2014届高考物理一轮复习 第三章 专题3 牛顿运动定律的应用(二)备考典题精炼 粤教版

1 第三章第三章 专题专题 3 3 牛顿运动定律的应用牛顿运动定律的应用 二二 课时活页卷 一 单项选择题 经典题 1 为了节省能量 某商场安装了智能化的电动扶梯 无人乘行时 扶梯运 转得很慢 有人站上扶梯时 它会先慢慢加速 再匀速运转 一顾客乘扶梯上楼 恰好经 历了这两个过程 如图所示 那么下列说法中正确的是 A 顾客始终受到三个力的作用 B 顾客始终处于超重状态 C 顾客对扶梯作用力的方向先指向左下方 再竖直向下 D 顾客对扶梯作用力的方向先指向右下方 再竖直向下 答案 C 解析 人加速运动时 受重力 支持力和水平向右的静摩擦力作用 扶梯对人的 作用力指向右上方 人对扶梯的作用力指向左下方 当人匀速运动时 人只受重力和竖直 向上的支持力作用 所以仅 C 项正确 2013 广东梅州中学月考 2 如图甲所示 在粗糙的水平面上 质量分别为m和 M m M 1 2 的物块A B用轻弹簧相连 两物块与水平面间的动摩擦因数相同 当用 水平力F作用于B上且两物块共同向右加速运动时 弹簧的伸长量为x1 当用同样大小的 力F竖直加速提升两物块时 如图乙所示 弹簧的伸长量为x2 则x1 x2等于 A 1 1 B 1 2 C 2 1 D 2 3 答案 A 解析 由牛顿第二定律知 物块水平放置时 F m M g M m a1 kx1 mg ma1 可得x1 物块竖直放置时 F m M g M m Fm M mk a2 kx2 mg ma2 x2 故x1 x2 1 1 A 项正确 Fm m M k 2 经典题 3 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 A mg B 2 mg C 3 mg D 4 mg 答案 C 解析 当A B之间恰好不发生相对滑动时力F最大 此时 对A物体 所受的合 外力为 mg 由牛顿第二定律知aA g mg m 对于A B整体 加速度a aA g 由牛顿第二定律得F 3ma 3 mg C 项正确 2013 广东茂名一中月考 4 如图所示 质量为M的长平板车放在光滑的倾角为 的斜面上 车上站着一质量为m的人 若要平板车静止在斜面上 车上的人必须 A 匀速向下奔跑 B 以加速度a gsin 向下加速奔跑 M m C 以加速度a 1 gsin 向下加速奔跑 M m D 以加速度a 1 gsin 向上加速奔跑 M m 答案 C 解析 以车为研究对象 在平行于斜面方向和垂直于斜面方向建立坐标系 如图 所示 因为车静止不动 即两个方向上合力都为零 x方向 f Mgsin 0 所以摩擦 力 人对车 沿斜面向上 大小等于Mgsin 故人受车的作用力沿斜面向下 以人为研究对象受力分析如图所示 3 则有f mgsin ma f f 所以a 1 gsin 故 C 项正确 M m 二 双项选择题 5 某人在地面上用弹簧测力计称得其体重为 490 N 他将弹簧测力计移至电梯内称其 体重 t0至t3时间段内 弹簧测力计的示数如图所示 电梯运行的v t图像可能是图中的 取电梯向上运动的方向为正方向 答案 AD 解析 由G t图像知 t0 t1时间内具有向下的加速度 t1 t2时间内匀速或静 止 t2 t3时间内具有向上的加速度 因此其运动情况可能是 t0 t3时间内 Error 故 A D 两项正确 6 电梯内的地板上竖直放置一根轻质弹簧 弹簧上方有一质量为m的物体 当电梯静 止时弹簧被压缩了x 当电梯运动时弹簧又被压缩了x 试判断电梯运动的可能情况是 A 以大小为 2g的加速度加速上升B 以大小为 2g的加速度减速上升 C 以大小为g的加速度加速上升D 以大小为g的加速度减速下降 答案 CD 解析 物体静止时 kx mg 当电梯运动时 取向上为正方向 由牛顿第二定律 得 2kx mg ma 解得 a g 方向竖直向上 因此电梯可能以大小为g的加速度加速上 升 也可能以大小为g的加速度减速下降 故 A B 均错误 C D 正确 7 在 2009 年第 11 届全运会上 福建女选手郑幸娟以 背越式 成功地跳过了 1 95 m 的高度 成为全国冠军 若不计空气阻力 则下列说法正确的是 A 下落过程中她处于失重状态 B 起跳以后上升过程她处于超重状态 C 起跳时地面对她的支持力等于她对地面的压力 D 起跳时地面对她的支持力大于她对地面的压力 4 答案 AC 解析 无论是上升过程还是下落过程 运动员的加速度始终向下 所以她处于失 重状态 A 项正确 B 项错误 起跳时地面对她的支持力与她对地面的压力为一对作用力与 反作用力 大小应相等 C 项正确 D 项错误 2013 广东湛江一中月考 8 一根质量分布均匀的长绳AB 在水平外力F的作用下 沿光滑水平面做直线运动 