优化探究新课标2017届高三物理一轮复习第3章牛顿运动定律第3讲牛顿运动定律的综合应用知能提升演练.doc

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1、牛顿运动定律的综合应用随堂反馈1在探究超重和失重规律时，某体重为G的同学站在一压力传感器上完成一次下蹲动作传感器和计算机相连，经计算机处理后得到压力F随时间t变化的图象，则下列图象中可能正确的是()解析：未下蹲时，该同学对传感器的压力等于其重力；下蹲的初始阶段，该同学从静止开始做加速运动，其加速度方向竖直向下，处于失重状态，对传感器的压力小于其重力；速度达到最大后，又做减速运动，其加速度方向竖直向上，处于超重状态，对传感器的压力大于其重力，D正确答案：D2.(多选)(2015高考海南卷)如图所示，升降机内有一固定斜面，斜面上放一物块开始时，升降机做匀速运动，物块相对于斜面匀速下滑当升降机加速上

2、升时()A物块与斜面间的摩擦力减小B物块与斜面间的正压力增大C物块相对于斜面减速下滑D物块相对于斜面匀速下滑解析：开始时，木块匀速运动，有mgsin Ff，FNmgcos ，Ffmgcos ，得tan .当升降机加速上升时，对物块受力分析，如图所示，其中FfFN，沿水平与竖直分解各力，得Ffcos FNsin ，即木块水平方向合力为零，说明木块在水平方向做匀速运动又因为木块始终没有离开斜面，因此，物块相对斜面一定做匀速运动，C错误，D正确由上面分析可知物块具有向上的加速度，即FNcos Ffsin mgma，解得FNm(ga)cos FN，FfFNm(ga)cos Ff，A错误，B正确答案：B

3、D3如图甲所示，绷紧的水平传送带始终以恒定速率v1顺时针运行初速度大小为v2的小物块从与传送带等高的光滑水平地面上的A处滑上传送带若从小物块滑上传送带开始计时，小物块在传送带上运动的v-t图象(以地面为参考系)如图乙所示已知v2v1，则()At2时刻，小物块离A处的距离达到最大Bt2时刻，小物块相对传送带滑动的距离达到最大C0t2时间内，小物块受到的摩擦力方向先向右后向左D0t3时间内，小物块始终受到大小不变的摩擦力作用解析：由图象知物块先向左减速，后反向加速到v1再做匀速直线运动，t1时刻离A距离最大，A错误；t2时刻二者相对静止，故t2时刻物块相对传送带滑动距离最大，B正确；0t2时间内摩

4、擦力方向一直向右，C错误；在0t2时间内摩擦力为滑动摩擦力，大小不变，在t2t3时间内物块做匀速运动，此过程摩擦力为零，D错误答案：B4(2014高考山东卷)研究表明，一般人的刹车反应时间(即图甲中“反应过程”所用时间)t00.4 s，但饮酒会导致反应时间延长在某次试验中，志愿者少量饮酒后驾车以v072 km/h的速度在试验场的水平路面上匀速行驶，从发现情况到汽车停止，行驶距离L39 m减速过程中汽车位移s与速度v的关系曲线如图乙所示，此过程可视为匀变速直线运动重力加速度g取10 m/s2.求：(1)减速过程汽车加速度的大小及所用时间；(2)饮酒使志愿者的反应时间比一般人增加了多少；(3)减速

5、过程汽车对志愿者作用力的大小与志愿者重力大小的比值解析：(1)设减速过程中汽车加速度的大小为a，所用时间为t，由题可得初速度v072 km/h20 m/s，末速度vt0，位移s25 m，由运动学公式得v2ast联立式，代入数据得a8 m/s2t2.5 s(2)设志愿者反应时间为t，反应时间的增加量为t，由运动学公式得Lv0tsttt0联立式，代入数据得t0.3 s(3)设志愿者所受合力的大小为F，汽车对志愿者作用力的大小为F0，志愿者质量为m，由牛顿第二定律得Fma由平行四边形定则得FF2(mg)2联立式，代入数据得答案：(1)8 m/s22.5 s(2)0.3 s(3)5如图所示，木板与水平

6、地面间的夹角可以随意改变，当30时，可视为质点的一小物块恰好能沿着木板匀速下滑若让该小物块从木板的底端以大小恒定的初速率v0沿木板向上运动，随着的改变，小物块沿木板滑行的距离s将发生变化，重力加速度为g.(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，对物块受力分析：mgsin FNFNmgcos 0则动摩擦因数tan tan 30.(2)当变化时，设物块的加速度为a，则mgsin mgcos ma物块的位移为s，则v2as则s令tan ，则当90时s最小，即60，小物块沿木板滑行的距离最小smin.答案：(1)(2)

