(課標(biāo)通用)高考物理一輪復(fù)習(xí) 作業(yè)13 牛頓運(yùn)動(dòng)定律綜合應(yīng)用(含解析)-人教版高三全冊(cè)物理試題
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1、作業(yè)13 牛頓運(yùn)動(dòng)定律綜合應(yīng)用
一、選擇題
1.(2016年高考·海南卷)沿固定斜面下滑的物體受到與斜面平行向上的拉力F的作用,其下滑的速度-時(shí)間圖線如圖13-1所示.已知物體與斜面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為常數(shù),在0~5s,5~10s,10~15s內(nèi)F的大小分別為F1、F2和F3,則( )
圖13-1
A.F1
2、;在10~15s內(nèi)加速度為a1=-0.2m/s2,方向沿斜面向上;受力分析如圖13-2; 在0~5s內(nèi),根據(jù)牛頓第二定律:mgsinθ-f-F1=ma1,則:F1=mgsinθ-f-0.2m; 在5~10s內(nèi),根據(jù)牛頓第二定律:mgsinθ-f-F2=ma2,則:F2=mgsinθ-f; 在10~15s內(nèi),根據(jù)牛頓第二定律:f+F3-mgsinθ=ma3,則:F3=mgsinθ-f+0.2m 故可以得到:F3>F2>F1,故選項(xiàng)A正確. 答案:A 圖13-3 2.(呼和浩特模擬)如圖13-3所示,升降機(jī)天花板上用輕彈簧懸掛一物體,升降機(jī)靜止時(shí)彈簧伸長(zhǎng)量為10 cm,運(yùn)動(dòng)時(shí)彈
3、簧伸長(zhǎng)量為9 cm,則升降機(jī)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)可能是(g=10 m/s2)( ) A.以a=1 m/s2的加速度加速上升 B.以a=1 m/s2的加速度加速下降 C.以a=9 m/s2的加速度減速上升 D.以a=9 m/s2的加速度減速下降 解析:根據(jù)運(yùn)動(dòng)時(shí)彈簧伸長(zhǎng)量為9 cm,小于靜止時(shí)彈簧伸長(zhǎng)量10 cm,可知升降機(jī)的加速度向下,則升降機(jī)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)可能是以a=1 m/s2的加速度加速下降;也可能是以a=1 m/s2的加速度減速上升,B正確. 答案:B 圖13-4 3.(福州質(zhì)檢)如圖13-4所示,勁度系數(shù)為k的輕彈簧豎直放置,下端固定在水平地面上.一質(zhì)量為m的小球,從離彈簧上
4、端高h(yuǎn)處自由下落,接觸彈簧后繼續(xù)向下運(yùn)動(dòng).觀察小球從開始下落到第一次運(yùn)動(dòng)至最低點(diǎn)的過程,下列關(guān)于小球的速度v或加速度a隨時(shí)間t變化的圖象中符合實(shí)際情況的是( ) 解析:小球開始接觸彈簧時(shí),合力向下,向下做加速度逐漸減小的加速運(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)到某個(gè)位置時(shí),重力等于彈簧彈力,合力為零,加速度為零,速度最大,然后重力小于彈力,合力方向向上,向下做加速度逐漸增大的減速運(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí),速度為零,加速度最大,根據(jù)對(duì)稱性可知,到達(dá)最低端時(shí)加速度大于g,且加速度a隨時(shí)間t的變化為非線性變化,故A正確,B、C、D錯(cuò)誤. 答案:A 圖13-5 4.(江西新余四中模擬)如圖13-5所示為索道輸運(yùn)貨
