（江苏专用）高考物理总复习 课时跟踪检测（十）牛顿运动定律的综合应用-人教版高三物理试题

课时跟踪检测(十)牛顿运动定律的综合应用一、单项选择题1.(2014·宿迁模拟)如图1所示，在光滑的水平面上有一段长为L、质量分布均匀的绳子，绳子在水平向左的恒力F作用下做匀加速直线运动。绳子上某一点到绳子右端的距离为x，设该处的张力为T，则能正确描述T与x之间的关系的图像是()图1图22．(2014·沈阳二中模拟)质量均为5kg的物块1、2放在光滑水平面上并用轻质弹簧秤相连，如图3所示，今对物块1、2分别施以方向相反的水平力F1、F2且F1＝20N、F2＝10N，则弹簧秤的示数为()图3A．30N B．15NC．20N D．10N3．(2014·苏锡常镇四市模拟)如图4所示，在水平向右行驶的车厢内固定有一水平实验桌，其上放着质量分别为M、m(M>m)的A、B两物块，物块间夹着一处于压缩状态的轻质弹簧，两物块与桌面间的动摩擦因数均为μ，且最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等，两物块与桌面始终相对静止。则()图4A．车厢运动的加速度可能大于μgB．若剪断弹簧，物块与桌面有可能发生相对滑动C．车厢处于减速运动状态时，弹簧最大压缩量一定比匀速时小D．车厢处于加速运动状态时，弹簧最大压缩量一定比匀速时大4．(2014·西安二模)如图5所示，轻弹簧竖直放置在水平面上，其上放置质量为2kg的物体A，A处于静止状态，现将质量为3kg的物体B轻放在A上，则B与A刚要一起运动的瞬间，B对A的压力大小为(取g＝10m/s2)()图5A．20N B．30NC．25N D．12N5.(2014·濮阳二模)如图6所示，一条足够长的浅色水平传送带自左向右匀速运行，现将一个木炭包无初速度的放在传送带上，木炭包在传送带上将会留下一段黑色的径迹，下列说法正确的是()图6A．黑色的径迹将出现在木炭包的左侧B．木炭包的质量越大，径迹的长度越短C．木炭包与传送带间动摩擦因数越大，径迹的长度越短D．传送带运动的速度越大，径迹的长度越短6.如图7所示，在建筑工地，民工兄弟用两手对称水平使力将两长方体水泥制品夹紧并以加速度a竖直向上匀加速搬起，其中A的质量为m，B的质量为3m，水平作用力为F，A、B之间的动摩擦因数为μ，在此过程中，A、B间的摩擦力为()图7A．μF B．2μFC.eq\f(3,2)m(g＋a) D．m(g＋a)二、多项选择题7．(2014·河北一模)如图8甲所示，某人通过动滑轮将质量为m的货物提升到一定高处，动滑轮的质量和摩擦均不计，货物获得的加速度a与竖直向上的拉力T之间的函数关系如图乙所示，则下列判断正确的是()图8A．图线与纵轴的交点M的值aM＝－gB．图线与横轴的交点N的值TN＝eq\f(1,2)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eq\f(1,m)8．(2014·江西一模)如图9(a)所示，用一水平力F拉着一个静止在倾角为θ的光滑斜面上的物体，逐渐增大F，物体做变加速运动，其加速度a随外力F变化的图像如图乙所示，根据图(b)中所提供的信息可以计算出()图9A．物体的质量B．斜面的倾角C．物体能静止在斜面上所施加的最小外力D．加速度为6m/s2时物体的速度9．(2014·邯郸摸底)如图10所示，粗糙的水平地面上有三块材料完全相同的木块A、B、C，质量均为m，B、C之间用轻质细绳连接。现用一水平恒力F作用在C上，三者开始一起做匀加速运动，运动过程中把一块橡皮泥粘在某一块上面，系统仍加速运动，且始终没有相对滑动。则在粘上橡皮泥并达到稳定后，下列说法正确的是()图10A．无论粘在哪个木块上面，系统加速度都将减小B．若粘在A木块上面，绳的拉力减小，A、B间摩擦力不变C．