【走向高考】2022屆高三物理人教版一輪復(fù)習(xí)習(xí)題：第3章-第4講專題：牛頓運(yùn)動(dòng)定律的綜合應(yīng)用

第三章第4講一、選擇題(1～5題為單選題，6～8題為多選題)1．(2022·海南三亞模擬)放在粗糙水平面上的物塊A、B用輕質(zhì)彈簧測(cè)力計(jì)相連，如圖所示，物塊與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為μ，今對(duì)物塊A施加一水平向左的恒力F，使A、B一起向左勻加速運(yùn)動(dòng)，設(shè)A、B的質(zhì)量分別為m、M，則彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為()A.eq\f(MF,m) B.eq\f(MF,M＋m)C.eq\f(F－μm＋Mg,m)M D.eq\f(F－μm＋Mg,m＋M)M[答案]B[解析]先以A、B整體為爭(zhēng)辯對(duì)象，它們受到豎直向下的重力(M＋m)g，豎直向上的支持力FN＝(M＋m)g，水平方向向左的拉力F，水平方向向右的摩擦力Ff＝μFN＝μ(M＋m)g。由牛頓其次定律得到：F－Ff＝F－μ(M＋m)g＝(M＋m)a①，再以B為爭(zhēng)辯對(duì)象，其受力為豎直向下的重力Mg，豎直向上的支持力FN′＝Mg，水平方向向左的彈簧拉力F′，水平方向向右的摩擦力Ff′＝μFN′＝μMg。由牛頓其次定律得到：F′－Ff′＝F′－μMg＝Ma，a＝eq\f(F′,M)－μg②，將②代入①整理得：F′＝eq\f(MF,M＋m)，所以選項(xiàng)B正確。2．(2022·福建四地六校聯(lián)考)如圖所示，傳送帶保持1m/s的速度順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)?，F(xiàn)將一質(zhì)量m＝0.5kg的物體輕輕地放在傳送帶的a點(diǎn)上，設(shè)物體與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.1，a、b間的距離L＝2.5m，則物體從a點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn)所經(jīng)受的時(shí)間為(g取10m/s2)()A.eq\r(5)s B．(eq\r(6)－1)sC．3s D．2.5s[答案]C[解析]物體在傳送帶上運(yùn)動(dòng)的加速度為a＝μg＝1m/s2，加速到與傳送帶共速的時(shí)間為t1＝eq\f(v,a)＝1s，加速的距離為x＝eq\f(v,2)t1＝0.5m，以后物體隨傳送帶勻速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t2＝eq\f(L－x,v)＝2s，則物體從a點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn)所經(jīng)受的時(shí)間為3s，選項(xiàng)C正確。3．(2022·貴州六校聯(lián)盟一聯(lián))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，則()A．x1肯定等于x2 B．x1肯定大于x2C．若m1>m2，則x1>x2 D．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－(m1＋m2)g＝(m1＋m2)a，再隔離b有：kx1－m2g＝m2a，聯(lián)立得：x1＝eq\f(m2F,km1＋m2)。當(dāng)沿水平方向拉著a時(shí)，先用整體法有：F＝(m1＋m2)a，再隔離b有：kx2＝m2a，聯(lián)立得：x2＝eq\f(m2F,km1＋m2)，故x1＝x2，所以只有A項(xiàng)正確。4.(2022·河南濮陽(yáng)二模)如圖是一條足夠長(zhǎng)的淺色水平傳送帶在自左向右勻速運(yùn)行?，F(xiàn)將一個(gè)木炭包無(wú)初速地放在傳送帶的最左端，木炭包在傳送帶上將會(huì)留下一段黑色的徑跡。下列說(shuō)法中正確的是()A．黑色的徑跡將消滅在木炭包的左側(cè)B．木炭包的質(zhì)量越大，徑跡的長(zhǎng)度越短C．