5、物的情景.已知傾斜的索道與水平方向的夾角為37°,重物與車廂地板之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.30.當(dāng)載重車廂沿索道向上加速運(yùn)動(dòng)時(shí),重物與車廂仍然保持相對(duì)靜止?fàn)顟B(tài),重物對(duì)車廂內(nèi)水平地板的正壓力為其重力的1.15倍,那么這時(shí)重物對(duì)車廂地板的摩擦力大小為(已知sin37°=0.6,cos37°=0.8)( ) A.0.35mg B.0.30mg C.0.23mg D.0.20mg 解析:由于重物對(duì)車廂內(nèi)水平底板的正壓力為其重力的1.15倍,在豎直方向上,由牛頓第二定律得FN-mg=ma豎直,解得a豎直=0.15 g,設(shè)水平方向上的加速度為a水平,則=tan37°=,
6、解得a水平=0.20 g,對(duì)重物受力分析可知,在水平方向上摩擦力作為合力產(chǎn)生加速度,由牛頓第二定律得f=ma水平=0.20 mg,故D正確. 答案:D 5.在汽車中的懸線上掛一小球,實(shí)驗(yàn)表明,當(dāng)汽車做勻變速直線運(yùn)動(dòng)時(shí),懸線將與豎直方向成某一固定角度,如圖13-6所示.若在汽車底板上還有一個(gè)跟其相對(duì)靜止的物塊,則關(guān)于汽車的運(yùn)動(dòng)情況和物塊的受力情況正確的是( ) 圖13-6 A.汽車一定向右做加速運(yùn)動(dòng) B.汽車一定向左做加速運(yùn)動(dòng) C.物塊除受到重力、底板的支持力作用外,還一定受到向右的摩擦力作用 D.物塊除受到重力、底板的支持力作用外,還可能受到向左的摩擦力作用 解析:以小球
7、為研究對(duì)象受力分析,受重力和繩的拉力,合力水平向右,反映出汽車加速度向右,所以汽車可能向右加速,也可能向左減速,故A、B錯(cuò)誤;以物塊為研究對(duì)象,受力分析,受重力、底板的支持力,向右的靜摩擦力,故C正確,D錯(cuò)誤. 答案:C 6.如圖13-7甲所示,在光滑的水平面上有質(zhì)量為M且足夠長(zhǎng)的長(zhǎng)木板,木板上面疊放一個(gè)質(zhì)量為m的小物塊.現(xiàn)對(duì)長(zhǎng)木板施加水平向右的拉力F=3t(N)時(shí),兩個(gè)物體運(yùn)動(dòng)的a-t圖象如圖13-7乙所示,若取重力加速度g=10 m/s2,則下列說法中正確的是( ) 圖13-7 A.圖線Ⅰ是小物塊運(yùn)動(dòng)的a-t圖象 B.小物塊與長(zhǎng)木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.3 C.長(zhǎng)木板的質(zhì)量
8、M=1 kg D.小物塊的質(zhì)量m=2 kg 解析:當(dāng)力F較小時(shí),兩者一起加速,當(dāng)F較大時(shí),m相對(duì)于M向后滑動(dòng),m的加速度不再隨F的增大而變化,因此圖象Ⅱ是小物塊的a-t圖象,A項(xiàng)錯(cuò)誤;當(dāng)小物塊發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)后,加速度不變?yōu)閍m=3 m/s2,由牛頓第二定律得,μmg=mam,解得μ=0.3,B項(xiàng)正確;在3 s前,對(duì)整體有,3t=(M+m)a,a=t,由圖象得=1;在3 s后,對(duì)M有,3t-μmg=Ma,a=t-,由圖象得=,解得M=2 kg,m=1 kg,C、D項(xiàng)錯(cuò)誤. 答案:B 圖13-8 7.如圖13-8所示,質(zhì)量均為m的A、B兩物體疊放在豎直彈簧上并保持靜止,用大小等于m
9、g的恒力F向上拉B,運(yùn)動(dòng)距離h時(shí),B與A分離,下列說法正確的是( ) A.B和A剛分離時(shí),彈簧長(zhǎng)度等于原長(zhǎng) B.B和A剛分離時(shí),它們的加速度為g C.彈簧的勁度系數(shù)等于 D.在B和A分離前,它們做勻加速直線運(yùn)動(dòng) 解析:B和A剛分離時(shí),恒力F=mg,B的加速度為零,彈簧對(duì)A向上的彈力等于重力,A的加速度也為零,彈簧處于壓縮狀態(tài),A、B錯(cuò)誤.B和A剛分離時(shí),彈簧彈力大小為mg,開始靜止時(shí)彈簧彈力大小為2mg,則彈力減少量ΔF=mg,兩物體向上運(yùn)動(dòng)的距離為h,則彈簧壓縮量減少Δx=h,所以彈簧的勁度系數(shù)k=,C正確;在B和A分離之前對(duì)AB整體為研究對(duì)象,重力2mg不變,彈力在減小,合力減
