2013届高考物理一轮复习 课时作业 第13讲 牛顿运动定律的应用 超重与失重

用心 爱心 专心 1 20132013 届高三物理总复习精品课时作业届高三物理总复习精品课时作业 第第 1313 讲讲 牛顿运动定律的应用牛顿运动定律的应用 超重与失重超重与失重 1 如图所示 带斜面的小车各面都光滑 车上放一均匀球 当小车向右匀速运动时 斜面对球的支持力为FN1 平板对球的支持力为FN2 当小车以加速度a向右匀加速运动时 球的位置不变化 下列说法正确的是 A FN1由无到有 FN2变大 B FN1由无到有 FN2变小 C FN1由小到大 FN2不变 D FN1由小到大 FN2变大 解析 当小车向右匀速运动时 小球仅在竖直方向受到重力和平板对小球的支持力 FN1 0 当小车以加速度a向右匀加速运动时 斜面对小球的支持力FN1的水平分力产生加速 度 并且a越大 FN1越大 故 B 正确 答案 B 2 直升机悬停在空中向地面投放装有救灾物资的箱子 如图所示 设投放箱子的初速 度为零 箱子所受的空气阻力与箱子下落速度的平方成正比 且运动过程中箱子始终保持图 示状态 在箱子下落过程中 下列说法正确的是 A 箱内物资对箱子底部始终没有压力 B 箱子刚从飞机上投下时 箱内物资受到的支持力最大 C 箱子接近地面时 箱内物资受到的支持力比刚投下时大 D 若下落距离足够长 则箱内物资有可能不受箱子底部的支持力而 飘起来 解析 因为下落速度不断增大 而阻力f v2 所以阻力逐渐增大 当f mg时 物 资开始匀速下落 以箱子和物资为整体有 M m g f M m a f增大则加速度a减 小 对物资 mg FN ma 加速度减小 则支持力FN增大 所以物资后来受到的支持力比开 始时的要大 不可能 飘起来 答案 C 3 如图所示 质量为M的小车放在光滑的水平面上 小车上用细线悬吊一质量为m的 小球 M m 现用一力F水平向右拉小球 使小球和车一起以加速度a向右运动时 细线与 竖直方向成 角 细线的拉力为T 若用一力F 水平向左拉小车 使小球和车一起以加速 度a 向左运动时 细线与竖直方向也成 角 细线的拉力为T 则 用心 爱心 专心 2 A a a T T B a a T T C a a T T D a a T T 解析 先隔离小球进行受力分析 两种情况竖直方向均有Tcos mg 故T T 当F作用在小球上时 对小车有Tsin Ma 得a gtan 当F 作用在小车上时 对 m M 小球有T sin ma 得a gtan 故 B 正确 答案 B 4 如图所示 竖直放置在水平面上的轻质弹簧上放着质量为 2 kg的物体A 处于静止 状态 若将一个质量为 3 kg 的物体B竖直向下轻放在A上的一瞬间 则A对B的压力大小 为 取g 10 m s2 A 30 N B 0 C 15 N D 12 N 解析 将一个质量为 3 kg 的物体B竖直向下轻放在A上的一瞬间的加速度 a 6 m s2 对B进行受力分析得 mBg FN ma 解得 FN 12 N mBg mA mB 答案 D 5 如图所示 A B两条直线是在A B两地分别用竖直向上的力F拉质量分别为mA mB 的物体得出的两个加速度a与力F的关系图线 由图线分析可知 A 两地的重力加速度gA gB B mA mB C 两地的重力加速度gA gB D mA mB 解析 由牛顿第二定律得 F mg ma 则a F g 1 m 在a F图象中 斜率为 1 m 用心 爱心 专心 3 由图象可知 即mA mB 1 mA 1 mB 由函数关系知 a F图象在纵轴上的截距表示重力加速度的大小 则gA gB 答案 B 6 如图所示 质量分别为m1和m2的两个物体用水平细线相连 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 最后竖直向上加速运动 