2020届高考物理总复习作业14专题牛顿运动定律题型研究（含解析）.docx

作业14专题牛顿运动定律题型研究一、选择题1如图141所示，AB和CD为两条光滑斜槽，它们各自的两个端点均分别位于半径为R和r的两个相切的圆上，且斜槽都通过切点P.设有一重物先后沿两个斜槽，从静止出发，由A滑到B和由C滑到D，所用的时间分别为t1和t2，则t1与t2之比为()图141A21 B11C.1D1解析：设光滑斜槽轨道与水平面的夹角为，则物体下滑时的加速度为agsin，由几何关系，斜槽轨道的长度s2(Rr)sin，由运动学公式sat2，得t2 ，即所用的时间t与倾角无关，所以t1t2，B项正确答案：B2如图142甲所示，绷紧的水平传送带始终以恒定速度v1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vt图象(以地面为参考系)如图142乙所示已知v2v1，则()图142At2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：小物块对地速度为零时，即t1时刻，向左离开A处最远，t2时刻，小物块相对传送带静止，此时不再相对传送带滑动，所以从开始到此刻，它相对传送带滑动的距离最大，A错误、B正确.0t2时间内，小物块受到的摩擦力为滑动摩擦力，方向始终向右，大小不变，t2时刻以后小物块相对传送带静止，与传送带一起以速度v1匀速运动，不再受摩擦力作用，C、D错误答案：B图1433如图143所示，物体A叠放在物体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，则(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力)()A当拉力F12 N时，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两物体从受力开始就有相对运动D两物体始终没有相对运动解析：首先了解各物体的运动情况，B运动是因为A对它有静摩擦力，但由于静摩擦力存在最大值，所以B的加速度存在最大值，可以求出此加速度下拉力的大小；如果拉力再增大，则物体间就会发生相对滑动，所以这里存在一个临界点，就是A、B间静摩擦力达到最大值时拉力F的大小，以A为研究对象进行受力分析，A受水平向右的拉力，水平向左的静摩擦力，则有FFfmAa，再以B为研究对象，B受水平向右的静摩擦力FfmBa，当Ff为最大静摩擦力时，解得am/s26 m/s2，F48 N，由此可以看出当F48 N时，A、B间的摩擦力达不到最大静摩擦力，也就是说，A、B间不会发生相对运动，故D正确答案：D图1444如图144所示，光滑细杆BC、DC和AC构成矩形ABCD的两邻边和对角线，ACBCDC543，AC杆竖直，各杆上分别套有一质点小球a、b、d，a、b、d三小球的质量比为123，现让三小球同时从各杆的顶点由静止释放，不计空气阻力，则a、b、d三小球在各杆上滑行的时间之比为()A111 B.543C589 D123解析：设AC5L，BC4L，DC3L.a、b、d三小球在各杆上滑行的时间分别为t1、t2、t3.加速度分别为a1、a2、a3.由几何知识得，BC的倾角为53，DC的倾角为37.a球下滑过程，a1g由5Lgt得t1根据牛顿第二定律得：沿BC下滑的小球，加速度为a2gsin530.8g由位移时间公式得：4La2t得t2 沿DC下滑的小球，加速度为a3gsin370.6g由位移时间公式得：3La3t得t3 所以t1t2t3111.故选A.答案：A图1455竖直正方形框内有三条光滑轨道OB、OC和OD.三轨道交于O点，且与水平方向的夹角分别为30、45和60.