（山東專用）2020版高考物理第三章專題探究三牛頓運(yùn)動(dòng)定律的綜合應(yīng)用練習(xí)新人教版.docx

專題探究三牛頓運(yùn)動(dòng)定律的綜合應(yīng)用1.倫敦奧運(yùn)會(huì)開幕式的彈跳高蹺表演中,一名質(zhì)量為m的演員穿著這種高蹺從距地面H高處由靜止落下,與水平地面撞擊后反彈上升到距地面高h(yuǎn)處.假設(shè)彈跳高蹺對(duì)演員的作用力類似于彈簧的彈力,演員和彈跳高蹺始終在豎直方向運(yùn)動(dòng),不考慮空氣阻力的影響,則該演員(C)A.在向下運(yùn)動(dòng)的過程中始終處于失重狀態(tài)B.在向上運(yùn)動(dòng)的過程中始終處于超重狀態(tài)C.在向下運(yùn)動(dòng)的過程中先處于失重狀態(tài)后處于超重狀態(tài)D.在向上運(yùn)動(dòng)的過程中先處于失重狀態(tài)后處于超重狀態(tài)解析:演員在空中時(shí),加速度為g,方向向下,處于失重狀態(tài);當(dāng)演員落地加速時(shí),加速度a向下,處于失重狀態(tài);落地后期減速,加速度a向上,處于超重狀態(tài);所以演員在向下運(yùn)動(dòng)的過程中先處于失重狀態(tài)后處于超重狀態(tài),選項(xiàng)C正確,A錯(cuò)誤;同理可知,演員在向上運(yùn)動(dòng)的過程中先處于超重狀態(tài)后處于失重狀態(tài),選項(xiàng)B,D錯(cuò)誤.2.質(zhì)量均為5 kg的物塊1,2放在光滑水平面上并用輕質(zhì)彈簧測(cè)力計(jì)相連,如圖所示,今對(duì)物塊1,2分別施以方向相反的水平力F1,F2且F1=20 N,F2=10 N,則彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為(B)A.30 N B.15 N C.20 N D.10 N解析:設(shè)兩物塊的質(zhì)量均為m,以兩物塊為一整體,應(yīng)用牛頓第二定律可得F1-F2=2ma,再以物塊2為研究對(duì)象,應(yīng)用牛頓第二定律得FT-F2=ma,由以上兩式可解得FT=15 N,B正確.3.(2019陜西咸陽(yáng)模擬)如圖所示,水平地面上有一輕質(zhì)彈簧,下端固定,上端與物體A相連接,整個(gè)系統(tǒng)處于平衡狀態(tài).現(xiàn)用一豎直向下的力壓物體A,使A豎直向下做勻加速直線運(yùn)動(dòng)一段距離,整個(gè)過程中彈簧一直處在彈性限度內(nèi).下列關(guān)于所加力F的大小和運(yùn)動(dòng)距離x之間關(guān)系圖像正確的是(D)解析:由于彈簧彈力與彈簧壓縮量成正比,由牛頓第二定律得,F-kx=ma,解得F=kx+ma,故D正確.4.(多選)物體最初靜止在傾角=30的足夠長(zhǎng)斜面上,如圖(甲)所示,現(xiàn)受到平行斜面向下的力F的作用,力F隨時(shí)間變化的圖像如圖(乙)所示,開始運(yùn)動(dòng)2 s后物體以2 m/s 的速度勻速運(yùn)動(dòng),下列說法正確的是(g取10 m/s2)(AD)A.物體的質(zhì)量m=1 kgB.物體的質(zhì)量m=2 kgC.物體與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)=D.物體與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)=解析:由開始運(yùn)動(dòng)2 s后物體以2 m/s的速度勻速運(yùn)動(dòng)可知,02 s內(nèi)物體的加速度大小為a=1 m/s2;在02 s內(nèi)對(duì)物體應(yīng)用牛頓第二定律得,F1+mgsin 30-mgcos 30=ma,2 s后由平衡條件可得,F2+mgsin 30-mgcos 30=0,聯(lián)立解得m=1 kg,=,選項(xiàng)A,D正確.5.(多選)神舟飛船返回時(shí),3噸重的返回艙下降到距地面10 km時(shí),下降速度為200 m/s.之后通過降落傘減速,先是拉出減速傘,16 s后返回艙的速度減至80 m/s,此時(shí)減速傘與返回艙分離.然后拉出主傘,主傘張開后使返回艙的下降速度減至10 m/s,此時(shí)返回艙距地面高度為1 m,接著艙內(nèi)4臺(tái)緩沖發(fā)動(dòng)機(jī)同時(shí)點(diǎn)火,給返回艙一個(gè)向上的反沖力,使返回艙的落地速度減為零.將上述各過程視為勻變速直線運(yùn)動(dòng),g=10 m/s2.根據(jù)以上材料可得(CD)A.減速傘工作期間返回艙處于失重狀態(tài)B.主傘工作期間返回艙處于失重狀態(tài)C.