高考物理一輪復習訓練第3章能力課牛頓運動定律的綜合應用

第三章能力課知識鞏固練習1．在升降電梯內(nèi)的地面上放一體重計，電梯靜止時，曉敏同學站在體重計上，體重計示數(shù)為50kg，電梯運動過程中，某一段時間內(nèi)曉敏同學發(fā)現(xiàn)體重計示數(shù)如圖所示，在這段時間內(nèi)，A．曉敏同學所受的重力變小了B．曉敏同學對體重計的壓力小于體重計對曉敏的支持力C．電梯一定在豎直向下運動D．電梯的加速度大小為eq\f(g,5)，方向一定豎直向下【答案】D【解析】在這段時間內(nèi)曉敏處于失重狀態(tài)，她對體重計的壓力變小了，而她的重力沒有改變，A錯誤；曉敏對體重計的壓力與體重計對曉敏的支持力是作用力與反作用力的關(guān)系，大小相等，B錯誤；人處于失重狀態(tài)，加速度向下，運動方向可能向上減速，也可能向下加速，故C錯誤；以豎直向下為正方向，有mg－F＝50g－40g＝ma，解得a＝eq\f(g,5)m/s2，方向豎直向下，故D正確2．(2021屆青島質(zhì)檢)在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．當機車在東邊拉著這列車廂以大小為a的加速度向東行駛時，連接某兩相鄰車廂的掛鉤P和Q間的拉力大小為F；當機車在西邊拉著這列車廂以大小為eq\f(1,3)a的加速度向西行駛時，P和Q間的拉力大小仍為F，不計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()A．8 B．10C．15 D．18【答案】A【解析】設(shè)P、Q兩邊的車廂數(shù)為p和q，當機車在東邊拉時，根據(jù)牛頓第二定律得F＝mpa，當機車在西邊拉時，根據(jù)牛頓第二定律得F＝mq·eq\f(1,3)a，根據(jù)以上兩式可得eq\f(p,q)＝eq\f(1,3)，所以兩邊車廂的數(shù)目可能是1和3，或2和6，或3和9，或4和12等，所以總的車廂的數(shù)目可能是4、8、12、16，所以可能的是A，而B、C、D不可能．3．如圖所示是某同學站在力傳感器上，做下蹲和起立的動作時記錄的力隨時間變化的圖線，縱坐標為力(單位為N)，橫坐標為時間(單位為s)．由圖像可知，該同學的體重約為650N，除此以外，還可以得到以下信息()A．該同學做了兩次下蹲—起立的動作B．該同學做了四次下蹲—起立的動作C．下蹲過程中人處于失重狀態(tài)D．下蹲和起立過程中人都處于超重狀態(tài)【答案】A【解析】人下蹲的動作分別有失重和超重兩個過程，先是加速下降失重，到達一個最大速度后再減速下降超重，先失重再超重，起立對應的是先超重再失重．由圖像可知，該同學做了兩次下蹲—起立的動作，故A正確，B錯誤；由圖像看出下蹲過程既有失重又有超重，且先失重后超重，起立過程中先超重后失重，故C、D均錯誤．4．(2021屆江西名校聯(lián)考)某籃球運動員將籃球豎直向上拋出，籃球在最高點離接球手的距離為1.8m，該運動員接球的整個過程的時間約為0.1s(忽略空氣阻力，g取10A．接球時球的速度大小為3B．籃球自由下落時間約為1.2sC．手受到的平均作用力的大小是籃球重力大小的7倍D．手接籃球的整個過程，籃球處于失重狀態(tài)【答案】C【解析】由運動規(guī)律可得，籃球下落到該運動員手處的速度，由v2＝2gh解得v＝6m/s，籃球的下落時間t1＝eq\f(v,g)＝0.6s，故A、B錯誤；從接觸該運動員手到停止運動，籃球的加速度a＝eq\f(v,t2)＝60m/s2，根據(jù)牛頓定律F－mg＝ma，可得F＝7mg，故C正確；在運動員接籃球的整個過程，籃球做減速運動，加速度方向向上，籃球處于超重狀態(tài)，故D錯誤．5．(多選)如圖所示為用絞車拖物塊的示意圖．拴接物塊的細線被纏繞在輪軸上，輪軸逆時針轉(zhuǎn)動從而拖動物塊．已知輪軸的半徑R＝0.5m，細線始終保持水平；被拖動物塊的質(zhì)量m＝1kg，與地面間的動摩擦因數(shù)μ＝0.5；輪軸的角速度隨時間變化的關(guān)系是ω＝2trad/s，g＝10mA．物塊做勻速運動B．物塊做勻加速直線運動，加速度大小是1mC．繩對物塊的拉力是5ND．繩對物塊的拉力是6N【答案】BD【解析】由題意知，物塊的速度v＝ωR＝2t×0.5，又因v＝at，則可得a＝1m/s2，故A錯誤，B正確；由牛頓第二定律可得物塊所受合外力F＝ma＝1N，F(xiàn)＝T－f，地面摩擦阻力f＝μmg＝0.5×1×10N＝5N，則繩子拉力T＝f＋F＝(5＋1)N＝66．(多選)(2021屆合肥質(zhì)檢)如圖甲所示，為測定物體沖上粗糙斜面能達到的最大位移x與斜面傾角θ的關(guān)系，將某一物體每次以大小不變的初速度沿足夠長的斜面向上推出，調(diào)節(jié)斜面與水平方向的夾角θ，實驗測得x與斜面傾角θ的關(guān)系如圖乙所示，g取10m/s2，A．物體的初速度v0＝6B．物體與斜面間的動摩擦因數(shù)μ＝0.6C．取不同的傾角θ，物體在斜面上能達到的位移x的最小值xmin＝1D．