

图 3-3-18 A.必为推力 B.必为拉力 C.可能为推力,也可能为拉力 D.不可能为零 3.

图 3-3-19 (2013 届西安一中模拟)如图 3-3 -19 所示, 竖直放置在水平面上的轻质弹簧上叠放着 两物块 A、B,A、B 的质量均为 2 kg,它们处于静止状态,若突然将一个大小为 10 N、方向 竖直向下的力施加在物块 A 上,则此瞬 间,A 对 B 的压力大小为(g 取 10 m/s )( A.10 N B.20 N
2

)

C.25 N

D.30 N

4.(2013 届辽宁省实验中学质检)某人在地面上用弹簧秤称得其体重为 490 N.他将弹 簧秤移至电梯内称其体重,t0 至 t3 时间段内,弹簧秤的示数如图 3-3-20 所示,电梯运行 的 v-t 图可能是(取电梯向上运动的方向为正)( )

图 3-3- 20

5.(2013 届石家庄一中质检)如图 3-3-21 所示,质量均为 m 的两个木块 P、Q 叠放在 水平地面上,P、Q 接触面的倾角为 θ ,现在 Q 上加一水平推力 F,使 P、Q 保持相对静止一 起向左做加速直线运动,下列说法正确的是( )

图 3-3-21 A.物体 Q 对地面的压力一定为 2mg B.若 Q 与地面间的动摩擦因数为 μ ,则 μ = 2mg C.若 P、Q 之间光滑,则加速度 a=gtan θ D.地面与 Q 间的滑动摩擦力随推力 F 的增大而增大

F

6.

图 3-3-22 (2012·南昌一中模拟)如图 3-3-22 所示为杂技“顶杆”表演,一人站在地上,肩上

扛一质量为 M 的竖直杆, 当杆上一质量为 m 的人以加速度 a 加速度下滑时, 杆对地面上的人 的压力大小为( )

A.( M+m)g-ma B.(M+m)g+ma C.(M+m)g D.(M-m)g 7.

图 3-3-23 (2013 届银川一中质检)一个质量为 0.3 kg 的物体沿水平面做直线运动,如图 3-3 - 23 所示,图线 a 表示物体受水平拉力时的 v-t 图象,图线 b 表示撤去水平拉力后物体继续 运动的 v-t 图象,下 列说法中正确的是( )

A.水 平拉力的大小为 0.1 N,方向与摩擦力方向相同 B.水平拉力对物体做功的数值为 1.2 J C.撤去拉力后物体还能滑行 7.5 m D.物体与水平面间的动摩擦因数为 0. 1 8.

图 3-3- 24 (2013 届安康一中模拟)如图 3-3-24 所示, 质量为 m1=2 kg 的物体 A 经跨过定滑轮的 轻绳与质量为 M=5 kg 的箱子 B 相连,箱子底板上放一质量为 m2=1 kg 的物体 C,不计定滑 轮的质量和一切阻力, 在箱子加速下落的过程中,取 g=10 m/s ,下列正确的是( A.物体 A 处于失重状态,加速度大小为 10 m/s B.物体 A 处于超重状态,加速度大小为 20 m/s
2 2

)

2

C.物体 C 处于失重状态,对箱子的压力大小为 5 N D. 轻绳对定滑轮的作用力大小为 80 N

9.

图 3-3-25 (2013 届衡水中学模拟)如图 3-3-25 所示,在光滑水平面上,放着两块长度相同,质 量分别为 M1 和 M2 的木板,在两木板的左端各放一个大小、形状、质量完全相同的物块.开 始时, 木板和物块 均静止, 今在两物块上分别施加一水平恒力 F1、 F2, 当物块和木板分离时, 两木板的速度分别为 v1 和 v2,物块和木板间的动摩擦因数相同,下列说法正确的是( A.若 F1=F2,M1>M 2, 则 v1>v2 B.若 F1=F2,M1<M2,则 v1>v2 C.若 F1>F2,M1=M2,则 v1>v2 D.若 F1<F2,M1=M2,则 v1>v2 10. )

