2019届高考物理二轮复习热点题型专练专题3.3牛顿运动定律的综合应用(含解析)

专题3.3 牛顿运动定律的综合应用1．如右图，将手电筒竖直向上放置，接通电源开关，旋松后盖使小电珠恰能点亮．手持电筒并保持它在竖直方向运动，要使得小电珠熄灭，可以( )A．缓慢向上匀速运动B．缓慢向下匀速运动C．突然向上加速运动D．突然向下加速运动【答案】C2．用细线将篮球拴在升降机光滑的侧壁上，当升降机加速下降时，出现如图所示的情形．四位同学对此现象做出了分析与判断，其中可能正确的是( )A．升降机的加速度大于g，侧壁对球无挤压B．升降机的加速度小于g，侧壁对球有挤压C．升降机的加速度等于g，侧壁对球无挤压D．升降机的加速度等于g，侧壁对球有挤压【解析】若细线有拉力，则T cosθ＋mg＝ma，可知a＞g，此时侧壁对球有支持力；选项A错误；若细线无拉力，则mg＝ma，可知a＝g，此时侧壁对球无支持力；升降机的加速度不可能小于g；故选项C正确．【答案】C3．如图所示，兴趣小组的同学为了研究竖直运动的电梯中物体的受力情况，在电梯地板上放置了一个压力传感器，将质量为4 kg的物体放在传感器上．在电梯运动的某段过程中，传感器的示数为44 N．g取10 m/s2.对此过程的分析正确的是( )A．物体受到的重力变大B．物体的加速度大小为1 m/s2C．电梯正在减速上升D．电梯的加速度大小为4 m/s2【答案】B4．为了让乘客乘车更为舒适，某探究小组设计了一种新的交通工具，乘客的座椅能随着坡度的变化而自动调整，使座椅始终保持水平，如图所示．当此车加速上坡时，盘腿坐在座椅上的一位乘客( )A．处于失重状态B．不受摩擦力的作用C．受到向前(水平向右)的摩擦力作用D．所受力的合力竖直向上【解析】当此车加速上坡时，车里的乘客具有相同的加速度，方向沿斜面向上，人应受到竖直向下的重力，垂直水平面竖直向上的弹力和水平向右的摩擦力，三力合力沿斜面向上，C正确，B、D错误；由于有沿斜面向上的加速度，所以在竖直方向上有向上的加速度，物体处于超重状态，A错误．【答案】C5．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 可能受二个力作用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【答案】C6．(多选)如图甲，某人正通过定滑轮将质量为m 的货物提升到高处，滑轮的质量和摩擦均不计，货物获得的加速度a 与绳子对货物竖直向上的拉力T 之间的函数关系如图乙所示．由图可以判断( )A ．图线与纵轴的交点M 的值a M ＝－gB ．图线与横轴的交点N 的值T N ＝mgC ．图线的斜率等于物体的质量mD ．图线的斜率等于物体质量的倒数1m【解析】货物受重力和绳子的拉力作用，根据牛顿第二定律可得T －mg ＝ma ，图线与纵轴的交点，即当T ＝0时，a ＝－g ，图线与横轴的交点即a ＝0时，T ＝mg ，A 、B 正确；根据牛顿第二定律可得a ＝T m－g ，根据关系式可得图象的斜率k ＝1m，C 错误D 正确． 球拍托球沿水平面匀加速跑，设球拍和球的质量分别为M 、m ，球拍平面和水平面之间的夹角为θ，球拍与球保持相对静止，它们之间的摩擦及空气阻力不计，则( )A ．运动员的加速度为g tan θB ．球拍对球的作用力为mgsin θC ．运动员对球拍的作用力为Mgcos θD ．若加速度大于g sin θ，球一定沿球拍向上运动【解析】对网球进行受力分析，受到重力mg 和球拍的支持力F N ，受力如图所示：根据牛顿第二定律，F N sin θ＝ma ，F N cos θ＝mg ，整理可以得到：F N ＝mgcos θ，a ＝g tan θ，故选项A 正确，选项B 错误；以网球与球拍整体为研究对象，其加速度与网球的加速度相同，受力如图所示：根据牛顿第二定律得，运动员对球拍的作用力为F ＝M ＋m gcos θ，故选项C 错误；当加速度a >g tan θ时，网球将向上运动，由于g sin θ与g tan θ的大小关系未知，故球不一定沿球拍向上运动，故D 错误．所以本题正确选项为A.【答案】A9．(多选)如图所示，长木板放置在水平面上，一小物块置于长木板的中央，长木板和物块的质量均为m ，物块与木板间的动摩擦因数为μ，木板与水平面间动摩擦因数为μ3，已知最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等，重力加速度为g .现对物块施加一水平向右的拉力F ，则木板加速度a 大小可能是( )A ．a ＝μgB ．a ＝23μgC ．a ＝13μgD ．a ＝F 2m －13μg【答案】CD10．(多选)如图甲所示，静止在水平面C 上足够长的木板B 左端放着小物块A .某时刻，A 受到水平向右的外力F 作用，F 随时间t 的变化规律如图乙所示．A 、B 间最大静摩擦力大于B 、C 之间的最大静摩擦力，假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力．则在拉力逐渐增大的过程中，下列反映A 、B 运动过程中的加速度及A 与B 间摩擦力f 1、B 与C 间摩擦力f 2随时间变化的图线中正确的是( )【答案】ACD11．雨滴从空中由静止落下，若雨滴受到的空气阻力随雨滴下落速度的增大而增大，图中能大致反映雨滴运动情况的是( )答案 C解析 对雨滴进行受力分析可得mg －kv ＝ma ，随雨滴速度的增大可知雨滴做加速度减小的加速运动。

