2017_2018版高中物理第四章牛頓運動定律習(xí)題課三牛頓第二定律的綜合應(yīng)用(2)練習(xí)新人教版必修120180531160

1、習(xí)題課三牛頓第二定律的綜合應(yīng)用(2)1.如圖(甲)所示,在光滑水平面上有一質(zhì)量為m1的足夠長的木板,其上疊放一質(zhì)量為m2的木塊.假定木塊和木板之間的最大靜摩擦力和滑動摩擦力相等.現(xiàn)給木塊施加一隨時間t增大的水平力f=kt(k是常數(shù)),木板和木塊加速度的大小分別為a1和a2.圖(乙)中反映a1和a2變化的圖線中正確的是(a)解析:對物體受力分析,木塊受水平方向的拉力和木板對它的摩擦力作用,木板水平方向上僅受木塊對它的摩擦力作用.剛開始時水平拉力較小,兩個物體一起做加速運動,加速度大小a=,圖線的斜率k0=,當(dāng)兩物體間的靜摩擦力達到最大靜摩擦力ff后,二者開始相對滑動,但二者之間的滑動摩擦力大小不

2、變,木塊的加速度a2=,隨時間成線性增加,圖線的斜率k2=>木板的加速度a1=保持不變,選項a正確,b,c,d錯誤.2. (2017·綿陽檢測)如圖所示,大型物流貨場傳送帶傾斜放置,與水平面的夾角保持不變.傳送帶可向上勻速運動,也可向上加速運動;貨箱m與傳送帶間保持相對靜止,設(shè)傳送帶受的摩擦力為ff.則 (d)a.傳送帶加速運動時,ff的方向可能平行傳送帶向下b.傳送帶勻速運動時,不同質(zhì)量的貨箱ff相等c.相同的貨箱,傳送帶勻速運動的速度越大,ff越大d.相同的貨箱,傳送帶加速運動的加速度越大,ff越大解析:由于貨箱放在傳送帶上,相對于傳送帶有向下運動的趨勢,則摩擦力沿傳送帶向

3、上,當(dāng)傳送帶加速向上運動時,則有ff-mgsin =ma,選項a錯誤;當(dāng)傳送帶勻速運動時,重力沿傳送帶向下的分力與靜摩擦力為平衡力,摩擦力方向一定沿斜面向上,大小ff=mgsin ,不同質(zhì)量的貨箱,ff不相等而相同貨箱ff相等,選項b,c錯誤.當(dāng)加速度沿傳送帶向上,根據(jù)牛頓第二定律得ff=mgsin +ma,則相同的貨箱,加速度越大,ff越大,選項d正確.3. (2017·南通檢測)如圖所示,長木板放置在粗糙水平地面上,一小物塊放置于長木板的中央,已知長木板和物塊的質(zhì)量均為m,長木板與地面間及物塊與長木板間的動摩擦因數(shù)均為,設(shè)最大靜摩擦力與滑動摩擦力大小相等,重力加速度為g,現(xiàn)對物塊

4、施加一水平向右的拉力f,則(c)a.長木板可能向右做勻加速運動b.長木板的加速度可能為c.地面對長木板的摩擦力可能等于fd.長木板受到水平面的摩擦力可能等于2mg解析:物塊對長木板最大摩擦力等于mg,長木板受到的地面的最大靜摩擦力為2mg,所以無論小物塊是否運動,小物塊對長木板的摩擦力均小于2mg,長木板均不會相對于地面滑動,選項a,b錯誤.小物塊在f的作用下,如果小物塊相對于長木板靜止,則地面對長木板的摩擦力等于f.如果小物塊相對于長木板滑動,地面對長木板的摩擦力等于mg,而且長木板受到水平面的摩擦力最大等于mg,選項c正確,d錯誤.4.(2017·宜春檢測)如圖所示,鋼鐵構(gòu)件a,

