高考物理总复习专题三牛顿运动定律第3讲牛顿运动定律的应用练习含答案

知识巩固练1.(2023年广州一中质检)如图所示，我国自主研制的全世界最大吨位2600t全地面起重机能够实现160m高度吊重173t(相当于100多辆家用汽车加起来的重量)的极限工况，它转台转场时可以携带的总重达317t，最高车速可达10km/h，可以通过更狭窄、起伏的山地.起重机()A.相关参数中的单位“t”“km/h”“m”，均为国际单位制的基本单位B.将货物从地面吊起瞬间，货物加速度为零C.将货物吊起全过程，货物都处于超重状态D.将货物吊起过程中，货物相对于起重机车头是运动的【答案】D【解析】相关参数中的单位“t”“km/h”为国际单位制的导出单位，“m”为国际单位制的基本单位，A错误；将货物从地面吊起瞬间，货物加速向上运动，加速度不为零，B错误；将货物吊起全过程，货物被吊起时向上加速处于超重状态，达到某速度后向上减速时处于失重状态，匀速直线运动或静止时处于平衡状态，C错误；将货物吊起过程中，货物相对于起重机车头位置发生了变化，故货物相对于起重机车头是运动的，D正确.2.a、b两物体的质量分别为m1、m2，由轻质弹簧相连.当用恒力F竖直向上拉着a，使a、b一起向上做匀加速直线运动时，弹簧伸长量为x1；当用大小仍为F的恒力沿水平方向拉着a，使a、b一起沿光滑水平桌面做匀加速直线运动时，弹簧伸长量为x2，如图所示，则()A.x1一定等于x2B.x1一定大于x2C.若m1＞m2，则x1＞x2D.若m1＜m2，则x1＜x2【答案】A【解析】当用恒力F竖直向上拉着a时，先用整体法，有F-(m1+m2)g＝(m1+m2)a1，再隔离b，有kx1-m2g＝m2a1，联立得x1＝m2Fk(m1+m2).当沿水平方向拉着a时，先用整体法，有F＝(m1+m2)a2，再隔离b，有kx2＝m2a2，联立得x2＝m3.(2022年浙江卷)如图所示，鱼儿摆尾击水跃出水面，吞食荷花花瓣的过程中，下列说法正确的是()A.鱼儿吞食花瓣时鱼儿受力平衡B.鱼儿摆尾出水时浮力大于重力C.鱼儿摆尾击水时受到水的作用力D.研究鱼儿摆尾击水跃出水面的动作可把鱼儿视为质点【答案】C4.如图所示，一同学用双手(手未画出)水平对称地用力将两长方体课本夹紧，且同时以加速度a竖直向上匀加速捧起.已知课本A质量为m，课本B质量为2m，手的作用力大小为F，书本A、B之间动摩擦因数为μ，用整体法与隔离法可分析出此过程中，书A受到书B施加的摩擦力大小为()A.μF B.2μFC.12m(g+a) D.m(g+a【答案】C5.(多选)如图所示，在光滑平面上有一静止小车，小车质量为M＝5kg，小车上静止地放置着质量为m＝1kg的木块，和小车间的动摩擦因数为μ＝0.2，用水平恒力F拉动小车，(g取10N/kg)下列关于木块的加速度am和小车的加速度aM可能正确的有()A.am＝1m/s2，aM＝1m/s2B.am＝1m/s2，aM＝2m/s2C.am＝2m/s2，aM＝4m/s2D.am＝3m/s2，aM＝5m/s2【答案】AC6.如图所示，质量为m1＝2kg的物体A经跨过定滑轮的轻绳与质量为M＝5kg的箱子B相连，箱子底板上放一质量为m2＝1kg的物体C，不计定滑轮的质量和一切阻力，在箱子加速下落的过程中，g取10m/s2，下列说法正确的是()A.物体A处于失重状态，加速度大小为10m/s2B.物体A处于超重状态，加速度大小为20m/s2C.物体C处于失重状态，对箱子的压力大小为5ND.轻绳对定滑轮的作用力大小为80N【答案】C7.粗糙水平面上放有P、Q两个木块，它们的质量分别为m1、m2，与水平面的动摩擦因数分别为μ1、μ2.分别对它们施加水平拉力F，它们的加速度a随拉力F变化的规律如图所示.