2017年高考物理一轮复习第3章力和运动第3课时牛顿运动定律的综合应用习题.doc

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1、第3课时 牛顿运动定律的综合应用一、超重和失重1超重(1)定义：物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)大于物体所受重力的情况(2)产生条件：物体具有向上的加速度2失重(1)定义：物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)小于物体所受重力的情况(2)产生条件：物体具有向下的加速度3完全失重(1)定义：物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)等于零的情况称为完全失重现象(2)产生条件：物体的加速度ag，方向竖直向下二、动力学中的图象问题1动力学中常见的图象：vt图象、xt图象、Ft图象、Fa图象等2解决图象问题的关键：(1)看清图象的横、纵坐标所表示的物理量及单位并注意坐标原点是否从零开始(2)理解图象

2、的物理意义，能够抓住图象的一些关键点，如斜率、截距、面积、交点、拐点等，判断物体的运动情况或受力情况，再结合牛顿运动定律求解1超重说明物体自身的重力变大了()2物体超重时加速度向上，速度也一定向上()3物体失重时也有可能向上运动()4物体完全失重时，说明物体的重力此时变为零()5不论是vt图象、还是xt图象中两条图线的交点都表示两物体相遇()1下列实例属于超重现象的是()A汽车驶过拱桥顶端时B火箭点火后加速升空时C跳水运动员被跳板弹起，离开跳板向上运动时D体操运动员双手握住单杠吊在空中不动时解析：发生超重现象时，物体的加速度方向竖直向上汽车驶过拱桥顶端时，其向心加速度竖直向下指向圆心，汽车处于

3、失重状态，A错误；火箭点火后加速升空，加速度竖直向上，处于超重状态，B正确；跳水运动员离开跳板向上运动时，只受重力，运动员处于完全失重状态，C错误；体操运动员握住单杠在空中不动时，运动员处于平衡状态，D错误答案：B2(2016哈尔滨模拟)2015年1月2325日，包括多名中奥冬季体育运动领域专家在内的约350位客人相聚在崇礼密苑云顶乐园，参加由奥地利驻华使馆商务处主办的的2015奥地利滑雪比赛比赛场地可简化为由如图所示的助滑区、弧形过渡区、着陆坡、减速区等组成若将运动员视为质点，且忽略空气阻力，下列说法正确的是()A运动员在助滑区加速下滑时处于超重状态B运动员在弧形过渡区运动过程中处于失重状态

4、C运动员在跳离弧形过渡区至着陆之前的过程中处于完全失重状态D运动员在减速区减速过程中处于失重状态解析：运动员在加速下滑时加速度沿竖直方向的分加速度方向向下，处于失重状态，A项错；由圆周运动知识可知，运动员在弧形过渡区加速度方向指向圆心，具有竖直向上的分加速度，运动员处于超重状态，B项错；运动员跳离弧形过渡区到着陆前，只受重力作用，处于完全失重状态，C项正确；运动员在减速区具有竖直向上的分加速度，处于超重状态，D项错误答案：C3(2016莱芜模拟)物体由静止开始做直线运动，则上下两图对应关系正确的是(图中F表示物体所受的合力，a表示物体的加速度，v表示物体的速度)()解析：由Fma可知加速度a与

5、合外力F同向，且大小成正比，故Ft图象与at图象变化趋势应一致，故选项A、B均错误；当速度与加速度a同向时，物体做加速运动，加速度a是定值时，物体做匀变速直线运动，故选项C正确，D错误答案：C4 (多选)如图所示，一质量为m的小物体以一定的速率v0滑到水平传送带上左端的A点，当传送带始终静止时，已知物体能滑过右端的B点，经过的时间为t0，则下列判断正确的是()A若传送带逆时针方向运行且保持速率不变，则物体也能滑过B点，且用时为t0B若传送带逆时针方向运行且保持速率不变，则物体可能先向右做匀减速运动直到速度为零，然后向左加速，因此不能滑过B点C若传送带顺时针方向运行，当其运行速率(保持不变)vv

6、0时，物体将一直做匀速运动滑过B点，用时一定小于t0D若传送带顺时针方向运动，当其运行速率(保持不变)vv0时，物体一定向右一直做匀加速运动滑过B点，用时一定小于t0解析：传送带静止时，物体滑上传送带后受水平向左的滑动摩擦力mg，设到达B点的速度为vB.由vv2(g)L可得：vB，若传送带逆时针运行，物体仍受向左的摩擦力mg，同样由上式分析，一定能匀减速至右端，速度为vB，用时也一定仍为t0，故选项A对，而B错；若传送带顺时针方向运行，当其运行速率(保持不变)vv0时，物体将不受摩擦力的作用，一直做匀速运动滑至B端，因为匀速通过，故用时一定小于t0，故选项C对；当其运行速率(保持不变)vv0时

