版高考总复习物理 第3章 牛顿运动定律 33牛顿运动定律的综合应用 含答案Word格式文档下载.docx

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如图所示，足够长的水平传送带以v0＝2m/s的速度匀速运行。

t＝0时，在最左端轻放一个小滑块，t＝2s时传送带突然制动停下。

已知滑块与传送带之间的动摩擦因数为μ＝0.2，g＝10m/s2。

在下图中，关于滑块相对地面运动的vt图象正确的是（　　）

解析　滑块放在传送带上受到滑动摩擦力作用做匀加速运动，a＝μg＝2m/s2，滑块运动到与传送带速度相同时需要的时间t1＝

＝1s，然后随传送带一起匀速运动的时间t2＝t－t1＝1s，当传送带突然制动停下时，滑块在传送带摩擦力作用下做匀减速运动直到静止，a′＝－a＝－2m/s2，运动的时间t3＝1s，所以速度时间图象对应D选项。

3．如图所示，一固定杆与水平方向夹角为α，将一质量为m1的滑块套在杆上，通过轻绳悬挂一质量为m2的小球，杆与滑块之间的动摩擦因数为μ。

若滑块与小球保持相对静止以相同的加速度a一起运动，此时绳子与竖直方向夹角为β，且α<

β，不计空气阻力，则滑块的运动情况是（　　）

A．沿着杆减速下滑B．沿着杆减速上滑

C．沿着杆加速下滑D．沿着杆加速上滑

答案　B

解析　由于滑块与小球保持相对静止以相同的加速度运动，故小球加速度方向沿杆的方向，由小球的受力分析可知，加速度方向沿斜面向下。

对小球，由牛顿第二定律得mgsinα＋Fsin（β－α）＝ma，解得a>

gsinα，把滑块和小球看作一个整体，则由牛顿第二定律得，沿斜面方向（m1＋m2）gsinα＋Ff＝（m1＋m2）a，解得Ff＝（m1＋m2）（a－gsinα）>

0，故滑块所受的摩擦力沿斜面向下，因此滑块沿杆减速上滑，选项B正确，A、C、D错误。

4．如图所示，质量均为m的A、B两物块置于水平地面上，物块与地面间的动摩擦因数均为μ，物块间用一水平轻绳相连，绳中无拉力。

现用水平力F向右拉物块A，假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g。

下列说法中不正确的是（　　）

A．当0<

F≤μmg时，绳中拉力为0

B．当μmg<

F≤2μmg时，A、B物体均静止

C．当F>

2μmg时，绳中拉力等于

D．无论F多大，绳中拉力都不可能等于

解析　因为最大静摩擦力等于滑动摩擦力，当0<

F≤μmg时，A受到拉力与静摩擦力的作用，二者平衡，绳子拉力为0，A正确；

当μmg<

F≤2μmg时，A、B整体受到拉力和摩擦力的作用，二者平衡，A、B整体处于静止状态，B正确；

当F>

2μmg时，整体将开始加速运动，对整体a＝

，对B：

a＝

，由上两式得F拉＝

，C正确；

F≤2μmg时，水平力F为

μmg时，绳子的拉力可为

，D错误。

故不正确的是D选项。

5．如图所示，一长木板在水平地面上运动，在某时刻（t＝0）将一相对于地面静止的物块轻放到木板上，已知物块与木板的质量相等，物块与木板间及木板与地面间均有摩擦，物块与木板间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，且物块始终在木板上。

在物块放到木板上之后，木板运动的速度—时间图象可能是下列选项中的（　　）

答案　A

解析　设在木板与物块未达到相同速度之前，木板的加速度为a1，物块与木板间的动摩擦因数为μ1，木板与地面间的动摩擦因数为μ2。

对木板应用牛顿第二定律得：

－μ1mg－μ2·

2mg＝ma1，a1＝－（μ1＋2μ2）g。

设物块与木板达到相同速度之后，木板的加速度为a2，对整体有－μ2·

2mg＝2ma2，a2＝－μ2g，可见|a1|>

|a2|，由vt图象的斜率表示加速度大小可知，图象A正确。

6．如图甲所示，用粘性材料粘在一起的A、B两物块静止于光滑水平面上，两物块的质量分别为mA＝1kg、mB＝2kg，当A、B之间产生拉力且大于0.3N时A、B将会分离。

t＝0时刻开始对物块A施加一水平推力F1，同时对物块B施加同一方向的拉力F2，使A、B从静止开始运动，运动过程中F1、F2方向保持不变，F1、F2的大小随时间变化的规律如图乙所示。