當某次θ＝30°時，物體達到最大位移后將沿斜面下滑【答案】AC【解析】物體在粗糙斜面上向上運動，根據(jù)牛頓第二定律mgsinθ＋μmgcosθ＝ma，得加速度為a＝gsinθ＋μgcosθ，由運動學公式當θ＝90°時，veq\o\al(2,0)＝2gx，可得v0＝eq\r(2gx)＝6m/s，當θ＝0時，veq\o\al(2,0)＝2μgx′，可得μ＝eq\f(v\o\al(2,0),2gx′)＝eq\f(3,4)，故A正確，B錯誤；根據(jù)運動學公式得物體能達到的位移x＝eq\f(v\o\al(2,0),2gsinθ＋μgcosθ)，由輔助角公式有veq\o\al(2,0)＝2eq\r(1＋μ2)·gsin(θ＋α)·x，可得位移x的最小值xmin＝eq\f(v\o\al(2,0),2g\r(1＋μ2))＝1.44m，故C正確；當θ＝30°時，因為μ＞tanθ，所以物體在斜面上停止后，不會下滑，故D錯誤．綜合提升練習7．(多選)我國高鐵技術(shù)處于世界領(lǐng)先水平，和諧號動車組由動車和拖車編組而成，提供動力的車廂叫動車，不提供動力的車廂叫拖車．假設(shè)動車組各車廂質(zhì)量均相等，動車的額定功率都相同，動車組在水平直軌道上運行的過程中阻力與車重成正比，某列動車組由8節(jié)車廂組成，其中第1和5節(jié)車廂為動車，其余為拖車，則該動車組()A．啟動時乘客受到車廂作用力的方向與車運動的方向相反B．做勻加速運動時，第5、6節(jié)與第6、7節(jié)車廂間的作用力之比為3∶2C．進站時從關(guān)閉發(fā)動機到停下來滑行的距離與關(guān)閉發(fā)動機時的速度成正比D．與改為4節(jié)動車帶4節(jié)拖車的動車組最大速度之比為1∶2【答案】BD【解析】列車啟動時，乘客隨車廂一起加速，加速度方向與車的運動方向相同，故在水平方向上乘客所受車廂的作用力方向與車運動方向相同，在豎直方向上車廂對人的作用力方向向上，A錯誤．對動車組，由牛頓第二定律有2F－8kmg＝8ma，則a＝eq\f(F,4m)－kg，以6、7、8節(jié)車廂為整體有F56＝3ma＋3kmg＝0.75F；對7、8節(jié)有F67＝2ma＋2kmg＝0.5F，則5、6節(jié)與7、8節(jié)間作用力之比為3∶2，B正確．由kMgs＝eq\f(1,2)Mv2可得s＝eq\f(v2,2kg)，則C錯誤．8節(jié)車廂有2節(jié)動車時的最大速度vm1＝eq\f(2P,8kmg)．同理有4節(jié)動車時的最大速度vm2＝eq\f(4P,8kmg)，則eq\f(vm1,vm2)＝eq\f(1,2)，D正確．8．如圖所示，長為L＝2m、質(zhì)量為M＝8kg的木板放在水平地面上，木板向右運動的速度v0＝6m/s時，在木板前端輕放一個大小不計、質(zhì)量為m＝2kg的小物塊．木板與地面、物塊與木板間的動摩擦因數(shù)均為μ＝0.2，g＝10m(1)物塊及木板的加速度大??；(2)物塊滑離木板時的速度大?。敬鸢浮?1)2m/s23m/s2(2)【解析】(1)物塊的加速度am＝μg＝2m/s對木板有μmg＋μ(M＋m)g＝MaM，解得aM＝3m/s(2)設(shè)物塊經(jīng)時間t從木板滑離，則L＝v0t－eq\f(1,2)aMt2－eq\f(1,2)amt2，解得t1＝0.4s或t2＝2s(因物塊已滑離木板，故舍去)，滑離木板時物塊的速度v＝amt1＝0.89．如圖所示，傾角為37°，長l＝16m的傳送帶，轉(zhuǎn)動速度v＝10m/s，動摩擦因數(shù)μ＝0.5，在傳送帶頂端A處無初速度地釋放一個質(zhì)量m＝0.5kg的物體．已知sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，g＝10m/s(1)傳送帶順時針轉(zhuǎn)動時，物體從頂端A滑到底端B的時間；(2)傳送帶逆時針轉(zhuǎn)動時，物體從頂端A滑到底端B的時間．【答案】(1)4s(2)2s【解析】(1)傳送帶順時針轉(zhuǎn)動時，物體相對傳送帶向下運動，則物體所受滑動摩擦力沿斜面向上，物體相對傳送帶向下勻加速運動，根據(jù)牛頓第二定律有mgsin37°－μmgcos37°＝ma，則a＝gsin37°－μgcos37°＝2m/s根據(jù)l＝eq\f(1,2)at2得t＝4s．(2)傳送帶逆時針轉(zhuǎn)動時，當物體下滑速度小于傳送帶轉(zhuǎn)動速度時，物體相對傳送帶向上運動，則物體所受滑動摩擦力沿傳送帶向下，設(shè)物體的加速度大小為a1，由牛頓第二定律得mgsin37°＋μmgcos37°＝ma1，則有a1＝eq\f(mgsin37°＋μmgcos37°,m)＝10m/s2，設(shè)當物體運動速度等于傳送帶轉(zhuǎn)動速度時經(jīng)歷的時間為t1，位移為x1，則有t1＝eq\f(v,a1)＝eq\f(10,10)s＝1s，x1＝eq\f(1,2)a1teq\o\al(2,1)＝5m＜l＝16m．當物體運動速度等于傳送帶速度瞬間