高考总复习物理随堂课件与课后习题第三章牛顿运动定律课时规范练9牛顿运动定律的综合应用.docx

课时规范练9牛顿运动定律的综合应用基础对点练1.(临界问题)(2021河北唐山高三开学考试)如图所示,在水平地面上,轻弹簧左端固定在竖直墙壁上,右端与质量为m的物体A连接,物体B的质量也为m,两物体与地面的动摩擦因数均为,施加一水平外力推动物体B向左将弹簧压缩到最短,撤去外力,经过一段时间后两物体分离,分离时弹簧的情况为()A.弹簧被拉长B.弹簧处于原长C.弹簧被压缩,弹力大小为mgD.弹簧被压缩,弹力大小为2mg2.(多选)(传送带问题)(2021广东中山模拟)如图甲所示的水平传送带沿逆时针匀速转动,一物块沿曲面从一定高度处由静止开始下滑,以某一初速度从左端滑上传送带,在传送带上由速度传感器记录下物块速度随时间的变化关系如图乙所示(取向左为正方向,以物块刚滑上传送带时为计时起点)。已知传送带的速度保持不变,重力加速度g取10 m/s2。关于物块与传送带间的动摩擦因数及物块在传送带上运动第一次回到传送带左端的时间t,下列计算结果正确的是()A.=0.4B.=0.2C.t=4.5 sD.t=3 s3.(整体法与隔离法)(2021河北邯郸一模)如图所示,在光滑水平面上放有一质量m0=30 kg的斜劈,在其斜面上放一质量m=2 kg的物块,现用一水平向右的力F拉斜劈,使其由静止开始运动,物块恰好能与斜劈保持相对静止。已知斜劈倾角=37°,物块与斜面间的动摩擦因数=0.8,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,重力加速度g取10 m/s2。则拉力F大小为()A.1 NB.10 NC.31 ND.310 N4.(多选)(连接体问题)如图所示,光滑水平面上放置着四个相同的木块,其中木块B与C之间用一轻弹簧相连,轻弹簧始终在弹性限度内。现用水平拉力F拉B,使四个木块以相同的加速度一起加速运动,则下列说法正确的是()A.一起加速过程中,D所受到的静摩擦力大小为F4B.一起加速过程中,C受到4个力的作用C.一起加速过程中,A、D所受摩擦力的大小和方向相同D.F撤去瞬间,A、D所受静摩擦力的大小和方向都不变5.(整体法与隔离法)(2021河北石家庄高三质量检测)如图所示,金属环M、N用不可伸长的细线连接,分别套在水平粗糙细杆和竖直光滑细杆上,当整个装置两次以大小不同的加速度水平向左匀加速运动时,两金属环M、N相对杆始终均未滑动,两种情况相比,下列说法正确的是()A.细线中的拉力大小相等B.加速度较大时,金属环M与水平杆之间的弹力较大C.加速度较大时,金属环M与水平杆之间的摩擦力较大D.加速度较大时,金属环N与竖直杆之间的弹力较小6.(多选)(传送带问题)质量均为m的两物块1和2之间用一根不可伸长的细线相连,两物块一起在光滑水平桌面上以速度v0匀速运动,某时刻物块1到达桌面的右边缘,如图所示。当物块1滑上与桌面等高的水平传送带后,经过一段时间到达传送带的最右端,若传送带的速度大于v0且保持不变,物块1和物块2与传送带间的动摩擦因数分别为1、2(1<2),不考虑桌子边缘与传送带间的缝隙,细线的长度小于传送带的长度,则在此过程中()A.物块2在桌面上可能先做匀加速运动后做匀速运动B.两物块都在传送带上时,它们所受的摩擦力一定不相等C.两物块在任何时刻的速度和加速度都相等D.可能存在物块1与物块2加速度不相等的阶段素养综合练7.如图所示,质量m0=1 kg 的木板静止在粗糙的水平地面上,木板与地面间的动摩擦因数1=0.1,在木板的左端放置一个质量m=1 kg、大小可以忽略的铁块,铁块与木板间的动摩擦因数2=0.4,设木板足够长,若对铁块施加一个大小从零开始连续增加的水平向右的力F,已知最大静摩擦力与滑动摩擦力相等,g取10 m/s2,则下面四个图中能正确反映铁块受到木板的摩擦力大小Ff随力F大小变化的是()8.(2021甘肃天水一中二诊)如图所示,固定斜面的倾角=37°,斜面长为L,一长木板放在斜面上,长木板的上端与斜面顶端重合,长木板的质量为m、长为L2,一小物块放在长木板的上端,质量也为m。现同时释放小物块和长木板,当长木板的下端到达斜面的底端时,小物块也恰好滑到斜面底端,不计小物块的大小,已知sin 37°=0.6,g取10 m/s2。(1)若小物块与长木板间光滑,则长木板与斜面间的动摩擦因数0为多少?(2)若小物块与长木板间的动摩擦因数'是长木板与斜面间动摩擦因数的一半,斜面的长L=2.4 m,则小物块运动到斜面底端所用的时间为多少?9.如图甲所示,水平传送带沿顺时针方向匀速运转。从传送带左端P先后由静止轻轻放上三个物体A、B、C,物体A经tA=9.5 s到达传送带另一端Q,物体B经tB=10 s到达传送带另一端Q,若释放物体时刻作为t=0时刻,分别作出三个物体的v-t图像如图乙、丙、丁所示,g取10 m/s2,求:甲(1)传送带的速度大小v0;(2)传送带的长度L;(3)物体A、B、C与传送带间的动摩擦因数,以及物体C从传送带左端P到达右端Q所用的时间tC。