減速傘工作期間返回艙的平均加速度大小為7.5 m/s2D.每臺(tái)緩沖發(fā)動(dòng)機(jī)的反沖推力約為返回艙重力的1.5倍解析:減速傘和主傘工作期間返回艙勻減速下降,處于超重狀態(tài),A,B項(xiàng)錯(cuò);減速傘工作期間,返回艙從200 m/s減速至80 m/s,由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得a1=7.5 m/s2,C項(xiàng)正確;緩沖發(fā)動(dòng)機(jī)開動(dòng)后,加速度大小為a3=50 m/s2,方向豎直向上,由牛頓第二定律得4F-mg=ma3,解得=1.5,D項(xiàng)正確.6.(2015海南卷,9)(多選)如圖,升降機(jī)內(nèi)有一固定斜面,斜面上放一物塊.開始時(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)(BD)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=FN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,物體的質(zhì)量為m,當(dāng)勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)有mgsin =mgcos ,即sin =cos .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 ,Ff=m(g+a)cos ,因?yàn)閟in =cos ,所以m(g+a)sin =m(g+a)cos ,故物體仍相對(duì)斜面勻速下滑,C錯(cuò)誤,D正確.7.(2018河南三門峽檢測(cè))圖(甲)中的塔吊是建筑工地必不可少的設(shè)備,圖(乙)為150 kg的建筑材料被塔吊從地面豎直向上提升過程的簡(jiǎn)化運(yùn)動(dòng)圖像,g取10 m/s2,下列判斷正確的是(B)A.前10 s內(nèi)懸線的拉力恒為1 500 NB.46 s末材料離地面的距離為22 mC.010 s材料處于失重狀態(tài)D.在3036 s懸線最容易發(fā)生斷裂解析:由題圖(乙)可知,前10 s內(nèi)建筑材料的加速度a=0.1 m/s2,由F-mg=ma可解得懸線的拉力為F=m(a+g)=1 515 N,A項(xiàng)錯(cuò)誤;由圖像“面積”可得整個(gè)過程材料上升的高度是28 m,下降的高度為6 m,所以46 s末材料離地面的距離為22 m,B項(xiàng)正確;010 s內(nèi),材料的加速度向上,處于超重狀態(tài),C項(xiàng)錯(cuò)誤;3036 s材料的加速度向下,處于失重狀態(tài),即懸線的拉力Ftan C.斜面傾斜角度sin =D.7 s后若撤去力F,物體將會(huì)做勻速直線運(yùn)動(dòng)解析:由題意及圖像可得05 s,拉力F方向沿斜面向上,有F1-mgsin -mgcos =ma156 s,拉力F方向沿斜面向下,有F2-mgsin -mgcos =ma267 s,拉力F方向仍沿斜面向下,物體沿斜面向下加速,摩擦力方向沿斜面向上,有F3-mgsin +mgcos =ma3由v-t圖像得a1=1 m/s2,a2=-5 m/s2,a3=-3 m/s2,由F-t圖像得F1=3 N,F2=F3=-3 N,由式得m=1 kg,由式得sin =,A,C正確;由式得mgsin =mgcos ,=tan ,則撤去力F后物體所受合力為零,將做勻速直線運(yùn)動(dòng),D正確,B錯(cuò)誤.9.(2016天津卷,8)(多選)我國(guó)高鐵技術(shù)處于世界領(lǐng)先水平,和諧號(hào)動(dòng)車組是由動(dòng)車和拖車編組而成,提供動(dòng)力的車廂叫動(dòng)車,不提供動(dòng)力的車廂叫拖車.假設(shè)動(dòng)車組各車廂質(zhì)量均相等,動(dòng)車的額定功率都相同,動(dòng)車組在水平直軌道上運(yùn)行過程中阻力與車重成正比.某列動(dòng)車組由8節(jié)車廂組成,其中第1,5節(jié)車廂為動(dòng)車,其余為拖車,則該動(dòng)車組(BD)A.啟動(dòng)時(shí)乘客受到車廂作用力的方向與車運(yùn)動(dòng)的方向相反B.做勻加速運(yùn)動(dòng)時(shí),第5,6節(jié)與第6,7節(jié)車廂間的作用力之比為32C.進(jìn)站時(shí)從關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)到停下來滑行的距離與關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)的速度成正比D.