高三物理一轮总复习 专题3.3 牛顿运动定律的综合应用（含解析）.doc

专题3.3 牛顿运动定律的综合应用课前预习 自我检测1、判断正误，正确的划“”，错误的划“”(1)超重就是物体的重力变大的现象。()(2)失重时物体的重力小于mg。()(3)加速度大小等于g的物体处于完全失重状态。()(4)减速上升的升降机内的物体，物体对地板的压力大于重力。()(5)加速上升的物体处于超重状态。()(6)物体处于超重或失重状态时其重力并没有发生变化。()(7)根据物体处于超重或失重状态，可以判断物体运动的速度方向。()(8)物体处于超重或失重状态，完全由物体加速度的方向决定，与速度方向无关。()(9)整体法和隔离法是指选取研究对象的方法。()(10)站在台秤上的人下蹲过程，台秤示数减小()2. 如图所示，将物体a放在容器b中，以某一速度把容器b竖直上抛，不计空气阻力，运动过程中容器b的底面始终保持水平，下列说法正确的是()a在上升和下降过程中a对b的压力都一定为零b上升过程中a对b的压力大于物体a受到的重力c下降过程中a对b的压力大于物体a受到的重力d在上升和下降过程中a对b的压力都等于物体a受到的重力【答案】a3. 如图所示，质量分别为m和2m的两个小球置于光滑水平面上，且固定在一轻质弹簧的两端，已知弹簧的原长为l，劲度系数为k。现沿弹簧轴线方向在质量为2m的小球上有一水平拉力f，使两球一起做匀加速运动，则此时两球间的距离为（ ）a.b.cl dl【答案】c【解析】两个小球一起做匀加速直线运动，加速度相等，对系统受力分析，由牛顿第二定律可得：f(m2m)a，对质量为m的小球作水平方向受力分析，由牛顿第二定律和胡克定律，可得：kxma，则此时两球间的距离为l，选项c正确。4. 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（ ）amg b2mgc3mg d4mg【答案】c5. (多选) 如图所示，水平传送带a、b两端点相距x4 m，以v02 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点处，已知小煤块与传送带间的动摩擦因数为0.4，g取10 m/s2。由于小煤块与传送带之间有相对滑动，会在传送带上留下划痕。则小煤块从a运动到b的过程中（ ）a小煤块从a运动到b的时间是 sb小煤块从a运动到b的时间是2.25 sc划痕长度是4 md划痕长度是0.5 m【答案】bd【解析】小煤块刚放上传送带后，加速度ag4 m/s2，由v0at1可知，小煤块加速到与传送带同速的时间为t10.5 s，此时小煤块运动的位移x1t10.5 m，而传送带的位移为x2v0t11 m，故小煤块在带上的划痕长度为lx2x10.5 m，d正确、c错误；之后的xx13.5 m，小煤块匀速运动，故t21.75 s，故小煤块从a运动到b的时间tt1t22.25 s，a错误、b正确。课堂讲练 典例分析考点一对超重、失重的理解【典例1】(多选)(2015江苏高考)一人乘电梯上楼，在竖直上升过程中加速度a随时间t变化的图线如图所示，以竖直向上为a的正方向，则人对地板的压力()at2 s时最大bt2 s时最小ct8.5 s时最大 dt8.5 s时最小【答案】ad【反思总结】对超重、失重的理解(1)不论超重、失重或完全失重，物体的重力都不变，只是“视重”改变。(2)物体是否处于超重或失重状态，不在于物体向上运动还是向下运动，而在于物体具有向上的加速度还是向下的加速度，这也是判断物体超重或失重的根本所在。(3)当物体处于完全失重状态时，重力只有使物体产生ag的加速度效果，不再有其他效果。此时，平常一切由重力产生的物理现象都会完全消失，如单摆停摆、天平失效、液体不再产生压强和浮力等。【跟踪短训】1. (多选) 如图甲所示，在电梯箱内轻绳ao、bo、co连接吊着质量为m的物体，轻绳ao、bo、co对轻质结点o的拉力分别为f1、f2、f3。