适用于新高考新教材备战2025届高考物理一轮总复习第3章运动和力的关系第3讲专题提升牛顿第二定律的综合应用

第3讲专题提升:牛顿其次定律的综合应用基础对点练题组一动力学中的连接体问题1.(2024福建福州三模)某工地小型升降电梯的原理图如图所示,轿厢A、对重B跨过轻质定滑轮通过足够长轻质缆绳连接,电机通过轻质缆绳拉动对重,使轿厢由静止起先向上运动,运动过程中A未接触滑轮、B未落地。已知A、B质量分别为m1=600kg,m2=400kg,电机输出功率恒为P=3kW,不考虑空气阻力与摩擦阻力,重力加速度g取10m/s2,则当轿厢速度为1m/s时,A、B之间轻质缆绳的拉力大小为()A.5400N B.6000NC.6600N D.7000N2.(多选)如图所示,一质量为m0=2kg、倾角为θ=37°的斜面体放在光滑水平地面上。斜面上叠放一质量为m=1kg的光滑楔形物块,物块在水平恒力F作用下与斜面体一起恰好保持相对静止地向右运动。重力加速度g取10m/s2。下列说法正确的是()A.斜面体对物块的支持力为12.5NB.斜面体的加速度大小为a=3.75m/s2C.水平恒力大小F=11.25ND.若水平作用力F作用到斜面体上系统仍保持相对静止,则F将变小3.如图所示,倾角为30°的粗糙斜面上有4个完全相同的物块,在与斜面平行的拉力F作用下恰好沿斜面对上做匀速直线运动,运动中连接各木块间的细绳均与斜面平行,此时第1、2物块间细绳的拉力大小为F1,某时刻连接第3、4物块间的细绳突然断了,其余3个物块仍在力F的作用下沿斜面对上运动,此时第1、2物块间细绳的拉力大小为F2,则F1∶F2等于()A.9∶2 B.9∶8C.3∶2 D.1∶14.(多选)(2024湖南长沙模拟)如图所示,质量为m的物块A静置在水平桌面上,通过足够长的轻绳和轻质滑轮悬挂着质量为4m的物块B。现由静止释放物块A、B,以后的运动过程中物块A不与定滑轮发生碰撞。已知重力加速度大小为g,不计全部摩擦阻力,下列说法正确的是()A.在相同时间内物块A、B运动的路程之比为1∶2B.物块A、B的加速度之比为2∶1C.轻绳的拉力为mgD.B下落高度h时速度为g题组二动力学中的临界、极值问题5.(2024江苏卷)高铁车厢里的水平桌面上放置一本书,书与桌面间的动摩擦因数为0.4,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度g取10m/s2。若书不滑动,则高铁的最大加速度不超过()A.2.0m/s2 B.4.0m/s2C.6.0m/s2 D.8.0m/s26.水平路面上有一货车运载着5个相同的、质量均为m的光滑均质圆柱形工件,其中4个恰好占据车厢底部,另有一个工件D置于工件A、B之间,如图所示,重力加速度为g。汽车以某一加速度向左运动时,工件A与D之间恰好没有作用力,此时工件C与B间的作用力大小为()A.233mgC.3mg D.27.(多选)如图所示,倾角为θ的光滑斜面上静止放置两个用劲度系数为k的轻弹簧连接的物块A、B,它们的质量分别为mA、mB,C为固定的挡板,系统保持静止。现在物块A上施加一个沿斜面对上的恒力F,当物块B即将离开C时,物块A的运动距离为d,则()A.弹簧的劲度系数k=(B.弹簧的劲度系数k=mC.物块B刚离开C时物块A的加速度为FD.物块B刚离开C时物块A的加速度为F综合提升练8.光滑的水平地面上放置两个物体,中间用轻质弹簧测力计连接,已知两物体质量分别为m1=1kg、m2=3kg,现用F1、F2、F3作用于物体上,其中F1>F2=F3,则如图甲、乙所示两种状况中,以下说法正确的是()A.整体的加速度a甲>a乙B.整体的加速度a甲=a乙C.弹簧测力计读数F甲>F乙D.弹簧测力计读数F甲<F乙9.(多选)如图所示,一根长度为2L、质量为m的绳子挂在定滑轮的两侧,左右两边绳子的长度相等。绳子的质量分布匀整,滑轮的质量和大小均忽视不计,不计一切摩擦。由于略微扰动,右侧绳从静止起先竖直下降,当它向下运动的位移为s时,加速度大小为a,滑轮对天花板的拉力为T。已知重力加速度大小为g,下列a-s、T-s关系图线正确的是()10.