若粘在B木块上面，绳的拉力增大，A、B间摩擦力增大D．若粘在C木块上面，绳的拉力和A、B间摩擦力都减小10．(2014·商丘模拟)如图11(a)所示，在光滑水平面上叠放着甲、乙两物体。现对甲施加水平向右的拉力F，通过传感器可测得甲的加速度a随拉力F变化的关系如图(b)所示。已知重力加速度g＝10m/s2，由图线可知()图11A．甲的质量是2kgB．甲的质量是6kgC．甲、乙之间的动摩擦因数是0.2D．甲、乙之间的动摩擦因数是0.6三、非选择题11.有一个推矿泉水瓶的游戏节目，规则是：选手们从起点开始用力推瓶一段时间后，放手让瓶向前滑动，若瓶最后停在桌上有效区域内，视为成功；若瓶最后未停在桌上有效区域内或在滑行过程中倒下，均视为失败。其简化模型如图12所示，AC是长度为L1＝5m的水平桌面，选手们可将瓶子放在A点，从A点开始用一恒定不变的水平推力推瓶，BC为有效区域。已知BC长度L2＝1m，瓶子质量m＝0.5kg，瓶子与桌面间的动摩擦系数μ＝0.4。某选手作用在瓶子上的水平推力F＝20N，瓶子沿AC做直线运动，假设瓶子可视为质点，g取10m/s2，那么该选手要想游戏获得成功，试问：图12(1)推力作用在瓶子上的时间最长不得超过多少？(2)推力作用在瓶子上的距离最小为多少？12．(2014·南京模拟)如图13所示，质量为m＝1kg的物块，放置在质量M＝2kg足够长木板的中间，物块与木板间的动摩擦因数为0.1，木板放置在光滑的水平地面上。在地面上方存在两个作用区，两作用区的宽度均为1m，边界距离为d，作用区只对物块有力的作用：Ⅰ作用区对物块作用力方向水平向右，Ⅱ作用区对物块作用力方向水平向左，作用力大小均为3N。将物块与木板从图示位置(物块在Ⅰ作用区内的最左边)由静止释放，已知在整个过程中物块不会滑离木板，取g＝10m/s2。图13(1)在物块刚离开Ⅰ区域时，物块的速度多大？(2)若物块刚进入Ⅱ区域时，物块与木板的速度刚好相同，求两作用区的边界距离d。答案1．选A设单位长度质量为m；对整体分析有：F＝Lma；则对x分析可知：T＝xma联立解得：T＝eq\f(F,L)x，故可知T与x成正比；且x＝0时，T＝0，故A正确。2．选B设两物块的质量为m，以两物块为一整体，应用牛顿第二定律可得：F1－F2＝2ma，再以物块2为研究对象，应用牛顿第二定律得：FT－F2＝ma，由以上两式可解得FT＝15N，B正确。3．选C先假设没有弹簧且车厢加速度达到μg，则静摩擦力达到最大；再加上压缩的弹簧，一个静摩擦力要增加，另一个要减小，已经达到最大静摩擦力，不能再增加，故车厢运动的加速度最大为μg，故A错误。通过A选项分析，加速度a＜μg；故剪断弹簧，两个物块均不会滑动，故B错误。车厢处于减速运动状态时，物块B所受静摩擦力较大，故物块B容易滑动；恰好滑动时，有：ma＝μmg－kx；车厢匀速运动，恰好滑动时，有：kx′＝μmg；故匀速时恰好滑动的弹力大，故车厢处于减速运动状态时，弹簧最大压缩量一定比匀速时小，故C正确。车厢处于加速运动状态时，物块A所受静摩擦力较大，故物块A容易滑动；恰好滑动时，有：Ma＝μMg－kx；车厢匀速运动，恰好滑动时，有：kx′＝μMg；故匀速时恰好滑动的弹力大，车厢处于加速运动状态时，弹簧最大压缩量一定比匀速时小，故D错误。4．选D释放B之前，物体A保持静止状态，重力和弹簧的弹力平衡，有：F＝mAg＝20N，释放B瞬间，先对AB整体研究，受重力和弹簧的支持力，根据牛顿第二定律有：(mA＋mB)g－F＝(mA＋mB)a，解得：a＝6m/s2，对物体B受力分析，受重力、A对B的支持力N，根据牛顿第二定律有：mBg－N＝mBa，解得：N＝12N，根据牛顿第三定律，物体B对物体A的压力等于物体A对物体B的压力，即释放B瞬间，B对A的压力大小为12N；故A、B、C错误，D正确。5．