则下列关于A、B两物块受力及运动情况的分析，正确的是（　　）

A．t＝2.0s时刻A、B之间作用力大小为0.6N

B．t＝2.0s时刻A、B之间作用力为零

C．t＝2.5s时刻A对B的作用力方向向左

D．从t＝0时刻到A、B分离，它们运动的位移为4.5m

解析　设t时刻A、B分离，分离之前A、B物体共同运动，加速度为a，以整体为研究对象，则有：

＝

m/s2＝1.2m/s2，分离时对B有：

F2－FT＝mBa，得：

F2＝FT＋mBa＝0.3N＋2×

1.2N＝2.7N，由图象F2＝

t，则经历时间：

t＝

×

2.7s＝3s，根据位移公式：

x＝

at2＝5.4m，则D错误；

当t＝2s时，F2＝1.8N，F2＋FN1＝mBa，得：

FN1＝mBa－F2＝0.6N，A正确，B错误；

当t＝2.5s时，F2＝2.25N，F2＋FN2＝mBa，得：

FN2＝mBa－F2>

0，A对B的作用力方向向右，C错误。

7．如图所示，质量为m1和m2的两物块放在光滑的水平地面上。

用轻质弹簧将两物块连接在一起。

当用水平力F作用在m1上时，两物块均以加速度a做匀加速运动，此时，弹簧伸长量为x；

若用水平力F′作用在m1上时，两物块均以加速度a′＝2a做匀加速运动，此时弹簧伸长量为x′。

则下列关系正确的是（　　）

A．F′＝2FB．x′＝2x

C．F′>

2FD．x′<

2x

答案　AB

解析　取m1和m2为一整体，应用牛顿第二定律可得：

F＝（m1＋m2）a。

弹簧的弹力FT＝

＝kx。

当两物块的加速度增为原来的2倍，拉力F增为原来的2倍，FT增为原来的2倍，弹簧的伸长量也增为原来的2倍，故A、B正确。

8．如图所示，甲、乙两车均在光滑的水平面上，质量都是M，人的质量都是m，甲车上人用力F推车，乙车上的人用等大的力F拉绳子（绳与轮的质量和摩擦均不计）；

人与车始终保持相对静止。

下列说法正确的是（　　）

A．甲车的加速度大小为

B．甲车的加速度大小为0

C．乙车的加速度大小为

D．乙车的加速度大小为0

答案　BC

解析　对甲图中人和车组成的系统受力分析，在水平方向的合外力为0（人的推力F是内力），故a甲＝0，选项A错误，选项B正确。

对乙图中，人拉轻绳的力为F，则绳拉人和绳拉车的力均为F，对人和车组成的系统受力分析，水平合外力为2F，由牛顿第二定律知：

a乙＝

，则选项C正确，选项D错误。

故选B、C。

9．如图所示，光滑的水平地面上有三块木块a、b、c，质量均为m，a、c之间用轻质细绳连接。

现用一水平恒力F作用在b上，三者开始一起做匀加速运动，运动过程中把一块橡皮泥粘在某一木块上面。

系统仍加速运动，且始终没有相对滑动。

则在粘上橡皮泥并达到稳定后，下列说法正确的是（　　）

A．无论粘在哪块木块上面，系统的加速度一定减小

B．若粘在a木块上面，绳的张力减小，a、b间摩擦力不变

C．若粘在b木块上面，绳的张力和a、b间摩擦力一定都减小

D．若粘在c木块上面，绳的张力和a、b间摩擦力一定都增大

答案　ACD

解析　无论粘在哪块木块上面，系统质量增大，水平恒力F不变，对整体由牛顿第二定律得系统的加速度一定减小，选项A正确；

若粘在a木块上面，对c有FTc＝ma，a减小，故绳的张力减小，对b有F－Ff＝ma，故a、b间摩擦力增大，选项B错误；

若粘在b木块上面，对c有FTc＝ma，对a、c整体有Ff＝2ma，故绳的张力和a、b间摩擦力一定都减小，选项C正确；

若粘在c木块上面，对b有F－Ff＝ma，则Ff＝F－ma，a减小，Ff增大，对a有Ff－FTc＝ma，则FTc＝Ff－ma，Ff增大，a减小，FTc增大，选项D正确。

