專題：牛頓運動定律的綜合應(yīng)用

..可修編...可修編.專題：牛頓運動定律的綜合應(yīng)用一、選擇題1.(2012?)如圖所示,一名消防隊員在模擬演習(xí)訓(xùn)練中，沿著長為12m的豎立在地面上的鋼管往下滑。已知這名消防隊員的質(zhì)量為60kg,他從鋼管頂端由靜止開始先勻加速再勻減速下滑，滑到地面時速度恰好為零。如果他加速時的加速度大小是減速時的2倍，下滑的總時間為3s,。取10川展，那么()―該消防隊員加速與減速過程的時間之比為1：28.該消防隊員加速與減速過程的時間之比為2：1已加速與減速過程中所受摩擦力大小之比為1：7口.加速與減速過程中所受摩擦力大小之比為2：7■案］AC［解析］由v=a3，v=a*聯(lián)立解得t1：t2=1：2,人正確，B錯誤；由t+t=3s可得1=1s,t=2s,由L」丫l可知般81/5,1 2 1 2 2a1=8m/s2,a2=4m/s2。由mg—frmajmg—fr-ma/得f1:f「17,CF確，D錯誤。2.（2012?）如圖所示,位于豎直平面的固定光滑圓環(huán)軌道與水平面相切于乂點，與豎直墻壁相切于A點，豎直墻壁上另一點8與乂的連線和水平面的夾角為60°,?是圓環(huán)軌道的圓心。已知在同一時刻,@、匕兩球分別由A、B兩點從靜止開始沿光滑傾斜直軌道運動到M點;c球由C點自由下落到乂點；則（）0北@球最先到達(dá)乂點8.匕球最先到達(dá)乂點Cc球最先到達(dá)M點口.@球最后到達(dá)乂點［答案］C［解析］由幾何關(guān)系可得，A、C兩點等高且0乂的長度等于圓環(huán)的半徑R,所以8乂的長度為2R,4乂的長度為、/團(tuán)/球的加速度大小為gsin45°,b球的加速度大小為gsin60°,c球的加速度大小為g,由1 吃Xx=2at2得t="；：a，結(jié)合三個小球加速度大小的表達(dá)可得小球最先到達(dá)乂點，故選項CF確。3.（2012?五校質(zhì)檢）如圖所示，將兩相同的木塊@、匕置于粗糙的水平地面上，中間用一輕彈簧連接，兩側(cè)用細(xì)繩固定于墻壁。開始時@、匕均靜止，彈簧處于伸長狀態(tài)，兩細(xì)繩均有拉力，@所受摩擦力Ffaw0,匕所受摩擦力F=0,現(xiàn)將右側(cè)細(xì)繩剪斷，則剪斷瞬間（）fbA:大小不變B.二方向改變CFfb仍然為零口.Ffb方向向右［答案］AD［解析］系統(tǒng)初始處于平衡狀態(tài)，當(dāng)剪斷右側(cè)細(xì)線后，細(xì)繩彈力可發(fā)生突變，而彈簧上彈力不可突變。故匕此時只受彈簧向左彈力，相對地面有向左運動趨勢和地面間存在向右摩擦力，口正確；而@物體由于所受彈力不變，故其受力情況不改變，F(xiàn)fa大小方向均不變，A對。4.（2012?模擬）一條足夠長的淺色水平傳送帶自左向右勻速運行?，F(xiàn)將一個木炭包無初速地放在傳送帶的最左端，木炭包在傳送帶上將會留下一段黑色的徑跡。下列說法中正確的是（ ）北黑色的徑跡將出現(xiàn)在木炭包的左側(cè)8.木炭包的質(zhì)量越大，徑跡的長度越短C傳送帶運動的速度越大，徑跡的長度越短口.木炭包與傳送帶間動摩擦因數(shù)越大，徑跡的長度越短［答案］D［解析］黑色徑跡是木炭包和傳送帶相對滑動產(chǎn)生的，在木炭包與傳送帶共速前，由于傳送帶的速度大于木炭包的速度，故黑色徑跡出現(xiàn)在木炭包的右側(cè)，A錯；黑色徑跡的長度等于二者共速前的位移之差，設(shè)傳送帶的速度為v,傳送帶與木炭包間的動摩擦因數(shù)為比則木炭包的加速度為@=國，木炭包達(dá)到與傳送帶共速用時為1=0口，木炭包的位移］=丫2/23，傳送帶的位移x2=vt=v23g,二者的相對位移x=x2-x1=V2/2pg,可知黑色徑跡的長度與木炭包的質(zhì)量無關(guān)，B、C錯，D對。