故选C 。

12．如图所示，物块A 放在木板B 上，A 、B 的质量均为m ，A 、B 之间的动摩擦因数为μ，B 与地面之间的动摩擦因数为μ3。

若将水平力作用在A 上，使A 刚好要相对B 滑动，此时A 的加速度为a 1；若将水平力作用在B 上，使B 刚好要相对A 滑动，此时B 的加速度为a 2，则a 1、a 2之比为( )A ．1∶1B ．2∶3C ．1∶3D ．3∶2 答案 C解析 当水平力作用在A 上，使A 刚好要相对B 滑动，A 、B 的加速度相等，对B 隔离分析，B 的加速度为a B＝a 1＝μmg －μ3·2mgm ＝13μg ；当水平力作用在B 上，使B 刚好要相对A 滑动，A 、B 的加速度相等，对A 隔离分析，A 的加速度为a A ＝a 2＝μmgm＝μg ，可得a 1∶a 2＝1∶3，C 正确。

21．如图所示，三个物体质量分别为m 1＝1.0 kg 、m 2＝2.0 kg 、m 3＝3.0 kg ，已知斜面上表面光滑，斜面倾角θ＝30°，m 1和m 2之间的动摩擦因数μ＝0.8。

不计绳与滑轮的质量和摩擦，初始时刻用外力使整个系统静止，当撤掉外力时，m 2将(g 取10 m/s 2，最大静摩擦力等于滑动摩擦力)( )A ．相对于m 1上滑B ．相对于m 1下滑C ．和m 1一起沿斜面下滑D ．和m 1一起沿斜面上滑 答案 B22. 如图甲所示，可视为质点的A 、B 两物体置于一静止长纸带上，纸带左端与A 、A 与B 间距均为d ＝0.5 m ，两物体与纸带间的动摩擦因数均为μ1＝0.1，与地面间的动摩擦因数均为μ＝0.2。

现以恒定的加速度a ＝2 m/s 2向右水平拉动纸带，重力加速度g 取10 m/s 2，求：(1)A 物体在纸带上的滑动时间；(2)在图乙的坐标系中定性画出A 、B 两物体的v ­t 图象； (3)两物体A 、B 停在地面上的距离。

答案 (1)1 s (2)图见解析 (3)1.25 m 解析 (1)两物体在纸带上滑动时均有μ1mg ＝ma 1当物体A 滑离纸带时12at 21－12a 1t 21＝d由以上两式可得t 1＝1 s 。