10．如图所示，光滑水平面上放置着四个相同的木块，其中木块B与C之间用一轻弹簧相连，轻弹簧始终在弹性限度内。

现用水平拉力F拉B木块，使四个木块以相同的加速度一起加速运动，则以下说法正确的是（　　）

A．一起加速过程中，C木块受到四个力的作用

B．一起加速过程中，D所受到的静摩擦力大小为

C．一起加速过程中，A、D木块所受摩擦力大小和方向相同

D．当F撤去瞬间，A、D木块所受静摩擦力的大小和方向都不变

解析　C与D之间存在弹力和静摩擦力，又C受重力、地面的支持力、弹簧的拉力，共五个力，A错误；

设木块的质量为m，由牛顿第二定律可得F＝4ma，加速度a＝

，则D受到的静摩擦力f＝ma＝

，B正确；

A与D加速度相同，水平方向上只受静摩擦力，则静摩擦力大小和方向相同，C正确；

撤去拉力F后，B受到向后的拉力，加速度向后，则A所受的静摩擦力向后，C受到向前的拉力，加速度向前，则D所受的静摩擦力向前，D错误。

二、非选择题（本题共2小题，共30分）

11．（12分）如图所示，质量均为m＝3kg的物块A、B紧挨着放置在粗糙的水平地面上，物块A的左侧连接一劲度系数为k＝100N/m的轻质弹簧，弹簧另一端固定在竖直墙壁上。

开始时两物块压紧弹簧并恰好处于静止状态，现使物块B在水平外力F作用下向右做a＝2m/s2的匀加速直线运动直至与A分离，已知两物块与地面间的动摩擦因数均为μ＝0.5，g取10m/s2。

求：

（1）物块A、B分离时，所加外力F的大小；

（2）物块A、B由静止开始运动到分离所用的时间。

答案　

（1）21N　

（2）0.3s

解析　

（1）物块A、B分离时，对B有F－μmg＝ma

解得F＝21N。

（2）A、B静止时，对A、B有kx1＝2μmg，

A、B分离时，对A有kx2－μmg＝ma，

此过程中x1－x2＝

at2，解得t＝0.3s。

12．（18分）一长木板静止在水平地面上，在t＝0时刻，一小滑块以某一速度滑到木板上表面，经过2s滑块和木板同时停下，滑块始终在木板上。

木板运动的速度随时间变化的图象如图所示，已知木板和滑块的质量均为0.1kg，重力加速度g取10m/s2，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，根据图象信息解答下面问题：

（1）求出木板和滑块间的动摩擦因数；

（2）滑块刚滑到木板上时的速度多大？

（3）求整个过程中滑块和木板之间产生的热量。

答案　

（1）μ＝0.3　

（2）v0＝4m/s　（3）Q＝0.6J

解析　

（1）由图象求得0～1s木板加速度大小a1＝1m/s2。

1～2s木板与滑块整体加速度大小a2＝1m/s2，

木板与地面间摩擦力大小F＝2ma2＝0.2N。

设木板和滑块间的动摩擦因数为μ，在0～1s内：

μmg－F＝ma1，代入数据解得μ＝0.3。

（2）滑块在滑上木板0～1s过程中μmg＝ma，v0－at＝v，由图象可得v0＝4m/s。

（3）由图象可知，从开始到木板与滑块共速过程的位移s木＝0.5m，s块＝

1m＝2.5m。

设滑块和木板之间产生的热量为Q，热量只在0～1s的过程中产生，则Q＝μmg（s块－s木），代入数据解得Q＝0.6J。