山东省乐陵市第一中学高三物理三轮牛顿运动定律的应用-教师版---精校解析Word版

牛顿运动定律的应用
一、单选题（本大题共5小题，共30分）
1.如图所示，A为电磁铁，C为胶木秤盘，A和包括支架的总重量M，
B为铁片，质量为m，整个装置用轻绳悬于O点，当电磁铁通电，铁
片被吸引上升的过程中，轻绳上拉力
A. B.
C. D.
D
（@乐陵一中）解：当电磁铁通电前，绳的拉力应为；当电磁铁通电后，铁片被吸引上升常识告诉我们，铁片被吸引，向电磁体运动靠近，其运动情况是变加速运动，即越靠近电磁铁，吸力越大，加速度越大根据可知，此过程中超重，吸引力大于铁片重力由于磁力，将整个电磁铁装置与铁片联系到一起因为电磁铁吸引铁片的吸引力大于铁片的重力，则根据作用力与反作用力原理，铁片吸引电磁铁的力为F 的反作用力，大小相等、方向相反，且作用在两个不同的物体上所以，绳的拉力大于所以选项D正确，ABC错误．
故选D
通电后，铁片被吸引上升常识告诉我们，铁片被吸引，向电磁体运动靠近，其运动情况是变加速运动，即越靠近电磁铁，吸力越大，加速度越大，根据可知，此过程中超重．
本题考查了物体的超重和失重，记住要点：加速度向上超重，加速度向下失重．
2.人站在电梯内的体重计上，当体重计示数增大时，可能的原因是
A. 电梯匀速上升
B. 电梯匀减速上升
C. 电梯匀减速下降
D. 电梯匀加速下降
C
（@乐陵一中）解：A、电梯匀速上升或匀速下降时处于平衡状态，重力等于支持力，，体重计示数不会增大，故A错误；
C、体重计示数增大，则体重计对人的支持力大于人的重力，人受到的合力向上，处于超重状态，电梯可能加速上升或减速下降，故C正确，BD错误；
故选：C．
先对人受力分析，受重力和支持力，体重计示数即为受到的压力，而压力等于支持力；再对人进行运动分析，确定加速度方向；最后根据牛顿第二定律列式求解．
本题应明确超重与失重的性质，知道只要加速度向上，就是超重，加速度向下，就是失重，与物体的运动速度方向无关，同时，超重与失重现象只是物体对支撑物的压力变大，而重力保持不变．
3.某人在地面上最多可举起60kg的物体，某时他在竖直向上运动的电梯中最多举起
了100kg的物体，据此判断此电梯加速度的大小和方向
A. 竖直向上
B. 竖直向上
C. 竖直向下
D. 竖直向下
C
（@乐陵一中）解；由题意知物体处于失重状态，此人最大的举力为
．
则由牛顿第二定律得，，解得方向向下．
故选：C
根据人在地面上最多能举起质量为60kg的物体，计算出人最大的举力由牛顿第二定律求出人变速运动的电梯中能举起的物体的最大质量．
本题是应用牛顿第二定律研究超重和失重的问题，关键抓住人的最大举力是一定的．
4.城市部分过街天桥装有智能化电动扶梯，如图所示，当乘客站上扶
梯时，它先缓慢加速，然后再匀速上升，则
A. 乘客始终处于超重状态
B. 乘客始终处于失重状态
C. 电梯对乘客的作用力始终竖直向上
D. 电梯匀速上升时，电梯对乘客的作用力竖直向上
D
（@乐陵一中）解：AB、加速运动阶段，顾客的加速度沿电梯斜向上，有竖直向上的分加速度，根据牛顿第二定律，电梯对他的支持力大于其重力，处于超重状态；匀速运动阶段，加速度为0，所以既不超重也不失重故AB错误．
C、D，匀加速运动阶段，电梯对顾客的支持力竖直向上，静摩擦力水平向右，两者合力斜向右上方匀速运动阶段，电梯对顾客的支持力竖直向上，根据牛顿第三定律，顾客对电梯作用力的方向先指向左下方，后竖直向下故C错误、D正确．
故选：D
