第12讲 牛顿运动定律的综合应用（测）-2019年高考物理一轮复习讲练测

第12讲 牛顿运动定律的综合应用（测）-2019年高考物理一轮复习讲练测

‎ ‎ 第12讲 牛顿运动定律的综合应用——测 ‎【满分：110分 时间：90分钟】‎ 一、选择题(本大题共12小题，每小题5分，共60分。在每小题给出的四个选项中. 1~8题只有一项符合题目要求； 9~12题有多项符合题目要求。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。)‎ ‎1．如图所示，做匀速直线运动的小车A通过一根绕过定滑轮的长绳吊起一重物B，设重物和小车速度的大小分别为vB、vA，则（　　）‎ A． vB＜vA B． 重物B向上匀速上升 C． 绳的拉力等于B的重力 D． 绳的拉力大于B的重力 ‎【答案】 D 因汽车匀速直线运动，而θ逐渐变小，故vB逐渐变大，物体有向上的加速度，绳的拉力大于B的重力，故D正确，BC错误．故选D.‎ ‎2．如图所示，光滑水平面上放置质量分别为m、2m和3m的三个木块，其中质量为2m和3m的木块间用一不可伸长的轻绳相连，轻绳能承受的最大拉力为T．现用水平拉力F拉其中一个质量为3m的木块，使三个木块以同一加速度运动，则以下说法正确的是（　　）‎ A． 质量为2m的木块受到四个力的作用 B． 当F逐渐增大到T时，轻绳刚好被拉断 C． 当F逐渐增大到1.5T时，轻绳还不会被拉断 D． 轻绳刚要被拉断时，质量为m和2m的木块间的摩擦力为 ‎【答案】 C 考点：考查了牛顿第二定律的应用 点评：本题重点在于研究对象的选择，以及正确的受力分析，再由整体法与隔离法分析拉力之间的关系．‎ ‎3．如图所示，两个质量分别为m1、m2的物块A和B通过一轻弹簧连接在一起并放置于水平传送带上，水平轻绳一端连接A，另一端固定在墙上，A、B与传送带间的动摩擦因数均为μ.传送带沿顺时针方向转动，系统达到稳定后，突然剪断轻绳的瞬间，设A、B的加速度大小分别为aA和aB(弹簧在弹性限度内，重力加速度为g)，则(　　)‎ A． ，aB＝μg B． aA＝μg，aB＝0‎ C． ，aB＝0‎ D． aA＝μg，aB＝μg ‎【答案】 C ‎【解析】‎ 试题分析：分别对物块B和整体分析，通过共点力平衡，结合胡克定律求出两根弹簧的形变量和绳子的拉力；然后结合突然剪断轻绳的瞬间，绳子的拉力减小为0，而弹簧的弹力不变，再分别由牛顿第二定律求出加速度即可．‎ 对物块B分析，摩擦力与弹簧弹力平衡，有，则 ‎，以两个物块组成的整体为研究对象，则绳子的拉力，突然剪断轻绳的瞬间，绳子的拉力减小为0，而弹簧的弹力不变，则A受到的合外力与T大小相等，方向相反，则，B在水平方向仍然受到弹簧的拉力和传送带的摩擦力，合外力不变，仍然等于0，所以B的加速度仍然等于0，C正确．‎ ‎4．4．如图所示，倾角为30º的光滑斜面上放置质量为M的木板，跨过轻质光滑定滑轮的细线一端与木板相连且细线与斜面平行，另一端连接质量是m的物块C，质量为m的物块A位于木板顶端．现由静止释放A，B、C仍保持静止．已知M=1.5m，重力加速度为g，则此时A下滑的加速度大小为 A． B． C． D． ‎ ‎【答案】 D ‎5．如图所示，平板小车置于水平面上，其上表面粗糙，物块在小车中间保持静止。t=0时，对小车施加水平外力F，使小车从静止开始加速运动，t0时刻，物块从小车左端滑离木板，2t0时刻物块落地。在竖直平面内建立Oxy坐标系，取水平向右为x轴正方向，竖直向下为y轴正方向，则关于物块落地前在x轴和y轴方向的运动图像，以下可能正确的是 A． B． ‎ C． D． ‎ ‎【答案】 D ‎【解析】对木块，开始时水平方向由于受到小车的向右的摩擦力二向右做匀加速运动；脱离小车后水平方向做向右的匀速运动，故图线AB均错误；竖直方向：物块在小车上滑动时，竖直速度为零；滑离小车后竖直方向做自由落体运动，故选项C错误，D正确；故选D.‎ ‎6．—个物块放置在粗糙的水平地面上，受到的水平拉カF随时间t变化的关系如图（a)所示，速度v随时间t变化的关系如图（b)所示.取g = 10 m/s2,可求 A． 1 s末物块所受摩擦力的大小2 N B． 物块在前6 s内的位移大小10 m C． 物块与水平地面间的动摩擦因数为0.4‎ D． 