傳送帶運(yùn)動(dòng)的速度越大，徑跡的長(zhǎng)度越短D．木炭包與傳送帶間動(dòng)摩擦因數(shù)越大，徑跡的長(zhǎng)度越短[答案]D[解析]木炭包與傳送帶相對(duì)滑動(dòng)的距離為黑色徑跡的長(zhǎng)度，當(dāng)放上木炭包后傳送帶相對(duì)于木炭包向右滑動(dòng)，所以黑色徑跡應(yīng)消滅在木炭包的右側(cè)，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，設(shè)木炭包的質(zhì)量為m，傳送帶的速度為v，木炭包與傳送帶間動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，則對(duì)木炭包有μmg＝ma，木炭包加速的時(shí)間t＝eq\f(v,a)＝eq\f(v,μg)，該過(guò)程傳送帶的位移x1＝vt＝eq\f(v2,μg)，木炭包的位移x2＝eq\x\to(v)t＝eq\f(v,2)t＝eq\f(v2,2μg)，黑色徑跡的長(zhǎng)度Δx＝x1－x2＝eq\f(v2,2μg)，由上式可知徑跡的長(zhǎng)度與木炭包的質(zhì)量無(wú)關(guān)，傳送帶的速度越大，徑跡越長(zhǎng)，木炭包與傳送帶間動(dòng)摩擦因數(shù)越大，徑跡越短，選項(xiàng)C正確。5.(2022·山西四校聯(lián)考)如圖所示，一固定桿與水平方向夾角為θ，將一質(zhì)量為m1的滑塊套在桿上，通過(guò)輕繩懸掛一個(gè)質(zhì)量為m2的小球，桿與滑塊之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ。若滑塊與小球保持相對(duì)靜止以相同的加速度a一起運(yùn)動(dòng)，此時(shí)繩子與豎直方向夾角為β，且θ<β，則滑塊的運(yùn)動(dòng)狀況是()A．沿著桿加速下滑 B．沿著桿加速上滑C．沿著桿減速下滑 D．沿著桿減速上滑[答案]D[解析]本題考查牛頓其次定律、力的合成與分解的應(yīng)用和整體法、隔離法，意在考查考生對(duì)牛頓其次定律的應(yīng)用。把滑塊和球看做一個(gè)整體受力分析，沿桿方向和垂直桿方向建立直角坐標(biāo)系，若速度方向向下，則沿桿方向，有(m1＋m2)gsinθ－f＝(m1＋m2)a，垂直桿方向，有FN＝(m1＋m2)gcosθ，又f＝μFN，解得a＝gsinθ－μgcosθ，對(duì)小球，有a>gsinβ，所以gsinθ－μgcosθ>gsinβ，gsinθ－gsinβ>μgcosθ，由于θ<β，所以gsinθ－gsinβ<0，但μgcosθ>0，所以假設(shè)不成立，即速度的方向肯定向上，由于加速度方向向下，所以滑塊沿桿減速上滑，故選項(xiàng)D正確。6．(2022·山東濰坊一中檢測(cè))如圖所示，甲、乙兩車均在光滑的水平面上，質(zhì)量都是M，人的質(zhì)量都是m，甲車上的人用力F推車，乙車上的人用等大的力F拉繩子(繩與滑輪的質(zhì)量和摩擦均不計(jì))；人與車始終保持相對(duì)靜止。下列說(shuō)法正確的是()A．甲車的加速度大小為eq\f(F,M)B．甲車的加速度大小為0C．乙車的加速度大小為eq\f(2F,M＋m)D．乙車的加速度大小為0[答案]BC[解析]將甲圖中的人和車視為一整體，其在水平方向受的合外力為0(人的推力F是內(nèi)力)，故a甲＝0，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，選項(xiàng)B正確。將乙圖中的人和車視為一整體，其在水平方向受的外力為2F，由牛頓其次定律知：a乙＝eq\f(2F,M＋m)，則選項(xiàng)C正確，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。7．(2022·河北正定中學(xué)第一次月考)如圖所示，A、B、C三球的質(zhì)量均為m，輕質(zhì)彈簧一端固定在斜面頂端、另一端與A球相連，A、B間由一輕質(zhì)細(xì)線連接，B、C間由一輕桿相連。傾角為θ的光滑斜面固定在地面上，彈簧、細(xì)線與輕桿均平行于斜面，初始系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)，細(xì)線被燒斷的瞬間，下列說(shuō)法正確的是()A．