【导与练】（浙江专用）高考物理大一轮总复习 第三章 第4课时 牛顿运动定律的应用二知能达标训练(1).doc

第4课时牛顿运动定律的应用二 【测控导航】知识点题号1.连接体问题1、2、3、62.临界问题4、5、7、10、113.多过程问题8、9一、单项选择题1.如图所示,在水平面上的箱子内,带异种电荷的小球a、b用绝缘细线分别系于上、下两边,处于静止状态.地面受到的压力为n,球b所受细线的拉力为f.剪断连接球b的细线后,在球b上升过程中地面受到的压力(d)a.小于n b.等于nc.等于n+f d.大于n+f解析:剪断连接球b的细线后,b球会向上加速,造成两球之间的静电力f电增大,剪断前由整体法n=mg+mag+mbg,f电=mbg+f.剪断后对箱和a球有n=mg+mag+f电=n-mbg+f电,由于f电f电,所以nn+f,故选d.b球向上加速运动,处于超重状态,系统其他部分是静止的,所以可认为整体是超重,由超重的规律可知地面受到的压力大于n+f.2.(2013池州模拟)某大型游乐场内的新型滑梯可以等效为如图所示的物理模型,一个小朋友在ab段的动摩擦因数1tan ,他从a点开始下滑,滑到c点恰好静止,整个过程中滑梯保持静止状态.则该小朋友从斜面顶端a点滑到底端c点的过程中(a)a.地面对滑梯的摩擦力方向先水平向左,后水平向右b.地面对滑梯始终无摩擦力作用c.地面对滑梯的支持力的大小始终等于小朋友和滑梯的总重力的大小d.地面对滑梯的支持力的大小先大于、后小于小朋友和滑梯的总重力的大小解析:小朋友在ab段沿滑梯向下匀加速下滑,在bc段向下匀减速下滑,因此小朋友和滑梯组成的系统水平方向的加速度先向左后向右,则地面对滑梯的摩擦力即系统水平方向合外力先水平向左,后水平向右,选项a正确,选项b错误;系统在竖直方向的加速度先向下后向上,因此系统先失重后超重,故地面对滑梯的支持力的大小先小于后大于小朋友和滑梯的总重力的大小,选项c、d错误.3.如图所示,质量为m的封闭箱子内装有质量为m的物体,物体刚好同箱子的顶部与底部相接触.现以某一初速度向上竖直将箱子抛出,至最高点后又落回地面,箱子在运动过程中受到的空气阻力大小与速度大小成正比.则(a)a.上升过程中,箱对物体的弹力逐渐减小b.下落过程中,箱对物体的弹力始终为零c.上升时间大于下落时间d.上升过程中箱子处于超重状态,下降过程中箱子处于失重状态解析:由于箱子所受空气阻力大小与速度大小成正比,故可设大小为kv.以整体为研究对象,上升过程中满足(m+m)g+kv=(m+m)a,系统的加速度a=g+kvm+m,即加速度的大小随着高度的增加而减小,且ag,由此可知,箱子内的物体受到箱子顶部对它的压力,故有mg+fn=ma,a减小,压力fn也减小,选项a正确,选项b错误;下降过程中,对整体有(m+m)g-kv=(m+m)a,即a=g-kvm+m,上升过程中的加速度a大于下降过程中的加速度a,故上升时间小于下落时间,选项c错误;因箱子无论上升还是下降加速度方向都向下,所以箱子均处于失重状态,选项d错误.4.如图(a)所示,用一水平外力f推着一个静止在倾角为的光滑斜面上的物体,逐渐增大f,物体做变加速运动,其加速度a随外力f变化的图象如图(b)所示,若重力加速度g取10 m/s2,根据图(b)中所提供的信息不能计算出(d)a.物体的质量b.斜面的倾角c.物体能静止在斜面上所施加的最小外力d.加速度为6 m/s2时物体的速度解析:分析物体受力,由牛顿第二定律得:fcos -mgsin =ma,由f=0时,a=-6 m/s2,得=37.由a=cosmf-gsin 和af图线知:6-230-20=cos37m,得:m=2 kg,物体静止时的最小外力fmincos =mgsin ,fmin=mgtan =15 n,无法求出物体加速度为6 m/s2时的速度,因物体的加速度是变化的,对应时间也未知,故选d.5.如图所示,光滑水平面上放置质量分别为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(c)a.mgb.2mgc.3mgd.4mg解析:当a、b之间恰好不发生相对滑动时,力f最大,此时,a物体所受的合外力为mg,由牛顿第二定律知aa=mgm=g,对于a、b整体,加速度a=aa=g,由牛顿第二定律得f=3ma=3mg.选项c正确.二、不定项选择题6.如图所示,材料相同质量不等的木块a和b的质量分别为m1和m2,置于水平桌面上.当水平力f作用于左端a上,两物体一起做匀加速运动时,a、b间作用力大小为f1,当用同样大小的水平力f作用于右端b上,两物体一起做匀加速运动时,a、b间作用力大小为f2,则(ac)a.在两次作用过程中,物体的加速度的大小相等b.在两次作用过程中,f1+f2fc.在两次作用过程中,f1+f2=fd.在两次作用过程中,f1f2=m1m2解析:由于题设中只给出木块a和b的材料相同,没有给出桌面是否光滑,所以可设木块与桌面之间的动摩擦因数为.