图 3-3-26 (2013 届银川一中质检)如图 3-3-26 所示, 在倾角 θ =30°的光滑斜面上有两个用轻 质弹簧相连接的物块 A、B,它们的质量均为 m,弹簧 的 劲度系数为 k,C 为一固定挡板,系 统处于静止状态. 现开始用一沿斜面方向的力 F 拉物块 A 使之以加速度 a 向上做匀加速运动, 当物块 B 刚要离开 C 时 F 的大小恰为 2mg.则( A.物块 B 刚要离开 C 时 B 的加速度也为 a B.加速度 a=g 1 C.以 A、B 整体 为研究对象可以计算出加速度 a= g 2 D.从 F 开始作用到 B 刚要离 开 C,A 的位移为 )

mg k

二、非选择题(本题 共 2 小题,共 30 分.计算题要有必要的文字说明和解题步骤,有 数值计算的要注明单位.) 11.(14 分)(2013 届哈尔滨一中质检)如图 3-3-27(a)所示,质量 m=1 kg 的物体沿 倾角 θ =37°的固定粗糙斜面由静止开始向下运动,风对物体的作用力沿水平方向向右, 其大小与风速 v 成正比, 比例系数用 k 表示, 物体加速度 a 与 风速 v 的关系如图 3-3-27(b) 所示,(sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,g=10 m/s ),求:
2

图 3-3-27 (1)物体与斜面间的动摩擦因数 μ ; (2)比例系数 k. 12.

图 3-3-28 (16 分)(2013 届陵水模拟)一小圆盘静止在一长为 L 的薄滑板上,且位于滑板的中央, 滑板放在水平地面上,如图 3-3-28 所示.已知盘与滑板间的动摩擦因数为 μ 1,盘与地面 间的动摩擦因数为 μ 2,现突然以恒定的加速度 a(a>μ 1g),使滑板沿水平地面运动,加速 度的方向水平向右. 若水平地面足够大, 则小盘从开始运动到最后停止共走了多远的距离? (以 g 表示重力加速度) 答案与解析 1【解析】 物体在斜面上受重力、支持力、摩擦力作用,其摩擦力大小为 f1=μ mgcos θ ,做初速度为零的匀加速直线运动,其 v-t 图象为过原点的倾斜直线,A 错;加速度大 小不变,B 错;其 s-t 图象应为一段曲线,D 错.物体到达水平面后,所受摩擦力 f2=μ mg >f1,做匀减速直线运动,所以正确选项为 C. 【答案】 C 2【解析】 该题考查加速度相同的连接体,可采用整体法求加速度、隔离法求相互作 用力.选整体为研究对象,Fa+Fb=(ma+mb)a,a= 则 FN+Fb=mba,FN=

Fa+Fb ,选 b 为研究对象 ,设作用力为 FN, ma+mb

Famb+Fbmb-Fbma-Fbmb Famb-Fbma = .由于 Fa>Fb,但 a、b 的质量关系未知, ma+mb ma+mb

所以 FN 可能为正,也可能为负.故 C 选项正确. 【答案】 C 3【解析】 该题考查竖直方向上的连接体问题,选 A、B 整体为研究对象有 F=2ma, 解得 a=2.5 m/s .选 A 为研究对象有 F-FN+mg=ma,解得 FN=25 N,选项 C 正确. 【答案】 C 4【解析】 由 G-t 图象知:t0~t1 时间内,具有向下的加速度,t1~t2 时间内匀速或 静 止 , t2 ~ t3 时 间 内 , 具 有 向 上 的 加 速 度 , 因 此 其 运 动 情 况 可 能 是 : t0 ~ t3 时 间 内
2

?向上减速,静止,向上加速 ? ? ?向下加速,匀速,向下减速 ?

,故 A、D 正确.

