2019版高考物理總復(fù)習(xí) 第8課 牛頓運(yùn)動(dòng)定律的綜合應(yīng)用練習(xí)_1

1、2019版高考物理總復(fù)習(xí) 第8課 牛頓運(yùn)動(dòng)定律的綜合應(yīng)用練習(xí)第8課牛頓運(yùn)動(dòng)定律的綜合應(yīng)用1.連接體模型a利用整體法、隔離法求解接觸連接體問(wèn)題(1)(2018改編，6分)光滑的水平面上疊放有質(zhì)量分別為m和的兩木塊，下方木塊與一勁度系數(shù)為k的輕質(zhì)彈簧相連，彈簧的另一端固定在墻上，如圖所示。已知兩木塊之間的最大靜摩擦力為f，為使這兩個(gè)木塊組成的系統(tǒng)整體一起運(yùn)動(dòng)，彈簧的最大形變量為()A.B.C.D.答案：C解析：對(duì)兩木塊整體有kxa，解得a。隔離上面的木塊進(jìn)行分析，彈簧處于符合要求的最大形變量狀態(tài)時(shí)，兩木塊之間的摩擦力為f，根據(jù)牛頓第二定律有fa，解得x，故C項(xiàng)正確。(2)(多選)(2017海南單科

2、，5分)如圖所示，水平地面上有三個(gè)靠在一起的物塊P、Q和R，質(zhì)量分別為m、2m和3m，物塊與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)都為。用大小為F的水平外力推動(dòng)物塊P，記R和Q之間相互作用力與Q與P之間相互作用力大小之比為k。下列判斷正確的是()A若0，則kB若0，則kC若0，則kD若0，則k答案：BD解析：三個(gè)物塊靠在一起，將以相同的加速度向右運(yùn)動(dòng)，則根據(jù)牛頓第二定律可得加速度a，所以R和Q之間相互作用力F13ma3mgF，Q與P之間相互作用力F2FmamgF,所以k。因?yàn)樯鲜鲞^(guò)程與是否為零無(wú)關(guān)，故k恒成立，故B項(xiàng)、D項(xiàng)均正確。b利用整體法、隔離法求解輕繩(桿)的連接體問(wèn)題(3)(多選)(2015全國(guó)，6分)在

3、一東西向的水平直鐵軌上，停放著一列已用掛鉤連接好的車廂。當(dāng)機(jī)車在東邊拉著這列車廂以大小為a的加速度向東行駛時(shí)，連接某兩相鄰車廂的掛鉤P和Q間的拉力大小為F；當(dāng)機(jī)車在西邊拉著車廂以大小為a的加速度向西行駛時(shí)，P和Q間的拉力大小仍為F。不計(jì)車廂與鐵軌間的摩擦，每節(jié)車廂質(zhì)量相同，則這列車廂的節(jié)數(shù)可能為()A8B10C15D18答案：BC解析：設(shè)P、Q西邊有n節(jié)車廂，每節(jié)車廂的質(zhì)量為m，則Fnma。設(shè)P、Q東邊有k節(jié)車廂，則Fkma。解得3n2k，由此式可知n只能取偶數(shù)。當(dāng)n2時(shí)，k3，總節(jié)數(shù)為N5；當(dāng)n4時(shí)，k6，總節(jié)數(shù)為N10；當(dāng)n6時(shí)，k9，總節(jié)數(shù)為N15；當(dāng)n8時(shí)，k12，總節(jié)數(shù)為N20。故B

4、項(xiàng)、C項(xiàng)均正確。(4)(經(jīng)典題，6分)如圖所示，粗糙水平面上放置B、C兩物體，A疊放在C上，A、B、C的質(zhì)量分別為m、2m、3m，物體B、C與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)相同，其間用一不可伸長(zhǎng)的輕繩相連，輕繩能承受的最大拉力為FT，現(xiàn)用水平拉力F拉物體B，使三個(gè)物體以同一加速度向右運(yùn)動(dòng)，則()A此過(guò)程中物體C受重力等五個(gè)力作用B當(dāng)F逐漸增大到FT時(shí)，輕繩剛好被拉斷C當(dāng)F逐漸增大到1.5FT時(shí)，輕繩剛好被拉斷D若水平面光滑，則繩剛要斷時(shí)，A、C間的摩擦力為答案：C解析：物體A受重力、支持力和向右的靜摩擦力作用，可知C受重力、A對(duì)C的壓力、地面的支持力、繩子的拉力、A對(duì)C的摩擦力以及地面的摩擦力六個(gè)力的作

