高考物理一轮复习 专题12 牛顿运动定律的综合应用(测)(含解析)-人教版高三全册物理试题

专题12 牛顿运动定律的综合应用
【总分为：110分时间：90分钟】
一、选择题(本大题共12小题，每一小题5分，共60分。

在每一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．如下列图，将小砝码置于桌面上的薄纸板上，用水平向右的拉力将纸板迅速抽出，砝码的移动很小，几乎观察不到，这就是大家熟悉的惯性演示实验。

假设砝码和纸板的质量分别为2m和m，各接触面间的动摩擦因数均为μ。

重力加速度为g。

要使纸板相对砝码运动，所需拉力的大小至少应大于：
〔〕
A．3μmg B．4μmg C．5μmg D．6μmg
【答案】D
2．某运动员〔可看作质点〕参加跳台跳水比赛，t=0是其向上起跳离开跳台瞬间，其速度与时间关系图象如下列图不计空气阻力，如此如下说法错误的答案是：〔〕
A．可以求出水池的深度
B．可以求出平台距离水面的高度
C．0～t2时间内，运动员处于失重状态
D．t2～t3时间内，运动员处于超重状态
【答案】A
3．如下列图，物块M 在静止的足够长的传送带上以速度0v 匀速下滑，传送带突然启动，方向如图中箭头所示，在此传送带的速度由零逐渐增加到02v 后匀速运动的过程中，如此以下分析正确的答案是： 〔 〕
A ．M 下滑的速度不变
B ．M 开始在传送带上加速到02v 后向下匀速运动
C ．M 先向下匀速运动，后向下加速，最后沿传送带向下匀速运动
D ．M 受的摩擦力方向始终沿传送带向上 【答案】C
【解析】传送带静止时，物体匀速下滑，故sin mg f θ=，当传送带转动时，由于传送带的速度大于物块的速度，故物块受到向下的摩擦力，根据受力分析可知，物体向下做加速运动，当速度达到传送带速度，物块和传送带具有一样的速度匀速下滑，故C 正确．
【名师点睛】解决此题的关键通过分析M 所受摩擦力的大小，判断出摩擦力和重力沿斜面的分力相等，然后判断出物体的运动特点．
4．如下列图，质量M=8kg 的小车静止在光滑水平面上，在小车右端施加一水平拉力F =8N ，当小车速度达到1.5m/s 时，在小车的右端、由静止轻放一大小不计、质量m=2kg 的物体，物体与小车间的动摩擦因数
μ=0.2，小车足够长，物体从放上小车开始经t=1.5s 的时间，如此物体相对地面的位移为〔g 取10m/s 2
〕：
〔 〕
A.1m
B.2.1m
C.2.25m
D.3.1m
【答案】B
【解析】放上物体后，物体的加速度2
12/a g m s μ==，小车的加速度：220.5/F mg
a m s M
μ-=
=，物
体的速度达到与小车共速的时间为t ，如此102a t v a t =+，解得t=1s;此过程中物体的位移：
2
11112
s a t m =
=；共
【名师点睛】该题是相对运动的典型例题，要认真分析两个物体的受力情况，正确判断两物体的运动情况，再根据运动学根本公式求解，难度适中。

5．如图1所示，水平地面上有一静止平板车，车上放一质量为m 的物块，物块与平板车的动摩擦因数为0.2，t=0时，车开始沿水平面做直线运动，其v-t 图像如图2所示。

g 取10m/s 2
，平板车足够长，如此物块运动的v-t 图像为： 〔 〕
【答案】C
【解析】小车先做匀加速直线运动，然后做匀减速运动，匀加速运动和匀减速运动的加速度大小相等，
24/v
a m s t
=
＝，根据物体与车的动摩擦因数可知，物体与车的滑动摩擦力产生的加速度为2m/s 2，因此当车的速度大于物体的速度时，物体受到滑动摩擦动力，相反如此受到滑动摩擦阻力．根据受力分析，结合牛顿第二定律，如此有：当0-8s 时，车的速度大于物体，因此物体受到滑动摩擦动力，如此其加速度为2m/s 2
，
同理，可得：当，当8-16s 时，车的速度小于物体，因此物体受到滑动摩擦阻力，如此其加速度为2m/s 2
，故C 正确，ABD 错误．应当选C 。

