2021年高考物理一轮总复习 第三章 第3讲 牛顿运动定律的综合应用课时提能演练 新人教版

2021年高考物理一轮总复习第三章第3讲牛顿运动定律的综合应用课时提能演练
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一、选择题(本大题共7小题,每小题8分,共56分。

每小题只有一个选项正确)
1.(xx·海淀区模拟)如图所示,将物体A放在容器B中,以某一速度
把容器B竖直上抛,不计空气阻力,运动过程中容器B的底面始终保
持水平,下列说法正确的是( )
A.在上升和下降过程中A对B的压力都一定为零
B.上升过程中A对B的压力大于物体A受到的重力
C.下降过程中A对B的压力大于物体A受到的重力
D.在上升和下降过程中A对B的压力都等于物体A受到的重力
【解析】选A。

把容器B竖直上抛,物体A和容器B都处于完全失重状态,在上升和下降过程中A对B的压力都一定为零,选项A正确。

2.如图甲所示,在粗糙的水平面上,质量分别为m和M(m∶M=1∶2)的物块A、B用轻弹簧相连,两物块与水平面间的动摩擦因数相同。

当用水平力F作用于B上且两物块共同向右加速运动时,弹簧的伸长量为x1。

当用同样大小的力F竖直加速提升两物块时(如图乙所示),弹簧的伸长量为x2,则x1∶x2等于( )
A.1∶1
B.1∶2
C.2∶1
D.2∶3
【解析】选A。

水平放置时,F-μ(m+M)g=(M+m)a1,kx1-μmg=ma1,可得x1=;竖直放置
时:F-(m+M)g=(M+m)a2,kx2-mg=ma2,解得x2=,故x1∶x2=1∶1,A正确。

【变式备选】如图所示,A、B两物体之间用轻质弹簧连接,弹簧劲度系数为k,原长为L0。

用水平恒力F拉A,使A、B一起沿光滑水平面做匀加速直线运动,这时弹簧长度为L1;若将A、B置于粗糙水平面上,用相同的水平恒力F拉A,使A、B一起做匀加速直线运动,此时弹簧长度为L2。

若A、B与粗糙水平面之间的动摩擦因数μ相同,则下列关系式正确的是( )
A.L2<L1
B.L2>L1
C.L2=L1
D.由于A、B质量关系未知,故无法确定L1、L2的大小关系
【解析】选C。

水平面光滑时,对A、B整体由牛顿第二定律F=(m A+m B)a,对B由牛顿第二定律得k(L1-L0)=m B a,解得L1=+L0。

水平面粗糙时,对A、B整体由牛顿第二定律F-μ(m A+m B)g=(m A+m B)a′,对B由牛顿第二定律得k(L2-L0)-
μm B g=m B a′,解得L2=+L0,故L1=L2,选项C正确。

3.(xx·漳州模拟)如图所示,一根轻绳跨过光滑定滑轮,两端分别系一个质量为
m1、m2的物块。

m1放在地面上,m2离地面有一定高度。

当m2的质量发生改变时,m1
的加速度a的大小也将随之改变。

以下的四个图像,最能准确反映a与m2间的关
系的是( )
【解析】选D。

当m2≤m1时,系统静止,a=0,当m2>m1时,对整体有m2g-m1g=(m1+m2)a,即
a=g-g,可见m2趋近于无穷大时,a趋近于g,选项D正确。

4.电梯的顶部挂一个弹簧测力计,测力计下端挂了一个重物,电梯匀速直线运动时,弹簧测力计的示数为10N,在某时刻电梯中的人观察到弹簧测力计的示数变为8N,关于电梯的运动(如图所示),以下说法正确的是(g取10m/s2) ( )
A.电梯可能向上加速运动,加速度大小为4 m/s2
B.电梯可能向下加速运动,加速度大小为4 m/s2
C.电梯可能向上减速运动,加速度大小为2 m/s2
D.电梯可能向下减速运动,加速度大小为2 m/s2
【解析】选C。

电梯匀速运动时,对重物由平衡条件得mg=F,m=1kg,当弹簧测力计的示数变为8N时,对重物由牛顿第二定律得mg-F′=ma,得a=2m/s2,加速度方向向下,其运动情况可能向上减速或向下加速,故只有C 正确。

【总结提升】巧用超重、失重观点解题
当物体的加速度不在竖直方向上,而具有向上的分量a上或者具有向下的分量a下,则物体的视重与实重的关系为:
(1)超重时:F视=mg+ma上,视重等于实重加上ma上,视重比实重大ma上。

(2)失重时:F视=mg-ma下,视重等于实重减去ma下,视重比实重“失去”了ma下。

5.如图所示,A、B两物体质量为m1和m2,叠放于光滑水平面上,现用
水平拉力拉A时,A、B一起运动的最大加速度为a1,若改用水平拉力
拉B时,A、B一起运动的最大加速度为a2,则a1∶a2为( )
A.1∶1
B.m1∶m2
C.m2∶m1
D.∶
【解析】选B。