5、用，故A項(xiàng)錯(cuò)誤。對(duì)整體分析，整體的加速度ag。對(duì)A、C整體分析，根據(jù)牛頓第二定律得FT14mg4ma，解得FT1F，當(dāng)F1.5FT時(shí)，F(xiàn)T1FT，輕繩剛好被拉斷，故B項(xiàng)錯(cuò)誤，C項(xiàng)正確。水平面光滑，繩剛要斷時(shí)，對(duì)A、C整體分析，加速度a，隔離A單獨(dú)分析，A受到的摩擦力Ffma，故D項(xiàng)錯(cuò)誤。c利用整體法、隔離法求解彈簧連接體問(wèn)題(5)(2017貴州模擬，6分)a、b兩物體的質(zhì)量分別為m1、m2，由輕質(zhì)彈簧相連。當(dāng)用恒力F豎直向上拉著a，使a、b一起向上做勻加速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，彈簧伸長(zhǎng)量為x1；當(dāng)用大小仍為F的恒力沿水平方向拉著a，使a、b一起沿光滑水平桌面做勻加速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，彈簧伸長(zhǎng)量為x2，如圖所示

6、，則()Ax1一定等于x2Bx1一定大于x2C若m1>m2，則x1>x2D若m1<m2，則x1<x2答案：A解析：當(dāng)用恒力F豎直向上拉著a時(shí)，先用整體法有F(m1m2)g(m1m2)a，再隔離b有kx1m2gm2a，聯(lián)立得x1。當(dāng)沿水平方向拉著a時(shí)，先用整體法有F(m1m2)a，再隔離b有kx2m2a，聯(lián)立得x2，可見(jiàn)x1x2，故A項(xiàng)正確。2傳送帶模型a利用分類討論法求解水平傳送帶問(wèn)題(6)(2017湖北模擬，14分)如圖(a)所示為一水平傳送帶裝置的示意圖，傳送帶兩端點(diǎn)A與B間的距離為L(zhǎng)6.0m，一物塊(可視為質(zhì)點(diǎn))從A處以v07m/s的水平速度滑上傳送帶，設(shè)物塊與傳

7、送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.2，取g10m/s2。圖(a)圖(b)若傳送帶靜止，求物塊離開(kāi)B點(diǎn)時(shí)的速度；若傳送帶以v傳5m/s的速度逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，求物塊離開(kāi)B點(diǎn)時(shí)的速度；物塊離開(kāi)B點(diǎn)的速度與傳送帶勻速運(yùn)動(dòng)的速度是有關(guān)系的，若傳送帶順時(shí)針勻速運(yùn)動(dòng)，在圖(b)中畫(huà)出物塊離開(kāi)B點(diǎn)時(shí)的速度vB與傳送帶速度v傳的關(guān)系圖像。答案：5m/s(3分)5m/s(3分)見(jiàn)解析圖(8分)解析：若傳送帶靜止，物塊一直勻減速至B點(diǎn)，根據(jù)牛頓第二定律得物塊的加速度有ag2m/s2(2分)由速度位移關(guān)系vv2aL，得物塊離開(kāi)B點(diǎn)時(shí)的速度vBm/s5m/s(1分)若傳送帶以v傳5m/s的速度逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，物塊的受力情況不變，

