导学教程高考物理总复习 第三章 牛顿运动定律 第三节 牛顿运动定律的综合应用限时检测 新人教版.doc

牛顿运动定律的综合应用限时检测(限时45分钟，满分100分)一、选择题(每小题6分，共54分)1如图3316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图3316a.b.cl dl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。答案c2 (多选)(2013浙江理综)如图3317所示，总质量为460 kg的热气球，从地面刚开始竖直上升时的加速度为0.5 m/s2，当热气球上升到180 m时，以5 m/s的速度向上匀速运动。若离开地面后热气球所受浮力保持不变，上升过程中热气球总质量不变，重力加速度g10 m/s2。关于热气球，下列说法正确的是图3317a所受浮力大小为4 830 nb加速上升过程中所受空气阻力保持不变c从地面开始上升10 s后的速度大小为5 m/sd以5 m/s匀速上升时所受空气阻力大小为230 n解析刚开始上升时，空气阻力为零，f浮mgma，解得f浮m(ga)460(100.5) n4 830 n，a项正确。加速上升过程，随着速度增大，空气阻力增大，b项错误。浮力和重力不变，而随着空气阻力的增大，加速度会逐渐减小，直至为零，故上升10 s后的速度vat5 m/s，c项错误。匀速上升时，f浮ffmg，所以fff浮mg4 830 n4 600 n230 n，d项正确。答案ad3 (多选)电梯的顶部挂一个弹簧测力计，测力计下端挂了一个重物，电梯匀速直线运动时，弹簧测力计的示数为10 n，在某时刻电梯中的人观察到弹簧测力计的示数变为8 n，关于电梯的运动(如图3318所示)，以下说法正确的是(g取10 m/s2)图3318a电梯可能向上加速运动，加速度大小为4 m/s2b电梯可能向下加速运动，加速度大小为2 m/s2c电梯可能向上减速运动，加速度大小为2 m/s2d电梯可能向下减速运动，加速度大小为4 m/s2解析匀速运动时，f1mg示数为8 n时，mgf2ma解得：a2 m/s2，方向向下，因此物体向下加速运动或向上减速运动，故b、c正确。答案bc4 (多选)(2016温州检测)将一质量为m的物块放在一水平桌面上，用一质量不计的轻绳跨过桌子边缘的定滑轮连接一托盘，如图3319所示，在托盘中放上一定量的砝码。已知盘和砝码的总质量为m，m2m，重力加速度取g，忽略一切摩擦力和阻力。当将托盘由静止释放后，下列描述正确的是图3319a砝码的加速度为gb物块的加速度为c绳子的拉力为mgd盘中的砝码处于完全失重状态解析应用隔离法，对托盘分析，由牛顿第二定律得mgfma，对物块分析，由牛顿第二定律得f2ma，可知加速度大小为ag，故a错误、b正确；将ag代入f2ma得fmg，c正确；由于砝码加速度向下且大小为，所以砝码处于失重状态，但不是完全失重，则d错误。答案bc5(多选)如图3320所示，甲、乙两车均在光滑的水平面上，质量都是m，人的质量都是m，甲车上人用力f推车，乙车上的人用等大的力f拉绳子(绳与轮的质量和摩擦均不计)；人与车始终保持相对静止。下列说法正确的是图3320a甲车的加速度大小为b甲车的加速度大小为0c乙车的加速度大小为d乙车的加速度大小为0解析对甲图中的人和车当成系统，在水平方向的合外力为0(人的推力f是内力)，故a甲0，选项a错误、选项b正确。对乙图中，人拉轻绳的力为f，则绳拉人和绳拉车的力均为f，对人和车的系统，水平合外力为2f，由牛顿第二定律知：a乙，则选项c正确、选项d错误。故选b、c。答案bc6 (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3321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 图3321a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。