6．如图甲所示，质量为M 的木板静止在光滑水平面上，一个质量为m 的小滑块以初速度v 0从木板的左端
向右滑上木板．滑块和木板的水平速度随时间变化的图象如图乙所示．某同学根据图象作出如下一些判断，正确的答案是： 〔 〕 A ．滑块和木板始终存在相对运动 B ．滑块始终未离开木板 C ．滑块的质量小于木板的质量 D ．木板的长度为01
2
v t 【答案】B
7．如下列图，物体A 被平行于斜面的细线拴在斜面的上端，整个装置保持静止状态，斜面被固定在台秤上，物体与斜面间无摩擦，装置稳定后，当细线被烧断物体下滑时与静止时比拟，台秤的示数： 〔 〕
A ．增加
B ．减小
C ．不变
D ．无法确定 【答案】B 【解析】
对物块和斜面体整体受力分析，受总重力和支持力，平衡时，有：()0N M m g -+=…①，加速下滑时，再次对物块和斜面体整体受力分析，受总重力、支持力和静摩擦力，根据牛顿第二定律，有竖直方向：
()sin30M m g N ma +-'=︒…②，水平方向：cos30f
ma =︒…③，对物块受力分析，受重力和支持
力，根据牛顿第二定律，有sin30mg ma ︒=…④
有由①②③④得到：()2
sin30sin30N N ma mg -'=︒=︒，故变小，B 正确
【名师点睛】此题关键是对物块、物块和斜面体整体屡次受力分析，然后根据牛顿第二定律、共点力平衡条件列式求解；要注意整体法对于有相对运动的物体系统同样适用．
8．带式传送机是在一定的线路上连续输送物料的搬运机械，又称连续输送机．如下列图，一条足够长
的浅色水平传送带自左向右匀速运行．现将一个木炭包无初速度地放在传送带上，木炭包在传送带上
将会留下一段黑色的径迹．如下说法正确的答案是：〔〕
A．黑色的径迹将出现在木炭包的左侧
B．木炭包的质量越大，径迹的长度越短
C．木炭包与传送带间动摩擦因数越大，径迹的长度越短
D．传送带运动的速度越大，径迹的长度越短
【答案】C
【名师点睛】求黑色的轨迹的长度，就是求木炭包和传送带的相对滑动的位移，由牛顿第二定律和匀变速直线运动的规律很容易求得它们相对滑动的位移，在看相对滑动的位移的大小与哪些因素有关即可。

9．如下列图，三个可视为质点的金属小球A、B、C，质量分别为m、2m和3m，B球带负电，电荷量为﹣q，A、C不带电，不可伸长的绝缘细线将三球连接，最上边的细线连接在斜面顶端的O点，三球均处于场强大小为E的竖直向上的匀强电场中，三段细线均伸直，三个金属球均静止于倾角为30°的绝缘光滑斜面上，如此如下说法正确的答案是：〔〕
A．A、B球间的细线的张力为5
2 mg qE
B．A、B球间的细线的张力可能为0
C．将线OA剪断的瞬间，B、C间的细线张力
12
qE
D．将线OA剪断的瞬间，A、B球间的细线张力
6
qE
【答案】AD
【名师点睛】此题主要是剪断OA线瞬间，对A、B、C三个球的运动状态确实定与受力分析，知道绳子一旦剪短之后，绳子的拉力立即为零，难度适中。