选C因为木炭包相对于传送带向后滑，即相对于传送带向左运动，黑色径迹出现在木炭包的右侧，故A错误；根据牛顿第二定律得，木炭包的加速度大小a＝μg，设传送带的速度为v0，则木炭包速度达到传送带速度时经历的时间t＝eq\f(v0,μg)，位移x1＝eq\f(v\o\al(2,0),2μg)，在这段时间内传送带的位移x2＝v0t＝eq\f(v\o\al(2,0),μg)，则相对位移即径迹的长度Δx＝x2－x1＝eq\f(v\o\al(2,0),2μg)，与木炭包的质量无关，传送带运动的速度越大，径迹越长，动摩擦因数越大，径迹越短。故C正确，B、D错误。6．选D由于A、B相对静止，故A、B之间的摩擦力为静摩擦力，A、B错误。设民工兄弟对A、B在竖直方向上的摩擦力为Ff，以A、B整体为研究对象可知在竖直方向上有2Ff－(m＋3m)g＝(m＋3m)a，设B对A的摩擦力方向向下，大小为Ff′，对A由牛顿第二定律有Ff－Ff′－mg＝ma，解得Ff′＝m(g＋a)，D正确，C错误。7．选AD对货物受力分析，受重力mg和拉力T，根据牛顿第二定律，有：T－mg＝ma，解得：a＝eq\f(T,m)－g，当T＝0时，a＝－g，即图线与纵轴的交点M的值aM＝－g，故A正确；当a＝0时，T＝mg，故图线与横轴的交点N的值TN＝mg，故B错误；图线的斜率表示质量的倒数eq\f(1,m)，故C错误，D正确。8．选ABC物体受重力、拉力和支持力，根据牛顿第二定律a＝eq\f(Fcosθ－mgsinθ,m)＝eq\f(Fcosθ,m)－gsinθ。图线的纵轴截距为－6m/s2，则gsinθ＝6，解得斜面的倾角θ＝37°。图线的斜率k＝eq\f(2,5)，因为sinθ＝0.6，则cosθ＝0.8，所以m＝2kg。当物体静止时，有Fcosθ＝mgsinθ，则施加的最小外力F＝mgtanθ＝15N，物体做加速度变化的运动，速度无法求出。故A、B、C正确，D错误。9．选AD因无相对滑动，所以，无论橡皮泥粘到哪块上，根据牛顿第二定律都有：F－3μmg－μΔmg＝(3m＋Δm)a，系统加速度a都将减小，选项A对；若粘在A木块上面，以C为研究对象，受F、摩擦力μmg、绳子拉力T，F－μmg－T＝ma，a减小，F、μmg不变，所以，T增大，选项B错；若粘在B木块上面，a减小，以A为研究对象，m不变，所受摩擦力减小，选项C错；若粘在C木块上面，a减小，A的摩擦力减小，以AB为整体，有T－2μmg＝2ma，T减小，选项D对。10．选BC由a­F图像可知，当F<48N时，甲、乙两物体相对静止，当F>48N时，甲、乙两物体相对滑动，此过程中，F－μm甲g＝m甲a，对应图线可得：m甲＝eq\f(ΔF,Δa)＝6kg，将F＝60N，a＝8m/s2，代入上式可得μ＝0.2，B、C正确。11．解析：(1)要想游戏获得成功，瓶滑到C点速度正好为零，力作用时间最长，设最长作用时间为t1，有力作用时瓶做匀加速运动，设加速度为a1，t1时刻瓶的速度为v，力停止作用后瓶做匀减速运动，设此时加速度大小为a2，由牛顿第二定律得：F－μmg＝ma1μmg＝ma2加速运动过程中的位移x1＝eq\f(v2,2a1)减速运动过程中的位移x2＝eq\f(v2,2a2)位移关系满足：x1＋x2＝L1又v＝a1t1由以上各式解得：t1＝eq\f(1,6)s(2)要想游戏获得成功，瓶滑到B点速度正好为零，力作用距离最小，设最小距离为d，则：eq\f(v′2,2a1)＋eq\f(v′2,2a2)＝L1－L2v′2＝2a1d联立解得d＝0.4m答案：(1)eq\f(1,6)s(2)0.4m12．解析：(1)对物块由牛顿第二定律：F－μmg＝mam1得：am1＝eq\f(F－μmg,m)＝2m/s2由L＝eq\f(1,2)am1teq\o\al(2,1)得t1＝eq\r(\f(2L,a