（通用版）2021版高考物理大一轮复习 课后限时集训9 牛顿运动定律的综合应用.doc

课后限时集训9牛顿运动定律的综合应用建议用时：45分钟1.(2019山东大学附中二模)如图所示，物块a、b质量相等，在恒力f作用下，在水平面上做匀加速直线运动。若物块与水平面间接触面光滑，物块a的加速度大小为a1，物块a、b间的相互作用力大小为fn1；若物块与水平面间接触面粗糙，且物块a、b与水平面间的动摩擦因数相同，物块b的加速度大小为a2，物块a、b间的相互作用力大小为fn2。则下列说法正确的是()aa1a2，fn1fn2ba1a2，fn1fn2ca1a2，fn1fn2da1a2，fn1fn2d设a、b的质量为m，接触面光滑时，对整体分析有a1，对b分析fn1mba1。接触面粗糙时，对整体分析有a2g，可知a1a2；对b分析有fn2ma2mg，则fn1fn2。故d正确。2用外力f拉一物体使其做竖直上升运动，不计空气阻力，加速度a随外力f的变化关系如图所示，下列说法正确的是()a物体的质量为b地球表面的重力加速度为2a0c当a0时，物体处于失重状态d当aa1时，拉力fa1a当f0时aa0，此时的加速度为重力加速度，故ga0，所以b错误。当a0时，拉力ff0，拉力大小等于重力，故物体的质量为，所以a正确。当a0时，加速度方向竖直向上，物体处于超重状态，所以c错误。当aa1时，由牛顿第二定律得fmgma1，又m、ga0，故拉力f(a1a0)，所以d错误。3.(多选)(2019山东泰安二模)如图所示，一足够长的木板静止在粗糙的水平面上，t0时刻滑块从板的左端以速度v0水平向右滑行，木板与滑块间存在摩擦，且最大静摩擦力等于滑动摩擦力。滑块的vt图象可能是()abcdac滑块滑上木板，受到木板对滑块向左的滑动摩擦力，做匀减速运动，若木块对木板的摩擦力大于地面对木板的摩擦力，则木板做匀加速直线运动，当两者速度相等时，一起做匀减速运动。设木块与木板间的动摩擦因数为1，木板与地面间的动摩擦因数为2，木块的质量为m，木板的质量为m，知木板若滑动，则1mg2(mm)g，最后一起做匀减速运动，加速度a2g，开始时木块做匀减速运动的加速度大小为a1g2g，知图线的斜率变小，故c正确，d错误。若1mg2(mm)g，则木板不动，滑块一直做匀减速运动，故a正确。由于地面有摩擦力，最终木块和木板不可能一起做匀速直线运动，故b错误。4.(2019山东师范大学附中模拟)如图所示，一质量为m2 kg、倾角为45的斜面体放在光滑水平地面上，斜面上叠放一质量为m1 kg的光滑楔形物块，物块在水平恒力f的作用下与斜面体一起恰好保持相对静止地向右运动。重力加速度取g10 m/s2。下列判断正确的是()a物块对斜面的压力大小fn5 nb斜面体的加速度大小为a10 m/s2c水平恒力大小f15 nd若水平作用力f作用到m上系统仍保持相对静止，则f将变小c对m、m整体分析，受重力、支持力和推力，根据牛顿第二定律可得，水平方向：f(mm)a；竖直方向：n(mm)g；再对m分析，受重力、压力fn、支持力，根据牛顿第二定律可得，水平方向：fnsin ma；竖直方向：fncos mgn；联立解得：a5 m/s2；f15 n；fn10 n，故a、b错误，c正确；若水平作用力f作用到m上系统仍保持相对静止，则对整体：f(mm)a；对m：mgtan 45ma，解得f(mm)g30 n，即f变大，故d错误。5.(多选)如图所示，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。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端运动到b端的过程中()a煤块从a端运动到b端的时间是2.25 sb煤块从a端运动到b端的时间是1.5 sc划痕长度是0.5 md划痕长度是2 mbd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d正确，c错误；x2xx12 m，匀速运动的时间t20.5 s，运动的总时间tt1t21.5 s，选项b正确，a错误。