10．如下列图，木板OA可绕轴O在竖直平面内转动，某研究小组利用此装置探索物块在方向始终平行于木板向上、大小为F＝8 N的力作用下加速度与倾角的关系．物块的质量m＝1 kg，通过DIS实验，描绘出了如图〔b〕所示的加速度大小a与倾角θ的关系图线〔θ<90°〕．假设物块与木板间的动摩擦因数为0.2，假定物块与木板间的最大静摩擦力始终等于滑动摩擦力，g取10 m/s2.如此如下说法中正确的答案是：〔〕
A．由图象可知木板与水平面的夹角处于θ1和θ2之间时，物块所受摩擦力一定为零
B ．由图象可知木板与水平面的夹角大于θ2时，物块所受摩擦力一定沿木板向上
C ．根据题意可以计算得出物块加速度a 0的大小为6 m/s
2
D ．根据题意可以计算当θ＝45°时，物块所受摩擦力为F f ＝μmg cos 45°＝ 2 N 【答案】BC 【解析】
根据图象可知，当斜面倾角为θ1时，摩擦力沿斜面向下，当斜面倾角为θ2时，摩擦力沿斜面向上，如此夹角大于θ2时，物块所受摩擦力一定沿木板向上；当斜面倾角在θ1和θ2之间时，物块处于静止状态，但摩擦力不一定为零，故A 错误，B 正确；当θ=0°时，木板水平放置，物块在水平方向受到拉力F 和滑动摩擦力f 作用，F =8N ，滑动摩擦力f =μN=μmg ，所以根据牛顿第二定律物块产生的加速度：
206/F mg
a m s m
μ-=
=，故C 正确；当θ=45°时，重力沿斜面的分量F 1=mg sin45°=10×22＜8N ，最大静摩擦力f m =μmg cos45°=2N ，因为8-52＜2N ，所以此时物块处于静止状态，受到静摩擦力，如此f =8-52N ，故D 错误．应当选BC.
【名师点睛】此题主要考查了牛顿第二定律与运动学根本公式的直接应用，要求同学们能根据图象得出有效信息，然后结合牛顿第二定律列方程求解；此题难度适中.
11．如下列图，将质量为2m 的重物悬挂在轻绳的一端，轻绳的另一端系一质量为m 的小环，小环套在竖直固定的光滑直杆上，光滑定滑轮与直杆的距离为d ，现将小环从与定滑轮等高的A 处由静止释放，当小环沿直杆下滑距离也为d 时〔图中B 处〕，重力加速度为g ，如下说法正确的答案是： 〔 〕
A ．小环岗释放时轻绳中的张力可能小于2mg
B ．小环到达B 处时，重物上升的高度为
)
21d
C ．小环在B 处的速度与重物上升的速度大小之比等于
2
2
D ．小环在B 2【答案】BD
【名师点睛】解决此题时应明确：①对与绳子牵连有关的问题，物体上的高度应等于绳子缩短的长度；②物体的实际速度即为合速度，应将物体速度沿绳子和垂直于绳子的方向正交分解，然后列出沿绳子方向速度相等的表达式即可求解．
12．如下列图，物体A 放在物体B 上，物体B 放在光滑的水平面山个，6A m kg =，2B m kg =，A 、B 间动摩擦因数μ=0.2A，物体上系一细线，细线能承受的最大拉力是20N ，水平向右拉细线，下述中正确的答案是〔2
10/g m s =〕： 〔 〕
A ．当拉力0<F <12N 时，A 静止不动
B ．但拉力F >12N 时，A 相对B 滑动
C ．当拉力F =16N 时，B 受到A 的摩擦力等于4N
D ．在细线可以承受的范围内，无论拉力多大，A 相对B 始终静止 【答案】CD
【名师点睛】此题属于动力学的临界问题，关键求出相对运动的临界加速度，判读绳子拉力范围内时候发生相对运动，注意整体法和隔离法的运用．
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．〔10分〕杂技演员在进展“顶杆〞表演时，用的是一根质量可忽略不计的长竹竿，质量为30kg 的演员自杆顶由静止开始下滑，滑到杆底时速度正好为零．竹竿底部与下面顶杆人肩部之间有一传感器，传
感器显示顶杆人肩部的受力情况如下列图，取g=10m ／s 2
．求： 〔1〕杆上的人下滑过程中的最大速度。