(2024山东枣庄二模)如图所示,深为h=8m的枯井中有一质量为m=40kg的重物A,通过轻绳跨过光滑的定滑轮与地面上质量为m'=80kg的重物B相连。某人用与水平方向成θ=53°角的力F拉重物B,恰好使其匀速运动。若该人用同样大小的力F水平拉重物B,并将井中的重物A由井底拉到井口。重力加速度g取10m/s2。重物B与地面之间的动摩擦因数为μ=0.25。sin53°=0.8,cos53°=0.6,求:(1)拉力F的大小;(2)水平拉重物B时,B的加速度大小;(3)为使重物A能到达井口,水平力F作用的最短时间。参考答案第3讲专题提升:牛顿其次定律的综合应用1.C解析当轿厢速度为1m/s时,电动机的牵引力为F=Pv=30001N=3000N,以轿厢A为对象,依据牛顿其次定律可得T-m1g=m1a,以对重B为对象,依据牛顿其次定律可得F+m2g-T=m22.ABC解析对整体由牛顿其次定律有F=m0+ma,再隔离物块在竖直方向有FNcosθ-mg=0,水平方向有F-FNsinθ=ma,解得F=11.25N,FN=12.5N,a=3.75m/s2,A、B、C正确;若力作用在斜面上,物块仅受重力和支持力,二力合成有mgtanθ=ma0,解得a0=7.5m/s2,再对整体由牛顿其次定律有F=3.B解析匀速运动时,设每一个物块所受的摩擦力为f,质量为m,依据平衡条件有F=4mgsinθ+4f,对第2、3、4物块由平衡条件可得3mgsinθ+3f=F1,可得F1=3F4,连接第3、4物块间的细绳突然断了,对第1、2、3物块依据牛顿其次定律有F-3mgsinθ-3f=3ma,对第2、3物块依据牛顿其次定律有F2-2mgsinθ-2f=2ma,可得F2=2F3,故F1∶F24.BD解析依据动滑轮的特点可知B下降s,A须要运动2s,则物块A、B运动的路程之比为2∶1,A错误;因为都是从静止起先运动的,故有2×12aBt2=12aAt2,解得aAaB=21,B正确;对A分析有T=maA,对B分析有4mg-2T=4maB,解得T=mg,aB=12g,C错误;对B,加速度为aB=12g,依据速度位移公式有v5.B解析书放在水平桌面上,相对于桌面不滑动,若最大静摩擦力供应加速度,fm=μmg=mam,解得am=μg=4.0m/s2,故若书不滑动,则高铁的最大加速度为4.0m/s2,故选B。6.C解析对D受力分析,当工件A与D之间恰好没有作用力时,D只受重力、B对D的弹力作用,弹力方向沿B、D的轴心连线方向,如图所示,依据牛顿其次定律得F合=ma=mgtan60°=33mg,则当a=337.AD解析当物块B刚要离开挡板C时,弹簧的弹力等于B的重力沿斜面对下的分力,弹簧处于伸长状态,故mBgsinθ=kx2,起先时,A静止,则有mAgsinθ=kx1,又d=x1+x2,解得k=(mA+mB)gsinθd,故A正确,B错误;对A,依据牛顿其次定律有F-mAg8.D解析依据题意,以图甲中整体为探讨对象,由牛顿其次定律有F1-F2=(m1+m2)a甲,可得a甲=F1-F24;以图乙中整体为探讨对象,由牛顿其次定律有F1+F3=(m1+m2)a乙,可得a乙=F1+F34;由于F1>F2=F3,则有F1+F3>F1-F2,即a乙>a甲,故A、B错误。依据题意,以图甲中质量为m2的物体为探讨对象,由牛顿其次定律有F甲=m2a甲=3(F1-F2)4;以图乙中质量为m2的物体为探讨对象,由牛顿其次定律有F9.AD解析设绳子单位长度上质量为m0,依据受力分析知a=(L+s)m0-(L-s)m02Lm0g=sLg,加速度与s成正比,当s=L时,加速度a=g,之后不变,故A正确,B错误;选取左边部分受力分析,知F=(L-s)m0a+(L-s)m0g=(L-s)m0·sLg+(L-s)m0g=-m0gL10.答案(1)750N(2)1.25m/s2(3)3.2s解析(1)用与水平方向成θ=53°角的力F拉重物B,重物B做匀速直线运动,由水平方向受力平衡有Fcosθ=f+mg其中f=μFN重物B在竖直方向上受力平衡m'g=FN+Fsinθ解得F=750N。(2)水平拉重物B时,以A、B整体为探讨对象,