5、b疊放在卡車的水平底板上,卡車底板和b間動摩擦因數(shù)為1,a,b間動摩擦因數(shù)為2,卡車剎車的最大加速度為a,1g<a<2g,可以認(rèn)為最大靜摩擦力與滑動摩擦力大小相等.卡車沿平直公路行駛途中遇到緊急情況時,要求其剎車后在s0距離內(nèi)能安全停下,則卡車行駛的速度不能超過(b)a. b.c. d.解析:由于1g<a<2g,則1<2.當(dāng)卡車緊急剎車時,若構(gòu)件b恰好滑動,構(gòu)件a相對于b靜止,即卡車剎車的最大加速度am為1g.由運動學(xué)公式v2-=2ax得卡車的最大速度vm=,選項b正確.5.(2017·黑龍江高一檢測)如圖所示水平傳送帶a,b兩端點相距x=4 m,以v0

6、=2 m/s的速度(始終保持不變)順時針運轉(zhuǎn).現(xiàn)將一小煤塊(可視為質(zhì)點)無初速度地輕放至a點處,已知小煤塊與傳送帶間的動摩擦因數(shù)為0.4,g取10 m/s2.由于小煤塊與傳送帶之間有相對滑動,會在傳送帶上留下劃痕.則小煤塊從a運動到b的過程中(d)a.所用的時間是 s b.所用的時間是0.5 sc.劃痕長度是4 m d.劃痕長度是0.5 m解析:煤塊在傳送帶上滑動時,根據(jù)牛頓第二定律有mg=ma得煤塊加速度a=g=4 m/s2.當(dāng)煤塊速度增大到與傳送帶速度相同時,位移為x1=0.5 m<4 m之后煤塊隨傳送帶共同運動,因此煤塊先加速后勻速運動;加速時間為t1= s=0.5 s勻速時間為t

7、2=s=1.75 s煤塊從a運動到b的總時間為t=t1+t2=0.5 s+1.75 s=2.25 s,選項a,b錯誤;在加速階段煤塊與傳送帶的相對位移即為劃痕,則x=v0t1-x1=2×0.5 m-0.5 m=0.5 m,選項c錯誤,d正確.6.(2017·甘肅天水高一檢測)(多選)如圖所示,一水平方向足夠長的傳送帶以恒定的速率v1沿順時針方向傳動,傳送帶右端有一與傳送帶等高的光滑水平面,一物體以恒定的速率v2沿直線向左滑向傳送帶后,經(jīng)過一段時間又返回光滑水平面,速率為v2.則下列說法正確的是(bc)a.只有v1=v2時,才有v2=v1b.若v1>v2,則v2=v2c

8、.若v1<v2,則v2=v1d.不管v2多大,總有v2=v1解析:由于傳送帶足夠長,物體減速向左滑行,直到速度減為零,然后物體會在滑動摩擦力的作用下向右加速,分三種情況討論:如果v1>v2,物體一直相對傳送帶滑動,加速度不變,速度大小增大到等于v2時,物體恰好離開傳送帶,有v2=v2;如果v1=v2,物體同樣會一直相對傳送帶滑動,加速度不變,當(dāng)速度大小增大到等于v2時,物體恰好離開傳送帶,有v2=v2;如果v1<v2,物體會先在滑動摩擦力的作用下相對傳送帶滑動,加速度不變,當(dāng)速度增大到等于傳送帶速度時,物體不再受摩擦力而隨傳送帶一起向右勻速運動,有v2=v1;選項b,c正確,