10、小,整體加速度在減小,AB做變加速運(yùn)動(dòng),D錯(cuò)誤. 答案:C 8.(多選)一人乘電梯上樓,在豎直上升過程中加速度a隨時(shí)間t變化的圖線如圖13-9所示,以豎直向上為a的正方向,則人對(duì)地板的壓力( ) 圖13-9 A.t=2 s時(shí)最大 B.t=2 s時(shí)最小 C.t=8.5 s時(shí)最大 D.t=8.5 s時(shí)最小 解析:人受重力mg和支持力FN的作用,由牛頓第二定律得FN-mg=ma.由牛頓第三定律得人對(duì)地板的壓力FN′=FN=mg+ma.當(dāng)t=2 s時(shí)a有最大值,F(xiàn)N′最大;當(dāng)t=8.5 s時(shí),a有最小值,F(xiàn)N′最小,選項(xiàng)A、D正確. 答案:AD 圖13-
11、10
9.(多選)一斜面固定在水平面上,在斜面頂端有一長(zhǎng)木板,木板與斜面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ,木板上固定一輕質(zhì)彈簧測(cè)力計(jì),彈簧測(cè)力計(jì)下面連接一個(gè)光滑的小球,如圖13-10所示,當(dāng)木板固定時(shí),彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)為F1,現(xiàn)由靜止釋放后,木板沿斜面下滑,穩(wěn)定時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為F2,若斜面的高為h,底邊長(zhǎng)為d,則下列說法正確的是( )
A.穩(wěn)定后彈簧仍處于伸長(zhǎng)狀態(tài)
B.穩(wěn)定后彈簧一定處于壓縮狀態(tài)
C.μ=
D.μ=
解析:平衡時(shí),對(duì)小球分析F1=mgsinθ;木板運(yùn)動(dòng)后穩(wěn)定時(shí),對(duì)整體分析有:a=gsinθ-μgcosθ;則a 12、彈簧處于拉伸狀態(tài),對(duì)小球有mgsinθ-F2=ma,而tanθ=;聯(lián)立以上各式計(jì)算可得μ=,故A、D正確.
答案:AD
圖13-11
10.(多選)如圖13-11所示,質(zhì)量分別為M和m的物體A、B用細(xì)線連接,懸掛在定滑輪上,定滑輪固定在天花板上,已知M>m,滑輪質(zhì)量及摩擦均不計(jì),則下列說法正確的是( )
A.細(xì)線上的拉力一定大于mg
B.細(xì)線上的拉力一定小于Mg
C.細(xì)線上的拉力等于g
D.天花板對(duì)定滑輪的拉力等于
(M+m)g
解析:設(shè)兩物體運(yùn)動(dòng)的加速度大小均為a,細(xì)線上的拉力為T,分別對(duì)物體A和B進(jìn)行受力分析并結(jié)合牛頓第二定律有:對(duì)A,Mg-T=Ma,對(duì)B,T-mg 13、=ma,整理可得T=Mg-Ma=mg+ma,T=g.對(duì)定滑輪進(jìn)行受力分析可知,天花板對(duì)定滑輪的拉力等于2T.
答案:AB
圖13-12
11.(湖北宜昌一調(diào))(多選)物體A和B相對(duì)靜止,以共同的速度沿斜面勻速下滑,則( )
A.A、B間無(wú)摩擦力的作用
B.B受到滑動(dòng)摩擦力的大小為(mA+mB)gsinθ
C.B受到的靜摩擦力的大小為mAgsinθ
D.取走A后,B將勻加速下滑
解析:以A為研究對(duì)象,A處于平衡狀態(tài),因此有f=mAgsinθ,所以A受到B對(duì)A沿斜面向上的摩擦力作用,A錯(cuò)誤;以整體為研究對(duì)象,根據(jù)平衡狀態(tài)有:(mA+mB)gsinθ=fB,B正確;A對(duì)B的靜摩 14、擦力與B對(duì)A的靜摩擦力大小相等,故有:f′=f=mAgsinθ,C正確;由分析知:(mA+mB)gsinθ=fB,又根據(jù)滑動(dòng)摩擦力公式有:fB=μ(mA+mB)gcosθ,得:μ=tanθ,取走物體A后,物體B受滑動(dòng)摩擦力為μmBgcosθ,代入μ=tanθ得,μmBgcosθ=mBgsinθ,即物體B受力平衡,則物體B仍能做勻速直線運(yùn)動(dòng),D錯(cuò)誤.