6(2019江苏高考)如图所示，质量相等的物块a和b叠放在水平地面上，左边缘对齐。a与b、b与地面间的动摩擦因数均为。先敲击a，a立即获得水平向右的初速度，在b上滑动距离l后停下。接着敲击b，b立即获得水平向右的初速度，a、b都向右运动，左边缘再次对齐时恰好相对静止，此后两者一起运动至停下。最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g。求：(1)a被敲击后获得的初速度大小va；(2)在左边缘再次对齐的前、后，b运动加速度的大小ab、ab；(3)b被敲击后获得的初速度大小vb。解析本题通过板块组合模型考查了牛顿运动定律的综合应用，考查了学生的综合分析能力与应用数学知识处理物理问题的能力，体现了科学思维中的模型建构、科学推理等素养要素。a、b的运动过程如图所示(1)由牛顿运动定律知，a加速度的大小aag匀变速直线运动2aalv解得va。(2)设a、b的质量均为m对齐前，b所受合外力大小f3mg由牛顿运动定律fmab，得ab3g对齐后，a、b所受合外力大小f2mg由牛顿运动定律f2mab，得abg。(3)经过时间t，a、b达到共同速度v，位移分别为xa、xb，a加速度的大小等于aa则vaat，vvbabtxaaat2，xbvbtabt2且xbxal解得vb2。答案(1)(2)3gg(3)27(2019马鞍山检测)两物块a、b并排放在水平地面上，且两物块接触面为竖直面，现用一水平推力f作用在物块a上，使a、b由静止开始一起向右做匀加速运动，如图甲所示，在a、b的速度达到6 m/s时，撤去推力f。已知a、b质量分别为ma1 kg、mb3 kg，a与水平面间的动摩擦因数为0.3，b与地面没有摩擦，b物块运动的vt图象如图乙所示。g取10 m/s2，求：甲乙(1)推力f的大小；(2)a物块刚停止运动时，物块a、b之间的距离。解析(1)在水平推力f作用下，物块a、b一起做匀加速运动，加速度为a，由b物块的vt图象得，a m/s23 m/s2对于a、b整体，由牛顿第二定律得fmag(mamb)a，代入数据解得f15 n。(2)设物块a做匀减速运动的时间为t，撤去推力f后，a、b两物块分离，a在摩擦力作用下做匀减速运动，b做匀速运动，对a，由magmaaa，解得aag3 m/s2t s2 s物块a通过的位移xat6 m物块b通过的位移xbv0t62 m12 m物块a刚停止时a、b间的距离xxbxa6 m。答案(1)15 n(2)6 m8.(多选)如图所示，白色传送带保持v010 m/s的速度逆时针转动，现将一质量为0.4 kg的煤块轻放在传送带的a端，煤块与传送带间动摩擦因数0.5，传送带ab两端距离x16 m，传送带倾角为37，(sin 370.6，cos 370.8，g取10 m/s2)()a煤块从a端运动到b端所经历的时间为2 sb煤块从a端运动到b端相对传送带的位移为6 mc煤块从a端运动到b端画出的痕迹长度为5 md煤块从a端运动到b端摩擦产生的热量为6.4 jac煤块刚放上传送带时的加速度大小为a1gsin 37gcos 376 m/s20.58 m/s210 m/s2，则煤块速度达到传送带速度的时间为：t1 s1 s，位移为：x1 m5 m，煤块速度达到传送带速度后的加速度为：a2gsin 37gcos 376 m/s24 m/s22 m/s2，根据xx1v0t2a2t代入数据解得：t21 s，则煤块从a端运动到b端所经历的时间为：tt1t22 s，故a正确。煤块速度达到传送带速度时，相对位移大小x1v0t1x110 m5 m5 m，物块速度达到传送带速度后相对位移的大小x2xx1v0t211 m101 m1 m，则相对位移的大小xx1x25 m1 m4 m，故b错误。