现电梯箱竖直向下运动，其速度v随时间t的变化规律如图乙所示，重力加速度为g，则()a在0t1时间内，f1与f2的合力等于f3b在0t1时间内，f1与f2的合力大于mgc在t1t2时间内，f1与f2的合力小于f3d在t1t2时间内，f1与f2的合力大于mg【答案】ad考点二动力学中整体法与隔离法的应用【典例2】(多选)如图所示，用同种材料制成的质量分别为m1、m2的两个物体中间用一轻弹簧连接，在下列四种情况下，用大小相同的拉力f均作用在m1上，使m1、m2做加速运动：拉力水平，m1、m2在光滑的水平面上加速运动；拉力水平，m1、m2在粗糙的水平面上加速运动；拉力平行于倾角为的斜面，m1、m2在光滑的斜面上沿斜面向上加速运动；拉力平行于倾角为的斜面，m1、m2在粗糙的斜面上沿斜面向上加速运动用l1、l2、l3、l4依次表示弹簧在以上四种情况下的伸长量，则下列选项正确的是()al3l4 bl3l4 cl1v时，可能一直减速，也可能先减速再匀速(2)v0v返回时速度为v，当v0v返回时速度为v02.滑块在水平传送带上运动常见的4个情景项目图示滑块可能的运动情况情景1(1)可能一直加速(2)可能先加速后匀速情景2(1)可能一直加速(2)可能先加速后匀速(3)可能先以a1加速后以a2加速情景3(1)可能一直加速(2)可能先加速后匀速(3)可能一直匀速(4)可能先以a1加速后以a2加速情景4(1)可能一直加速(2)可能一直匀速(3)可能先减速后反向加速【跟踪短训】7. 如图所示，倾角为37，长为l 16 m的传送带，转动速度为v 10 m/s，动摩擦因数 0.5，在传送带顶端a处无初速度地释放一个质量为m 0.5 kg的物体已知sin 370.6，cos 370.8。g 10 m/s2 .求：(1) 传送带顺时针转动时，物体从顶端a滑到底端b的时间；(2) 传送带逆时针转动时，物体从顶端a滑到底端b的时间【答案】(1)4 s(2)2 s向下运动，受到沿传送带向上的滑动摩擦力摩擦力发生突变，设当物体下滑速度大于传送带转动速度时物体的加速度为a2，则 a22 m/s2x2lx111 m又因为x2vt2a2t，则有10t2t11解得：t21 s(t211 s舍去)所以t总t1t22 s.考点六滑块、滑板模型【典例6】(多选)(2014江苏高考)如图所示，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()a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【答案】bcd【反思总结】1.模型特点涉及两个物体，并且物体间存在相对滑动。2.两种位移关系滑块由滑板的一端运动到另一端的过程中，若滑块和滑板同向运动，位移之差等于板长；反向运动时，位移之和等于板长。3.解题思路(1)审题建模：求解时应先仔细审题，清楚题目的含义、分析清楚每一个物体的受力情况、运动情况。(2)求加速度：准确求出各物体在各运动过程的加速度(注意两过程的连接处加速度可能突变)。(3)明确关系：找出物体之间的位移(路程)关系或速度关系是解题的突破口。求解中更应注意联系两个过程的纽带，每一个过程的末速度是下一个过程的初速度。【跟踪短训】8. 如图所示，质量m 1 kg的木板a静止在水平地面上，在木板的左端放置一个质量m 1 kg的铁块b (大小可忽略)，铁块与木块间的动摩擦因数1 0.3，木板长l 1 m，用f 5 n的水平恒力作用在铁块上，g取10 m/s2。(1) 若水平地面光滑，计算说明铁块与木板间是否会发生相对滑动；(2) 若木板与水平地面间的动摩擦因数20.1，求铁块运动到木板右端所用的时间。【答案】(1)不会(2) s【解析】(1)a、b之间的最大静摩擦力为fm1mg0.3110 n3 n假设a、b之间不发生相对滑动，则对a、b整体：f(mm)a对a：fabma解得：fab2.5 n因fabff2，所以木板一定静止不动；设小木块在木板上滑行的距离为x，v22gx，解得x2 ml5 m，所以小木块不能滑出木板，a正确。