與改為4節(jié)動(dòng)車帶4節(jié)拖車的動(dòng)車組最大速度之比為12解析:列車啟動(dòng)時(shí),乘客隨車廂加速運(yùn)動(dòng),加速度方向與車的運(yùn)動(dòng)方向相同,故乘客受到車廂的作用力方向與車運(yùn)動(dòng)方向相同,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;設(shè)阻力與重力比值為k,則動(dòng)車組運(yùn)動(dòng)的加速度a=-kg,則對(duì)6,7,8節(jié)車廂的整體:F56=3ma+3kmg=0.75F;對(duì)7,8節(jié)車廂的整體:F67=2ma+2kmg=0.5F,故5,6節(jié)車廂與6,7節(jié)車廂間的作用力之比為32,選項(xiàng)B正確;根據(jù)動(dòng)能定理Mv2=kMgs,解得s=,可知進(jìn)站時(shí)從關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)到停下來滑行的距離與關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)速度的平方成正比,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;8節(jié)車廂有2節(jié)動(dòng)車時(shí)的最大速度為vm1=;若8節(jié)車廂有4節(jié)動(dòng)車時(shí)的最大速度為vm2=,則=,選項(xiàng)D正確.10.(2019河北石家莊質(zhì)檢)如圖所示,質(zhì)量均為m=3 kg 的物塊A,B緊挨著放置在粗糙的水平地面上,物塊A的左側(cè)連接一勁度系數(shù)為k=100 N/m的輕質(zhì)彈簧,彈簧另一端固定在豎直墻壁上.開始時(shí)兩物塊壓緊彈簧并恰好處于靜止?fàn)顟B(tài),現(xiàn)使物塊B在水平外力F作用下向右做 a=2 m/s2的勻加速直線運(yùn)動(dòng)直至與A分離,已知兩物塊與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為=0.5,g取10 m/s2.求:(1)物塊A,B分離時(shí),所加外力F的大小;(2)物塊A,B由靜止開始運(yùn)動(dòng)到分離所用的時(shí)間.解析:(1)物塊A,B分離時(shí),對(duì)B有F-mg=ma,解得F=21 N.(2)A,B靜止時(shí),對(duì)A,B有kx1=2mg,A,B分離時(shí),對(duì)A有kx2-mg=ma,此過程中x1-x2=at2,解得t=0.3 s.答案:(1)21 N(2)0.3 s11.質(zhì)量為2 kg的木板B靜止在水平面上,可視為質(zhì)點(diǎn)的物塊A從木板的左側(cè)沿木板上表面水平?jīng)_上木板,如圖(甲)所示.A和B經(jīng)過1 s達(dá)到同一速度,之后共同減速直至靜止,A和B的vt圖像如圖(乙)所示,重力加速度g=10 m/s2,求:(1)A與B上表面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)1;(2)B與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)2;(3)A的質(zhì)量.解析:(1)由圖像可知,A在01 s內(nèi)的加速度a1=-2 m/s2,對(duì)A由牛頓第二定律得-1mg=ma1,解得1=0.2.(2)由圖像知,A,B在13 s內(nèi)的加速度a3=-1 m/s2,對(duì)A,B整體由牛頓第二定律得-2(M+m)g=(M+m)a3,解得2=0.1.(3)由圖可知B在01 s內(nèi)的加速度a2=2 m/s2對(duì)B由牛頓第二定律得1mg-2(M+m)g=Ma2代入數(shù)據(jù)解得m=6 kg.答案:(1)0.2(2)0.1(3)6 kg12.(2019安徽合肥五中月考)為研究運(yùn)動(dòng)物體所受的空氣阻力,某研究小組的同學(xué)找來一個(gè)傾角可調(diào)、斜面比較長(zhǎng)且表面平整的斜面體和一個(gè)滑塊,并在滑塊上固定一個(gè)高度可升降的風(fēng)帆,如圖(甲)所示.他們讓帶有風(fēng)帆的滑塊從靜止開始沿斜面下滑,下滑過程帆面與滑塊運(yùn)動(dòng)方向垂直.假設(shè)滑塊和風(fēng)帆總質(zhì)量為m,滑塊與斜面間動(dòng)摩擦因數(shù)為,斜面的傾角為,重力加速度為g,帆受到的空氣阻力與帆的運(yùn)動(dòng)速率的平方成正比,即Ff=kv2.(1)求出滑塊下滑的最大速度vmax的表達(dá)式;(2)若m=2 kg,斜面傾角=30,g取10 m/s2,滑塊從