课时跟踪检测四　牛顿运动定律的综合应用问题公开课.docx

课时跟踪检测（四）牛顿运动定律的综合应用问题一、选择题1.某人在地面上最多可举起50 kg的物体，当他在竖直向上运动的电梯中最多举起了60 kg的物体时，电梯加速度的大小和方向为（g=10 m/s2）（）A. 2 m/s2竖直向上B. t m/s2竖直向上C. 2 m/s2竖直向下D. t m/s2竖直向下J解析：选D 由题意可知，在地面上，人能承受的最大压力为居n=mg=500 N,在电 梯中人能举起60 kg物体，物体一定处于失重状态，对60 kg的物体：m' gFm=rn, a9 。600-500, 50“一 左即=而m/“=Q m/s2,所以选项D正确。2.（2019浙江上虞高二期末）如下图，木块A的质量为m9木块B厂口»f的质量为M,叠放在光滑的水平面上，A、B之间的动摩擦因数为"，r 7777777）77777777777777777777/.最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g。现用水平力F作用于4那么保持A、5相 对静止的条件是尸不超过（）A. flingB. ,MgC.D.解析：选C 由于A、5相对静止，以整体为研究对象可知尸=（M+m）g;假设A、5即,选项C正确。,选项C正确。将相对滑动，以物体B为研究对象可知喏联立解得尸=3.将一个质量为1kg的小球竖直向上抛出，最终落回抛出点，运动 过程中所受阻力大小恒定，方向与运动方向相反。该过程的v-t图像如 图所示，g取lOm*。以下说法正确的选项是（ ）A.小球所受重力和阻力之比为6 ： 1B.小球上升与下落所用时间之比为2： 3C.小球回落到抛出点的速度大小为队mm/sD.小球下落过程，受到向上的空气阻力，处于超重状态At; 24解析：选C 小球向上做匀减速运动的加速度大小 1=/7=亏m/s2=12 m/s2,根据 ZXr /牛顿第二定律得加解得阻力片机由一/ng=2 N,那么重力和阻力大小之比为5 ： 1, 1YIO-f 0-21应选项A错误；小球下降的加速度大小“2= =- m/s2=8 m/s2,根据x=at2#t=、性,知上升的时间和下落的时间之比为ti ：:赤=加：3,应选项B错误；小球匀减速上升的位移x=5><2><24 m=24 m,根据"=24加得，。=卜2。加=2义8><24 m/s=8而 m/s,应选项C正确；下落的过程中，加速度向下，处于失重状态，应选项D错 误。4.如图甲所示，一轻质弹簧的下端固定在水平面上，上端放置一物体（物体与弹簧不连 接），初始时物体处于静止状态，现用竖直向上的拉力产作用在物体上，使物体开始向上做 匀加速运动，拉力F与物体位移x的关系如图乙所示（g= 10 m/s2）,以下结论错误的选项是（） |F/Nior ;o117-%/cm乙ior ;o117-%/cm乙r1-130 -7甲A.物体与弹簧别离时，弹簧处于原长状态B.弹簧的劲度系数为750 N/mC.物体的质量为2 kgD.物体的加速度大小为5 m/s2解析：选B 物体与弹簧别离时，弹簧的弹力为零，轻弹簧无形变，所以选项A正确;从题图乙中可知/a=10 N, ma=30 Nmg,解得物体的质量为机=2 kg,物体的加速度大小为=5m/s2,所以选项C、D正确；弹簧的劲度系数%=期=诙 N/m = 500N/m,所X（） U.U4以选项B错误。5.（2019瑞安月考）如下图，小球A置于固定在水平面上 的光滑半圆柱体上，小球b用水平轻弹簧拉着，弹簧固定在竖 直板上。两小球A、3通过光滑滑轮。用轻质细绳相连，两球 均处于静止状态。b球质量为机，滑轮轴心。在半圆柱体 圆心。1的正上方，0A与竖直方向成30。角，。4长度与半圆柱 体半径相等，08与竖直方向成45。角，现将轻质细绳剪断的瞬间（重力加速度为g）,以下说 法正确的选项是（）A.弹簧弹力大小为MLwgB.球笈的加速度大小为gC.球A受到的支持力大小为D.