高考物理一轮复习 考点规范练9 牛顿运动定律的综合应用（含解析）新人教版-新人教版高三物理试题

考点规范练9牛顿运动定律的综合应用一、单项选择题1.(2019·山东淄博高三质检)放在电梯地板上的一个木箱,被一根处于伸长状态的弹簧拉着而处于静止状态(如图所示),后发现木箱突然被弹簧拉动,据此可判断出电梯的运动情况是()A.匀速上升B.加速上升C.减速上升D.减速下降答案:C解析:木箱突然被拉动,表明木箱所受摩擦力变小了,也表明木箱与地板之间的弹力变小了,则重力大于弹力,合力向下,木箱处于失重状态,选项C正确。2.(2019·浙江卷)如图所示,A、B、C为三个实心小球,A为铁球,B、C为木球。A、B两球分别连接在两根弹簧上,C球连接在细线一端,弹簧和细线的下端固定在装水的杯子底部,该水杯置于用绳子悬挂的静止吊篮内。若将挂吊篮的绳子剪断,则剪断的瞬间相对于杯底(不计空气阻力,ρ木<ρ水<ρ铁)()A.A球将向上运动,B、C球将向下运动B.A、B球将向上运动,C球不动C.A球将向下运动,B球将向上运动,C球不动D.A球将向上运动,B球将向下运动,C球不动答案:D解析:小球受到重力、弹力以及浮力作用,处于静止状态。A球的重力大于浮力,所受弹力向上。B、C两球的重力小于浮力,所受弹力向下。剪断绳以后,重力全部用来改变运动状态,浮力消失。A、B、C三球及水杯的重力在竖直方向产生相同的加速度,相对运动由弹力产生,A球所受弹力向上,相对于杯底向上运动,B球所受弹力向下,相对于杯底向下运动,C球所受弹力瞬间消失,相对于杯底无运动,故选D。3.如图所示,bc为固定在小车上的水平横杆,物块A串在杆上,靠摩擦力保持相对杆静止,A又通过轻细线悬吊着一个小铁球B,此时小车正以大小为a的加速度向右做匀加速运动,而A、B均相对小车静止,细线与竖直方向的夹角为θ。小车的加速度逐渐增大,A始终和小车保持相对静止,当加速度增加到2a时()A.横杆对A的摩擦力增加到原来的2倍B.横杆对A的弹力增加到原来的2倍C.细线与竖直方向的夹角增加到原来的2倍D.细线的拉力增加到原来的2倍答案:A解析:对小球和物块组成的整体分析受力,如图甲所示,根据牛顿第二定律,水平方向有Ff=(m0+m)a,竖直方向有FN=(m0+m)g,则当加速度增加到2a时,横杆对m0的摩擦力Ff增加到原来的2倍。横杆对m0的弹力等于两个物体的总重力,保持不变,故A正确,B错误。以小球为研究对象分析受力情况,如图乙所示,由牛顿第二定律得mgtanθ=ma,解得tanθ=ag,当a增加到两倍时,tanθ变为两倍,但θ不是两倍。细线的拉力FT=(mg)2+(4.一长轻质木板置于光滑水平地面上,木板上放质量分别为mA=1kg和mB=2kg的A、B两物块,A、B与木板之间的动摩擦因数都为μ=0.2(最大静摩擦力等于滑动摩擦力)。水平恒力F作用在A物块上,如图所示(重力加速度g取10m/s2),则()A.若F=1N,则物块、木板都静止不动B.若F=1.5N,则A物块所受摩擦力大小为1.5NC.若F=4N,则B物块所受摩擦力大小为4ND.若F=8N,则B物块的加速度为1m/s2答案:D解析:A物块与板间的最大静摩擦力为2N,当F<2N时,A物块没有与木板发生相对滑动,A、B与板整体向左加速,选项A错误;若F=1.5N,对A、B及轻质木板整体有a=FmA+mB=0.5m/s2,对A物块分析有F-Ff=mAa,解得Ff=1N,选项B错误;若F=4N,则A物块与板发生相对滑动,B与板的最大静摩擦力为4N,板对B物块的静摩擦力为2N,选项C错误;若F=8N,板对B物块的静摩擦力仍为2N,根据a=F5.