如图甲所示 绳内距A端x处的张力FT与x的关系如图乙所示 由图可知 A 水平外力F 6 NB 绳子的质量m 3 kg C 绳子的长度l 2 mD 绳子的加速度a 2 m s2 答案 AC 解析 取x 0 时 对A端进行受力分析 由牛顿第二定律得F FT ma 又A端 质量趋近于零 则F FT 6 N A 项正确 由于不知绳子的加速度 其质量也无法得知 B D 均错误 由图易知 C 项正确 9 如图甲所示 两物体A B叠放在光滑水平面上 对物体A施加一水平力F F t 关系图像如图乙所示 两物体在力F作用下由静止开始运动 且始终相对静止 则 A 两物体做匀变速直线运动 B 两物体沿直线做往复运动 C B物体所受摩擦力的方向始终与力F的方向相同 D t 2 s 到t 3 s 这段时间内两物体间的摩擦力逐渐增大 答案 CD 解析 由于两物体在F作用下由静止开始运动 且始终相对静止 则有 F mA mB a 对B有f mBa 由F t图像可知 F随时间变化 则a随时间变化 A 项 错 C 项正确 A B先沿正方向做加速度增大的变加速运动 再做加速度逐渐减小的变加 速运动 然后做加速度增大的变减速运动 再做加速度逐渐减小的变减速运动至速度为 0 整个过程中运动方向不变 B 项错 2 s 3 s 的时间内 F逐渐增大 a增大 Ff增大 D 项正确 三 非选择题 5 10 在 2008 年北京残奥会开幕式上 运动员手拉绳索向上攀登 最终点燃了主火炬 体现了残疾运动员坚韧不拔的意志和自强不息的精神 为了探求上升过程中运动员与绳索 和吊椅间的作用 可将过程简化如下 一根不可伸缩的轻绳跨过轻质的定滑轮 一端挂一 吊椅 另一端被坐在吊椅上的运动员拉住 如图所示 设运动员的质量为 65 kg 吊椅的 质量为 15 kg 不计定滑轮与绳子间的摩擦 重力加速度取g 10 m s2 当运动员与吊椅一 起以加速度a 1 m s2上升时 试求 1 运动员竖直向下拉绳的力 2 运动员对吊椅的压力 答案 1 440 N 方向竖直向下 2 275 N 方向竖直向下 解析 法一 1 设运动员和吊椅的质量分别为M和m 绳拉运动员的力为F 以运 动员和吊椅整体为研究对象 受到重力的大小为 M m g 向上的拉力为 2F 根据牛顿第 二定律得 2F M m g M m a 解得F 440 N 根据牛顿第三定律 运动员拉绳的力大小为 440 N 方向竖直向下 2 以运动员为研究对象 运动员受到三个力的作用 重力大小Mg 绳的拉力F 吊椅 对运动员的支持力FN 根据牛顿第二定律得 F FN Mg Ma 解得FN 275 N 由牛顿第三定律知 运动员对吊椅压力大小为 275 N 方向竖直向下 法二 设运动员和吊椅的质量分别为M和m 运动员对绳竖直向下的拉力大小为F 对 吊椅的压力大小为FN 根据牛顿第三定律 绳对运动员的拉力大小为F 吊椅对运动员的支持力大小为FN 分 别以运动员和吊椅为研究对象 根据牛顿第二定律得 F FN Mg Ma F FN mg ma 由 得F 440 N FN 275 N 2013 广东梅州中学月考 11 如图所示 一质量为M 5 kg 的斜面体放在水平地面 6 上 斜面体与地面的动摩擦因数为 1 0 5 斜面高度为h 0 45 m 斜面体与小物块的 动摩擦因数为 2 0 8 小物块的质量为m 1 kg 起初小物块在斜面的竖直面上的最高 点 现在从静止开始在M上作用一水平恒力F 并且同时释放m 取g 10 m s2 设小物 块与斜面间最大静摩擦力等于它们之间的滑动摩擦力 小物块可视为质点 问 1 要使M m保持相对静止一起向右做匀加速运动 加速度至少多大 2 此过程中水平恒力至少为多少 答案 1 12 5 m s2 2 105 N 解析 1 以m为研究对象 由牛顿第二定律知 竖直方向 mg Ff 0 水平方向 FN ma 又Ff 2FN 得 a 12 5 m s2 2 以小物块和斜面体为整体作为研究对象 由牛顿第二定律得 F 1 M m g M m a 水平恒力至少为 F 105 N 12 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 37 0 6 cos 37 0 8 取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 解析 1 传送带顺时针转动 物体相对传送带向下运动 则物体所受滑动摩擦力 沿斜面向上 相对传送带向下匀加速运动 据牛顿第二定律得 mg sin 37 cos 37 ma则 a gsin 37 gcos 37 2 m s2 据l at2得t 4 s 1 2 2 传送带逆时针转动 当v物小于v带时 7 Ff沿传送带向下 设物体的加速度大小为a1 mgsin 37 mgcos 37