答案cd7如图3322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的最大值为图3322amg b2mgc3mg 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物体所受的合外力为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c8一长轻质木板置于光滑水平地面上，木板上放质量分别为ma1 kg和mb2 kg的a、b两物块，a、b与木板之间的动摩擦因数都为0.2(最大静摩擦力等于滑动摩擦力)，水平恒力f作用在a物块上，如图3323所示(重力加速度g10 m/s2)。则图3323a若f1 n，则物块、木板都静止不动b若f1.5 n，则a物块所受摩擦力大小为1.5 nc若f4 n，则b物块所受摩擦力大小为4 nd若f8 n，则b物块的加速度为1.0 m/s2解析a物块与板间的最大静摩擦力为2 n，当f2 n时，a物块没有与木板发生相对滑动，a、b与板整体向左加速，选项a错误；若f1.5 n，对a、b及轻质木板整体有a0.5 m/s2，对a物块分析有ffmaa，解得f1 n，选项b错误；若f4 n，则a物块与板发生相对滑动，板对b物块的静摩擦力为2 n，选项c错误；若f8 n，板对b物块的静摩擦力仍为2 n，根据a可得a1 m/s2，选项d正确。答案d9如图3324所示，质量都为m的a、b两物体叠放在竖直弹簧上并保持静止，用大小等于mg的恒力f向上拉b，运动距离h时b与a分离。则下列说法中正确的是图3324ab和a刚分离时，弹簧为原长bb和a刚分离时，它们的加速度为gc弹簧的劲度系数等于d在b与a分离之前，它们做匀加速运动解析在施加外力f前，对a、b整体受力分析可得2mgkx1，a、b两物体分离时，b物体受力平衡，两者加速度恰好为零，选项a、b错误；对物体a，mgkx2，由于x1x2h，所以弹簧的劲度系数为k，选项c正确；在b与a分离之前，由于弹簧弹力逐渐减小，它们的加速度逐渐减小，选项d错误。答案c二、计算题(共46分)10 (15分)如图3325所示，质量分别为ma3 kg、mb1 kg的物块a、b置于足够长的水平面上，在f13 n的水平推力作用下，一起由静止开始向右做匀加速运动，已知a、b与水平面间的动摩擦因数分别为a0.1、b0.2，取g10 m/s2。求：图3325 (1)物块a、b一起做匀加速运动的加速度；(2)物块a对物块b的作用力大小；(3)某时刻a、b的速度为v10 m/s，此时撤去推力f，求撤去推力后物块b滑行的距离。解析(1)设物块a、b一起做匀加速运动的加速度为a，则famagbmbg(mamb)a代入数据解得a2 m/s2方向与力f的方向相同，即方向水平向右(2)设物块a对物块b的作用力大小为f，则fbmbgmba代入数据解得f4 n(3)撤去水平力f后，物块a、b一起做匀减速运动，设加速度大小为a，滑行距离为s，则amagbmbg(mamb)a2asv2联立两式并代入数据解得s40 m。答案(1)2 m/s2，方向水平向右(2)4 n(3)40 m11 (15分)如图3326所示，可看作质点的小物块放在长木板正中间，已知长木板质量为m4 kg，长度为l2 m，小物块质量为m1 kg，长木板置于光滑水平地面上，两物体皆静止。现在用一大小为f的水平恒力作用于小物块上，发现只有当f超过2.5 n时，两物体间才能产生相对滑动，设两物体间的最大静摩擦力大小等于滑动摩擦力大小，重力加速度g10 m/s2。图3326(1)求小物块和长木板间的动摩擦因数。(2)若一开始力f就作用在长木板上，且f12 n，则小物块经过多长时间从长木板上掉下？解析(1)设两物体间的最大静摩擦力为fm，当f2.5 n作用于小物块时，对整体，由牛顿第二定律有f(mm)a对长木板，由牛顿第二定律有fmma联立可得fm2 n小物块在竖直方向上受力平衡，所受支持力nmg，由摩擦力性质有fmmg 解得0.2。(2)f12 n作用于长木板时，两物体发生相对滑动，设长木板、小物块加速度分别为a1、a2对长木板，由牛顿第二定律有ffmma1，解得a12.5 m/s2对小物块，由牛顿第二定律有fmma2，解得a22 m/s2由匀变速直线运动规律，两物体在t时间内的位移为s1a1t2，s2a2t2小物块刚滑下长木板时s1s2l，联立解得t2 s。答案(1)0.2(2)2 s12 (16分)(2016苏州模拟)如图3327所示，木板与水平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。