球A的加速度大小为:g解析：选D 剪断细绳前对b球受力分析如图，由平衡条件可得尸弹=mgtan 45°=mg;剪断细绳瞬间，细绳上弹力立即消失，而弹簧弹力厂弹mg和3球重力的大小和方向均没有改变，那么/合=6/wg, aB=y2g9 A、B项错误。 COS 43剪断细绳前，A球的重力大小Ga=2下绳cos 30。=祈/ng,剪断细绳瞬间，A球受到的支持力Fna = Gacos 30°= mg, C项错误。剪断细绳瞬间，对A球由牛顿第二定律有mAgsm 30°= mAaA9得球A的加速度OA=gsin 30°=g, D项正确。6.如下图是甲、乙、丙、丁四个物体对应的物理量与时间的关系图像，以下说法中 错误的选项是（）。八PJ7 o'7A.甲物体受到的合外力为零B.乙物体受到的合外力越来越大C.丙物体受到不为零且大小恒定的合外力D. 丁物体的加速度越来越大解析：选B 甲物体X4图像是一条倾斜直线，那么该物体做匀速直线运动，加速度为零, 合外力为零，A正确；乙物体。”图像是一条倾斜直线，那么该物体做匀变速直线运动，加速 度恒定，合外力恒定，B错误；丙物体Q4图像是一水平直线，加速度不变，合外力恒定不 变，C正确；丁物体尸4图线是一条倾斜直线，尸越来越大，加速度越来越大，D正确。7 .如下图，足够长的水平传送带以。=2 m/s的速度匀速运行。t=0时，在最左端轻放一个小滑块，t=2s时传送带突然制动停下。已知滑块与传送带之间的动摩擦因数为=0.2,g=10m/s2。在以下选项中，关于滑块相对地 面运动的v-t图像正确的选项是（）AAC解析：选D 滑块放在传送带上受到滑动摩擦力作用做匀加速运动，a=fig=2 m/s2,71滑块运动到与传送带速度相同时需要的时间Zi=-=ls,然后随传送带一起匀速运动的时间 Uti=t-h = ls9当传送带突然制动停下时，滑块在传送带摩擦力作用下做匀减速运动直到静止，a1 =a=-2 m/s2,运动的时间=ls,所以速度一时间图像对应D选项。8 .（2019瑞安检测）如图（a）, 一物块在£=0时刻滑上一固定斜面，其运动的图线如图（b）所示。假设重力加速度及图中的如、5、人均为量，那么不能求出的是（）A.斜面的倾角B.物块的质量C.物块与斜面间的动摩擦因数D.物块沿斜面向上滑行的最大高度解析：选B 由。立图像可求得物块沿斜面向上滑行时的加速度大小为a罟,根据牛 顿第二定律得 /?igsin O+/mgcos 3=ma9 即 gsin +"gcos 0=G 同理向下滑行时 gsin 0 “geos 0=2,两式联立得sin 0=°哈",可见能计算出斜面的倾斜角度夕以 及物块与斜面间动摩擦因数，选项A、C正确；物块滑上斜面时的初速度 内，向上滑 行过程为匀减速直线运动，末速度为0,那么平均速度为与，所以沿斜面向上滑行的最远距 离为”=空5 根据斜面的倾斜角度可计算出向上滑行的最大高度为心in =枭1乂白岁= 如管辿，选项D正确；仅根据。"图像无法求出物块的质量，选项B错误。9 .如下图，在竖直向下的匀强磁场中有两根水平放置的平行粗Mc X | X X X £糙金属导轨C。、EF,导轨上放有一金属棒MN。现从£=0时刻起， X X X ,X X X X给金属棒通以图示方向的电流且电流/的大小与时间/成正比，即/=X X X X-卜Nkt,其中k为常量，不考虑电流对匀强磁场的影响，金属棒与导轨始终垂直且接触良好。以下关于金属棒的加速度。、速度。随时间t变化的关系图像，可能正 确的是（.）解析：选D 在£时刻，电流/=股，安培力厂设最大静摩擦力为启，那么加速度彳*= 警;*=端七,所以图像是一条倾斜的直线，且不过原点，与纵轴的交点为一段，选项A、B错；导体棒速度也4?匈是一条开口向上的曲线，选项 tnt,nC错，D对。10 .如下图，质量为M的吊篮P通过细绳悬挂在天花板上，物块A、B、 心入 。质量均为加，B、C叠放在一起，物块3固定在轻质弹簧上端，弹簧下端与A rr 物块相连，三物块均处于静止状态，弹簧的劲度系数为-弹簧始终在弹性限度誓 .内），以下说法正确的选项是（）I I，I IA.静止时，弹簧的形变量为管B.