8、則物塊離開(kāi)B點(diǎn)的速度仍為vB5m/s(3分)若傳送帶順時(shí)針勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，a當(dāng)0v傳5m/s時(shí)，物塊一直勻減速到B點(diǎn)，則vB5m/sb若物塊始終加速直至離開(kāi)B點(diǎn)，其加速度ag2m/s2物塊離開(kāi)B點(diǎn)時(shí)的速度vBm/sm/s8.5m/s即，當(dāng)v傳>m/s時(shí)，物塊一直勻加速到B點(diǎn)并以m/s的速度離開(kāi)B點(diǎn)c當(dāng)5m/sv傳7m/s時(shí)，物塊勻減速至等于傳送帶的速度后，勻速運(yùn)動(dòng)至B點(diǎn)離開(kāi)，則有vBv傳d當(dāng)7m/sv傳m/s時(shí)，物塊勻加速至等于傳送帶的速度后，勻速運(yùn)動(dòng)至B點(diǎn)離開(kāi)，則有vBv傳，所以物塊離開(kāi)B點(diǎn)的速度與傳送帶轉(zhuǎn)動(dòng)速度的關(guān)系圖像如圖所示。(8分，三段圖線，第一段2分，二、三段每段3分)b分階段分

9、析傾斜傳送帶問(wèn)題(7)(2017河南模擬，14分)如圖所示，一傾斜的傳送帶，上、下兩端相距L5m，傾角37，將一物塊輕放在傳送帶下端，讓其由靜止從傳送帶底端向上運(yùn)動(dòng)，物塊運(yùn)動(dòng)到上端需要的時(shí)間為t5s，傳送帶沿順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，速度大小為2m/s，重力加速度g取10m/s2，求：物塊與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)；若將傳送帶沿逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，速度大小不變，再將另一物塊輕輕放在傳送帶的上端，讓其由靜止從傳送帶上端向下運(yùn)動(dòng)，物塊與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.5，則該物塊從傳送帶上端運(yùn)動(dòng)到下端所用的時(shí)間為多少？答案：0.8(7分)s(7分)解析：物塊在傳送帶上先做勻加速運(yùn)動(dòng)，后做勻速運(yùn)動(dòng)到上端，物塊與傳送帶間的動(dòng)

10、摩擦因數(shù)為1，則加速到與傳送帶速度相等過(guò)程中，設(shè)加速的時(shí)間為t1，勻速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t2，則有x1vt1(1分)Lx1vt2(1分)t1t2t(1分)解得t15s，t20(1分)說(shuō)明物塊一直做勻加速運(yùn)動(dòng)到傳送帶上端時(shí)，速度與傳送帶速度相同，則物塊的加速度a10.4m/s2(1分)對(duì)物塊進(jìn)行受力分析可知，在平行傳送帶方向上，受到向上的滑動(dòng)摩擦力和向下的重力的分力作用，根據(jù)牛頓第二定律有1mgcos37mgsin37ma1(1分)解得10.8(1分)物塊從傳送帶上端由靜止開(kāi)始做勻加速運(yùn)動(dòng)，設(shè)加速度為a2，則有2mgcos37mgsin37ma2(1分)解得a210m/s2(1分)則物塊達(dá)到與傳送帶共

11、速的時(shí)間t30.2s(1分)運(yùn)動(dòng)的位移x3vt30.2m由于mgsin37>2mgcos37，所以物塊速度達(dá)到與傳送帶速度相同后，仍向下做加速運(yùn)動(dòng)，根據(jù)牛頓第二定律得mgsin372mgcos37ma3(1分)解得a32m/s2根據(jù)位移關(guān)系可得Lx3vt4a3t(1分)解得t4s(1分)所以運(yùn)動(dòng)的總時(shí)間為t3t4s(1分)3滑塊木板模型a利用隔離法求解水平方向的滑塊木板模型(8)(2017全國(guó)，20分)如圖，兩個(gè)滑塊A和B的質(zhì)量分別為mA1kg和mB5kg，放在靜止于水平地面上的木板的兩端，兩者與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為10.5；木板的質(zhì)量為m4kg，與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為20.1。某時(shí)刻

12、A、B兩滑塊開(kāi)始相向滑動(dòng)，初速度大小均為v03m/s。A、B相遇時(shí)，A與木板恰好相對(duì)靜止。設(shè)最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，取重力加速度大小g10m/s2。求：B與木板相對(duì)靜止時(shí)，木板的速度；A、B開(kāi)始運(yùn)動(dòng)時(shí)，兩者之間的距離。答案：1m/s(9分)1.9m(11分)解析：滑塊A和B在木板上滑動(dòng)時(shí)，木板也在地面上滑動(dòng)。設(shè)A、B所受的摩擦力大小分別為f1、f2地面對(duì)木板的摩擦力為f3，A和B相對(duì)于地面的加速度大小分別是aA和aB，木板相對(duì)于地面的加速度大小為a1。在物塊B與木板達(dá)到共同速度前有f11mAg(1分)f21mBg(1分)f32(mAmBm)g(1分)由牛頓第二定律得f1mAaA(1分)f2

