高考物理 专题3.3 牛顿运动定律的综合应用热点题型和提分秘籍.doc

专题3.3 牛顿运动定律的综合应用1.理解牛顿第二定律的内容、表达式及性质.2.应用牛顿第二定律解决实际问题热点题型一 对超重、失重的理解例1、 (多选)一人乘电梯上楼，在竖直上升过程中加速度a随时间t变化的图线如图所示，以竖直向上为a的正方向，则人对地板的压力 ()at2 s时最大bt2 s时最小ct8.5 s时最大 dt8.5 s时最小答案：ad【提分秘籍】(1)不论超重、失重或完全失重，物体的重力都不变，只是“视重”改变。(2)物体是否处于超重或失重状态，不在于物体向上运动还是向下运动，而在于物体具有向上的加速度还是向下的加速度，这也是判断物体超重或失重的根本所在。(3)当物体处于完全失重状态时，重力只有使物体产生ag的加速度效果，不再有其他效果。此时，平常一切由重力产生的物理现象都会完全消失，如单摆停摆、天平失效、液体不再产生压强和浮力等。【举一反三】 如图甲所示，在电梯箱内轻绳ao、bo、co连接吊着质量为m的物体，轻绳ao、bo、co对轻质结点o的拉力分别为f1、f2、f3。现电梯箱竖直向下运动，其速度v随时间t的变化规律如图乙所示，重力加速度为g，则()a在0t1时间内，f1与f2的合力等于f3b在0t1时间内，f1与f2的合力大于mgc在t1t2时间内，f1与f2的合力小于f3d在t1t2时间内，f1与f2的合力大于mg答案：ad热点题型二 动力学中整体法与隔离法的应用 例2、一长木板置于粗糙水平地面上，木板左端放置一小物块；在木板右方有一墙壁，木板右端与墙壁的距离为4.5 m，如图334(a)所示。t0时刻开始，小物块与木板一起以共同速度向右运动，直至t1 s时木板与墙壁碰撞(碰撞时间极短)。碰撞前后木板速度大小不变，方向相反；运动过程中小物块始终未离开木板。已知碰撞后1 s时间内小物块的v t图线如图(b)所示。木板的质量是小物块质量的15倍，重力加速度大小g取10 m/s2。求： (1)木板与地面间的动摩擦因数1及小物块与木板间的动摩擦因数2；(2)木板的最小长度；(3)木板右端离墙壁的最终距离。【解析】(1)规定向右为正方向。木板与墙壁相碰前，小物块和木板一起向右做匀变速运动，设加速度为a1，小物块和木板的质量分别为m和m。对小物块与木板整体由牛顿第二定律得1(mm)g(mm)a1由题图(b)可知，木板与墙壁碰撞前瞬间的速度v14 m/s，由运动学公式有v1v0a1t1x0v0t1a1t12式中，t11 s，x04.5 m是木板碰撞前的位移，v0是小物块和木板开始运动时的速度。联立式和题给条件得10.1 (2)设碰撞后木板的加速度为a3，经过时间t，木板和小物块刚好具有共同速度v3。由牛顿第二定律及运动学公式得2mg1(mm)gma3v3v1a3tv3v1a2t碰撞后至木板和小物块刚好达到共同速度的过程中，木板运动的位移为x1t小物块运动的位移为x2t小物块相对木板的位移为xx2x1联立式，并代入数值得x6.0 m 因为运动过程中小物块没有脱离木板，所以木板的最小长度应为6.0 m。 (3)在小物块和木板具有共同速度后，两者向左做匀变速运动直至停止，设加速度为a4，此过程中小物块和木板运动的位移为x3。由牛顿第二定律及运动学公式得1(mm)g(mm)a40v322a4x3碰后木板运动的位移为xx1x3联立式，并代入数值得x6.5 m木板右端离墙壁的最终距离为6.5 m。【答案】(1)0.10.4 (2)6.0 m(3)6.5 m【提分秘籍】 1方法概述(1)整体法是指对物理问题的整个系统或过程进行研究的方法。(2)隔离法是指从整个系统中隔离出某一部分物体，进行单独研究的方法。2涉及隔离法与整体法的具体问题类型(1)连接体问题这类问题一般多是连接体(系统)各物体保持相对静止，即具有相同的加速度。解题时，一般采用先整体、后隔离的方法。建立坐标系时也要考虑矢量正交分解越少越好的原则，或者正交分解力，或者正交分解加速度。