4. 如图所示，在竖直平面内建立直角坐标系xoy，该平面内有am、bm、cm三条光滑固定轨道，其中a、c两点处于同一个圆上，c是圆上任意一点，a、m分别为此圆与y、x轴的切点。b点在y轴上且bmo60，o为圆心。现将a、b、c三个小球分别从a、b、c点同时由静止释放，它们将沿轨道运动到m点，如所用时间分别为ta、tb、tc，则ta、tb、tc大小关系是()atatctb btatctb ctatctbd由于c点的位置不确定，无法比较时间大小关系【答案】b【解析】由等时圆模型可知，a、c在圆周上，b点在圆周外，故tatctb，b正确。5. 如图所示，在光滑水平面上有一质量为m1的足够长的木板，其上叠放一质量为m2的木块。假定木块和木板之间的最大静摩擦力和滑动摩擦力相等。现给木块施加一随时间t增大的水平力fkt(k是常数)，木板和木块加速度的大小分别为a1和a2。下列反映a1和a2变化的图线中正确的是(如下图所示)（ ）【答案】a综合应用6. 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f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之间的关系如图乙所示(g10 m/s2)，则下列结论正确的是()a物体与弹簧分离时，弹簧处于压缩状态b弹簧的劲度系数为5 n/cmc物体的质量为2 kgd物体的加速度大小为10 m/s2【答案】bc【解析】初始，物体静止在弹簧上面，弹簧弹力与重力平衡，施加f后即为合力，所以有10 nma，此后物体匀加速上升，弹力逐渐变小，当弹簧恢复原长后，物块和弹簧分离，选项a错合力为30 nmgma，整理得物体重力mg20 n，质量m2 kg，选项c正确加速度a5 m/s2，选项d错从初始弹簧弹力等于重力到弹簧恢复原长，位移为4 cm，即弹力等于重力时，弹簧形变量为x4 cm，劲度系数kmg/x5 n/cm，选项b正确正确选项为bc.7. 如图所示,一固定杆与水平方向夹角为,将一质量为m1的滑块套在杆上,通过轻绳悬挂一个质量为m2的小球,杆与滑块之间的动摩擦因数为.若滑块与小球保持相对静止以相同的加速度a一起运动,此时绳子与竖直方向夹角为,且,则滑块的运动情况是()a. 沿着杆减速下滑 b. 沿着杆减速上滑c. 沿着杆加速下滑 d. 沿着杆加速上滑【答案】b8. (多选) 将一倾角为的斜面体固定在水平面上，用一小段轻绳连接两个物块a和b放在斜面上，如图所示。已知a的质量为m1、b的质量为m2，且两物块与斜面间的动摩擦因数相同，现有一沿斜面向上的恒力f作用在物块a上，使两物块沿斜面向上运动，则轻绳对物块b的拉力（ ）a斜面的倾角越大，拉力越大b物块b与斜面间的动摩擦因数越大，拉力越大c恒力f越大，拉力越大d轻绳的拉力为ft，与两物块质量有关【答案】cd【解析】对整体分析，由牛顿第二定律得：f(m1m2)gsin (m1m2)gcos (m1m2)a，所以agsin gcos ，对b分析有ftm2gsin 2gcos m2a，联立解得ft，则绳子的拉力与斜面的倾角无关，与物块的斜面间的动摩擦因数无关，与恒力f的大小和两物块的质量有关，则答案为c、d。9. 如图所示，质量m8 kg的小车放在光滑的水平面上，在小车左端加一水平推力f8 n，当小车向右运动的速度达到1.5 m/s时，在小车前端轻轻地放上一个大小不计，质量为m2 kg的小物块，物块与小车间的动摩擦因数0.2，小车足够长。(g10 m/s2) 求：(1) 小物块放上后，小物块及小车的加速度各为多大？(2) 经多长时间两者达到相同的速度？(3) 从小物块放上小车开始，经过t 1.5 s小物块通过的位移大小为多少？【答案】(1)2 m/s20.5 m/s2(2)1 s2.1 m这0.5 s内的位移s2vtat21.1 m通过的总位移ss1s22.1 m10. 一水平传送带以2.0 m/s 的速度顺时针传动，水平部分长为2.0 m。其右端与一倾角为37的光滑斜