7、，开始物体受到向右的摩擦力的作用，做加速运动，运动有两种可能：若物体加速到速度v还未到达B端时，则先匀加速运动后匀速运动，若物体速度一直未加速到v时，则一直做匀加速运动，故选项D错答案：AC一、单项选择题1(2016保定模拟)如图所示，某同学找了一个用过的“易拉罐”在底部打了一个洞，用手指按住洞，向罐中装满水，然后将易拉罐竖直向上抛出，空气阻力不计，则下列说法正确的是()A易拉罐上升的过程中，洞中射出的水的速度越来越快B易拉罐下降的过程中，洞中射出的水的速度越来越快C易拉罐上升、下降的过程中，洞中射出的水的速度都不变D易拉罐上升、下降的过程中，水不会从洞中射出解析：易拉罐被抛出后，不论上升还是

8、下降，易拉罐均处于完全失重状态，水都不会从洞中射出，故选项A、B、C错误，选项D正确答案：D2(2016烟台模拟)小刚同学站在电梯底板上，利用速度传感器和计算机研究一观光电梯升降过程中的情况，如图所示的vt图象是计算机显示的观光电梯在某一段时间内速度变化的情况(竖直向上为正方向)根据图象提供的信息，可以判断下列说法中正确的是()A在510 s内，该同学对电梯底板的压力等于他所受的重力B在05 s内，观光电梯在加速上升，该同学处于失重状态C在1020 s内，该同学所受的支持力不变，该同学的机械能减少D在2025 s内，观光电梯在加速下降，该同学处于超重状态解析：由图象可知，在510 s内，电梯匀

9、速上升，该同学对电梯底板的压力等于他所受的重力，A正确；在05 s内，观光电梯在加速上升，该同学处于超重状态，B错误；在2025 s内，观光电梯在加速下降，该同学处于失重状态，D错误；在1020 s内，电梯减速上升，且加速度大小a0.2 m/s2，由牛顿第二定律可知，支持力向上且大小不变，支持力做正功，故机械能增加，C错误答案：A3(2016咸阳模拟)如图所示，水平地面上有一轻质弹簧，下端固定，上端与物体A相连接，整个系统处于平衡状态现用一竖直向下的力压物体A，使A竖直向下做匀加速直线运动一段距离，整个过程中弹簧一直处在弹性限度内下列关于所加力F的大小和运动距离x之间关系图象正确的是()解析：

10、由于弹簧弹力与弹簧压缩量成正比，由牛顿第二定律得，Fkxma，解得Fkxma，故所加力F的大小和运动距离x之间的关系图象正确的是图D.答案：D4(2015郑州模拟)如图所示，物体沿斜面由静止滑下，在水平面上滑行一段距离后停止，物体与斜面和水平面间的动摩擦因数相同，斜面与水平面平滑连接下图中v、a、Ff和s分别表示物体速度大小、加速度大小、摩擦力大小和路程下图中正确的是()解析：物体在斜面上运动时，摩擦力Ff1mgcos ，加速度a1g(sin cos )，速度v1a1t1，路程sa1t，由此可知A、B、D错；物体在水平面上运动时，摩擦力Ff2mg，所以C正确答案：C5 (2015沧州模拟)带式

11、传送机是在一定的线路上连续输送物料的搬运机械，又称连续输送机如图所示，一条足够长的浅色水平传送带自左向右匀速运行现将一个木炭包无初速度地放在传送带上，木炭包在传送带上将会留下一段黑色的径迹下列说法正确的是()A黑色的径迹将出现在木炭包的左侧B木炭包的质量越大，径迹的长度越短C木炭包与传送带间动摩擦因数越大，径迹的长度越短D传送带运动的速度越大，径迹的长度越短解析：木炭包与传送带相对滑动的距离为黑色径迹的长度，当放上木炭包后传送带相对于木炭包向右滑动，所以黑色径迹应出现在木炭包的右侧，选项A错误；设木炭包的质量为m，传送带的速度为v，木炭包与传送带间动摩擦因数为，则对木炭包有mgma，木炭包加速

12、的时间t，该过程传送带的位移x1vt，木炭包的位移x2vtt，黑色径迹的长度xx1x2，由上式可知径迹的长度与木炭包的质量无关，传送带的速度越大，径迹越长，木炭包与传送带间动摩擦因数越大，径迹越短，选项C正确，B、D错误答案：C6 如图所示，水平传送带以速度v1匀速运动，小物体P、Q由通过定滑轮且不可伸长的轻绳相连，t0时刻P在传送带左端具有速度v2，已知v1v2，P与定滑轮间的绳水平不计定滑轮质量，绳足够长直到物体P从传送带右侧离开以下判断正确的是()A物体P一定先加速后匀速B物体P可能先加速后匀速C物体Q的机械能先增加后不变D物体Q一直处于超重状态答案：B二、多项选择题7如图甲所示，物块的

