2022年高考物理一轮复习专题09牛顿运动定律的综合应用二限时训练含解析201908231173.doc

专题09 牛顿运动定律的综合应用（二）(限时：45min)一、 选择题（本大题共9小题）1在国际单位制(简称SI)中，力学和电学的基本单位有：m(米)、kg(千克)、s(秒)、A(安培)。导出单位V(伏特)用上述基本单位可表示为()Am2·kg·s4·A1Bm2·kg·s3·A1Cm2·kg·s2·A1 Dm2·kg·s1·A1【答案】B【解析】本题考查基本单位与导出单位间的关系，意在考查考生对单位制的认识。由1 J1 V·A·s1 kg·m·s2·m可得，1 V1 m2·kg·s3·A1，因此选B。2一质点受多个力的作用，处于静止状态，现使其中一个力的大小逐渐减小到零，再沿原方向逐渐恢复到原来的大小。在此过程中，其他力保持不变，则质点的加速度大小a和速度大小v的变化情况是()Aa和v都始终增大 Ba和v都先增大后减小Ca先增大后减小，v始终增大 Da和v都先减小后增大【答案】C【解析】质点受到的合外力先从0逐渐增大，然后又逐渐减小为0，合力的方向始终未变，故质点的加速度方向不变，先增大后减小，速度始终增大，本题选C。3.(多选)(2019·山东师大附中质检)如图1所示，质量为m1 kg的物体与水平地面之间的动摩擦因数为0.3，当物体运动的速度为10 m/s时，给物体施加一个与速度方向相反的大小为F2 N的恒力，在此恒力作用下(g取10 m/s2)() 图1A物体经10 s速度减为零 B物体经2 s速度减为零C物体速度减为零后将保持静止 D物体速度减为零后将向右运动【答案】BC【解析】物体受到向右的滑动摩擦力，FfFNG3 N，根据牛顿第二定律得，a m/s25 m/s2，方向向右，物体减速到0所需的时间t s2 s，B正确，A错误。减速到零后，F<Ff，物体处于静止状态，不再运动，C正确，D错误。4.(2019·沈阳四校协作体月考)如图2所示，当小车向右加速运动时，物块M相对车厢静止于竖直车厢壁上，当车的加速度增大时() 图2AM受静摩擦力增大 BM对车厢壁的压力减小CM仍相对于车厢静止 DM受静摩擦力减小【答案】C【解析】分析M受力情况如图所示，因M相对车厢壁静止，有FfMg，与水平方向的加速度大小无关，A、D错误。水平方向，FNMa，FN随a的增大而增大，由牛顿第三定律知，B错误。因FN增大，物体与车厢壁的最大静摩擦力增大，故M相对于车厢仍静止，C正确。5乘坐“空中缆车”饱览大自然的美景是旅游者绝妙的选择。若某一缆车沿着坡度为30°的山坡以加速度a上行，如图3所示。在缆车中放一个与山坡表面平行的斜面，斜面上放一个质量为m的小物块，小物块相对斜面静止(设缆车保持竖直状态运行)。则()图3A小物块受到的摩擦力方向平行斜面向上 B小物块受到的摩擦力方向平行斜面向下C小物块受到的滑动摩擦力为mgma D小物块受到的静摩擦力为ma【答案】A【解析】小物块相对斜面静止，因此小物块与斜面间的摩擦力是静摩擦力。缆车以加速度a上行，小物块的加速度也为a，以物块为研究对象，则有Ffmgsin 30°ma，Ffmgma，方向平行斜面向上，故A正确，B、C、D均错误。 6(多选)(2019·黄冈中学检测)一汽车沿直线由静止开始向右运动，汽车的速度和加速度方向始终向右。汽车速度的二次方v2与汽车前进位移x的图像如图4所示，则下列说法正确的是() 图4A汽车从开始运动到前进x1过程中，汽车受到的合外力越来越大B汽车从开始运动到前进x1过程中，汽车受到的合外力越来越小C汽车从开始运动到前进x1过程中，汽车的平均速度大于D汽车从开始运动到前进x1过程中，汽车的平均速度小于【答案】AD【解析】由v22ax可知，若汽车速度的二次方v2与汽车前进位移x的图像为直线，则汽车做匀加速运动。由汽车速度的二次方v2与汽车前进位移x的图像可知，汽车的加速度越来越大，汽车受到的合外力越来越大，选项A正确，B错误；根据汽车做加速度逐渐增大的加速运动，可画出速度图像，根据速度图像可得出，汽车从开始运动到前进x1过程中，汽车的平均速度小于，选项C错误，D正确。7以不同初速度将两个物体同时竖直向上抛出并开始计时，一个物体所受空气阻力可忽略，另一物体所受空气阻力大小与物体速率成正比，下列用虚线和实线描述两物体运动的v­t图像可能正确的是() 【答案】D【解析】不受空气阻力的物体，整个上抛过程中加速度恒为g，方向竖直向下，题图中的虚线表示该物体的速度时间图像；受空气阻力的物体在上升过程中，mgkvma，即ag，随着物体速度的减小，物体的加速度不断减小，故A项错误；受空气阻力的物体上升到最高点时，速度为零，此时物体的加速度也是g，方向竖直向下，故图中实线与t轴交点处的切线的斜率应与虚线的斜率相同，故D项正确，B、C项错误。8.一物块沿倾角为的斜坡向上滑动。当物块的初速度为v时，上升的最大高度为H，如图6所示；当物块的初速度为时，上升的最大高度记为h。