此时,对a、b整体分析易知两次受力f作用所产生的加速度大小相等,a=f-(m1+m2)gm1+m2=fm1+m2-g,即选项a正确;第一种情况下,以b为研究对象,有f1-m2g=m2a,所以f1=m2fm1+m2,第二种情况下,以a为研究对象,有f2-m1g=m1a,所以f2=m1fm1+m2,因此,f1+f2=f,f1f2=m2m1,选项c正确,选项b、d错误.7.(2012江苏苏州高三月考)一个单摆悬挂在小车上,随小车沿斜面下滑.图中虚线垂直于斜面,虚线平行于斜面,虚线沿竖直方向.下列说法中正确的是(ad)a.如果斜面是光滑的,摆线将与虚线重合 b.如果斜面是光滑的,摆线将与虚线重合 c.如果斜面粗糙且tan , 摆线将位于之间 解析:如果斜面是光滑的,对整体知a=gsin ,而重力沿斜面向下的分力产生的加速度正好是gsin ,此时绳沿斜面方向不产生加速度,绳与斜面应垂直,选项a正确,b错误;当=tan 时,a=0,摆线将与虚线重合;如果斜面粗糙且0,合力方向沿斜面向下,摆线将位于之间,选项c错误;如果斜面粗糙且tan ,对整体知a=gsin -gcos 0,合力方向沿斜面向上,摆线将位于之间,因为垂直斜面方向没有加速度,摆线不能越过,选项d正确.8.(2013绍兴联考)如图所示,质量m=8 kg的小车放在水平光滑的平面上,在小车左端加一水平恒力f,f=8 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m=2 kg的小物块,物块与小车间的动摩擦因数=0.2,小车足够长(取g=10 m/s2).则从小物块放上小车开始到两者相对静止的时间t和两者共同的速度v分别为(bd)a.t=0.75 sb.t=1 sc.v=1.5 m/sd.v=2 m/s解析:开始一段时间内,小物块相对小车滑动,两者相互作用的滑动摩擦力大小为ff=mg=4 n,小物块由此而产生的加速度为am=g=2 m/s2,从静止开始运动.小车在推力和摩擦力作用下加速,加速度为am=f-ffm=0.5 m/s2,初速度为v0=1.5 m/s.设经过时间t两者达到共同速度,则有:v=amt=v0+amt,代入数据可得:t=1 s,v=2 m/s.所以选项b、d正确,选项a、c错误.三、非选择题9.(2013合肥模拟)如图所示,物体在有动物毛皮的斜面上运动.由于毛皮表面的特殊性,引起物体的运动有如下特点:顺着毛的生长方向运动时毛皮产生的阻力可以忽略;逆着毛的生长方向运动会受到来自毛皮的滑动摩擦力. (1)试判断如图所示情况下,物体在上滑还是下滑时会受到摩擦力?(2)一物体在有动物毛皮的斜面底端以初速度v0=2 m/s冲上足够长的斜面,斜面的倾斜角为=30,过了t=1.2 s物体回到出发点.若认为毛皮产生滑动摩擦力时,动摩擦因数为定值,g取10 m/s2,则的值为多少?解析:(1)因毛的生长方向向上,故物体上滑时不受摩擦力,而下滑时受到摩擦力.(2)上滑过程:mgsin =ma1,v0-a1t1=0,x=v022a1,下滑过程:mgsin -mgcos =ma2,x=12a2t22,又t=t1+t2,以上各式联立可求得=340.433.答案:(1)下滑时受摩擦力(2)0.433物体的“往、返运动问题”中,不同过程受力情况也可能不同,一定要由牛顿第二定律计算出不同过程的加速度值,才能准确求解出位移、速度、时间等物理量.10.(2013台州月考)如图所示,质量m=10 kg的小球挂在倾角=45的光滑斜面的固定铁杆上,g取10 m/s2,求: (1)当斜面和小球以a1=g2的加速度一起向右匀加速运动时,小球对细线的拉力和对斜面的压力分别为多大?(2)当斜面和小球都以a2=3g的加速度向右匀加速运动时,小球对细线的拉力和对斜面的压力又分别为多大?解析:先求出小球刚要离开斜面这一临界状态时的加速度,这时fn=0,受力情况如图(甲)所示,竖直方向fsin =mg,水平方向fcos =ma0,由此得a0=gtan=g.(1)当斜面和小球以a1向右匀加速运动时,由于a1a0,可知这时小球已脱离斜面,因此其受力情况如图(丙)所示.若细线与水平方向的夹角为,则竖直方向f2sin =mg,水平方向f2cos =ma2两式平方相加得:f2=m2g2+m2a22=200 n.由牛顿第三定律知:当以加速度a1运动时,小球对细线的拉力为752 n,对斜面的压力为252 n;当以加速度a2运动时,小球对绳的拉力为200 n,对斜面的压力为0.答案:(1)752 n252 n(2)200 n011.(2013年山东理综)如图所示,一质量m=0.4 kg的小物块,以v0=2 m/s的初速度,在与斜面成某一夹角的拉力f作用下,沿斜面向上做匀加速运动,经t=2 s的时间物块由a点运动到b点,a、b之间的距离l=10 m.已知斜面倾角=30,物块与斜面之间的动摩擦因数=33.重力加速度g取10 m/s2. (1)求物块加速度的大小及到达b点时速度的大小.(2)拉力f与斜面的夹角多大时,拉力f最小?拉力f的最小值是多少?解析:(1)设物块加速度的大小为a,到达b点时速度的大小为vb,由运动学公式得l=v0t+12at2vb=v0+at联立式,代入数据得a=3 m/s2vb=8