物块3 s末的加速度是1m/s2‎ ‎【答案】 C 所以m=（F2−F3）/a=（12−8）/2kg=2kg 由F3=f=μmg解得：μ=F3/mg=8/20=0.4，故C正确，D错误；‎ 故选：C 点睛：由图读出t1=1s时，物体处于静止状态，摩擦力的大小f等于水平拉力F；由速度-时间图象“面积”求出物块在前6s内的位移大小s；由图“斜率”求出加速度，根据牛顿第二定律求出质量．在4s～6s内，滑动摩擦力大小与拉力相等，由公式f=μN求出μ．‎ ‎7．如图所示，劲度系数为的轻弹簧连接质量分别为、的两个物体，在力的作用下一起沿水平方向做匀加速直线运动（在光滑地面上，在空中），力与水平方向的夹角为，则 A． 两物体的加速度为 B． 依题意无法求出地面对的支持力 C． 依题意无法求出弹簧与水平面的夹角 D． 依题意可以求出弹簧的伸长量 ‎【答案】 D ‎【解析】对质量分别为m1、m2的两个物体整体受力分析，如图 在水平方向：，在竖直方向有：，联立可得：，故C错误；由上可知，又因，联立以上即可求出弹簧的伸长量，故D正确。所以D正确，ABC错误。‎ ‎8．如图所示，相互接触的A、B两物块放在光滑的水平面上，质量分别为m1和m2，且m1 < m2。现对两物块同时施加相同的水平恒力F，设在运动过程中两物块之间的相互作用力大小为FN，则( )‎ A． 物块B的加速度为 B． 物块A的加速度为 C． ‎ D． 不可能为零 ‎【答案】 B ‎【解析】‎ 点晴：由于没有摩擦力，且后面的物体质量小，故两者能一块运动，加速度相同，先整体分析得到加速度，之后再隔离单独对A或B受力分析，都能得到两物块之间的相互作用力大小为FN。‎ ‎9．9．如图所示，轻质弹簧的上端固定在电梯的天花板上，弹簧下端悬挂一个小球，电梯中有质量为50kg的乘客，在电梯运行时乘客发现轻质弹簧的伸长量始终是电梯静止时的四分之三，已知重力加速度g=10m/s2‎ ‎，由此可判断（ 　）‎ A． 电梯可能加速下降，加速度大小为5m/s2‎ B． 电梯可能减速上升，加速度大小为2.5m/s2‎ C． 乘客处于失重状态 D． 乘客对电梯地板的压力为425 N ‎【答案】 BC ‎【解析】电梯静止不动时，小球受力平衡，有mg=kx，电梯运行时弹簧的伸长量变为静止时的3/4，说明弹力变小了，根据牛顿第二定律，有mg-kx=ma，即a=2.5 m/s2，加速度向下，电梯可能加速下降或减速上升，乘客处于失重状态，选项AC错误，选项B正确；以乘客为研究对象，根据牛顿第二定律可得：m′g-FN=m′a，乘客对地板的压力大小为FN=m′g-m′a=500 -50×2.5 N=375 N，选项D错误．故选B．‎ 点睛：此题是牛顿第二定律的应用问题；关键是对小球受力分析，根据牛顿第二定律判断出小球的加速度方向，由于小球和电梯相对静止，从而得到电梯的加速度，最后判断电梯的超、失重情况．‎ ‎10．如图，质量分别为m1、m2的两物块A、B通过一轻质弹簧连接，静止放置在光滑水平面上，弹簧开始时处于原长，运动过程中始终处在弹性限度内。t1=0时刻在A上施加一个水平向左的恒力F，t2=t时刻弹簧第一次恢复到原长状态，此时A、B速度分别为v1和v2。则t1到t2时间内 A． A、B和弹簧组成的系统的机械能先增大后减小 B． 当A的加速度为零时，B的加速度为 C． 当弹簧的弹性势能最大时，两物块速度相等 D． 物块B移动的距离为 ‎【答案】 CD ‎11．如图甲所示，一质量为M的长木板静置于光滑水平面上，其上放置一质量为m小滑块．木板受到随时间t变化的水平拉力F作用时，用传感器测出长木板的加速度a与水平拉力F的关系如图乙所示，取g=10m/s2，则（ ）‎ A． 滑块的质量m=2kg，木板的质量M=4kg B． 当F=8N时，滑块的加速度为1m/s2‎ C． 滑块与木板之间的滑动摩擦因数为0.2‎ D． 当0＜F＜6N时，滑块与木板之间的摩擦力随F变化的函数关系f=2/3F ‎【答案】 BD 对系统：F=（M+m）a，对m：f=ma，解得：f=F，故D正确；故选BD．‎ 点睛：本题考查牛顿第二定律与图象的综合，知道滑块和木板在不同拉力作用下的运动规律是解决本题的关键，掌握处理图象问题的一般方法，通常通过图线的斜率和截距入手分析．‎ ‎12．传送带沿如图所示方向匀速运动，其中ab段为水平部分bc段为斜面部分，其与水平面的夹角为，可视为质点的小物体A与传送带间的动摩因数。若把物体A轻放到a端，它将被传送带送到c端，且物体不会脱离传送带 （sin370 =0.60，cos370=0.80，g=10m/s2)。