先分析顾客的运动情况：先加速，再匀速，加速度方向先沿电梯斜向上，后为零，利用牛顿第二定律对他进行受力分析，就能得到解答．
应用牛顿第二定律分析物体受力情况，是物理上常用方法，特别要抓住牛顿第二定律的矢量性，即加速度方向与合力方向相同，对分析受力很有好处．
5.如图，固定斜面，CD段光滑，DE段粗糙，A、B两物体叠放在一起从C点由静止
下滑，下滑过程中A、B保持相对静止，则
A. 在CD段时，A受三个力作用
B. 在DE段时，A可能受三个力作用
C. 在DE段时，A受摩擦力方向一定沿斜面向上
D. 整个下滑过程中，A、B均处于失重状态
C
（@乐陵一中）解：A、在CD段，整体的加速度为：，隔离对
A分析，有：，解得：，可知A受重力和支持力两个力作用故A 错误．
B、设DE段物块与斜面间的动摩擦因数为，在DE段，
整体的加速度为：，
隔离对A分析，有：，解得：，方向沿斜面向上．
若匀速运动，A受到静摩擦力也是沿斜面向上，所以A一定受三个力故B错误，C正确．D、整体下滑的过程中，CD段加速度沿斜面向下，A、B均处于失重状态．
在DE段，可能做匀速直线运动，不处于失重状态故D错误．
故选：C．
根据牛顿第二定律求出整体的加速度，隔离对A分析，判断B对A是否有摩擦力．
本题考查了物体的受力分析，A、B保持相对静止，之间有无摩擦力是解决本题的突破口，本题通过整体隔离分析，运用牛顿第二定律求解．
二、多选题（本大题共4小题，共24分）
6.如图所示，顶端装有定滑轮的斜面体放在粗糙水平面
上，A、B两物体通过细绳相连，并处于静止状态不
计绳的质量和绳与滑轮间的摩擦现用水平向右的力
F作用于物体B上，将物体B缓慢拉高一定的距离，
此过程中斜面体与物体A仍然保持静止在此过程中
A. 水平力F一定变大
B. 斜面体所受地面的支持力一定变大
C. 物体A所受斜面体的摩擦力一定变大
D. 地面对斜面体的摩擦力一定变大
AD
（@乐陵一中）解：取物体B为研究对象，分析其受力情况如图所示，
则有，，在将物体B缓慢拉高的过程中，增大，
则水平力F和细绳上的拉力T随之变大故A正确；
对A、B两物体与斜面体这个系统而言，系统处于平衡状态，因拉力
F变大，则地面对斜面体的摩擦力一定变大，而竖直方向并没有增加其他力，故斜面体所受地面的支持力不变；故D正确；B错误；
在这个过程中尽管绳子张力变大，但是开始时物体A所受斜面体的摩擦力方向未知，故物体A所受斜面体的摩擦力的情况无法确定故C错误；
故选AD．
本题为动态平衡类题目，分别分析B和整体，由共点力的平衡条件可得出各部分力的变化．
对于用绳子连接的物体，可以沿绳子的方向作为整体作出受力分析，则可以简化解题过程．
7.如图所示，物体A、B的质量均为M，物体C的质量为，轻绳与轻
滑轮间的摩擦不计，轻绳不可伸长且足够长，重力加速度为g，系统
在由静止释放后的运动过程中，下列说法正确的是
A. 物体A上升加速度为
B. 物体A上升加速度为
C. 轻绳对A的拉力为Mg
D. 物体C对B的拉力为
B D
（@乐陵一中）解：AB、以整体为研究对象，相同运动的合力等于C的重力，即合，整体根据牛顿第二定律可得：
加速度合，所以A错误、B正确；
C、设绳子拉力为T，以A为研究对象，根据牛顿第二定律可得：，
解得：，所以C错误；
D、设C和B之间的拉力为F，以C为研究对象，根据牛顿第二定律可得：，解得：，所以物体C对B的拉力为，D正确．
故选：BD．
以整体为研究对象求解加速度大小；以A为研究对象求解轻绳对A的拉力大小，以C