(2)滑轮类问题若要求绳的拉力，一般都必须采用隔离法。例如，如图所示，绳跨过定滑轮连接的两物体虽然加速度大小相同，但方向不同，故采用隔离法。3解题思路物体系的动力学问题涉及多个物体的运动，各物体既相互独立，又通过内力相互联系。处理各物体加速度都相同的连接体问题时，整体法与隔离法往往交叉使用，一般思路是：(1)求内力时，先用整体法求加速度，再用隔离法求物体间的作用力。(2)求外力时，先用隔离法求加速度，再用整体法求整体受到的外加作用力。【举一反三】 (多选)在一东西向的水平直铁轨上，停放着一列已用挂钩连接好的车厢。当机车在东边拉着这列车厢以大小为a的加速度向东行驶时，连接某两相邻车厢的挂钩p和q间的拉力大小为f；当机车在西边拉着车厢以大小为a的加速度向西行驶时，p和q间的拉力大小仍为f。不计车厢与铁轨间的摩擦，每节车厢质量相同，则这列车厢的节数可能为()a8b10c15 d18答案：bc热点题型三 动力学中的临界极值问题 例3如图所示，光滑水平地面上有质量相等的两物体a、b，中间用劲度系数为k的轻弹簧相连，在外力f1、f2作用下运动，且满足f1f2，当系统运动稳定后，弹簧的伸长量为()abc d【答案】b【提分秘籍】 1动力学中的临界极值问题在应用牛顿运动定律解决动力学问题中，当物体运动的加速度不同时，物体有可能处于不同的状态，特别是题目中出现“最大”“最小”“刚好”等词语时，往往会有临界值出现。2产生临界问题的条件接触与脱离的临界条件 两物体相接触或脱离，临界条件是：弹力fn0 相对滑动的临界条件 两物体相接触且处于相对静止时，常存在着静摩擦力，则相对滑动的临界条件是：静摩擦力达到最大值 绳子断裂与松弛的临界条件 绳子所能承受的张力是有限的，绳子断与不断的临界条件是绳中张力等于它所能承受的最大张力，绳子松弛的临界条件是ft0 加速度最大与速度最大的临界条件 当物体在受到变化的外力作用下运动时，其加速度和速度都会不断变化，当所受合外力最大时，具有最大加速度；合外力最小时，具有最小加速度。当出现速度有最大值或最小值的临界条件时，物体处于临界状态，所对应的速度便会出现最大值或最小值 【举一反三】 如图所示，一轻质弹簧的一端系一质量为m的小球，另一端固定在倾角为37的光滑斜面体顶端，弹簧与斜面平行。在斜面体以大小为g的加速度水平向左做匀加速直线运动的过程中，小球始终相对于斜面静止。已知弹簧的劲度系数为k，则该过程中弹簧的形变量为(已知：sin 370.6，cos 370.8)()a bc d【答案】a热点题型四 滑块、滑板模型例4、如图所示，质量m1 kg的木板a静止在水平地面上，在木板的左端放置一个质量m1 kg的铁块b(大小可忽略)，铁块与木块间的动摩擦因数10.3，木板长l1 m，用f5 n的水平恒力作用在铁块上，g取10 m/s2。 (1)若水平地面光滑，计算说明铁块与木板间是否会发生相对滑动；(2)若木板与水平地面间的动摩擦因数20.1，求铁块运动到木板右端所用的时间。【解析】(1)a、b之间的最大静摩擦力为fm1mg0.3110 n3 n假设a、b之间不发生相对滑动，则对a、b整体：f(mm)a对a：fabma解得：fab2.5 n因fabfm，故a、b之间不发生相对滑动。(2)对b：f1mgmab对a：1mg2(mm)gmaa据题意：xbxalxaaat2；xbabt2解得：t s。【答案】(1)不会(2) s【提分秘籍】 1模型特点涉及两个物体，并且物体间存在相对滑动。2两种位移关系滑块由滑板的一端运动到另一端的过程中，若滑块和滑板同向运动，位移之差等于板长；反向运动时，位移之和等于板长。3解题思路(1)审题建模：求解时应先仔细审题，清楚题目的含义、分析清楚每一个物体的受力情况、运动情况。(2)求加速度：准确求出各物体在各运动过程的加速度(注意两过程的连接处加速度可能突变)。(3)明确关系：找出物体之间的位移(路程)关系或速度关系是解题的突破口。求解中更应注意联系两个过程的纽带，每一个过程的末速度是下一个过程的初速度。