2012高考物理总复习 牛顿运动定律的综合应用讲与练配套课时作业 新课标

用心 爱心 专心1 课时作业课时作业 1010 牛顿运动定律的综合应用牛顿运动定律的综合应用 时间 45 分钟 满分 100 分 一 选择题 8 8 64 1 如图 1 在倾角为 的固定光滑斜面上 有一用绳子拴着的长木板 木板上站着 一只猫 已知木板的质量是猫的质量的 2 倍 当绳子突然断开时 猫立即沿着板向上跑 以保持其相对斜面的位置不变 则此时木板沿斜面下滑的加速度为 A sin B gsin g 2 C gsin D 2gsin 3 2 图1 图2 解析 当绳子突然断开 猫保持其相对斜面的位置不变 即相对地面位置不变 猫可 视为静止状态 木板沿斜面下滑 取猫和木板整体为研究对象 如图 2 进行受力分析 由 牛顿第二定律得 3mgsin 2ma a gsin 所以 C 选项正确 3 2 答案 C 图 3 2 如图 3 所示 在光滑水平面上叠放着A B两物体 已知mA 6 kg mB 2 kg A B间动摩擦因数 0 2 在物体A上系一细线 细线所能承受的最大拉力是 20 N 现水平向右拉细线 g取 10 m s2 则 A 当拉力F12 N 时 A相对B滑动 C 当拉力F 16 N 时 B受A的摩擦力等于 4 N D 无论拉力F多大 A相对B始终静止 解析 设A B共同运动时的最大加速度为amax 最大拉力为Fmax 对B mAg mBamax amax 6 m s2 mAg mB 用心 爱心 专心2 对A B Fmax mA mB amax 48 N 当Fm2 A B间水平连接着一轻质弹簧秤 若用大小为F的水平力向右拉B 稳定后 B的加速度大小为a1 弹簧秤示数为F1 如果改用大小为F的水平力向左拉A 稳定后A 的加速度大小为a2 弹簧秤示数为F2 则以下关系式正确的是 A a1 a2 F1 F2 B a1 a2 F1 F2 C a1a2 F1 F2 解析 整体法分析 无论用F拉A 还是拉B F m1 m2 a均成立 所以稳定后A的 加速度a1和B的加速度a2相等 F拉B时 对A分析 F1 m1a F拉A时 对B分析 F2 m2a 因m1 m2 故F1 F2 所以选项 A 正确 答案 A 图 5 4 在一正方形小盒内装一小圆球 盒与球一起沿倾角为 的光滑斜面下滑 如图 5 所示 若不计摩擦 当 角增大时 下滑过程圆球对方盒前壁压力FN及对方盒底面的压 力FN 将如何变化 A FN 变小 FN变小 B FN 变小 FN为零 C FN 变小 FN变大 D FN 不变 FN变大 解析 用心 爱心 专心3 图 6 系统 球和小盒 在垂直于斜面方向无加速度 该方向合外力为零 对小球有 FN mgcos 故当 增大时 FN 变小 在平行于斜面方向的加速度a gsin 在该 方向物体处于 完全失重 状态 所以小球对小盒前壁的压力FN始终为零 与 大小无 关 答案 B 图 7 5 如图 7 所示 质量为m1和m2的两个物体用细线相连 在大小恒定的拉力F作用下 先沿水平面 再沿斜面 斜面与水平面成 角 最后竖直向上运动 则在这三个阶段的运 动中 细线上张力的大小情况是 A 由大变小 B 由小变大 C 始终不变 D 由大变小再变大 解析 设细线上的张力为F1 要求F1 选受力少的物体m1为研究对象较好 此外还必 须知道物体m1的加速度a 要求加速度a 则选m1 m2整体为研究对象较好 在水平面上运动时 F1 m1g m1a F m1 m2 g m1 m2 a 联立 解得 F1 m1F m1 m2 在斜面上运动时 F1 m1gsin m1gcos m1a F m1 m2 gsin m1 m2 gcos m1 m2 a 联立 解得 F1 m1F m1 m2 同理可得 竖直向上运动时 细线上的张力F1仍是 m1F m1 m2 答案 C 用心 爱心 专心4 图 8 6 如图 8 所示 一轻绳通过一光滑定滑轮 两端各系一质量分别为m1和m2的物体 m1放在地面上 当m2的质量发生变化时 m1的加速度a的大小与m2的关系图象大体如下图 中的 答案 D 图 9 7 如图 9 所示 质量为M的框架放在水平地面上 