2021高考物理一轮复习第3章牛顿运动定律第3讲牛顿运动定律的综合应用课时作业含解析

1、第3讲牛顿运动定律的综合应用时间：60分钟满分：100分一、选择题(本题共10小题，每小题7分，共70分。其中15题为单选，610题为多选)1.一架无人机质量为2 kg，运动过程中空气阻力大小恒定。该无人机从地面由静止开始竖直向上运动，一段时间后关闭动力系统，其vt图象如图所示，g取10 m/s2。下列判断正确的是()a无人机上升的最大高度为72 mb68 s内无人机下降c无人机的升力大小为28 nd无人机所受阻力大小为4 n答案d解析在vt图象中，图象与时间轴所围的面积表示位移，由题图知，无人机上升的最大高度h248 m96 m，a错误；由题图知，68 s内无人机向上做减速运动，直到速度减为

2、零，8 s末上升到最高点，b错误；由题图知，vt图象的斜率即为无人机运动的加速度，故06 s内无人机的加速度大小a14 m/s2,68 s内无人机的加速度大小a212 m/s2，由牛顿第二定律得fmgfma1，fmgma2，由以上两式解得f32 n，f4 n，d正确，c错误。2.如图所示，一质量为m的楔形木块a放在水平桌面上，它的顶角为90，两底角分别为和；a、b为两个位于斜面上质量均为m的小木块，已知所有接触面都光滑，现发现a、b沿斜面下滑，而楔形木块静止不动，这时楔形木块对水平桌面的压力等于()amgmg b.mg2mgcmgmg(sinsin) d.mgmg(coscos)答案a解析取a

3、、b、a整体为研究对象，其竖直方向受力情况及系统内各物体运动状态如图所示。以竖直向上为正方向，在竖直方向上由牛顿第二定律得：fn(m2m)gm0ma1yma2y。其中，a1ygsin2，a2ygsin2，得水平桌面对楔形木块的支持力fnmgmg，由牛顿第三定律得a正确。3(2019广东惠州二模)如图所示，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。若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。重力加速度为g，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。要使纸板相对砝码运动，所需拉力的大小应大于()a3mg b.4mg

4、 c.5mg d.6mg答案d解析当纸板相对砝码运动时，设砝码的加速度为a1，纸板的加速度为a2，根据牛顿第二定律，对砝码有f12mg2ma1，得a1g，对纸板有ff1f2ma2，其中f23mg，二者发生相对运动需要纸板的加速度大于砝码的加速度，即a2a1，所以ff1f2ma2f1f2ma12mg3mgmg6mg，即f6mg，d正确。4如图甲所示，一轻质弹簧的下端固定在水平面上，上端叠放两个质量均为m的物体a、b(b物体与弹簧连接)，弹簧的劲度系数为k，初始时两物体处于静止状态。现用竖直向上的拉力f作用在物体a上，使物体a开始向上做加速度为a的匀加速运动，测得两个物体的vt图象如图乙所示(重力

5、加速度为g)，则()a施加外力前，弹簧的形变量为b外力施加的瞬间，a、b间的弹力大小为m(ga)ca、b在t1时刻分离，此时弹簧弹力恰好为零d弹簧恢复到原长时，物体b的速度达到最大值答案b解析施加外力f前，物体a、b整体平衡，根据平衡条件有2mgkx，解得x，故a错误；施加外力f的瞬间，对物体b，根据牛顿第二定律有f弹mgfabma，其中f弹2mg，解得fabm(ga)，故b正确；由题图乙知，物体a、b在t1时刻分离，此时a、b具有共同的v和a，且fab0，对b有f弹mgma，解得f弹m(ga)，故c错误；当f弹mg时，b达到最大速度，故d错误。5.如图所示，质量为m的长平板车放在光滑的倾角为

6、的斜面上，车上站着一质量为m的人，若要平板车静止在斜面上，车上的人必须()a匀速向下奔跑b以加速度agsin，向下加速奔跑c以加速度agsin，向下加速奔跑d以加速度agsin，向上加速奔跑答案c解析作出车的受力图，如图甲所示，求出人对车的摩擦力ffmgsin；作出人的受力图，如图乙所示，则mgsinffma，且ffff，解出agsin，方向沿斜面向下。故c正确。6(2019安徽安庆高三二模)如图甲所示，一足够长的粗糙斜面固定在水平地面上，斜面的倾角37。现有质量m2.2 kg的物体在水平向左的外力f的作用下由静止开始沿斜面向下运动，经过2 s撤去外力f，物体在04 s内运动的速度与时间的关系

7、图线如图乙所示。已知sin370.6，cos370.8，g10 m/s2，则()a物体与斜面间的动摩擦因数为0.5b水平外力f5.5 nc水平外力f4 nd物体在04 s内的位移为24 m答案ac解析根据vt图象的斜率表示加速度，知24 s内物体的加速度为：a2 m/s22 m/s2，由牛顿第二定律有：mgsinmgcosma2，解得：0.5，故a正确；02 s内物体的加速度为：a1 m/s24 m/s2，由牛顿第二定律有：mgsinfcos(mgcosfsin)ma1，解得：f4 n，故b错误，c正确；物体在04 s内的位移为：x2 m28 m，故d错误。7如图所示，甲、乙两车均在光滑的水平