【举一反三】 如图所示，a、b两物块叠放在一起，放在光滑地面上，已知a、b物块的质量分别为m、m，物块间粗糙。现用水平向右的恒力f1、f2先后分别作用在a、b物块上，物块a、b均不发生相对运动，则f1、f2的最大值之比为 ()a11bmmcmm dm(mm)解析：拉力作用在a上时，对b受力分析，当最大静摩擦力提供b的加速度时，是整体一起运动的最大加速度，对b由牛顿第二定律得mgma1，对整体受力分析，由牛顿第二定律得f1(mm)a1，解得f1(mm)g；拉力作用在b上时，对a受力分析，当最大静摩擦力提供a的加速度时，是整体一起运动的最大加速度，对a由牛顿第二定律得mgma2，对整体受力分析，由牛顿第二定律得f2(mm)a2，解得f2(mm)，联立解得f1f2mm，b正确。答案：b热点题型五 传送带模型例5、一水平传送带以2.0 m/s的速度顺时针传动，水平部分长为2.0 m。其右端与一倾角为37的光滑斜面平滑相连，斜面长为0.4 m，一个可视为质点的物块无初速度地放在传送带最左端，已知物块与传送带间动摩擦因数0.2, 试问： (1)物块能否到达斜面顶端？若能则说明理由，若不能则求出物块沿斜面上升的最大距离。(2)物块从出发到4.5 s末通过的路程。(sin 370.6， g取10 m/s2)物块速度为零时上升的距离x2 m由于x20.4 m，所以物块未到达斜面的最高点。 (2)物块从开始到第一次到达传送带右端所用时间t11.5 s物块在斜面上往返一次时间t2 s物块再次滑到传送带上速度仍为v0，方向向左mgma3向左端发生的最大位移x3物块向左的减速过程和向右的加速过程中位移大小相等45 s末物块在斜面上速度恰好减为零故物块通过的总路程xl3x22x3x5 m【答案】(1)不能 m(2)5 m 【提分秘籍】 1模型特征一个物体以速度v0(v00)在另一个匀速运动的物体上运动的力学系统可看做“传送带”模型，如图 (a)、(b)、(c)所示。 2建模指导传送带模型问题包括水平传送带问题和倾斜传送带问题。(1)水平传送带问题求解的关键在于对物体所受的摩擦力进行正确的分析判断。判断摩擦力时要注意比较物体的运动速度与传送带的速度，也就是分析物体在运动位移x(对地)的过程中速度是否和传送带速度相等。物体的速度与传送带速度相等的时刻就是物体所受摩擦力发生突变的时刻。(2)倾斜传送带问题求解的关键在于分析清楚物体与传送带的相对运动情况，从而确定其是否受到滑动摩擦力作用。 如果受到滑动摩擦力作用应进一步确定其大小和方向，然后根据物体的受力情况确定物体的运动情况。当物体速度与传送带速度相等时，物体所受的摩擦力有可能发生突变。【举一反三】 如图所示，三角形传送带以1 m/s的速度逆时针匀速转动，两边的传送带长都是2 m，且与水平方向的夹角均为37，现有两个小物块a、b从传送带顶端都以1 m/s的初速度沿传送带下滑，两物块与传送带间的动摩擦因数都是0.5，g取10 m/s2，sin 370.6，cos 370.8。下列判断正确的是 ()a物块a先到达传送带底端b物块a、b同时到达传送带底端c传送带对物块a、b的摩擦力都沿传送带向上d物块a下滑过程中相对传送带的位移小于物块b下滑过程中相对传送带的位移答案：bcd 1.【2017新课标卷】（20分）如图，两个滑块a和b的质量分别为ma=1 kg和mb=5 kg，放在静止于水平地面上的木板的两端，两者与木板间的动摩擦因数均为1=0.5；木板的质量为m=4 kg，与地面间的动摩擦因数为2=0.1。某时刻a、b两滑块开始相向滑动，初速度大小均为v0=3 m/s。a、b相遇时，a与木板恰好相对静止。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取重力加速度大小g=10 m/s2。求（1）b与木板相对静止时，木板的速度；（2）a、b开始运动时，两者之间的距离。