7、60课时作业一、单项选择题1.如图所示，光滑水平面上放置着质量分别为m、2m的A、B两个物体，A、B间的最大静摩擦力为mg.现用水平拉力F拉B，使A、B以同一加速度运动，则拉力F的最大值为()AmgB2mgC3mg D4mg解析：当A、B之间恰好不发生相对滑动时力F最大，此时，对于A物体所受的合力为mg，由牛顿第二定律知aAg；对于A、B整体，加速度aaAg，由牛顿第二定律得F3ma3mg.答案：C2(2016衡水调研)如图甲所示，在木箱内粗糙斜面上静止一个质量为m的物体，木箱竖直向上运动的速度v与时间t的变化规律如图乙所示，物体始终相对斜面静止斜面对物体的支持力和摩擦力分别为N和f，则下列说

8、法正确的是()A在0t1时间内，N增大，f减小B在0t1时间内，N减小，f增大C在t1t2时间内，N增大，f增大D在t1t2时间内，N减小，f减小解析：在0t1时间内，由图乙可知，物体做加速运动，加速度逐渐减小，设斜面倾角为，对物体受力分析，在竖直方向上有Ncos fsin mgma1，在水平方向上有Nsin fcos ，因加速度减小，则支持力N和摩擦力f均减小在t1t2时间内，由图乙可知，物体做减速运动，加速度逐渐增大，对物体受力分析，在竖直方向上有mg(Ncos fsin )ma2，在水平方向上有Nsin fcos ，因加速度增大，则支持力N和摩擦力f均减小，故选D.答案：D3.(2014

9、高考福建卷)如图所示，滑块以初速度v0沿表面粗糙且足够长的固定斜面从顶端下滑，直至速度为零对于该运动过程，若用h、s、v、a分别表示滑块的下降高度、位移、速度和加速度的大小，t表示时间，则下列图象最能正确描述这一运动规律的是()解析：设滑块与斜面间的动摩擦因数为，斜面倾角为，滑块在表面粗糙的固定斜面上下滑时做匀减速直线运动，加速度不变，其加速度的大小为agcos gsin ，故D项错误；由速度公式vv0at可知，vt图象应为一条倾斜的直线，故C项错误；由位移公式sv0tat2可知，B项正确；由位移公式及几何关系可得hssin (v0tat2)sin ，故A项错误答案：B4.如图所示，物体A叠放

10、在物体B上，B置于光滑水平面上，A、B质量分别为mA6 kg，mB2 kg，A、B之间的动摩擦因数0.2，开始时F10 N，此后逐渐增加，在增大到45 N的过程中，g取10 m/s2，则(设A、B间最大静摩擦力等于滑动摩擦力)()A当拉力F12 N时，两物体均保持静止状态B两物体开始没有相对运动，当拉力超过12 N时，开始相对滑动C两物体间从受力开始就有相对运动D两物体间始终没有相对运动解析：当A、B间的静摩擦力达到最大静摩擦力，即滑动摩擦力时，A、B才会发生相对运动此时对B有所以FfmaxmAg12 N，而FfmaxmBa，a6 m/s2，即两者开始相对运动时的加速度为6 m/s2，此时对A

11、、B整体有F(mAmB)a48 N，即F48 N时，A、B才会开始相对运动，故选项A、B、C错误，D正确答案：D5某马戏团演员做滑杆表演，已知竖直滑杆上端固定，下端悬空，滑杆的重力为200 N在杆的顶部装有一拉力传感器，可以显示杆顶端所受拉力的大小已知演员在滑杆上做完动作之后，先在杆上静止了0.5 s，然后沿杆下滑，3.5 s末刚好滑到杆底端，并且速度恰好为零，整个过程中演员的vt图象和传感器显示的拉力随时间的变化情况如图所示，g取10 m/s2，则下述说法正确的是()A演员的体重为800 NB演员在第1 s内一直处于超重状态C滑杆所受的最小拉力为620 ND滑杆所受的最大拉力为900 N解析

12、：演员在滑杆上静止时，传感器显示的拉力800 N等于演员重力和滑杆的重力之和，演员的体重为600 N，选项A错误演员在第1 s内先静止后加速下滑，加速下滑处于失重状态，选项B错误演员加速下滑时滑杆所受的拉力最小，加速下滑的加速度a13 m/s2，对演员，由牛顿第二定律有mgFf1ma1，解得Ff1420 N对滑杆，由平衡条件得，最小拉力F1420 N200 N620 N，选项C正确减速下滑时滑杆所受的拉力最大减速下滑的加速度a21.5 m/s2，对演员，由牛顿第二定律有Ff2mgma2，解得Ff2690 N对滑杆，由平衡条件得，最大拉力F2690 N200 N890 N，选项D错误答案：C二、