则物体 A从a端到c端的运动过程中，其速率-时间图像可能正确的是 A． B． ‎ C． D． ‎ ‎【答案】 BCD 二、非选择题（本大题共4小题，第13、14题每题10分；第15、16题每题15分；共50分）‎ ‎13．足够长光滑斜面BC倾角α=53°，小物块与水平面间的动摩擦因数为0.5，水平面与斜面之间B点有一小段弧形连接，一质量m=2kg的小物块静止于A点。现在AB段对小物块施加与水平方向成α=53°的恒力F作用，如图甲所示。小物块在AB段运动的速度﹣时间图象如图乙所示，到达B点迅速撤去恒力F（已知sin53°=0.8，cos53°=0.6）。求：‎ ‎（1）小物块所受到的恒力F；‎ ‎（2）小物块从B点沿斜面向上运动，到返回B点所用的时间；‎ ‎（3）小物块最终离A点的距离。‎ ‎【答案】 （1）11N（2）（3）‎ 点睛：本题是已知运动情况确定受力情况和一直受力情况确定运动情况的问题，关键求解出加速度，然后根据运动学公式列式求解。‎ ‎14．一个木板放置在光滑的水平桌面上，A、B两个小物体通过不可伸长的轻绳相连，并且跨过光滑的定滑轮，A物体（可视为质点）放置在木板的最左端，滑轮与物体A间的细绳平行于桌面．已知木板的质量m1=20kg，物体A的质量m2=4kg，物体B的质量m3=lkg，物体A与木板间的动摩擦因数μ=0.5，木板长L=2m，木板与物体A之间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力．为了使A、B两个物体以及木板均保持静止状态，需要对木板施加水平向左的力F1．（重力加速度g取l0m/s2）‎ ‎（1）求F1的大小；‎ ‎（2）为了使物体A随着木板一起向左运动，并且不发生相对滑动，现把力F1替换为水平向左的力F2，求力F2的最大值；‎ ‎（3）若对木板施加水平向左的力F3=80N，则物体A滑到木板的最右端所用时间为多少？‎ ‎【答案】 (1) (2) (3) ‎ ‎【解析】（1）对物体B受力分析由平衡条件得：T1=m3g 对物体A和木板组成的整体受力分析，由平衡条件得：F1=T1‎ 得：F1=10N ‎（2）运动过程中，三个物体的加速度大小相等，设加速度大小为α 对A、B为整体有：μm2g﹣m3g=（m2+m3）α2‎ 解得α2=2m/s2‎ 又： ‎ 解得：t=2s ‎15．如图甲所示是高层建筑配备的救生缓降器材。遇到突发情况时，逃生者可以将安全带系于腰部，通过钢丝绳等安全着陆，如图乙所示，某次演练中，逃生者从离地面72m高处，由静止以大小为6m/s2加速度开始下滑，随后以18 m/s的速度匀速运动，紧接着以大小为5m/s2加速度减速，到达地面时速度恰好为零。不计空气阻力。求：‎ ‎(1)加速下滑的位移x1； ‘‎ ‎(2)加速下滑时钢丝绳对逃生者的拉力与重力的比值；‎ ‎(3)到达地面的时间t。‎ ‎【答案】 (1)27m(2)0.4(3)7.3s ‎【解析】试题分析：（1）对于加速下滑的过程，运用速度位移公式可求出下滑的位移；（2）根据牛顿第二定律可求得拉力与重力的比值；（3）根据速度公式求加速下滑的时间．根据速度位移公式求出减速下滑的位移，从而得到匀速运动的位移，即可由位移公式求匀速和匀减速运动的时间，从而求得总时间．‎ ‎（1）对于加速下滑的过程，由运动学公式得：‎ 可得：‎ 因此到达地面的时间 ‎【点睛】解决本题的关键要明确逃生者的运动情况，抓住各个过程之间的联系，如速度关系、位移关系，也可以画出速度-时间图象，根据图象的意义求解．‎ ‎16．一质量为M=1.99kg的小物块随足够长的水平传送带一起运动，被一个以初速度v0水平向左飞来的的子弹击中，设子弹的质量m=0.01kg，子弹射中木块并留在物块中（子弹与木块相对运动的时间极短），如图所示，地面观察着记录了小物块被击中后的速度随时间的变化关系，如图所示（图中取向右运动的方向为正方向），已知传送带的速度保持不变,求：‎ ‎（1）物块与传送带间的动摩擦系数 ‎（2）子弹的初速度v0的大小 ‎（3）计算因物块与传送带相对滑动过程的摩擦生热Q ‎【答案】 （1）0.2（2）1198m/s；（3）36J 得 v0=1198m/s ‎（3）物块相对传送带滑动的时间t=3s时间内：传送带x1=v传t 物块x2 =vt+‎ 物块相对传送带滑行的路程s相对 = x1-x2 = 9m 所以转化的内能Q=fs相对 得 Q = 36J ‎ ‎