【答案】（1）1 m/s （2）1.9 m【解析】（1）滑块a和b在木板上滑动时，木板也在地面上滑动。设a、b和木板所受的摩擦力大小分别为f1、f2和f3，a和b相对于地面的加速度大小分别是aa和ab，木板相对于地面的加速度大小为a1。在物块b与木板达到共同速度前有由牛顿第二定律得设在t1时刻，b与木板达到共同速度，设大小为v1。由运动学公式有联立式，代入已知数据得（2）在t1时间间隔内，b相对于地面移动的距离为设在b与木板达到共同速度v1后，木板的加速度大小为a2，对于b与木板组成的体系，由牛顿第二定律有由式知，aa=ab；再由可知，b与木板达到共同速度时，a的速度大小也为v1，但运动方向与木板相反。由题意知，a和b相遇时，a与木板的速度相同，设其大小为v2，设a的速度大小从v1变到v2所用时间为t2，则由运动学公式，对木板有对a有在t2时间间隔内，b（以及木板）相对地面移动的距离为在（t1+t2）时间间隔内，a相对地面移动的距离为a和b相遇时，a与木板的速度也恰好相同。因此a和b开始运动时，两者之间的距离为联立以上各式，并代入数据得（也可用如图的速度时间图线求解）2【2017新课标卷】（20分）真空中存在电场强度大小为e1的匀强电场，一带电油滴在该电场中竖直向上做匀速直线运动，速度大小为v0。在油滴处于位置a时，将电场强度的大小突然增大到某值，但保持其方向不变。持续一段时间t1后，又突然将电场反向，但保持其大小不变；再持续同样一段时间后，油滴运动到b点。重力加速度大小为g。（1）求油滴运动到b点时的速度。（2）求增大后的电场强度的大小；为保证后来的电场强度比原来的大，试给出相应的t1和v0应满足的条件。已知不存在电场时，油滴以初速度v0做竖直上抛运动的最大高度恰好等于b、a两点间距离的两倍。【答案】（1） （2） 油滴在时刻t1的速度为电场强度在时刻t1突然反向，油滴做匀变速直线运动，加速度方向向下，大小a2满足油滴在时刻t2=2t1的速度为由式得若b点在a点之上，依题意有由式得为使，应有即当或才是可能的：条件式和式分别对应于和两种情形。若b在a点之下，依题意有由式得为使，应有即另一解为负，不符合题意，已舍去。 12016全国卷 如图1所示，在竖直平面内有由圆弧ab和圆弧bc组成的光滑固定轨道，两者在最低点b平滑连接ab弧的半径为r，bc弧的半径为.一小球在a点正上方与a相距处由静止开始自由下落，经a点沿圆弧轨道运动(1)求小球在b、a两点的动能之比；(2)通过计算判断小球能否沿轨道运动到c点图1【答案】(1)5(2)能设小球在c点的速度大小为vc，由牛顿运动定律和向心加速度公式有nmg由式得，vc应满足mgm由机械能守恒有mgmv由式可知，小球恰好可以沿轨道运动到c点2 2016天津卷 我国将于2022年举办冬奥会，跳台滑雪是其中最具观赏性的项目之一如图1所示，质量m60 kg的运动员从长直助滑道ab的a处由静止开始以加速度a3.6 m/s2匀加速滑下，到达助滑道末端b时速度vb24 m/s，a与b的竖直高度差h48 m为了改变运动员的运动方向，在助滑道与起跳台之间用一段弯曲滑道衔接，其中最低点c处附近是一段以o为圆心的圆弧助滑道末端b与滑道最低点c的高度差h5 m，运动员在b、c间运动时阻力做功w1530 j，g取10 m/s2.图1(1)求运动员在ab段下滑时受到阻力ff的大小；(2)若运动员能够承受的最大压力为其所受重力的6倍，则c点所在圆弧的半径r至少应为多大？【答案】(1)144 n(2)12.5 m (2)设运动员到达c点时的速度为vc，在由b到达c的过程中，由动能定理有mghwmvmv设运动员在c点所受的支持力为fn，由牛顿第二定律有fnmgm由运动员能够承受的最大压力为其所受重力的6倍，联立式，代入数据解得r12.5 m32016四川卷 避险车道是避免恶性交通事故的重要设施，由制动坡床和防撞设施等组成，如图竖直平面内，制动坡床视为与水平面夹角为的斜面一辆长12 m的载有货物的货车因刹车失灵从干道驶入制动坡床，当车速为23 m/s时，车尾位于制动坡床的底端，货物开始在车厢内向车头滑动，当货物在车厢内滑动了4 m时，车头距制动坡床顶端38 m，再过一段时间，货车停止已知货车质量是货物质量的4倍，货物与车厢间的动摩擦因数为0.4；货车在制动坡床上运动受到的坡床阻力大小为货车和货物总重的0.44倍货物与货车分别视为小滑块和平板，取cos 1，sin 0.1，g10 m/s2.