A球的加速度沿斜面對(duì)上，大小為gsinθB．C球的受力狀況未變，加速度為0C．B、C兩球的加速度均沿斜面對(duì)下，大小均為gsinθD．B、C之間桿的彈力大小為0[答案]CD[解析]據(jù)題意，細(xì)線未燒斷前對(duì)A球受力分析，受力如圖。由于A球處于靜止?fàn)顟B(tài)，則據(jù)平衡條件有：F＝GAsinθ＋TA＝3mgsinθ；現(xiàn)將細(xì)線燒斷，據(jù)彈簧彈力具有瞬間保持原值的特性，則對(duì)A球有：F－GAsinθ＝ma，故A球此時(shí)加速度為a＝2gsinθ，方向沿斜面對(duì)上，A選項(xiàng)錯(cuò)誤；細(xì)線燒斷后B、C球整體只受到重力和支持力，則加速度a＝gsinθ，方向沿斜面對(duì)下，所以B、C之間沒(méi)有相互作用力，故C、D選項(xiàng)正確，B選項(xiàng)錯(cuò)誤。8．(2022·山東濟(jì)南一模)如圖甲所示，木板OA可繞軸O在豎直平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，某爭(zhēng)辯小組利用此裝置探究物塊在方向始終平行于木板向上、大小為F＝8N的力作用下加速度與傾角的關(guān)系。已知物塊的質(zhì)量m＝1kg，通過(guò)DIS試驗(yàn)，描繪出了如圖乙所示的加速度大小a與傾角θ的關(guān)系圖線(θ<90°)。若物塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.2，假定物塊與木板間的最大靜摩擦力始終等于滑動(dòng)摩擦力，g取10m/s2。則下列說(shuō)法中正確的是()A．由圖象可知木板與水平面的夾角處于θ1和θ2之間時(shí)，物塊所受摩擦力肯定為零B．由圖象可知木板與水平面的夾角大于θ2時(shí)，物塊所受摩擦力肯定沿木板向上C．依據(jù)題意可以計(jì)算得出物塊加速度a0的大小為6m/s2D．依據(jù)題意可以計(jì)算當(dāng)θ＝45°時(shí)，物塊所受摩擦力為Ff＝μmgcos45°＝eq\r(2)N[答案]BC[解析]由圖象可知木板與水平面的夾角處于θ1和θ2之間時(shí)，物塊的加速度為零，當(dāng)θ＝θ1時(shí)，物體所受的摩擦力沿斜面對(duì)下，當(dāng)θ＝θ2時(shí)，物體所受的摩擦力沿斜面對(duì)上，木板與水平面的夾角大于θ2時(shí)，物塊所受摩擦力肯定沿木板向上，A錯(cuò)誤，B正確；當(dāng)θ＝0時(shí)，F(xiàn)一μmg＝ma0，即8N－0.2×1×10N＝1kg×a0，所以a0＝6m/s2，C正確；當(dāng)θ＝45°時(shí)，物塊保持靜止，受到靜摩擦力作用，D錯(cuò)誤。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(yùn)動(dòng)的v－t圖象，a、b兩條圖象，一條是沿運(yùn)動(dòng)方向有推力作用的圖象，一條是沒(méi)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________。[答案]a1N2N[解析]由于兩種狀況都是減速運(yùn)動(dòng)，所以受推力時(shí)加速度減小。由圖象知aa＝－eq\f(1,3)m/s2，ab＝－eq\f(2,3)m/s2，F(xiàn)＋Ff＝maa，F(xiàn)f＝mab，解得F＝1N，F(xiàn)f＝－2N。10.質(zhì)量為0.8kg的物體在一水平面上運(yùn)動(dòng)，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(shí)的v－t圖象，圖象b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(yùn)動(dòng)，圖象a表示減速運(yùn)動(dòng)，由圖象a知，a減＝1.5m/s2，所以摩擦力Ff＝ma減＝1.2N。由圖象b知，a加＝0.75m/s2，由于F－Ff＝ma加，所以F＝1.8N。11.(2022·山東威海一模)如圖所示，AB為半徑為R＝0.45m的光滑eq\f(1,4)圓弧，它固定在水平平臺(tái)上，軌道的B端與平臺(tái)相切。