留下的痕迹长度xx15 m，故c正确。摩擦产生的热量qmgcos 37x1mgcos 37x20.540.85 j0.540.81 j9.6 j，故d错误。9(多选)(2019滨州二模)如图所示，小车分别以加速度a1、a2、a3、a4向右做匀加速运动，bc是固定在小车上的水平横杆，物块m穿在杆上，m通过细线悬吊着小物体m，m在小车的水平底板上，加速度为a1、a2时，细线在竖直方向上，全过程中m始终未相对杆bc移动，m、m与小车保持相对静止，m受到的摩擦力大小分别为f1、f2、f3、f4，则以下结论正确的是()a若，则b若，则c若，则d若，则cd对第一、二幅图有：若，对m根据牛顿第二定律有：fma，则，故选项a错误；对第二、三幅图有：f2ma2，设细线的拉力为f，则f3fsin ma3，若，则，故选项b错误；对第三、四幅图有：对m和m整体分析：f(mm)a，若，则，故选项c正确；m水平方向有：f3sin ma3、f4sin ma4，竖直方向有：f3cos mg、f4cos mg，解得a3gtan 、a4gtan ，若，则，故选项d正确。10(2019渤海高中模拟)如图所示，传送带的倾角37，从a到b长度为16 m，传送带以10 m/s的速度逆时针转动。在传送带上a端无初速度地放一个质量为m0.5 kg的黑色煤块，它与传送带之间的动摩擦因数为0.5。煤块在传送带上经过会留下黑色划痕。已知sin 370.6，cos 370.8，g取10 m/s2，求：(1)煤块从a到b的时间；(2)煤块从a到b的过程中传送带上留下划痕的长度；(3)若传送带逆时针转动的速度可以调节，煤块从a点到达b点的最短时间是多少？解析(1)开始阶段，由牛顿第二定律得mgsin mgcos ma1所以a1gsin gcos 解得a110 m/s2煤块加速至与传送带速度相等时需要的时间为t1 s1 s煤块发生的位移为x1a1t1012 m5 m16 m所以煤块加速到10 m/s时仍未到达b点，此后摩擦力方向改变；第二阶段有mgsin mgcos ma2解得a22 m/s2设第二阶段煤块滑动到b点的时间为t2，则labx1vt2a2t解得t21 s煤块从a到b的时间tt1t21 s1 s2 s。(2)第一阶段煤块的速度小于传送带速度，煤块相对传送带向上移动，煤块与传送带的相对位移大小为x1vt1x1101 m5 m5 m故煤块相对于传送带上移5 m第二阶段煤块的速度大于传送带速度，煤块相对传送带向下移动，煤块相对于传送带的位移大小为x2(labx1)vt2解得x21 m即煤块相对传送带下移1 m故传送带表面留下黑色炭迹的长度为lx15 m。(3)若增加传送带的速度，煤块一直以加速度a1做匀加速运动时，从a运动到b的时间最短，则有laba1t可得tmin s。答案(1)2 s(2)5 m(3) s11(2019开封模拟)如图甲所示，一长方体木板b放在水平地面上，木板b的右端放置着一个小铁块a，在t0时刻，同时突然给a、b初速度，其中a的初速度大小为va1 m/s，方向水平向左；b的初速度大小为vb14 m/s，方向水平向右，木板b运动的vt图象如图乙所示。已知a、b的质量相等，a与b及b与地面之间均有摩擦(动摩擦因数不等)，a与b之间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，a始终没有滑出b，取重力加速度g10 m/s2。(提示：t3 s时刻，a、b达到共同速度v2 m/s；3 s时刻至a停止运动前，a向右运动的速度始终大于b的速度)求：甲乙(1)小铁块a向左运动相对地面的最大位移；(2)b运动的时间及b运动的位移大小。解析(1)由题图乙可知，03 s内a做匀变速运动，速度由va1 m/s变为v2 m/s则其加速度大小为aa m/s21 m/s2，方向水平向右。当a水平向左运动速度减为零时，向左运动的位移最大，则s0.5 m。(2)设a与b之间的动摩擦因数为1，由牛顿第二定律得1m