参考答案课时规范练9牛顿运动定律的综合应用1.B解析 两物体刚好分离的临界条件为两物体之间的弹力为零且加速度相等,则aA=kx-mgm=aB=-mgm,解得x=0,即弹簧处于原长,故选B。2.BC解析由题图乙可得,物块做匀减速运动的加速度大小a=vt=2.0 m/s2,由牛顿第二定律得Ff=ma=mg,则可得物块与传送带间的动摩擦因数=0.2,A项错误,B项正确;在v-t图像中,图线与t轴所围面积表示物块的位移,则物块经减速、反向加速到与传送带相对静止,最后匀速运动回到传送带左端时,物块的位移为0,由图乙可得物块在传送带上运动的总时间为4.5 s,C项正确,D项错误。3.B解析对物块受力分析如图所示,根据牛顿第二定律可得Ff cos 37°-FN sin 37°=ma,竖直方向,根据平衡条件可得Ff sin 37°+FN cos 37°=mg,根据摩擦力的计算公式可得Ff=FN,联立解得a=516m/s2;以整体为研究对象,水平方向根据牛顿第二定律可得F=(m0+m)a=10 N,故B正确,A、C、D错误。4.AC解析一起加速过程中,由整体法有a=F4m,对D有FfD=ma=F4,A正确;对C受力分析,C受到重力、地面对C的支持力、D对C的压力和摩擦力及弹簧对C的弹力,共5个力,B错误;对A有FfA=ma=F4,C正确;F撤去瞬间,D受力情况不变,B受力情况改变,A所受静摩擦力方向改变,D错误。5.A解析 设绳子拉力方向与竖直方向夹角为,对N受力分析,知绳子的拉力在竖直方向的分力恒等于N的重力,则有FTcos =mNg,所以只要角度不变,绳子的拉力就不变,A正确;因为不确定两物体质量关系及加速度关系,所以M所受摩擦力方向不确定,则加速度较大时,金属环M与水平杆之间的摩擦力变化无法确定,整体分析可知,竖直方向金属环M与水平杆之间的弹力FN=GN+GM不变,B、C错误;对N分析F-FTsin =mNa,故加速度较大时,金属环N与竖直杆之间的弹力变大,D错误。6.AD解析物块1滑上传送带后,在滑动摩擦力的作用下做匀加速运动,由于物块1和物块2通过不可伸长的细线连接,故物块2也做匀加速运动;如果在物块2滑上传送带之前,物块的速度已经等于传送带的速度,则此后物块1、2均做匀速直线运动,故A正确。两物块都在传送带上时,如果两物块速度与传送带相同,则两物块所受静摩擦力相等,均为零,故B错误。如果物块2滑上传送带时,物块2的速度小于传送带的速度,由于两个物块与传送带间的动摩擦因数1<2,则加速度a1<a2,两个物块间的距离会缩小,故C错误,D正确。7.C解析铁块与木板之间摩擦力的最大值为Ff2max=2mg=4 N,木板与地面间的摩擦力的最大值为Ff1max=1(m0+m)g=2 N。当F2 N时,木板和铁块相对地面静止,Ff=F。当木板和铁块恰好一起相对地面加速运动时,设此时系统的加速度为a,根据牛顿第二定律,对整体有F-1(m0+m)g=(m0+m)a,对铁块有F-Ff2max=ma,可得F=6 N,所以当2 N<F6 N时,木板和铁块相对静止,则对整体有F-1(mg+m0g)=(m+m0)a,对铁块有F-Ff=ma,得Ff=F2+1 N。当拉力大于6 N时,滑块受到的摩擦力为滑动摩擦力,大小即4 N,故得出的图像应为C。8.答案(1)316(2)1 s解析(1)若小物块与长木板间光滑,则小物块沿长木板下滑的加速度大小a1=gsin 小物块从斜面顶端滑到底端所用时间t1满足L=12a1t12长木板下滑时,有mgsin -0×2mgcos =ma212L=12a2t12解得0=14tan =316。(2)若小物块与长木板间的动摩擦因数'是长木板与斜面间动摩擦因数的一半,则对小物块,有a1'=g sin -'gcos ,L=12a1't22对长木板,有mgsin +'mgcos -×2mgcos =ma2'12L=12a2't22'=12解得'=320则a1'=4.8 m/s2小物块运动到斜面底端所用的时间t2=2La1'=1 s。9.答案(1)4 m/s(2)36 m(3)0.40.20.012 524 s解析(1)物体A与B均先做匀加速直线运动,然后做匀速直线运动,说明物体的速度最终与传送带的速度相等,所以由题图乙、丙可知传送带的速度大小v0=4 m/s。(2)v-t图线与t轴围成图形的面积表示物体的位移,所以物体A的位移xA=12×(8.5+9.5)×4 m=36 m传送带的长度L与A的位移相等,也是36 m。(3)物体A的加速度aA=vAt1=4 m/s2由牛顿第二定律得Amg=maA所以A=aAg=0.4同理,物体B的加速度aB=vBt2=2 m/s2,B=aBg=0.2物体C从传送带左端P到右端Q所用的时间为tC,速度vC=3 m/s,则L=0+vC2tC所以tC=2LvC=24 s物体C的加速度aC=vCtC=18 m/s2C=aCg=0.012 5。 7