现将甲、乙、丙三个可视为质点的小球同时从O点由静止释放，分别沿OB、OC和OD运动到达斜面底端则三小球到达斜面底端的先后次序是()A甲、乙、丙B丙、乙、甲C甲、丙同时到达，乙后到达D不能确定三者到达的顺序解析：对乙、丙：设斜面的倾角为，则下滑的加速度agsin，下滑的位移x根据xat2得t，故倾角越大的下落时间越短，故乙和丙两小球，丙先到达底端；对甲、乙：运动到底端的时间t ，则甲、乙两小球中，乙时间短，先到达底端；三小球到达斜面底端的先后次序是丙、乙、甲，故B项正确答案：B图1466如图146所示为粮袋的传送装置，已知A、B两端间的距离为L，传送带与水平方向的夹角为，工作时运行速度为v，粮袋与传送带间的动摩擦因数为，正常工作时工人在A端将粮袋放到运行中的传送带上设最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等，重力加速度大小为g.关于粮袋从A到B的运动，以下说法正确的是()A粮袋到达B端的速度与v比较，可能大，可能小也可能相等B粮袋开始运动的加速度为g(sincos)，若L足够大，则以后将以速度v做匀速运动C若tan，则粮袋从A端到B端一定是一直做加速运动D不论大小如何，粮袋从A端到B端一直做匀加速运动，且加速度agsin解析：若传送带较短，粮袋在传送带上可能一直做匀加速运动，到达B端时的速度小于v；若tan，则粮袋先做匀加速运动，当速度与传送带的速度相同后，做匀速运动，到达B端时速度等于v；若t3Ct1t2 Dt1t3解析：设ob与竖直方向的夹角为，由几何关系得oa与竖直方向的夹角为，环沿oa下滑时的加速度大小为a1gcos，沿ob下滑时的加速度大小为a2gcos，设ob长为L，由几何关系得oa长为Lcos，根据运动学公式有La2t，Lcosa1t，得t，t，由此得到t1t3，故A项错误，BCD项正确答案：BCD8. (多选)如图148所示，水平传送带A、B两端相距x4 m，以v04 m/s的速度(始终保持不变)顺时针运转，今将一小煤块(可视为质点)无初速度地轻放至A端，由于煤块与传送带之间有相对滑动，会在传送带上留下划痕图148已知煤块与传送带间的动摩擦因数0.4，取重力加速度大小g10 m/s2，则煤块从A运动到B的过程中()A煤块从A运动到B的时间是2.25 sB煤块从A运动到B的时间是1.5 sC划痕长度是0.5 mD划痕长度是2 m解析：根据牛顿第二定律，煤块的加速度a4 m/s2，煤块运动到速度与传送带速度相等时的时间t11 s，位移大小x1at2 mx，此后煤块与传送带以相同的速度匀速运动直至B端，所以划痕长度即为煤块相对于传送带的位移大小，即xv0t1x12 m，选项C错误，D正确；x2xx12 m，匀速运动的时间t20.5 s，运动的总时间tt1t21.5 s，选项A错误，B正确答案：BD9(2019年南阳一中月考)(多选)如图149甲所示，质量为M2 kg的木板静止在光滑水平面上，可视为质点的物块(质量设为m)从木板的左侧沿木板表面水平冲上木板物块和木板的速度时间图象如图149乙所示，g10 m/s2，结合图象，下列说法正确的是()图149A可求得物块在前2 s内的位移x5 mB可求得物块与木板间的动摩擦因数0.2C可求得物块的质量m2 kgD可求得木板的长度L2 m解析：物块在前2 s内的位移x1 m21 m5 m，A正确；由题图可知物块加速度大小为a12 m/s2，则g2 m/s2，0.2，B正确；由运动学图象知，两物体加速度大小相同，设物块加速度大小为a1，木板加速度大小为a2，则有mgma1Ma2，则mM2 kg，C正确；由于物块与木板达到共同速度时不清楚二者的相对位置关系，故无法求出木板的长度，D错误答案：ABC10(多选)如图1410所示，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()图1410A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错误，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图141111如图1411所示，上方固定有长方体盒子的斜劈A放在固定的斜面体C的斜面上，在盒子内放有光滑球B，B的直径略小于盒子内侧前、后壁间的距离现使斜劈A在斜面体C上静止不动，此时盒子内侧的M、N点对球B均无压力，以下说法中正确的是 ()A若C的斜面光滑，斜劈A以一定的初速度沿斜面向上滑行，则M点对球B有压力B若C的斜面光滑，斜劈A以一定的初速度沿斜面向上滑行，则N点对球B有压力C若C的斜面粗糙，且斜劈A沿斜面匀速下滑，则M点对球B有压力D若C的斜面粗糙，且斜劈A沿斜面匀速下滑，则N点对球B有压力解析：当斜面光滑，斜劈以一定的初速度沿斜面上滑时，分析斜劈和球整体可知，整体具有相同的加速度，大小为agsin，方向沿斜面向下根据牛顿第二定律，故B球的合力方向沿斜面向下所以B球受重力、底部的支持力以及N对球的弹力可知M点对球无压力，N点对球有压力，故A错误，B正确；斜劈A沿斜面匀速下滑，知B球处于平衡状态，所受重力和底部的支持力平衡所以M、N对球均无压力，故C、D均错误答案：B12(2014年高考江苏卷)(多选)如图1412所示，A、B两物块的质量分别为2m和m，静止叠放在水平地面上A、B间的动摩擦因数为，B与地面间的动摩擦因数为.最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g.现对A施加一水平拉力F，则 ()图1412A当F3mg时，A相对B滑动D无论F为何值，B的加速度不会超过g解析：根据牛顿第二定律、力与运动的关系解题当0Fmg时，A、B皆静止；当mg3mg时，A相对B向右做加速运动，B相对地面也向右加速，选项A错误，选项C正确当Fmg时，A与B共同的加速度ag，选项B正确F较大时，取物块B为研究对象，物块B的加速度最大为a2g，选项D正确答案：BCD二、非选择题13一平直的传送带以速率v2 m/s匀速运行，在A处把物体轻轻地放到传送带上，经过时间t6 s，物体到达B处A、B相距L10 m.(1)物体在传送带上匀加速运动的时间是多少？(2)如果提高传送带的运行速率，物体能较快地传送到B处要让物体以最短的时间从A处传送到B处，传送带的运行速率至少应为多大？(3)若使传送带的运行速率为v10 m/s，则物体从A传送到B的时间又是多少？解析：(1)物体从A到B需经历匀加速运动和匀速运动两个过程，设物体匀加速运动的时间为t1，匀速运动的时间为t2，则t1vt2Lt1t2t联立解得t12 s.(2)为使物体从A至B所用时间最短，物体必须始终处于加速状态，由于物体与传送带之间的滑动摩擦力不变，所以其加速度也不变，而a1 m/s2由2aLv解得vmin2 m/s即传送带的运行速率至少为2 m/s，(3)传送带速率为v10 m/s2 m/s，物体一直做加速度为1 m/s2的匀加速运动，设物体从A至B所用最短的时间为t，则at2Lt s 2s.答案：(1)2 s(2)2 m/s(3)2 s14一长木板置于粗糙水平地面上，木板左端放置一小物块；在木板右方有一墙壁，木板右端与墙壁的距离为4.5 m，如图1413(a)所示t0时刻开始，小物块与木板一起以共同速度向右运动，直至t1 s时木板与墙壁碰撞(碰撞时间极短)碰撞前后木板速度大小不变，方向相反；运动过程中小物块始终未离开木板已知碰撞后1 s时间内小物块的vt图线如图1413(b)所示木板的质量是小物块质量的15倍，重力加速度大小g取10 m/s2.求图1413(1)木板与地面间的动摩擦因数1及小物块与木板间的动摩擦因数2；(2)木板的最小长度；(3)木板右端离墙壁的最终距离解析：(1)规定向右为正方向木板与墙壁相碰前，小物块和木板一起向右做匀变速运动，设加速度为a1，小物块和木板的质量分别为m和M.由牛顿第二定律有1(mM)g(mM)a1由题图可知，木板与墙壁碰前瞬间的速度v14 m/s，由运动学公式得v1v0a1t1x0v0t1a1t式中，t11 s，x04.5 m是木板碰前的位移，v0是小物块和木板开始运动时的速度联立式和题给条件得10.1在木板与墙壁碰撞后，木板以v1的初速度向左做匀变速运动，小物块以v1的初速度向右做匀变速运动设小物块的加速度为a2，由牛顿第二定律有2mgma2由图可得a2式中，t22 s，v20，联立式和题给条件得20.4(2)设碰撞后木板的加速度为a3，经过时间t，木板和小物块刚好具有共同速度v3.由牛顿第二定律及运动学公式得2mg1(Mm)gMa3v3v1a3tv3v1a2t碰撞后至