9、a,d錯誤.7.(2017·莆田月考)如圖所示,質(zhì)量m=8 kg的小車靜止在光滑水平面上,在小車右端施加一水平拉力f=8 n,當(dāng)小車速度達到1.5 m/s時,在小車的右端輕輕放上可看做質(zhì)點的質(zhì)量m=2 kg的物體,物體與小車間的動摩擦因數(shù)=0.2,小車足夠長,物體從放上小車開始經(jīng)t=1.5 s的時間,則物體相對地面的位移為(g取10 m/s2)(b)a.1 m b.2.1 mc.2.25 m d.3.1 m解析:當(dāng)在車的右端放上物體時,對物體由牛頓第二定律得mg=ma1,則a1=g=2 m/s2對小車,有f-mg=ma2,則a2= m/s2=0.5 m/s2設(shè)經(jīng)過時間t0,物體和車的

10、速度相等,即v1=v2物體的速度v1=a1t0車的速度 v2=v+a2t0代入數(shù)值解得t0=1 s,v1=2 m/s在t0=1 s內(nèi)物體相對地面的位移為x1=a1=1 m當(dāng)物體與小車共速后,由牛頓第二定律得f=(m+m)a,a= m/s2=0.8 m/s2,后0.5 s物體的位移為x2=v1t1+a=2×0.5 m+×0.8×0.52 m=1.1 m則物體從放上小車開始經(jīng)t=1.5 s的時間,相對地面的位移為x=x1+x2=1 m+1.1 m=2.1 m,選項b正確,a,c,d錯誤.【教師備用】 (多選)如圖(甲)所示,靜止在水平面c上足夠長的木板b左端放著小物塊

11、a.某時刻,a受到水平向右的外力f作用,f隨時間t的變化規(guī)律如圖(乙)所示.已知a,b間最大靜摩擦力大于b,c之間的最大靜摩擦力,假設(shè)最大靜摩擦力等于滑動摩擦力.則在拉力逐漸增大的過程中,下列反映a,b運動過程中的加速度及a與b間摩擦力ff1,b與c間摩擦力ff2隨時間變化的圖線中正確的是(ac)解析:對ab整體,當(dāng)拉力f小于地面對整體的最大靜摩擦力時,整體加速度為零;當(dāng)拉力f大于地面對整體的最大靜摩擦力時,整體開始加速滑動,加速度為aa=;當(dāng)拉力足夠大時,a,b的加速度不同,對a有aa=由于1mg>2(m+m)g,故aa<aa,選項a正確,b錯誤;當(dāng)拉力f小于地面對整體的最大靜摩

12、擦力時,物塊a所受摩擦力與f大小相等,當(dāng)整體開始加速滑動后,對物塊a有f-ff1=ma;靜摩擦力ff1逐漸增加,但依然小于1mg;當(dāng)a,b發(fā)生相對滑動后,變?yōu)榛瑒幽Σ亮?大小為1mg,選項c正確;對ab整體,當(dāng)拉力f小于地面對整體的最大靜摩擦力時,整體加速度為零,ff2等于拉力;滑動后,ff2=2(m+m)g,保持不變,選項d錯誤.8.如圖所示,一足夠長的木板靜止在水平面上,質(zhì)量m=0.4 kg,長木板與水平面間的動摩擦因數(shù)1=0.1,一質(zhì)量m=0.4 kg的小滑塊以v0=1.8 m/s的速度從長木板的右端滑上長木板,滑塊與長木板間動摩擦因數(shù)2=0.4,小滑塊可看成質(zhì)點,重力加速度g取10 m/s2,求:(1)小滑塊剛滑上長木板時,長木板的加速度大小a1和小滑塊加速度大小a2;(2)小滑塊與長木板速度相等時,小滑塊相對長木板滑行的距離l;(3)從小滑塊滑上長木板到最后靜止下來的過程中,小滑塊運動的總距離x.解析:(1)小滑塊對長木板的滑動摩擦力ff2大于地面對長木板的滑動摩擦力ff1,長木板向左加速,小滑塊向左減速,根據(jù)牛頓第二定律,對木板有2mg-1(m+m)g=ma1對滑塊有2mg=ma2解得a1=2 m/s2,a2=4 m/s2.(2)小滑塊與長木板速度相等時,v0-a2t=a1t,得t=0.3 s小