如图所示,在光滑水平面上有一质量为m0的斜劈,其斜面倾角为θ,一质量为m的物体放在其光滑斜面上,现用一水平力F推斜劈,恰使物体m与斜劈间无相对滑动,则斜劈对物体m的弹力大小为()①mgcosθ②mgcosθ③mF(A.①④ B.②③ C.①③ D.②④答案:D解析:两者一起向左匀加速运动,对物体进行受力分析,如图所示。则根据牛顿第二定律及平衡条件可得FNcosθ=mgFNsinθ=ma解得FN=mgcos将两物体看作一个整体有F=(m0+m)a,又由FNsinθ=ma解得FN=mF(综上所述本题正确选项为D。6.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(sin37°=0.6,cos37°=0.8)()A.mg5k B.C.mgk D.答案:A解析: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时,弹簧是处于伸长状态还是压缩状态,无法直接判断,此时可采用假设法。假设弹簧处于压缩状态,若求得弹力F为正值,则假设正确。水平方向上由牛顿第二定律得FNsinθ+Fcosθ=mg①竖直方向上由受力平衡得FNcosθ=mg+Fsinθ②①②联立得F=15mg由胡克定律得F=kx,x=mg5二、多项选择题7.如图甲所示,在电梯厢内轻绳AO、BO、CO通过连接吊着质量为m的物体,轻绳AO、BO、CO对轻质结点O的拉力分别为F1、F2、F3。现电梯厢竖直向下运动,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0~t1时间内,F1与F2的合力等于F3B.在0~t1时间内,F1与F2的合力大于mgC.在t1~t2时间内,F1与F2的合力小于F3D.在t1~t2时间内,F1与F2的合力大于mg答案:AD解析:对轻质结点O,因没质量,故其无论在何状态下,F1、F2、F3三个力的合力都为零,即F1与F2的合力与F3等大反向,选项A正确,选项C错误;对物体进行受力分析,其受到竖直向下的重力mg和竖直向上的绳子的拉力F3,在0~t1时间内,电梯加速向下运动,物体处于失重状态,则F3<mg,即F1与F2的合力小于mg,选项B错误;在t1~t2时间内,电梯减速向下运动,物体处于超重状态,则F3>mg,即F1与F2的合力大于mg,选项D正确。8.两实心小球甲和乙由同一种材料制成,甲球质量大于乙球质量。两球在空气中由静止下落,假设它们运动时受到的阻力与球的半径成正比,与球的速率无关。若它们下落相同的距离,则()A.甲球用的时间比乙球长B.甲球末速度的大小大于乙球末速度的大小C.甲球加速度的大小小于乙球加速度的大小D.甲球克服阻力做的功大于乙球克服阻力做的功答案:BD解析:设所受阻力为Ff,根据题意Ff=kr。根据牛顿第二定律,mg-Ff=ma,a=g-krm=g-krρ·4π3r3=g-3k4πρr2,r越大,a越大,两小球密度相同,m甲>m乙,所以r甲>r乙,故a甲>a乙,C选项错误;物体在空中的运动时间t=2ℎa,h相同,所以t甲<t乙,A选项错误;物体落地速度v=2aℎ,可得v甲9.如图所示,A、B两物块叠放在水平桌面上,已知物块A的质量为2kg,物块B的质量为1kg,而A与地面间的动摩擦因数为0.1,A与B之间的动摩擦因数为0.2。有选择地对B施加水平推力F1和竖直向下的压力F2,已知重力加速度为10m/s2,则下列说法正确的是()A.若F1=3.6N,F2=5N,则A、B相对静止一起做匀加速运动B.若F1=5.4N,F2=20N,则A、B相对静止一起做匀加速运动C.若F2<10N,无论F1多大,都不能使物块A运动起来D.