重力加速度大小为g。物块与斜坡间的动摩擦因数和h分别为() 图6Atan 和 Btan 和Ctan 和 Dtan 和【答案】D【解析】物块沿斜坡向上运动过程中，对其受力分析，如图所示，根据牛顿第二定律可得Nmgcos ，Nmgsin ma，可得agcos gsin 。由图中几何关系和运动学公式可得v22a， 2a，可得h，tan ，选项D正确，选项A、B、C错误。9(多选)(2019·青岛市高三期中)一斜面固定在水平面上，在斜面顶端有一长木板，木板与斜面之间的动摩擦因数为，木板上固定一轻质弹簧测力计，弹簧测力计下面连接一个光滑的小球，如图7所示，当木板固定时，弹簧测力计示数为F1，现由静止释放后，木板沿斜面下滑，稳定时弹簧测力计的示数为F2，若斜面的高为h，底边长为d，则下列说法正确的是() 图7A稳定后弹簧仍处于伸长状态 B稳定后弹簧一定处于压缩状态C D【答案】AD【解析】平衡时，对小球分析F1mgsin ；木板运动后稳定时，对整体分析有：agsin gcos ；则agsin ，根据牛顿第二定律得知，弹簧对小球的弹力应沿斜面向上，弹簧处于拉伸状态，对小球有mgsin F2ma，而tan ；联立以上各式计算可得。故A、D正确。二、计算题（本大题共3小题）10公路上行驶的两汽车之间应保持一定的安全距离。当前车突然停止时，后车司机可以采取刹车措施，使汽车在安全距离内停下而不会与前车相碰。通常情况下，人的反应时间和汽车系统的反应时间之和为1 s。当汽车在晴天干燥沥青路面上以108 km/h的速度匀速行驶时，安全距离为120 m。设雨天时汽车轮胎与沥青路面间的动摩擦因数为晴天时的。若要求安全距离仍为120 m，求汽车在雨天安全行驶的最大速度。【答案】20 m/s(或72 km/h)【解析】11解析：设路面干燥时，汽车与地面间的动摩擦因数为0，刹车时汽车的加速度大小为a0，安全距离为s，反应时间为t0，由牛顿第二定律和运动学公式得0mgma0sv0t0式中，m和v0分别为汽车的质量和刹车前的速度。设在雨天行驶时，汽车与地面间的动摩擦因数为，依题意有0设在雨天行驶时汽车刹车的加速度大小为a，安全行驶的最大速度为v，由牛顿第二定律和运动学公式得mgmasvt0联立式并代入题给数据得v20 m/s(或72 km/h)11(2019·豫东·豫北十校联考)如图8所示，与水平方向成37°角的传送带以恒定速度v2 m/s沿顺时针方向转动，两传动轮间距L5 m。现将质量为1 kg且可视为质点的物块以v04 m/s的速度沿传送带向上的方向自底端滑上传送带。物块与传送带间的动摩擦因数为0.5，取g10 m/s2，已知sin 37°0.6，cos 37°0.8，计算时，可认为滑动摩擦力近似等于最大静摩擦力，求物块在传送带上上升的最大高度。图8【答案】0.96 m【解析】刚滑上传送带时，物块相对传送带向上运动，受到摩擦力沿传送带向下，将匀减速上滑，直至与传送带等速，由牛顿第二定律得mgsinmgcosma1则a1g(sincos)10 m/s2位移x10.6 m物块与传送带相对静止瞬间，由于最大静摩擦力fmgcos mgsin，相对静止状态不能持续，物块速度会继续减小。此后，物块受到滑动摩擦力沿传送带向上，但合力沿传送带向下，故继续匀减速上升，直到速度为零由mgsinmgcosma2得a2g(sincos )2 m/s2位移x21 m则物块沿传送带上升的最大高度为H(x1x2)sin 37°0.96 m。12. 如图9所示，倾角30°的足够长光滑斜面固定在水平面上，斜面上放一长L1.8 m、质量M3 kg的薄木板，木板的最右端叠放一质量m1 kg的小物块，物块与木板间的动摩擦因数。对木板施加沿斜面向上的恒力F，使木板沿斜面由静止开始做匀加速直线运动。设物块与木板间最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度g取10 m/s2。图9(1)为使物块不滑离木板，求力F应满足的条件；(2)若F37.5 N，物块能否滑离木板？若不能，请说明理由；若能，求出物块滑离木板所用的时间及滑离木板后沿斜面上升的最大距离。【答案】(1)F30 N(2)能1.2 s0.9 m【解析】(1)以物块和木板整体为研究对象，由牛顿第二定律得F(Mm)gsin (Mm)a以物块为研究对象，由牛顿第二定律得Ffmgsin ma又FfFfmmgcos 联立解得F30 N(2)因F37.5 N30 N，所以物块能够滑离木板，隔离木板，由牛顿第二定律得Fmgcos Mgsin Ma1隔离物块，由牛顿第二定律得mgcos mgsin ma2设物块滑离木板所用时间为t木板的位移x1a1t2物块的位移x2a2t2物块与木板的分离条件为xx1x2L联立以上各式解得t1.2 s物块滑离木板时的速度va2t由公式2gsin ·x0v2解得x0.9 m