答案:BC
圖13-13
12.(湖北黃石中學(xué)???(多選)如圖13-13所示,質(zhì)量分別為m1、m2的A、B兩個(gè)滑塊放在斜面上,中間用一個(gè)輕桿相連,A、B與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)分別為μ1、μ2,它們?cè)谛泵嫔霞铀傧禄P(guān)于桿的受力情況,下列分 15、析正確的是( )
A.若μ1>μ2,m1=m2,則桿受到壓力
B.若μ1=μ2,m1>m2,則桿受到拉力
C.若μ1<μ2,m1 16、到作用力,故B錯(cuò)誤,D正確;若μ1<μ2,則a1>a2,A的加速度較大,則桿受到拉力,故C錯(cuò)誤.
答案:AD
二、非選擇題
圖13-14
13.如圖13-14所示,在光滑水平面上,放置著A、B兩個(gè)物體.A、B緊靠在一起,其質(zhì)量分別為mA=3 kg,mB=6 kg,推力FA作用于A上,拉力FB作用于B上,F(xiàn)A、FB大小均隨時(shí)間而變化,其規(guī)律為FA=(12-2t)N,F(xiàn)B=(6+2t)N.問從t=0開始,到A、B相互脫離為止,A、B的共同位移是多少.
解析:FA、FB的大小雖隨時(shí)間而變化,但F合=FA+FB=18 N不變,故開始一段時(shí)間內(nèi)A、B共同做勻加速運(yùn)動(dòng),A、B分離前,對(duì)整 17、體有:FA+FB=(mA+mB)a①
設(shè)A、B間的彈力為FAB,對(duì)B有:FB+FAB=mBa②
由于加速度a恒定,則隨著t的增大,F(xiàn)B增大,彈力FAB逐漸減小,當(dāng)A、B恰好分離時(shí),A、B間的彈力為零,即
FAB=0③
將FA=(12-2t)N,F(xiàn)B=(6+2t)N
代入①得:a=2 m/s2.
結(jié)合②③得: t=3 s.
A、B相互脫離前共同位移為:x=at2,
代入數(shù)值得:x=9 m.
答案:9 m
14.(南陽(yáng)模擬)神舟飛船完成了預(yù)定空間科學(xué)和技術(shù)實(shí)驗(yàn)任務(wù)后,返回艙開始從太空向地球表面預(yù)定軌道返回,返回艙開始時(shí)通過自身制動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行調(diào)控減速
下降,穿越大氣層后在一定高 18、度打開阻力降落傘進(jìn)一步減速下降,這一過程中若返回艙所受的空氣阻力與速度的平方成正比,比例系數(shù)(空氣阻力系數(shù))為k,所受空氣浮力不變,且認(rèn)為豎直降落,從某時(shí)刻開始計(jì)時(shí),返回艙的運(yùn)動(dòng)v -t圖象如圖13-15所示,圖中AB是曲線在A點(diǎn)的切線,切線與橫軸交點(diǎn)B的坐標(biāo)為(8,0),CD是曲線AD的漸近線,假如返回艙總質(zhì)量為M=400 kg,g取10 m/s2,求:
圖13-15
(1)返回艙在這一階段的運(yùn)動(dòng)狀態(tài);
(2)在開始時(shí)刻v0=160 m/s時(shí),它的加速度大??;
(3)空氣阻力系數(shù)k的數(shù)值.
解析:(1)由題v-t圖象可以看出,圖線的斜率逐漸減小到零,即做加速度逐漸減小的減速運(yùn)動(dòng),直至勻速運(yùn)動(dòng).
(2)開始時(shí)v0=160 m/s,過A點(diǎn)切線的斜率大小就是此時(shí)加速度的大小,則
a== m/s2=-20 m/s2
故加速度大小為20 m/s2.
(3)設(shè)浮力為F,由牛頓第二定律得
在t=0時(shí)有kv+F-Mg=Ma
由題圖知返回艙的最終速度為v=4 m/s
當(dāng)返回艙勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)有kv2+F-Mg=0
故k= =≈0.31.
答案:(1)先做加速度逐漸減小的減速運(yùn)動(dòng),直至勻速運(yùn)動(dòng)
(2)20 m/s2 (3)0.31
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