〔2〕竹竿的长度。

【答案】〔1〕4m ／s 〔2〕6m
【解析】〔1〕以人为研究对象，人加速下滑过程中受重力mg 和杆对人的作用力F 1．由题图可知，人加速下滑过程中杆对人的作用力F 1为180N ．
由牛顿第二定律得 mg-F l =ma 1 代人数据得：a 1=4m ／s 2
1s 末人的速度达到最大，由v=at 1得v =4m ／s 〔2〕加速下降时位移： s 1=at 12
／2=2m
减速下降时，21mg F ma -= 代人数据得：a 2= -2m ／s 2
在3秒末杂技演员恰好静止，所以222
v
S t = 代人数据解得：s 2=4m 竹竿的长度s =s 1+s 2=6m 。

14．〔10分〕如下列图，长s=16m 、倾斜角θ=370
的斜面各通过一小段光滑圆弧与水平传送带和水平地面平滑连接，传送带长L=3.2m ，以恒定速率v 0=4m/s 逆时针运行，将一质点物块轻轻地放上传送带右端A ，物块滑到传送带左端B 时恰好与传送带共速并沿斜面下滑，物块和传送带、斜面、水平地面间的动摩擦因数μ一样，物块最终静止在水平面上的D 点，令物块在B 、C 处速率不变，取g=10m/s 2
，〔sin37°=0.6，cos37°=0.8〕求：
〔1〕动摩擦因数μ的值；
〔2〕物块滑到C 点时的速度的大小； 〔3〕物块从A 到D 所经历的时间 【答案】〔1〕0.25〔2〕12m/s 〔3〕8.4s
15．〔15分〕如上图，半径R=0.5m的光滑圆弧轨道ABC与足够长的粗糙轨道CD在C处平滑连接，O为圆弧轨道ABC的圆心，B点为圆弧轨道的最低点．半径OA、OC与OB的夹角分别为53°和37°．将一个质量m=0.5kg的物体〔视为质点〕从A点左侧高为h=0.8m处的P点水平抛出，恰从A点沿切线方向进入圆弧轨道．物体与轨道CD间的动摩擦因数μ=0.8，重力加速度g=l0m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8，
求：
〔1〕物体水平抛出时的初速度大小v0；
〔2〕物体经过B点时，对圆弧轨道压力大小F N；
〔3〕物体在轨道CD上运动的距离x
【答案】〔1〕3m/s；〔2〕34N；〔3〕1.09m
〔3〕B 到C 的过程中机械能守恒，得：
12m v C 2+mgR (1−cos37°)＝12
m v B 2 得：27/C v m s ＝ 物体在斜面CD 上受到的摩擦力：f=μmgcos37°=0.8×0.5×10×0.8N=3.2N
设物体在轨道CD 上运动的距离x ，如此：−fx −mg •x sin37°＝0−12mv C
2 解得：x=1.09m ；
16．〔15分〕如下列图，质量M =1kg 的木板静置于倾角为37°的足够上的固定斜面上的固定斜面上的某个位置，质量m =1kg 的可视为质点的小物块以初速度v 0=5m/s 从木板的下端冲上木板，同时在木板上端施加一个沿斜面向上的外力F =14N ，使木板从静止开始运动，当小物块与木板共速时，撤去该外力，最终小物块从木板的下端滑出.小物块与木板之间的动摩擦因素为0.25，木板与斜面之间的动摩擦因数为0.5，g =10m/s 2，sin37°=0.6,cos37°=0.8。

(1)物块和木板共速前，物块和木板的加速度各为多少；
(2)木板的长度至少为多少；
(3)物块在木板上运动的总时间是多少。

【答案】(1) a1=8m/s2,方向沿斜面向下, a2=2m/s2,方向沿斜面向上(2)
min 61
m 48
L= (3)
561
()s
896 t=+
此过程，相对位移：
21
m 48
x∆=
木板至少长度min 1261m 48
L x x =∆+∆= (3)物块在木板上下滑，木板不动
物块加速度21
1sin cos 4m/s a g g θμθ'=-= 2min 1312
L a t '=
得：3t =
在木板上的总时间：12
35
(8t t t t '=++=+。