求：(1)货物在车厢内滑动时加速度的大小和方向；(2)制动坡床的长度图1【答案】(1)5 m/s2，方向沿制动坡床向下(2)98 m【解析】 (1)设货物的质量为m，货物在车厢内滑动过程中，货物与车厢间的动摩擦因数0.4，受摩擦力大小为f，加速度大小为a1，则fmgsin ma1fmgcos 联立以上二式并代入数据得a15 m/s2a1的方向沿制动坡床向下(2)设货车的质量为m，车尾位于制动坡床底端时的车速为v23 m/s.货物在车厢内开始滑动到车头距制动坡床顶端s038 m的过程中，用时为t，货物相对制动坡床的运动距离为s2.货车受到制动坡床的阻力大小为f，f是货车和货物总重的k倍，k0.44，货车长度l012 m，制动坡床的长度为l，则mgsin ffma2fk(mm)gs1vta1t2s2vta2t2ss1s2ll0s0s2联立并代入数据得l98 m.【2015全国新课标20】3在一东西向的水平直铁轨上，停放着一列已用挂钩链接好的车厢。当机车在东边拉着这列车厢一大小为a的加速度向东行驶时，链接某两相邻车厢的挂钩p和q间的拉力大小为f；当机车在西边拉着这列车厢一大小为a的加速度向东行驶时，链接某两相邻车厢的挂钩p和q间的拉力大小仍为f。不计车厢与铁轨间的摩擦，每节车厢质量相同，则这列车厢的节数可能为a8 b10 c15 d18【答案】bc由设这列车厢的节数为n，p、q挂钩东边有m节车厢，每节车厢的质量为m，由牛顿第二定律可知：，解得：，k是正整数，n只能是5的倍数，故b、c正确，a、d错误【2015重庆5】6若货物随升降机运动的图像如题5图所示（竖直向上为正），则货物受到升降机的支持力与时间关系的图像可能是【答案】b【解析】由图知：过程为向下匀加速直线运动（加速度向下，失重，）；过程为向下匀速直线（平衡，）；过程为向下匀减速直线运动（加速度向上，超重，）；过程为向上匀加速直线运动（加速度向上，超重，）；过程为向上匀速直线运动（平衡，）；过程为向上匀减速直线运动（加速度向下，失重，）；综合各个过程可知b选项正确。【2015全国新课标25】10一长木板置于粗糙水平地面上，木板左端放置一小物块，在木板右方有一墙壁，木板右端与墙壁的距离为4.5m，如图（a）所示。时刻开始，小物块与木板一起以共同速度向右运动，直至时木板与墙壁碰撞（碰撞时间极短）。碰撞前后木板速度大小不变，方向相反；运动过程中小物块始终未离开木板。已知碰撞后1s时间内小物块的图线如图（b）所示。木板的质量是小物块质量的15倍，重力加速度大小g取10m/s2。求（1）木板与地面间的动摩擦因数及小物块与木板间的动摩擦因数；（2）木板的最小长度；（3）木板右端离墙壁的最终距离。【答案】（1）（2）（3）解得木板与墙壁碰撞前，匀减速运动时间，位移，末速度其逆运动则为匀加速直线运动可得带入可得木块和木板整体受力分析，滑动摩擦力提供合外力，即可得（2）碰撞后，木板向左匀减速，依据牛顿第二定律有可得对滑块，则有加速度滑块速度先减小到0，此时碰后时间为此时，木板向左的位移为末速度滑块向右位移此后，木块开始向左加速，加速度仍为木块继续减速，加速度仍为假设又经历二者速度相等，则有解得此过程，木板位移末速度滑块位移此后木块和木板一起匀减速。二者的相对位移最大为滑块始终没有离开木板，所以木板最小的长度为（3）最后阶段滑块和木板一起匀减速直到停止，整体加速度位移所以木板右端离墙壁最远的距离为1(2014北京高考)应用物理知识分析生活中的常见现象，可以使物理学习更加有趣和深入。例如平伸手掌托起物体，由静止开始竖直向上运动，直至将物体抛出。