一轻弹簧上端固定在框架上 下端 固定一个质量为m的小球 小球上下振动时 框架始终没有跳起 当框架对地面压力为零 瞬间 小球的加速度大小为 A g B g M m m C 0 D g M m m 解析 弹簧的弹力与框架的重力平衡 故小球受的合外力为 M m g 对m由牛顿第二 定律得 M m g ma 所以该瞬间a g M m m 答案 D 用心 爱心 专心5 图 10 8 如图 10 所示 竖直放置在水平面上的轻质弹簧上叠放着两物块A B A B的质量 均为 2 kg 它们处于静止状态 若突然将一个大小为 10 N 方向竖直向下的力施加在物块 A上 则此瞬间 A对B的压力大小为 g 10 m s2 A 10 N B 20 N C 25 N D 30 N 解析 对AB整体分析 当它们处于静止状态时 弹簧的弹力等于整体AB的重力 当 施加力F的瞬间 弹力在瞬间不变 故A B所受合力为 10 N 则a F合 2m 2 5 m s2 后隔离A物块受力分析 得F mg FN ma 解得FN 25 N 所以A对B的压力大小 也等于 25 N 答案 C 二 计算题 3 12 36 图 11 9 有 5 个质量均为m的相同木块 并列地放在水平地面上 如图 11 所示 已知木块 与地面间的动摩擦因数为 当木块 1 受到水平力F的作用时 5 个木块同时向右做匀加 速运动 求 1 匀加速运动的加速度 2 第 4 块木块所受合力 3 第 4 块木块受到第 3 块木块作用力的大小 解析 1 选 5 个木块组成的系统为研究对象 设每一木块受到的滑动摩擦力为Ff 则系统所受外力的合力是 F合 F 5Ff F 5 mg 系统的质量是 5m 由牛顿第二定律得 F 5 mg 5ma 故系统的加速度是a g F 5 mg 5m F 5m 图 12 用心 爱心 专心6 2 选第 4 块木块为研究对象 由牛顿第二定律可直接求得合力F4 合 ma mg F 5 3 选第 4 第 5 两木块组成的系统为研究的对象 水平受力如图 12 所示 由牛顿第 二定律得 FN34 2Ff 2ma 故第 4 块木块受到第 3 块木块的作用力为 FN34 2ma 2Ff 2m g 2 mg F F 5m 2 5 答案 1 g 2 mg 3 F F 5m F 5 2 5 图 13 10 如图 13 所示 在倾角为 的光滑斜面上有两个用轻质弹簧相连接的物块A B 它们的质量分别为mA mB 弹簧的劲度系数为k C为一固定挡板 系统处于静止状态 现 开始用一恒力F沿斜面方向拉物块A使之向上运动 求物块B刚要离开C时物块A的加速 度a和从开始到此时物块A的位移d 重力加速度为g 解析 令x1表示未加F时弹簧的压缩量 由胡克定律和牛顿定律可知 kx1 mAgsin 令x2表示B刚要离开C时弹簧的伸长量 a表示此时A的加速度 由胡克定律和牛顿 定律可知 kx2 mBgsin F mAgsin kx2 mAa 由 式可得a F mA mB gsin mA 由题意 d x1 x2 由 式可得d mA mB gsin k 答案 a d F mA mB gsin mA mA mB gsin k 图 14 用心 爱心 专心7 11 2009 安徽高考 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 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 14 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 员与吊椅一起正以加速度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 解析 解法 1 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 2F M m g M m a 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 F FN Mg Ma FN 275 N 根据牛顿第三定律 运动员对吊椅的压力大小为