下列判断正确的是()A.m1＞m2，μ1＞μ2B.m1＞m2，μ1＜μ2C.m1＜m2，μ1＞μ2D.m1＜m2，μ1＜μ2【答案】B【解析】根据牛顿第二定律可知，加速度a与拉力F变化的规律，即为F-μmg＝ma，则a与F关系图像的斜率表示1m，图像与横轴交点的含义为摩擦力的大小，因此有m1＞m2，而μ1m1g＜μ2m2g，所以μ1＜μ2，故B正确，A、C、D错误综合提升练8.(多选)如图所示，质量分别为m1、m2的A、B两个滑块放在固定斜面上，中间用一个轻杆相连，A、B与斜面间的动摩擦因数分别为μ1、μ2，它们在斜面上加速下滑.关于杆的受力情况，下列分析正确的是()A.若μ1＞μ2，m1＝m2，则杆受到压力B.若μ1＝μ2，m1＞m2，则杆受到拉力C.若μ1＜μ2，m1＜m2，则杆受到压力D.若μ1＝μ2，m1≠m2，则杆不受到作用力【答案】AD【解析】假设杆无弹力，滑块受重力、支持力和滑动摩擦力，根据牛顿第二定律，有m1gsinθ-μ1m1gcosθ＝m1a1，解得a1＝g(sinθ-μ1cosθ)，同理a2＝g(sinθ-μ2cosθ)，若μ1＞μ2，则a1＜a2，B加速度较大，则杆受到压力，故A正确；若μ1＝μ2，则a1＝a2，两个滑块加速度相同，说明无相对滑动趋势，故杆无弹力，故B错误，D正确；若μ1＜μ2，则a1＞a2，A加速度较大，则杆受到拉力，故C错误.9.(2022年湖南卷)(多选)球形飞行器安装了可提供任意方向推力的矢量发动机，总质量为M.飞行器飞行时受到的空气阻力大小与其速率平方成正比(即F阻＝kv2，k为常量).当发动机关闭时，飞行器竖直下落，经过一段时间后，其匀速下落的速率为10m/s；当发动机以最大推力推动飞行器竖直向上运动，经过一段时间后，飞行器匀速向上的速率为5m/s.重力加速度大小为g，不考虑空气相对于地面的流动及飞行器质量的变化，下列说法正确的是()A.发动机的最大推力为1.5MgB.当飞行器以5m/s匀速水平飞行时，发动机推力的大小为174C.发动机以最大推力推动飞行器匀速水平飞行时，飞行器速率为53m/sD.当飞行器以5m/s的速率飞行时，其加速度大小可以达到3g【答案】BC【解析】飞行器关闭发动机，以v1＝10m/s匀速下落时，有Mg＝kv12＝k×100，飞行器以v2＝5m/s向上匀速时，设最大推力为Fm，则Fm＝Mg+kv22＝Mg+k×25，联立可得Fm＝1.25Mg，k＝Mg100，A错误；飞行器以v3＝5m/s匀速水平飞行时F＝(Mg)2+(kv32)2＝174Mg，B正确；发动机以最大推力推动飞行器匀速水平飞行时f＝Fm2-(Mg)2＝34Mg＝kv42，解得v4＝53m/s，C正确；当飞行器最大推力向下，以10.如图所示，以恒定速率v1＝0.5m/s运行的传送带与水平面间的夹角α＝37°，转轴间距L＝4m.工作人员沿传送方向以速度v2＝1.5m/s从传送带顶端推下一件m＝2kg的小包裹(可视为质点).小包裹与传送带间的动摩擦因数μ＝0.8.取重力加速度g取10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8.求：(1)小包裹相对传送带滑动时加速度a的大小；(2)小包裹在传送带上减速运动的时间t和位移s的大小.(3)小包裹与传送带之间的摩擦力对小包裹做的功.解：(1)小包裹的速度v2大于传动带的速度v1，所以小包裹受到传送带的摩擦力沿传动带向上，受力分析如图所示.根据牛顿第二定律可知mgsinα-μmgcosα＝ma，代入数据可得a＝-0.4m/s2，所以加速度的大小为0.4m/s2，方向为沿斜面向上.(2)由(1)可知小包裹先在传动带上做匀减速直线运动，至速度与v1相同，用时t＝v1-v2a＝0.5-1.5相应的匀减速直线运动的距离为s＝v2t+at22＝1.5×2.5+(-0.4)×2.5(3)因为s＜L，且mgsin