对此现象分析正确的是()a手托物体向上运动的过程中，物体始终处于超重状态b手托物体向上运动的过程中，物体始终处于失重状态c在物体离开手的瞬间，物体的加速度大于重力加速度d在物体离开手的瞬间，手的加速度大于重力加速度2(多选)(2014江苏高考)如图337所示，a、b两物块的质量分别为2 m和m，静止叠放在水平地面上。a、b间的动摩擦因数为，b与地面间的动摩擦因数为。最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g。现对a施加一水平拉力f，则()图337a当f3mg时，a相对b滑动d无论f为何值，b的加速度不会超过g解析：选bcda、b间的最大静摩擦力为2mg，b和地面之间的最大静摩擦力为mg，对a、b整体，只要fmg，整体就会运动，选项a错误；当a对b的摩擦力为最大静摩擦力时，a、b将要发生相对滑动，故a、b一起运动的加速度的最大值满足2mgmgmamax，b运动的最大加速度amaxg，选项d正确；对a、b整体，有fmg3mamax，则f3mg时两者会发生相对运动，选项c正确；当fmg时，两者相对静止，一起滑动，加速度满足fmg3ma，解得ag，选项b正确。3.(多选)(2014四川高考)如图12所示，水平传送带以速度v1匀速运动，小物体p、q由通过定滑轮且不可伸长的轻绳相连，t0时刻p在传送带左端具有速度v2，p与定滑轮间的绳水平，tt0时刻p离开传送带。不计定滑轮质量和摩擦，绳足够长。正确描述小物体p速度随时间变化的图像可能是() 图12图131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【解析】手电筒缓慢向上、向下匀速运动，电筒处于平衡状态，内部连接状况不变，小电珠能发光，故a、b错误；若突然向上加速运动，以电池为研究对象，受向上的弹力突然增大，弹簧形变量增大，即压缩量增大，使得电池与电珠断开，小电珠熄灭，所以c正确；若突然向下加速，电池受向上的弹力减小，弹簧压缩量减小，电路仍然是通路，所以小灯珠不会熄灭，故d错误【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tcosmgma，可知ag，此时侧壁对球有支持力；选项a错误；若细线无拉力，则mgma，可知ag，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 ng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【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【解析】在cd段时，因ab一起运动的加速度为agsin，故此时a只受重力和b对a的支持力作用，选项a错误；在de段时，因为粗糙，故ab一起运动的加速度为agsingcos，此时a受重力和b对a的支持力外，还受向上的摩擦力作用，故选项b错误，c正确；在cd段ab的加速度向下，属于失重状态；在de段，加速度可能向上，故可能处于超重状态，故选项d错误；故选c.【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amgb图线与横轴的交点n的值tnmgc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【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tmgma，图线与纵轴的交点，即当t0时，ag，图线与横轴的交点即a0时，tmg，a、b正确；根据牛顿第二定律可得ag，根据关系式可得图象的斜率k，c错误d正确【答案】abd7(多选)在一东西向的水平直铁轨上，停放着一列已用挂钩连接好的车厢当机车在东边拉着这列车厢以大小为a的加速度向东行驶时，连接某两相邻车厢的挂钩p和q间的拉力大小为f；当机车在西边拉着这列车厢以大小为a的加速度向西行驶时，p和q间的拉力大小仍为f.