为研究对象求解C和B之间的绳子的拉力大小．
本题主要是考查了牛顿第二定律的知识；利用牛顿第二定律答题时的一般步骤是：确定研究对象、进行受力分析、进行正交分解、在坐标轴上利用牛顿第二定律建立方程进行解答；注意整体法和隔离法的应用．
8.升降机箱内底部放一个质量为m的物体，当箱从高
空某处以初速度下落时，其速度时间图象如图乙
所示，以下说法正确的是
A. 物体在～时间内加速度值变小
B. 物体
在～时间内加速度值变大
C. 物体在～时间内处于超重状态
D. 物体在～时间内处于失重状态
AC
（@乐陵一中）解：A、在图中，图线的斜率表示物体速度变化的快慢，即斜率表
示物体的加速度，由图可知，在～时间内物体的加速度逐渐减小故A正确，B错误；
C、物体在～时间内的初速度的方向向下，是向下做减速运动，所以加速度的方向向上，物体处于超重状态故C正确，D错误．
故选：AC
考查图象，由图可知物体的运动状态为向下减速，加速度方向向上，物体处于超
重状态，且由图象的斜率可得出加速度的变化是逐渐减小
物体处于失重还是超重不是由其速度决定的，而是由其加速度方向决定的，加速度方向向上处于超重，此时物体可能向上加速运动，也可能向下减速运动失重时也是有如此
两种情形，可能向下加速也可能向上减速．
9.下列说法中正确的是
A. 气体对容器的压强是大量气体分子对容器的碰撞引起的，它跟气体分子的密集
程度以及气体分子的平均动能有关
B. 在绕地球飞行的宇宙飞船中，自由飘浮的水滴呈球形，这是表面张力作用的结
果
C. 液晶显示器是利用了液晶对光具有各向同性的特点
D. 当两分子间距离大于平衡位置的间距时，分子间的距离越大，分子势能越小AB
（@乐陵一中）解：A、气体对密闭容器的压强是大量气体分子对容器的碰撞引起的，取决于分子的密集程度和分子的平均动能故A正确；
B、在绕地球飞行的宇宙飞船中，自由飘浮的水滴呈球形，这是表面张力作用的结果故
B正确；
C、液晶显示器是利用了液晶对光具有各向异性的特点故C错误；
D、当时，分子力表现为引力，随着分子之间距离的增大，分子间的作用力都减小，但表现为引力，所以分子力做负功，故D错误．
故选：AB
利用温度是平均动能的标志和压强的微观解释，取决于分子的密集程度和分子的平均动能；自由飘浮的水滴呈球形，这是表面张力作用的结果；液晶显示器是利用了液晶对光具有各向异性的特点；两分子间距离大于平衡位置的间距时，分子间的距离越大，分子势能越大．
明确温度是分子平均动能的标志，注意是大量分子的统计规律，如只提几个分子毫无意义；与弹簧类比分子作用力和分子势能间的关系．
三、填空题（本大题共1小题，共5分）
10.人乘坐电梯，电梯未启动时，地板对人的支持力______ 人所受的重力选填“大
于”、“小于”或“等于”；当电梯加速上升时，地板对人的支持力______ 人所受的重力选填“大于”、“小于”或“等于”．
等于；大于
（@乐陵一中）解：当电梯未启动时，物体的加速度，根据牛顿第二定律
可得，故地板对人的支持力等于人所受的重力；
当电梯加速上升时，，由以上分析可知即地板对人的支持力大于人所受的重力．
故答案为：等于；大于．
要求地板对人的支持力，应以人为研究对象对人进行受力分析，根据牛顿第二定律求出人所受的支持力，即可得出答案．
处理此类问题的步骤是：选取研究对象，受力分析，利用牛顿第二定律列方程求解．
四、计算题（本大题共4小题，共48分）
11.如图所示，质量、长的木板A静止在光滑水平面上，质量的
小滑块B置于A的左端。