剪断细绳瞬间，。物块处于超重状态C.剪断细绳瞬间，A物块与吊篮尸别离D.剪断细绳瞬间，吊篮尸的加速度大小为喘也M-rm解析：选D 静止时，弹簧受到的压力厂大小等于8、C的重力2机g,那么由胡克定律尸 =kx9求出弹簧的形变量Ar为等，A错误；剪断细绳瞬间，由于弹簧弹力不能突变，C 物块所受合力为0,加速度为0,。处于静止状态，B错误；剪断细绳瞬间，将吊篮和A物 块当作一个整体，受到重力为（M+m）g,以及弹簧的弹力2机g,那么吊篮尸和物块A的加速 度。=（黑胃）", 口正确；剪断细绳瞬间，A物块和吊篮P的加速度相同，均为。=号岑警， 那么A物块与吊篮尸不会别离，C错误。二、计算题11 . （2019浙江磐安中学高一月考）如图甲所示，质量为m=l kg的物体置于倾角为0 =37。的固定且足够长的斜面上，对物体施以平行于斜面向上的拉力F, h=0.5 s时撤去拉 力，物体速度与时间（小。的局部图像如图乙所示。（g=10m/s2, sin37°=0.6, cos37°=0.8） 问：（1）拉力尸的大小为多少？（2）物体沿斜面向上滑行的最大距离s为多少？解析：（1）设物体在力尸作用时的加速度为由，撤去力厂后物体的加速度为。2,根据图 像可知：Ari 80 1=屈=不"m/s2=16 m/s2m/s2 =8 m/s2力方作用时，对物体进行受力分析，由牛顿第二定律可知Fmgsin 0fimgcos 0=maif撤去力F后对物体进行受力分析，由牛顿第二定律可知(/wgsin e+fngcos 0)=mai9解得：F=24No0设撤去力厂后物体运动到最高点所用时间为打，此时物体速度为零，有b="=0-8= s=lspQ向上滑行的最大距离：s="0i+，2)=3X 1.5 m = 6 mo答案：(1)24 N (2)6 m12 . 一小物块随足够长的水平传送带一起运动，被一水平向左飞行的子弹击中并从物 块中穿过，如图甲所示。固定在传送带右端的位移传感器记录了小物块被击中后的位移x 随时间的变化关系如图乙所示(图像前3 s内为二次函数，34.5s内为一次函数，取向左运 动的方向为正方向)。传送带的速度5保持不变，gai0m/s2o4.03.02.01.00-1.0-2.0-3.0-4.04.03.02.01.00-1.0-2.0-3.0-4.0-v/(m s-1)丙(1)求传送带速度的大小;求零时刻物块速度Vo的大小;在图丙中画出物块对应的VA图像。解析：(1)由X4的图像可知，物块被击穿后，先向左减速，2 s末减速到0=0,然后向右加速，3 s末后与传送带共速°i=1r=2 m/s,以后随传送带一起做匀速运动。(2)23s内，物块向右做匀加速运动，加速度大小a=fig9 V=ati02s内，物块向左做匀减速运动，加速度大小Q="g 解得零时刻物块的速度大小。0=必打=4 m/s。根据X”的图像分析及得到的速度变化规律，用v-t图像画出如下图。答案：(l)2m/s (2)4 m/s (3)见解析图13 .如下图，木板与水平地面间的夹角可以随意改变，当0=30。时，可视为质点 的一小物块恰好能沿着木板匀速下滑。假设让该小物块从木板的底端以大小恒定的初速率如 =10 m/s的速度沿木板向上运动，随着e的改变，小物块沿木板滑行的距离x将发生变化, 重力加速度g取10 m/s2o(1)求小物块与木板间的动摩擦因数；(2)当角满足什么条件时，小物块沿木板滑行的距离最小，并求出此最小值。解析：(1)当。=30°时，小物块恰好能沿着木板匀速下滑，那么机Ff=/z/wgcos 0联立解得："=罟。(2)当0变化时，设沿斜面向上为正方向，物块的加速度为a,那么一mgsin 0一geos 0= ma9cosa=VT+7,由 0-002=2ax 得 '.(sin 夕+川05 科Sin即 tan a=N，c 1队)2贝x=12gy 1 + "2sin(+a)'当"+。=90。时x最小，即。=60。，所以X最小值为2g(sin 60°+,cos 60°)Xmin 一Go? 5s<=c m4g 2答案:当(2)6>=60°