有一小車停在光滑水平面上緊靠平臺(tái)且與平臺(tái)等高，小車的質(zhì)量為M＝1.0kg，長(zhǎng)L＝1.0m?，F(xiàn)有一質(zhì)量為m＝0.5kg的小物體從A點(diǎn)靜止釋放，滑到B點(diǎn)后順當(dāng)滑上小車，物體與小車間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ＝0.4，g取10m/s2。(1)求小物體滑到軌道上的B點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道的壓力。(2)求小物體剛滑到小車上時(shí)，小物體的加速度a1和小車的加速度a2各為多大？(3)試通過(guò)計(jì)算說(shuō)明小物體能否從小車上滑下？求出小車最終的速度大小。[答案](1)15N(2)a1＝4m/s2a2＝2m/s2(3)不會(huì)，1.0m/s[解析](1)小物體在圓弧上滑動(dòng)，由動(dòng)能定理得mgR＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)圓弧最低點(diǎn)，由牛頓其次定律得FB－mg＝eq\f(mv\o\al(2,0),R)由牛頓第三定律和小物體對(duì)軌道的壓力FB′＝FB＝15N。(2)小物體：μmg＝ma1小車：μmg＝Ma2，a1＝4m/s2，a2＝2m/s2(3)設(shè)小物體沒(méi)有從小車上滑下去，則最終兩者速度相等v0－a1t＝a2t，x1＝v0t－eq\f(1,2)a1t2，x2＝eq\f(1,2)a2t2相對(duì)位移Δx＝x1－x2＝0.75m<1m物體沒(méi)有從小車上滑下去，最終和小車以相同的速度運(yùn)動(dòng)v＝a2t＝1.0m/s。12．(2022·河南中原名校聯(lián)考)質(zhì)量M＝9kg、長(zhǎng)L＝1m的木板在動(dòng)摩擦因數(shù)μ1＝0.1的水平地面上向右滑行，當(dāng)速度v0＝2m/s時(shí)，在木板的右端輕放一質(zhì)量m＝1kg的小物塊如圖所示。小物塊剛好滑到木板左端時(shí)，物塊和木板達(dá)到共同速度。取g＝10m/s2，求：(1)從物塊放到木板上到它們達(dá)到相同速度所用的時(shí)間t；(2)小物塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ2。[答案](1)1s(2)0.08[解析](1)設(shè)木板在時(shí)間t內(nèi)的位移為x1，加速度為a1，物塊的加速度大小為a2，時(shí)間t內(nèi)的位移為x2，則有x1＝v0t－eq\f(1,2)a1t2①x2＝eq\f(1,2)a2t2②位移關(guān)系x1＝L＋x2③速度關(guān)系v0－a1t＝a2t④聯(lián)立①②③④式，代入數(shù)據(jù)得t＝1s⑤(2)依據(jù)牛頓其次定律，對(duì)物塊有μ2mg＝ma2⑥對(duì)木板有μ2mg＋μ1(M＋m)g＝Ma1⑦聯(lián)立④⑤⑥⑦式，代入數(shù)據(jù)解得μ2＝0.0813.(2022·西安一中檢測(cè))如圖所示，傳送帶與地面傾角θ＝37°，從A到B長(zhǎng)度為16m，傳送帶以10m/s的速度逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。在傳送帶上端A處無(wú)初速度的放一個(gè)質(zhì)量為0.5kg的物體，它與傳送帶之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.5。求物體從A運(yùn)動(dòng)到B所用時(shí)間是多少？(sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，g＝10m/s2)[答案]2s[解析]物體放在傳送帶上后，開(kāi)頭的階段，由于傳送帶的速度大于物體的速度，物體所受的摩擦力沿傳送帶向下，受力如圖甲所示，物體由靜止加速，由牛頓其次定律得mgsinθ＋μmgcosθ＝ma1解得a1＝10m/s2物體加速到與傳送帶相同的速度需要的時(shí)間為t1＝eq\f(v,a1)＝eq