(2)如图所示。

两物体A 、B 最终停止时的间距x ＝x 2＋d －x 1由以上各式可得x ＝1.25 m 。

23．如图所示，有1、2、3三个质量均为m ＝1 kg 的物体，物体2为一长板，与物体3通过不可伸长的轻绳连接，跨过光滑的定滑轮，设长板2到定滑轮足够远，物体3离地面高H ＝5.75 m ，物体1与长板2之间的动摩擦因数μ＝0.2。

长板2在光滑的桌面上从静止开始释放，同时物体1(视为质点)在长板2的左端以v ＝4 m/s 的初速度开始运动，运动过程中恰好没有从长板2的右端掉下，求：(1)长板2开始运动时的加速度大小； (2)长板2的长度L 0；(3)当物体3落地时，物体1在长板2上的位置。

答案 (1)6 m/s 2(2)1 m (3)物体1在长板2的最左端(2)1、2共速后，假设1、2、3相对静止一起加速，则有T ＝2ma, mg －T ＝ma ，即mg ＝3ma ，得a ＝g3，对1：f ＝ma ＝3.3 N>μmg ＝2 N ，故假设不成立，物体1和长板2相对滑动。

则1、2共速时，物体1恰好位于长板2的右端。

设经过时间t 1二者速度相等，则有v 1＝v ＋a 1t 1＝a 2t 1， 代入数据解得t 1＝0.5 s ，v 1＝3 m/s ，x 1＝v ＋v 12t 1＝1.75 m, x 2＝v 1t 12＝0.75 m ，所以长板2的长度L 0＝x 1－x 2＝1 m 。

(3)1、2共速之后，分别对三个物体受力分析，有 物体1：μmg ＝ma 4 长板2：T －μmg ＝ma 5 物体3：mg －T ＝ma 6 且a 5＝a 6联立解得a 4＝2 m/s 2，a 5＝g －μg2＝4 m/s 2。

此过程物体3离地面高度h ＝H －x 2＝5 m 根据h ＝v 1t 2＋12a 5t 22解得t 2＝1 s ，长板2的位移x 3＝h 物体1的位移x 4＝v 1t 2＋12a 4t 22＝4 m则物体1相对长板2向左移动的距离Δx ＝x 3－x 4＝1 m ＝L 0，即此时物体1在长板2的最左端。

24．如图，在光滑的倾角为θ的固定斜面上放一个劈形的物体A ，其上表面水平，质量为M .物体B 质量为m ，B 放在A 的上面，先用手固定住A .(1)若A 的上表面粗糙，放手后，求AB 相对静止一起沿斜面下滑，B 对A 的压力大小． (2)若A 的上表面光滑，求放手后的瞬间，B 对A 的压力大小． 【解析】(1)AB 相对静止一起沿斜面下滑，加速度a ＝g sin θB 的加速度的竖直分量a y ＝g sin 2θ则mg －N ＝ma y N ＝mg －mg sin 2θ＝mg cos 2θ所以B 对A 的压力大小等于mg cos 2θ【答案】(1)mg cos 2θ (2)mMg cos 2θM ＋m sin 2θ25．如图所示，一个质量为M ，长为L 的圆管竖直放置，顶端塞有一个质量为m 的弹性小球，M ＝4m ，球和管间的滑动摩擦力与最大静摩擦力大小均为4mg ，管下端离地面高度H ＝5 m.现让管自由下落，运动过程中管始终保持竖直，落地时向上弹起的速度与落地时速度大小相等，若管第一次弹起上升过程中，球恰好没有从管中滑出，不计空气阻力，重力加速度g ＝10 m/s 2.求(1)管第一次落地弹起刚离开地面时管与球的加速度分别多大？ (2)从管第一次落地弹起到球与管达到相同速度时所用的时间． (3)圆管的长度L .【解析】(1)管第一次落地弹起时，管的加速度大小为a 1，球的加速度大小为a 2，由牛顿第二定律 对管Mg ＋4mg ＝Ma 1 对球4mg －mg ＝ma 2 故a 1＝20 m/s 2，方向向下a 2＝30 m/s 2，方向向上【答案】(1)20 m/s 2，方向向下 30 m/s 2，方向向上 (2)0.4 s (3)4 m26．一大小不计的木块通过长度忽略不计的绳固定在小车的前壁上，小车表面光滑。