B在的水平恒力作用下由静止开始运动，当B运动至A的中点时撤去力F。

A、B之间的动摩擦因数，g取。

求：
撤去F之前A、B的加速度大小、；
对B做的功W；
解：根据牛顿第二定律得：
对A：，代入数据得：
对B：，代入数据得：；
即：撤去F之前A、B的加速度大小a1、a2分别为、；
设F作用时间为t，由位移公式得：
对B：；
对A：；
当B运动至A的中点时，有：；
代入数据得：；
F做的功：；
代入数据得：；
即：F对B做的功W是6J。

（@乐陵一中）本题考查了功能关系、牛顿第二定律。

本题是复杂的力学综合题，要边计算边分析物体的运动情况，要抓住各个过程之间的联系，如速度关系、位移关系，运用牛顿第二定律和运动学公式结合研究。

根据牛顿第二定律求A、B的加速度大小、；
当B运动至A的中点时B与A对地位移之差等于，根据位移时间公式和位移关系求出F作用的时间t，再求得B的位移，即可由求解F对B做的功W。

12.质量的滑板A置于粗糙的水平地面上，A与地面的动摩擦因数，
其上表面右侧光滑段长度，左侧粗糙段长度为，质量、可视为质点的滑块B静止在滑板上的右端，滑块与粗糙段的动摩擦因数，取，现用的水平恒力拉动A向右运动，当B滑上板粗糙部分的瞬时，把向右的恒力大小变为，试通过计算分析：A、B是否会分离？
若会，求出B从滑上A的粗糙部分到A、B分离所经历的时间．
解：在F的作用下，A做匀加速运动，B静止不动，当A运动位移为时B进入粗糙段，设此时A的速度为，则：
对A：由动能定理：
B进入粗糙段后，设A加速度为，加速度为，
对A：
对B：
即A以的初速度，的加速度大小向右做匀减速直线运动，B从静止开始，向右做加速度大小为的匀加速直线运动，设从B滑到粗糙段开始历经时间t 后二者共速，则有，
此时二者的相对位移大小，所以二者在共速前已分离
由
解得
（@乐陵一中）对于牛顿第二定律的综合应用问题，关键是弄清楚物体的运动过程和受力情况，利用牛顿第二定律或运动学的计算公式求解加速度，再根据题目要求进行解答；知道加速度是联系静力学和运动学的桥梁。

分析A和B的运动情况，根据动能定理求出当A运动位移为L1时速度，根据牛顿第二定律求解加速度大小，再根据匀变速直线运动位移时间关系、速度时间关系列方程求解
13.如图所示，水平地面有三个质量均为的小
物块A、B、C，A、B间用一根轻绳水平相连。

一
水平恒力F作用于A，使三物块以相同加速度运动
一段时间后撤去已知B与C之间的动摩擦因数，A和C与地面间的动摩擦因数，若最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g取求：
力F的最大值；
从撤去F到三物块停止运行的过程中，B受到的摩擦力。

解：、C刚要滑动时，由牛顿第二定律得：
对C：，解得：，
对ABC系统：，解得：；
撤去拉力后，设BC相对静止，由牛顿第二定律得：
对ABC系统：，解得：，
对C：，
解得：，
假设正确，撤去拉力后BC相对静止，它们间的摩擦力为2N；
答：力F的最大值为9N；
从撤去F到三物块停止运行的过程中，B受到的摩擦力为2N。

（@乐陵一中）由牛顿第二定律求出B、C相对滑动时的临界加速度，然后应用牛顿第二定律求出最大拉力。

应用牛顿第二定律求出撤去拉力后的加速度，求出B受到的摩擦力。

本题考查了牛顿第二定律的应用，根据题意分析清楚物体的运动过程与受力情况是解题的前提，应用牛顿第二定律即可解题，解题时注意整体法与隔离法的应用。

14.如图所示，长、倾角为的倾斜传送带两端
各通过一小段光滑圆弧与AB、CD两个光滑的水平
轨道平滑连接，现有一小物体可视为质点以
的速度沿AB轨道向右运动，当传送带
静止时，小物体恰好能滑到CD轨道上，g取，，，求：小物体跟传送带间的动摩擦因数；
当小物体在AB轨道上的运动速度低于某一数值时，无论传送带顺时针运动的速度多大，小物体总不能到达轨道CD，求这个临界速度；
若小物体以的速度沿轨道AB向右运动，欲使小物体到达轨道CD，传送带至少以多大的速度顺时针运动．
解：传送带静止时，小物体受力如图甲所示，
据牛顿第二定律得：
过程有：
解得：，
显然，当小物体受到的摩擦力始终向上时，最容
易到达传送带顶端，此时，小物体受力如图乙所示，
据牛顿第二定律得：
若恰好能到达高台时，有：
解得：
即当小物体在AB平台上向右滑动速度小于时，
无论传带顺时针传动的速度多大，小物体总也不能到达高台CD．
以表示小物体在平台AB上的滑速度，
以表示传送带顺时针传动的速度大小．
对从小物体滑上传送带到小物体速度减小到传送带速度过程有：
对从小物体速度减小到带速开始，到运动到恰滑上CD高台过程，有：
解得：
即传送带至少以3 的速度顺时针运动，小物体才能到达高台CD．
答：小物体跟传送带间的动摩擦因数为；
当小物体在AB平台上的运动速度小于时，无论传送带顺时针运动的速度多大，小物体总不能到达高台CD．
若小物体以的速度沿平台AB向右运动，欲使小物体到达高台CD，传送带至少以的速度顺时针运动．
（@乐陵一中）由速度位移公式可求解物体的加速度，根据牛顿第二定律可求得小物体跟传送带间的动摩擦因数；
当小物体受到的摩擦力始终向上时，最容易到达传送带顶端，对小物体受力分析，据牛顿第二定律得加速度，由位移速度关系知临界速度；
物体在传送带上与传送带相对滑动过程中，分别由运动学公式求出物体和传送带发生的位移列式求解．
本题是一道力学综合题，分析清楚物体的运动过程是解题的前提与关键，应用顿第二定律和运动学公式联立列式求解，注意理清解题思路．。