8、面上，质量都是m，人的质量都是m，甲车上的人用力f推车，乙车上的人用等大的力f拉绳子(绳与轮的质量和摩擦均不计)；人与车始终保持相对静止。下列说法正确的是()a甲车的加速度大小为b甲车的加速度大小为0c乙车的加速度大小为d乙车的加速度大小为0答案bc解析对甲图中人和车组成的系统受力分析，在水平方向的合外力为0(人的推力f是内力)，故a甲0，a错误，b正确；在乙图中，人拉轻绳的力为f，则绳拉人和绳拉车的力均为f，对人和车组成的系统受力分析，水平合外力为2f，由牛顿第二定律知：a乙，则c正确，d错误。8.如图所示，材料相同的a、b两物体质量分别为m1、m2由轻绳连接，在恒定拉力f的作用下沿斜面向上

9、加速运动。轻绳拉力的大小()a与斜面的倾角无关b与物体和斜面之间的动摩擦因数有关c与两物体的质量m1和m2有关d若改用f沿斜面向下拉连接体，轻绳拉力的大小不变答案ac解析将两物体看成一个整体有：f(m1m2)gsin(m1m2)gcos(m1m2)a，解得：a，对b物体受力分析且由牛顿第二定律有：tm2gsinm2gcosm2a，解得：t，故b错误，a、c正确；改用f沿斜面向下拉连接体，将两物体看成一个整体有f(m1m2)gsin(m1m2)gcos(m1m2)a，解得：a，对a物体受力分析且由牛顿第二定律有：tm1gsinm1gcosm1a，解得：t，故d错误。9如图所示，质量均为m的a、b

10、两物块置于光滑水平地面上，a、b接触面光滑，倾角为。现分别以水平恒力f作用于a物块上，保持a、b相对静止共同运动，则下列说法正确的是()a采用甲方式比采用乙方式的最大加速度大b两种情况下获取的最大加速度相同c两种情况下所加的最大推力相同d采用乙方式可用的最大推力大于采用甲方式的最大推力答案bc解析f作用于题图甲中a，当f最大时，a刚要离开地面，a受力如图1，fn1cosmg，对b：fn1sinma1；f作用于题图乙中a，当f最大时，b刚要离开地面，b受力如图2，fn2cosmg，fn2sinma2，可见fn2fn1，a2a1，对整体分析易知两种情况下所加的最大推力相同，选项b、c正确。10如图

11、甲所示，水平面上有一倾角为的光滑斜面，斜面上用一平行于斜面的轻质细绳系一质量为m的小球。斜面以加速度a水平向右做匀加速直线运动，当系统稳定时，细绳对小球的拉力和斜面对小球的支持力分别为t和fn。若ta图象如图乙所示，ab是直线，bc为曲线，重力加速度为g10 m/s2。则()aa m/s2时，fn0b小球质量m0.1 kgc斜面倾角的正切值为d小球离开斜面之前，fn0.80.06a(n)答案abc解析小球离开斜面之前，以小球为研究对象，进行受力分析，可得tcosfnsinma，tsinfncosmg，联立解得fnmgcosmasin，tmacosmgsin，所以小球离开斜面之前，ta图象为直线

12、，由题图乙可知a m/s2时，fn0，a正确；当a0时，t0.6 n，此时小球静止在斜面上，其受力如图1所示，所以mgsint；当a m/s2时，斜面对小球的支持力恰好为零，其受力如图2所示，所以ma，联立可得tan，m0.1 kg，b、c正确；将和m的值代入fnmgcosmasin，得fn0.80.06a(n)，d错误。二、非选择题(本题共2小题，共30分)11(14分)(2019河南省郑州市一模)二十一世纪新能源环保汽车在设计阶段要对其各项性能进行测试。某次新能源汽车性能测试中，如图甲显示的是牵引力传感器传回的实时数据随时间变化的关系，但由于机械故障，速度传感器只传回了第25 s以后的数据

13、，如图乙所示。已知汽车质量为1500 kg，若测试平台是水平的，且汽车由静止开始做直线运动，设汽车所受阻力恒定。(1)18 s末汽车的速度是多少？(2)前25 s内的汽车的位移是多少？答案(1)26 m/s(2)608 m解析(1)由图知18 s后汽车做匀速直线运动，由平衡条件有：ff31500 n06 s内，由牛顿第二定律得：f1fma16 s末汽车速度为：v1a1t1在618 s内，由牛顿第二定律得：f2fma218 s末汽车速度为：v2v1a2t2解得18 s末汽车的速度：v226 m/s。(2)汽车在06 s内的位移为：x1t190 m汽车在618 s内的位移为：x2t2336 m汽车在1825 s内的位移为：x3v2t3182 m故汽车在前25 s内的位移为：xx1x2x3608 m。12(16分)如图所示，静止在光滑水平面上的斜面体，质量为m，倾角为。其斜面上有一静止的滑块，质量为m，两者之间的动摩擦因数为，滑块受到的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g。现给斜面体施加水平向右的力f使斜面体加速运动。(1)若要使滑块与斜面体一起加速运动，求力f的最大值；(2)若要使滑块做自由落体运动，求力f的最小值。答案(1)(2)解析(1)当滑块与斜面体一起向右加速运动时，力f越大，加速度越大，当f最大时，斜面体对滑块的静摩擦力达到最大值ffm，滑块受力如图所示。设滑块与斜面