【答案】 AD 5【解析】

木块 P、Q 组成的整体竖直方向受力平衡,所以地面对 Q 的支持力为 2mg,由牛顿第三 定律可知,Q 对地面的压力为 2mg,选 项 A 正确;由 Ff=μ FN 可知 μ = = 做加速运动 F>Ff ,所以选项 B 错误;若 P、Q 间光滑则 木块 P 受力如图所示,木块 P 所受合力 Fp=mgtan θ ,因整体无相对运动,木块 P 的加 速度与整体加速度相同,即 a=gtan θ ,选项 C 正确;地面与 Q 间的滑动摩擦力只与地面 与 Q 间的动摩擦因数及 Q 与地面间的压力有关,与推力 F 无关,选项 D 错误. 【答案】 AC 6【解析】 先对杆上的人受力分析,其受到重力 mg 和杆对其竖直向上 的摩擦力 f 的 作用,根据牛顿第二定律知 mg-f=ma;再对杆受力分析可知,站在地上的人对杆竖直向上 的作用力 F=Mg+f;联立以上两式可得 F=(M+m)g-ma,根据牛顿第三定律知杆对地面上 的 人的压力大小也为(M+m)g-ma. 【答案】 A 7【解析】 图线 a 表示的 v-t 图象加速度较大,说明物体所受的拉力与摩擦力方向相 同, 则 F+f=maa=0.2 N, 图线 b 表示物体只在摩擦力作用下做匀减速运动, 有 f=mab=0.1 5+3 N,解得 F=f=0.1 N,A 项正确;有水平拉力时,物体位移为 s= ×3 m=12 m,故拉 2 力做功的数值为 W=Fs=1.2 J,B 项正确;撤去拉力后物体能滑行 13.5 m,C 项错误;动摩 擦因数 μ = =

Ff Ff ,因为木块 FN 2mg

f 1 ,D 项错误. mg 30

【答案】 AB 8【解析】 取 A、B、C 为整体,由牛顿第二定律得(M+m2)g-m1g=(M+m1+m2)a,则加 速度为 a=5 m/s ,A、B 错;隔离 C 有 m2g-FN=m 2a,即 FN=5 N,C 对;隔离 A 有 T-m1g=
2

m1a,即 T=30 N,所以轻绳对定滑轮的作用力
大小为 2T=60 N,D 错. 【答案】 C

9【解析】

分别作出物块和木板运动的 v-t 图象,两图线包围的面积表示木板的长度 L.若拉力 F 相等,木板质量不等,则物块加速度相等,木板质量大的加速度小,木板的 v-t 图线斜率 小,则物块滑离木板所用时间短,滑离时速度小,即 v1 对应质量较大的木板如图所示,v2 对应质量较小的木板,B 对;同理,若拉力不等,木板的质量相等,则木板的加速度相等, 受拉力大的物块的 v-t 图线斜率变大,物块滑离木板时间变短,滑离时速度变小,D 对. 【答案】 BD 10【解析】 物块 B 刚要离开 C 时 B 的加速度为 0,A 项错;未加 F 时对 A 受力分析得 弹簧的压缩量 x1=

mgsin 30° mg mg = ,B 刚要离开 C 时对 B 受力分析得弹簧的伸长量 x2= , k 2k 2k

此时对 A 由牛顿第二定律得 F-mgsin 30°-kx2=ma,解得 a=g,B 项正确、C 项错;物块

mg A 的位移 x1+x2= , D 项正确. k
【答案】 BD 11【解析】 (1)对初始时刻,由牛顿 第二定律得

mgsin θ -μ mgcos θ =ma0
由图读出 a0=4 m/s 解得 μ =
2

gsin θ -a0 =0.25. gcos θ

(2)对于末时刻加速度为零,则

mgsin θ -μ FN-kvcos θ =0
而 FN=mgcos θ +kvsin θ 由图得出此时 v=5 m/s 联立解得 k=

mg?sin θ -μ cos θ ? =0.84 kg/s. v?μ sin θ +cos θ ?

【答案】 (1)0.25 (2)0.8 4 kg/s 12【解析】 圆盘在滑板上做匀加速直线运动,设圆盘离开滑板前,加速度为 a1,速度 为 v1,位移为 x1,滑板的位移为 x0. 1 2 对圆盘有 a1=μ 1g,v1=a1t1,x1= a1t1 2 1 2 对滑板有 x0= at1, 2

又 x0-x1=

L
2

圆盘离开滑板后做匀减速运动,设圆盘从离开滑板到静止时的位移为 x2,加速度为 a2 对圆盘有 a2=-μ 2g 0-v1=2a2x2 联立以上各式,解得圆盘从开始运动到最后停止的位移 x= x1 +x2 = μ 1gL μ 1gL?μ 1+μ 2? = . 2μ 2?a-μ 1g? 2μ 2?a-μ 1g? 【答案】 μ 1gL?μ 1+μ 2? 2μ 2?a-μ 1g?
2 2

μ 1gL + 2?a-μ 1g?


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