13、多项选择题6(多选)质量为m的物体放置在升降机内的台秤上，现在升降机以加速度a在竖直方向上做匀变速直线运动若物体处于失重状态，则()A升降机加速度方向竖直向下B台秤示数减少maC升降机一定向上运动D升降机一定做加速运动解析：物体处于失重状态，加速度方向一定竖直向下，但速度方向可能向上，也可能向下，故A对，C、D错由mgFNma可知台秤示数减少ma，选项B对答案：AB7(2014高考山东卷)一质点在外力作用下做直线运动，其速度v随时间t变化的图象如图所示在图中标出的时刻中，质点所受合力的方向与速度方向相同的有()At1 Bt2Ct3 Dt4解析：本题考查的是速度图象速度图象中某点的切线的斜率表示

14、加速度t1时刻速度为正，加速度也为正，合力与速度同向；t2时刻速度为正，加速度为负，合力与速度反向；t3时刻速度为负，加速度也为负，合力与速度同向；t4时刻速度为负，加速度为正，合力与速度反向，选项A、C正确答案：AC8.如图所示，水平传送带A、B两端相距x3.5 m，物体与传送带间的动摩擦因数0.1，物体滑上传送带A端的瞬时速度vA4 m/s，到达B端的瞬时速度设为vB.下列说法中正确的是()A若传送带不动，vB3 m/sB若传送带逆时针匀速转动，vB一定等于3 m/sC若传送带顺时针匀速转动，vB一定等于3 m/sD若传送带顺时针匀速转动，vB有可能等于3 m/s解析：当传送带不动时，物体

15、从A到B做匀减速运动，ag1 m/s2，物体到达B点的速度vB3 m/s.当传送带逆时针匀速转动时，物体滑上传送带后所受摩擦力不变，物体以相同的加速度一直减速至B，vB3 m/s.当传送带顺时针匀速转动时，传送带的速度不同，物体滑上传送带后的运动情况不同如果传送带速度大于4 m/s，则物体可能一直加速，也可能先加速后匀速；当传送带速度等于4 m/s时，物体匀速；当传送带速度小于4 m/s时，物体可能一直减速，也可能先减速后匀速答案：ABD9.三角形传送带以1 m/s的速度逆时针匀速转动，两边的传送带长都是2 m，且与水平方向的夹角均为37.现有两个小物块A、B从传送带顶端都以1 m/s的初速度

16、沿传送带下滑，物块与传送带间的动摩擦因数均为0.5.下列说法正确的是()A物块A先到达传送带底端B物块A、B同时到达传送带底端C物块A、B运动的加速度大小不同D物块A、B在传送带上的划痕长度不相同解析：因摩擦因数0.5tan 37，所以A、B受力情况相同，均受重力、支持力、沿斜面向上的摩擦力，故A、B的加速度相同，运动时间相同，将同时到达底端，故选项A、C错，B正确；由于小物块A与传送带的运动方向相同，小物块B与传送带的运动方向相反，故物块A、B在传送带上的划痕长度不相同，选项D正确答案：BD三、非选择题10.(2014高考上海卷)如图，水平地面上的矩形箱子内有一倾角为的固定斜面，斜面上放一质

17、量为m的光滑球静止时，箱子顶部与球接触但无压力箱子由静止开始向右做匀加速运动，然后改做加速度大小为a的匀减速运动直至静止，经过的总路程为s，运动过程中的最大速度为v.(1)求箱子加速阶段的加速度大小a.(2)若agtan ，求减速阶段球受到箱子左壁和顶部的作用力解析：(1)由匀变速直线运动的公式有v22as1，v22as2，且s1s2s解得a(2)假设球刚好不受箱子作用，受力如图甲所示，应满足FNsin ma0，FNcos mg，解得a0gtan .箱子减速时加速度水平向左，当agtan 时，箱子左壁对球的作用力为零，顶部对球的力不为零，此时球受力如图乙所示由牛顿第二定律得FNcos FmgF

18、Nsin ma解得Fm答案：(1)(2)0m11(2016武汉武昌区调研)在风洞实验室里，一根足够长的均匀直细杆与水平面成37角固定，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v-t图象如图乙所示，g取10 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

19、 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 N12.(2016河南十校联考)如图所示，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，g取10 m/s2，已知sin 370.6，cos 370

20、.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解析：刚滑上传送带时，物块相对传送带向上运动，受到的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mgsin mgcos ma1则a1g(sin cos )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Ffmgcos mgsin ，相对静止状态不能持续，物块速度会继续减小此后，物块受到的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mgsin mgcos ma2得a2g(sin cos )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 370.96 m.答案：0.96 m9