5.(2012?二次聯(lián)考)如圖甲所示，用一水平外力F拉著一個靜止在傾角為e的光滑斜面上的物體，逐漸增大F,物體做變加速運動，其加速度a隨外力F變化的圖象如圖乙所示，若重力加速度。取10印演。根據(jù)圖乙中所提供的信息可以計算出( )北物質(zhì)的質(zhì)量8.斜面的傾角。物體能靜止在斜面上所施加的最小外力口.加速度為6川&時物體的速度［答案］ABC［解析］物體沿斜面向上做變加速運動，有Fcose-mgsine二ma,acos0二』_F—gsine,由縱軸的截距可知,gsin0=6,0=37°,B對；選擇一組a、F代入可求出物體的質(zhì)量，A對；當(dāng)@=0,可知物體靜止在斜面上的最小外力,C對；無法求出加速度為6m/S2時物體的速度,D錯?？疾榕ｎD第二定律，圖象分析。(2012?長郡中學(xué)高三月考二)如圖所示，光滑水平地面上的小車質(zhì)量為乂，站在小車水平底板上的人質(zhì)量為m,且田力乂。人用一根跨過定滑輪的繩子拉小車，定滑輪上下兩側(cè)的繩子都保持水平，不計繩與滑輪之間的摩擦。在人和車一起向右加速運動的過程中，下列說確的是()片人受到向左的摩擦力8.人受到向右的摩擦力仁人拉繩的力越大，人和車的加速度越大口.人拉繩的力越大，人和車的摩擦力越大［答案］CD［解析］本題考查整體法、隔離法和牛頓第二定律的應(yīng)用。設(shè)繩的拉力為F,對人和車整體則有：2F=(M+m)a,故人拉繩的力越大，人和車的加速度越大，C正確；假設(shè)人受到的摩擦力水平向左，對人有：F-Ff=ma,聯(lián)立兩式解得打=冷?F,故人拉繩的力越大，人和車的摩擦力越大，口正確；由Ff=M，m?F得；若M>m,人受到的摩擦力向左，若乂=田，人和車間沒有摩擦力，若乂<川，人受到的摩擦力向右，AB錯誤。本題難度中等。（2012?名校質(zhì)檢）如圖所示，質(zhì)量為m的物體用細(xì)繩拴住放在水平粗糙傳送帶上，物體距傳送帶左端距離為1,穩(wěn)定時繩與水平方向的夾角為。，當(dāng)傳送帶分別以》（的速度逆時針轉(zhuǎn)動時",^，繩中的拉力分別為F1,F2；若剪斷細(xì)繩時，物體到達(dá)左端的時間分別為t1,t2,則下列說確的是（）A.F<FB,F=FC.t1一定大于1『.［可能等于t2［答案］BD［解析］本題考查傳送帶模型的應(yīng)用。不論傳送帶的速度大小是多少，物體與傳送帶間的滑動摩擦力是一樣的，分析物體受力情況，其所受的合力為零，則F「F2；4L的大小未知，物塊在傳送帶上的運動情況不能確定，所以1可能等于1。128.如圖所示，48為固定在小車上的水平橫桿，木塊乂穿在水平橫桿上，乂又通過輕繩懸吊著一個小鐵球印，此時小車以大小為@的加速度向右做勻加速運動，而乂、田均相對小車靜止，輕繩與豎直方向的夾角為。，若小車的加速度逐漸增大，乂始終和小車保持相對靜止，當(dāng)加速度增加到2@后，則()——一北橫桿對乂的摩擦力增加到原來的2倍8.橫桿對乂的彈力保持不變C輕繩與豎直方向的夾角增加到原來的2倍D.輕繩的拉力增加到原來的2倍［答案］AB［解析］取乂和田構(gòu)成的整體為研究對象，豎直方向受到桿的支持力與總重力平衡，水平方向滿足F=(M+m)a,其中F表示桿對木塊M的摩擦力，當(dāng)加速度增加到2a時，橫桿對乂的摩擦力增加到原來的2倍，故A、BF確；對小球進(jìn)行受力分析：當(dāng)加速度為a時，輕繩與［Fsin0=ma a豎直方向的夾角為9,輕繩拉力為F,所以有LT八,得5=T ［FTcos9=mg g忸門9;當(dāng)加速度為2a時，設(shè)輕繩與豎直方向夾角為9’,輕繩的拉力為F’，所以有口，Sin；「2ma,得魯50’，由以上各式得，T [FT'cos0'=mggtan。