拉A时隔离B有f m=m2a1,拉B时隔离A有f m=m1a2,故a1∶a2=m1∶m2,选项B正确。

6.原来静止的物体受到外力F的作用,如图所示为力F随时间变化的图线,则与F-t图像对应的v-t图像是( )
【解析】选B。

由F-t图像可知,在0～t内物体的加速度a1=,做匀加速直线运动;在t～2t内物体的加速度a2=,但方向与a1反向,做匀减速运动,故选项B正确。

7.(xx·厦门模拟)如图所示,质量为m的物体用细绳拴住放在粗糙的水
平传送带上,物体距传送带左端的距离为L。

当传送带分别以v1、v2的速
度逆时针转动(v1<v2),稳定时绳与水平方向的夹角为θ,绳中的拉力分
别为F1、F2;若剪断细绳时,物体到达左端的时间分别为t1、t2,则下列说
法正确的是( )
A.F1<F2
B.F1=F2
C.t1一定大于t2
D.t1一定等于t2
【解析】选B。

绳剪断前物体的受力情况如图所示,由平衡条件得N+Fsinθ
=mg,f=μN=Fcosθ,解得:F=,F的大小与传送带的速度无关,选项A错误,B正
确;绳剪断后m在两种速度的传送带上的加速度相同,若L≤,则两次都是匀加
速到达左端,t1=t2,若L>,则物体在传送带上先加速再匀速到达左端,在速度小
的传送带上需要的时间更长,t1>t2,选项C、D错误。

二、非选择题(本大题共3小题,共44分。

要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要注明单位)
8.(14分)放在水平地面上的一物块,受到方向不变的水平推力F的作用,力F的大小与时间t的关系和物块速度v与时间t的关系如图所示。

重力加速度g=10m/s2。

求:
(1)物块在运动过程中受到的滑动摩擦力大小;
(2)物块在3～6s中的加速度大小;
(3)物块与地面间的动摩擦因数。

【解析】(1)由v-t图像可知,物块在6～9s内做匀速直线运动,由F-t图像知,6～9s的推力F3=4N
(2分)
由平衡条件得:f=F3=4N (2分)
(2)由v-t图像可知,3～6s内物块做匀加速直线运动,则:a= (3分)
解得:a=2m/s2(1分) (3)在3～6s内,由牛顿第二定律得:
F2-f=ma (2分) 解得:m=1kg (1分)
又有:f=μN=μmg (2分)
解得:μ=0.4 (1分)
答案:(1)4N (2)2m/s2(3)0.4
9.(14分)如图所示,一个载货小车总质量为50kg,静止在水平地面上,现
用大小为300N,跟水平方向成30°角斜向上的拉力拉动货车,做匀加速运
动,4s后撤去拉力,再经5s车的速度多大?货车运动的总位移是多少?(已
知μ=0.1,g=10m/s2)
【解析】在撤去外力前,对货车由牛顿第二定律得:
Fcos30°-μ(Mg-Fsin30°)=Ma1(3分)
4s后货车的速度:v1=a1t1 (2分)
解得:v1=18m/s (1分)
撤去外力后,对货车由牛顿第二定律得:
μMg=Ma2(2分)
再经5s货车的速度:v2=v1-a2t2(2分)
解得:v2=13m/s (1分)
货车的位移:s=a1+v1t2-a2=113.5m (3分)
答案:13m/s 113.5m
10.(能力挑战题)(16分)在海滨游乐场里有一种滑沙的游乐活
动。

如图所示,人坐在滑板上从斜坡的某一高处由静止开始滑下,
滑到斜坡底端B点后沿水平的滑道再滑行一段距离到C点停下
来。

若某人和滑板的总质量m=60.0kg,滑板与斜坡滑道和水平滑
道间的动摩擦因数相同,大小为μ=0.50,斜坡的倾角θ=37°。

斜坡与水平滑道间是平滑连接的,整个运动过程中空气阻力忽略不计。

(g取10m/s2)试求:
(1)人从斜坡滑下的加速度为多大?
(2)若出于场地的限制,水平滑道的最大距离为L=20.0m,则人在斜坡上滑下的距离AB应不超过多少?(sin37°=0.6,cos37°=0.8)
【解题指南】解答本题应注意以下两点:
(1)明确滑板的运动情况和受力情况,由牛顿第二定律列方程。

(2)明确滑块在AB段和BC段运动的速度关系,由运动学公式列方程。

【解析】(1)设滑板在斜坡上下滑时的加速度为a1,由牛顿第二定律得:
mgsin37°-f=ma1(2分)
N-mgcos37°=0 (2分)
又有:f=μN (1分)
解得:a1=2m/s2(1分)
(2)设滑板在水平滑道上滑动时的加速度为a2,由牛顿第二定律得:μmg=ma2
(2分) 解得:a2=5m/s2(1分) 又:=2a2L (3分)
解得:v B=10m/s (1分) 故:s AB==50m (3分)
答案:(1)2m/s2(2)50m
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