13、mBaB(1分)f2f1f3ma1(1分)設(shè)在t1時(shí)刻，B與木板達(dá)到共同速度，設(shè)大小為v1。由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式有v1v0aBt1(1分)v1a1t1(1分)聯(lián)立以上各式，代入已知數(shù)據(jù)得v11m/s(1分)在t1時(shí)間間隔內(nèi)，B相對(duì)于地面移動(dòng)的距離為sBv0t1aBt(1分)設(shè)在B與木板達(dá)到共同速度v1后，木板的加速度大小為a2，對(duì)于B與木板組成的系統(tǒng)，由牛頓第二定律有f1f3(mBm)a2(2分)由于aAaB,B與木板達(dá)到共同速度時(shí)，A的速度大小也為v1，但運(yùn)動(dòng)方向與木板相反。由題意知，A和B相遇時(shí)，A與木板的速度相同，設(shè)其大小為v2。設(shè)A的速度大小從v1變到v2所用時(shí)間為t2，則由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式，對(duì)木板

14、有v2v1a2t2(1分)對(duì)A有v2v1aAt2(1分)在t2時(shí)間間隔內(nèi)，B(以及木板)相對(duì)地面移動(dòng)的距離為s1v1t2a2t(1分)在(t1t2)時(shí)間間隔內(nèi)，A相對(duì)地面移動(dòng)的距離為sAv0(t1t2)aA(t1t2)2(2分)A和B相遇時(shí)，A與木板的速度也恰好相同。因此A和B開(kāi)始運(yùn)動(dòng)時(shí)，兩者之間的距離為s0sAs1sB(2分)聯(lián)立以上各式，并代入數(shù)據(jù)得s01.9m(1分)b.利用隔離法求解斜面上的滑塊木板模型(9)(2015全國(guó)，20分)下暴雨時(shí)，有時(shí)會(huì)發(fā)生山體滑坡或泥石流等地質(zhì)災(zāi)害。某地有一傾角37的山坡C，上面有一質(zhì)量為m的石板B，其上下表面與斜坡平行；B上有一碎石堆A(含有大量泥土)，

15、A和B均處于靜止?fàn)顟B(tài)，如圖所示。假設(shè)某次暴雨中，A浸透雨水后總質(zhì)量也為m(可視為質(zhì)量不變的滑塊)，在極短時(shí)間內(nèi)，A、B間的動(dòng)摩擦因數(shù)1減小為，B、C間的動(dòng)摩擦因數(shù)2減小為0.5，A、B開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，此時(shí)刻為計(jì)時(shí)起點(diǎn)；在第2s末，B的上表面突然變?yōu)楣饣?保持不變。已知A開(kāi)始運(yùn)動(dòng)時(shí)，A離B下邊緣的距離l27m，C足夠長(zhǎng)，設(shè)最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力。取重力加速度大小g10m/s2。求：在02s時(shí)間內(nèi)A和B加速度的大??；A在B上總的運(yùn)動(dòng)時(shí)間。答案：3m/s21m/s2(8分)4s(12分)解析：在02s時(shí)間內(nèi)，A和B的受力如圖(a)、圖(b)所示，其中f1、N1是A與B之間的摩擦力和正壓力的大小，f2、N2是B與C之間的摩擦力和正壓力的大小，方向如圖所示圖(a)圖(b)由滑動(dòng)摩擦力公式和力的平衡條件得f11N1(1分)N1mgcos(1分)f22N2(1分)N2N1mgcos(1分)規(guī)定沿斜面向下為正，設(shè)A和B的加速度分別為a1和a2，由牛頓第二定律得mgsinf1ma1(1分)mgsinf2f1ma2(1分)聯(lián)立并代入題給條件得a13m/s2，a21m/s2(2分)在t12s時(shí)，設(shè)A和B的速度分別為v1和v2，則v1a1t16m/s(1分)v2a2t12m/s(1