不计车厢与铁轨间的摩擦，每节车厢质量相同，则这列车厢的节数可能为()a8 b10c15 d18【答案】bc8趣味运动会上运动员手持网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，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gtanb球拍对球的作用力为c运动员对球拍的作用力为d若加速度大于gsin，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fn，受力如图所示：根据牛顿第二定律，fnsinma，fncosmg，整理可以得到：fn，agtan，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，故选项c错误；当加速度agtan时，网球将向上运动，由于gsin与gtan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，木板与水平面间动摩擦因数为，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()aag bagcag dag【解析】若木块和木板之间发生相对滑动，则对木板，根据牛顿定律：mg2mgma，解得ag，选项c正确；若木块和木板之间不发生相对滑动，则对木板和木块的整体，根据牛顿定律可得：f2mg2ma，解得ag，选项d正确；故选cd.【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f1、b与c间摩擦力f2随时间变化的图线中正确的是()拉力大于ab之间的最大静摩擦力时，ab之间也发生了相对滑动，ab之间变为了滑动摩擦力，a的加速度也发生了变化，所以a、c项正确【答案】acd11如图，在光滑的倾角为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agsinb的加速度的竖直分量aygsin2则mgnmaynmgmgsin2mgcos2所以b对a的压力大小等于mgcos2(2)因为a、b下滑时，a与b的加速度并不相同 a的加速度沿斜面向下，b的加速度竖直向下，a的加速度的竖直分量与b的加速度相等即有abaayaasin(mgnb)sinmaa对a、b分别运用牛顿第二定律，有mgnbmabmaasin所以nb.【答案】(1)mgcos2(2) 12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，m4m，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h5 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g10 m/s2.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.a230 m/s2，方向向上(2)球与管第一次碰地时，由v0得碰后管速v1，方向向上碰后球速v2，方向向下球刚好没有从管中滑出，设经过时间t，球、管速度相同，则有对管vv1a1t对球vv2a2t代入数值联立解得t0.4 s(3)管经t时间上升的高度为 h1v1ta1t2球下降的高度h2v2ta2t2管长lh1h24 m【答案】(1)20 m/s2，方向向下30 m/s2，方向向上(2)0.4 s(3)4 m 13一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。某时刻小车由静止开始向右匀加速运动，经过2 s，细绳断裂。细绳断裂前后，小车的加速度保持不变，又经过一段时间，滑块从小车左