13、质量m1 kg，初速度v010 m/s，在一水平向左的恒力F作用下从O点沿粗糙的水平面向右运动，某时刻后恒力F突然反向，整个过程中物块速度的平方随位置坐标变化的关系图象如图乙所示，g10 m/s2.下列选项中正确的是()A23 s内物块做匀减速运动B在t1 s时刻，恒力F反向C恒力F大小为10 ND物块与水平面间的动摩擦因数为0.3解析：由运动学公式v2v2ax可知，v2x图象中图线的斜率为2a，所以在前5 m内，物块以10 m/s2的加速度做减速运动，减速时间为1 s513 m的运动过程中，物块以4 m/s2的加速度做加速运动，加速时间为2 s，即物块在13 s内做加速运动，A错误，B正确；

14、根据牛顿第二定律可知，在减速的过程中，Fmgma1，加速过程中Fmgma2，代入数据可解得F7 N，0.3，所以C错误，D正确答案：BD8 (2016枣庄模拟)某物体质量为1 kg，在水平拉力作用下沿粗糙水平地面做直线运动，其速度时间图象如图所示，根据图象可知()A物体所受的拉力总是大于它所受的摩擦力B物体在第3 s内所受的拉力大于1 NC在03 s内，物体所受的拉力方向始终与摩擦力方向相反D物体在第2 s内所受的拉力为零解析：由题图可知，第2 s内物体做匀速直线运动，即拉力与摩擦力平衡，所以A、D选项错误；第3 s内物体的加速度大小为1 m/s2，根据牛顿第二定律可知物体所受合外力大小为1

15、N，所受拉力大于1 N，选项B正确；物体运动过程中，拉力方向始终和速度方向相同，摩擦力方向始终和运动方向相反，选项C正确答案：BC9(2016哈尔滨模拟)将力传感器A固定在光滑水平桌面上，测力端通过轻质水平细绳与滑块相连，滑块放在较长的小车上如图甲所示，传感器与计算机相连接，可获得力随时间变化的图象一水平轻质细绳跨过光滑的定滑轮，一端连接小车，另一端系沙桶，整个装置开始处于静止状态现在向沙桶里缓慢倒入细沙，力传感器采集的Ft图象如图乙所示则()A2.5 s前小车做变加速运动B2.5 s后小车做变加速运动C2.5 s前小车所受摩擦力不变D2.5 s后小车所受摩擦力不变解析：当倒入细沙较少时，M处

16、于静止状态，对M受力分析有绳子拉力等于m对M的静摩擦力在满足M静止的情况下，缓慢加细沙，绳子拉力变大，m对M的静摩擦力逐渐变大，由图象得出2.5 s前M都是静止的，A、C选项错误；2.5 s后M相对于m发生滑动，m对M的摩擦力为滑动摩擦力Ffmg保持不变，D项正确；M运动后继续倒入细沙，绳子拉力发生变化，小车将做变加速运动，B项正确答案：BD三、非选择题10在风洞实验室里，一根足够长的均匀直细杆与水平面成37固定，质量为m1 kg的小球穿在细杆上静止于细杆底端O，如图甲所示开启送风装置，有水平向右的恒定风力F作用于小球上，在t12 s 时刻风停止小球沿细杆运动的部分vt图象如图乙所示，取g10

17、 m/s2，sin 370.6，cos 370.8，忽略浮力求：(1)小球在02 s内的加速度a1和25 s内的加速度a2；(2)小球与细杆间的动摩擦因数和水平风力F的大小解析：(1)取沿杆向上为正方向，由图乙可知在02 s内：a115 m/s2(方向沿杆向上)在25 s内：a210 m/s2(方向沿杆向下)(2)有风力时的上升过程，对小球受力分析有Fcos (mgcos Fsin )mgsin ma1，停风后的上升阶段，有mgcos mgsin ma2.综上解得0.5，F50 N.答案：(1)15 m/s2，方向沿杆向上；10 m/s2，方向沿杆向下(2)0.550 N11如图所示为上、下两

18、端相距L5 m，倾角30，始终以v3 m/s的速率顺时针转动的传送带(传送带始终绷紧)将一物体放在传送带的上端由静止释放滑下，经过t2 s到达下端重力加速度g取10 m/s2，求： (1)传送带与物体间的动摩擦因数；(2)如果将传送带逆时针转动，速率至少多大时，物体从传送带上端由静止释放能最快地到达下端解析：(1)物体在传送带上受力分析如图所示，物体沿传送带向下匀加速运动，设加速度为a.由题意得Lat2，解得a2.5 m/s2.由牛顿第二定律得mgsin Ffma，又Ffmgcos ，解得0.29.(2)如果传送带逆时针转动，要使物体从传送带上端由静止释放能最快地到达下端，则需要物体有沿传送带向下的最大加速度，即所受摩擦力沿传送带向下，设此时传送带速度为vm，物体加速度为a.由牛顿第二定律得mgsin Ffma，Ffmgcos ，v2La，联立解得vm8.66 m/s.答案：(1)0.29(2)8.66 m/s11