=2tan0,故0′寺20,['寺2],所以C、D錯。二、非選擇題9.如圖所示為質(zhì)量為3kg的物體在水平地面上運動的丫八圖象，a、b兩條圖象，一條是沿運動方向有推力作用的圖象，一條是沒有推力作用的圖象，則有推力作用的速度圖象是 ，物體受到推力大小是 ，摩擦力大小是 ?！霭竇a1N2N[解析]由于兩種情況都是減速運動，所以受推力時加速度減小。由圖象知a=，m/S2,a=-2m/S2,F+F=ma,F=ma,解得F=1N,a3 b3 fafbFf二-2NO.質(zhì)量為0.8kg的物體在一水平面上運動，如圖所示的兩條直線分別表示物體受到水平拉力作用和不受拉力作用時的v-t圖象，圖象匕與上述的 狀態(tài)相符,該物體所受到的拉力是 N。［答案］受水平拉力作用1.8［解析］由圖象知，圖象b表示加速運動，圖象a表示減速運動，由圖象@知，a減=1.5川心,所以摩擦力^=川@減=1.2N。由圖象匕知，@加=0.75由展，因為F—Ff=ma加，所以F=1.8N。.(2012?)如圖所示，長1=9印的木板質(zhì)量為乂=50卜。，木板置于水平地面上，木板與地面間的動摩擦因數(shù)為U=0.1,質(zhì)量為m=25kg的小孩立于木板左端，木板與人均靜止，人以丫41^2的加速度勻加速向右奔跑至板的右端，求：⑴木板運動的加速度@的大??；2(2)小孩從開始奔跑至到達(dá)木板右端所經(jīng)歷的時間。［答案］(1)0.5m/s2(2)2s［解析］⑴小孩的加速度為牛木板的加速度為a2,設(shè)小孩與板間的相互作用力大小為F,根據(jù)牛頓第二定律：對小孩有F=ma1對木板有：F-p(M+m)g=Ma2解得a=0.5m/s22（2）由幾何關(guān)系得：代入數(shù)據(jù)解得1=2$.（2012?調(diào)研考試）如圖所示，水平面上有一固定著輕質(zhì)定滑輪O的木塊人，它的上表面與水平面平行，它的右側(cè)是一個傾角9=37°的斜面。放置在人上的物體8和物體?通過一輕質(zhì)細(xì)繩相連，細(xì)繩的一部分與水平面平行，另一部分與斜面平行?，F(xiàn)對人施加一水平向右的恒力F,使A、B、5恰好保持相對靜止。已知人、B、?的質(zhì)量均為田，重力加速度為。，不計一切摩擦，求恒力F的大小。（sin37。=0.6,cos37°=0.8)［答案］mg［解析］設(shè)繩的力為「斜面的支持力為卜系統(tǒng)加速度為@,以8為研究對象T=ma,以?為研究對象Fsin0-Tcos0=maNFcos0+TsinQ=mgN聯(lián)立解得@二g。3以A、B、C為整體F=3ma,^F=mg。.如圖甲所示，力傳感器人與計算機相連接，可獲得力隨時間變化的規(guī)律。將力傳感器固定在光滑水平桌面上，測力端通過輕質(zhì)細(xì)繩與一滑塊相連，調(diào)節(jié)傳感器高度使細(xì)繩水平，滑塊放在較長的小車上，滑塊的質(zhì)量m=1.0kg,小車的質(zhì)量為乂=。65卜。。一根輕質(zhì)細(xì)繩跨過光滑的定滑輪，其一端連接小車，另一端系一只空沙桶，調(diào)節(jié)滑輪可使桌面上部細(xì)繩水平，整個裝置先處于靜止?fàn)顟B(tài)?，F(xiàn)打開傳感器的同時緩慢向沙桶里倒入沙子，當(dāng)小車剛好開始運動時，立即停止倒沙子。若力傳感器采集的F-t圖象如乙圖所示，請結(jié)合該圖象，求：(重力加速度。=10印展)*FfNL00123'4'5；9甲 乙(1)小車剛開始運動時沙桶及所裝沙子的總質(zhì)量m0和滑塊與小車間的動摩擦因數(shù)之(2)小車運動穩(wěn)定后的加速度大小。［答