若F2>10N,无论F1多大,都不能使物块A、B发生相对运动答案:BC解析:若F1=3.6N,F2=5N,设A、B相对静止一起做匀加速运动,则加速度为a=F1-μ1[F2+(mA+mB)g]mA+mB=3.6-0.1×(5+10×3)3m/s2=0.13m/s2,对物块B由牛顿第二定律得,F1-FfAB=mBa,解得FfAB=10.73N>μ2(F2+mBg)=3N,则此时两物体已经相对滑动,选项A错误;若F1=5.4N,F2=20N,假设A、B相对静止一起做匀加速运动,则加速度为a=F1-μ1[F2+(mA+mB)g]mA+mB=5.4-0.1×(20+10×3)3m/s2=0.43m/s2,对物块B由牛顿第二定律得,F1-FfAB=mBa,解得FfAB=15.83N<μ2(F三、非选择题10.在建筑装修中,工人用质量为4.0kg的磨石对水平地面和斜壁进行打磨,已知磨石与水平地面、斜壁之间的动摩擦因数μ相同,g取10m/s2。(1)当磨石受到水平方向F1=20N的推力打磨水平地面时,恰好做匀速直线运动,求动摩擦因数μ。(2)若用磨石对θ=37°的斜壁进行打磨(如图所示),当对磨石施加竖直向上的推力F2=60N时,求磨石从静止开始沿斜壁向上运动0.8m所需时间(斜壁足够长)。(sin37°=0.6,cos37°=0.8)答案:(1)0.5(2)0.8s解析:(1)磨石在水平地面上恰好做匀速直线运动,由F1=Ff=μmg,得μ=0.5。(2)磨石与斜壁间的正压力FN=(F2-mg)sinθ根据牛顿第二定律有(F2-mg)cosθ-μFN=ma,解得a=2.5m/s2。根据匀变速直线运动规律x=12at解得t=2xa=011.在平台AD中间有一个长为2l的凹槽BC,质量为m的滑板上表面与平台AD等高,质量为2m的铁块(可视为质点)与滑板间的动摩擦因数为μ1,铁块以一定的初速度滑上滑板后,滑板开始向右做匀加速运动,当滑板右端到达凹槽右端C时,铁块与滑板的速度恰好相等,滑板与凹槽右侧边碰撞后立即原速反弹,左端到达凹槽B端时速度恰好为零,而铁块则滑上平台CD。重力加速度为g。(1)若滑板反弹后恰好能回到凹槽左端,则滑板与凹槽间动摩擦因数μ2多大?(2)求铁块滑上滑板时的初速度大小v0。答案:(1)12μ1(2)解析:(1)设滑板向右加速滑动时加速度大小为a1,反弹后向左滑动时加速度大小为a2,滑板与凹槽右端碰撞时的速度大小为v,由运动规律得滑板向右做初速度为零的匀加速运动,则v2=2a1l①反弹后向左做匀减速运动,末速度为零,则0-v2=-2a2l②滑板向右运动时水平方向受到铁块向右的滑动摩擦力和槽底向左的滑动摩擦力,向左滑动时只受槽底向右的滑动摩擦力,由牛顿第二定律得μ12mg-μ23mg=ma1③μ2mg=ma2④联立①②③④解得μ2=12μ1。(2)由②④⑤得v=μ1铁块向右滑动的加速度大小为a,则μ12mg=2ma⑦铁块向右做匀减速运动,有v2-v02=-2a·2由⑥⑦⑧解得v0=5μ12.如图所示,在倾角θ=37°的固定斜面上放置一质量m0=1kg、长度l=0.75m的薄平板AB。平板的上表面光滑,其下端B与斜面底端C的距离为4m。在平板的上端A处放一质量m=0.6kg的滑块,开始时使平板和滑块都静止,之后将它们无初速释放。设平板与斜面间、滑块与斜面间的动摩擦因数均为μ=0.5,通过计算判断无初速释放后薄平板是否立即开始运动,并求出滑块由B滑至C与平板下端B到达斜面底端C的时间差Δt。(sin37°=0.6,cos37°=0.8,g取10m/s2)答案:无初速释放后薄平板不会立即开始运动1s解析:对薄板,由于m0gsin37°<μ(m0+m)·gcos37°,故