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 当两物体在斜面上运动时 对整体 由牛顿第二定律 有 F m1 m2 gsin m1 m2 gcos m1 m2 a 对m1 由牛顿第二定律有 FT m1gsin m1gcos m1a 联立解得FT F 故绳中张力的大小与夹角 动摩擦因数 无关 即 C 正确 m1 m1 m2 答案 C 7 如图所示 光滑水平面上放置质量分别为m和 2m的四个木块 其中两个质量为m的 木块间用一不可伸长的水平轻绳相连 木块间的最大静摩擦力是 mg 现用水平拉力F拉其 中一个质量为 2m的木块 使四个木块以同一加速度运动 则轻绳对m的最大拉力为 A B C D 3 mg 3 mg 5 3 mg 4 3 mg 2 解析 对右边一组物体进行受力分析 当拉力最大时 m和 2m之间的摩擦力为最大静 摩擦力 由牛顿第二定律 结合整体法 隔离法可得 F 6ma F mg 2ma mg T ma 联立解得T 即 B 正确 3 mg 4 答案 B 8 如图所示 一些商场安装了智能化的自动扶梯 为了节约能源 在没有乘客乘行时 自动扶梯以较小的速度匀速运行 当有乘客乘行时自动扶梯经过先加速再匀速两个阶段运 行 则电梯在运送乘客的过程中 A 乘客始终受摩擦力作用 B 乘客经历先超重再失重 用心 爱心 专心 4 C 乘客对扶梯的作用力先指向右下方 再竖直向下 D 扶梯对乘客的作用力始终竖直向上 解析 当人和扶梯匀 速运动时 人只受到重力和支持力的作用 不受摩擦力 且既不 超重也不失重 A B 都不对 当人和扶梯加速运动时 加速度沿扶梯斜向上 故人受到的合 力沿左上方 根据牛顿第三定律可知 乘客对扶梯的作用力先指向右下方 故 C 正确 D 错 误 答案 C 9 如图所示 用固定挡板P将质量为m的小球挡在光滑斜面上处于静止状态 已知斜 面体的质量为M 倾角为 斜面体与水平面间的动摩擦因数为 重力加速度为g 问至 少以多大的水平恒力F向右拉动斜面体时 小球才能做自由落体运动到地面 解析 设小球自由落体运动到地面上下落的高度为h 则斜面体至少水平向右运动的 位移x hcot 对小球 h gt2 1 2 对斜面体 x at2 1 2 联立解得 a gcot 以斜面体为研究对象 有 F Mg Ma 所以F Mg Mgcot cot Mg 答案 cot Mg 10 一个物块放置在粗糙的水平地面上 受到的水平拉力F随时间t变化的关系如图甲 所示 速度v随时间t变化的关系如图乙所示 求 取g 10 m s2 1 1 s 末物块所受摩擦力的大小f1 2 物块在前 6 s 内的位移大小s 3 物块与水平地面间的动摩擦因数 解析 1 从图甲中可以读出 当t 1 s 时 f1 F1 4 N 2 由图乙可知 物块在前 6 s 内的位移大小 s m 12 m 2 4 4 2 用心 爱心 专心 5 3 从图乙中可以看出 在t 2 s 至t 4 s 的过程中 物块做匀加速运动 加速度大 小为 a m s2 2 m s2 v t 4 2 由牛顿第二定律得F2 mg ma 又F3 f3 mg 所以m kg 2 kg F2 F3 a 12 8 2 0 4 F3 mg 8 2 10 答案 1 4 N 2 12 m 3 0 4 11 如图所示 一质量M 100 kg 的车子停在水平路面上 车身的平板离地面的高度 h 1 25 m 将一质量m 50 kg 的物体置于车的平板上 它到车尾端的距离L 1 00 m 与 车板间的动摩擦因数 0 20 现突然启动车子 使它以恒定的牵引力向前行驶 结果物体 从车板上滑落 物体刚离开车板的时刻 车向前行驶的距离s0 2 0 m 求物体落地时 落 地点到车尾的水平距离s 不计路面与平板车间以及轮轴之间的摩擦 取g 10 m s2 解析 设作用于车的水平牵引力恒为F 从车启动至物体离开车板经历的时间为t 在这个过程中 车的加速度为a1 物体的加速度为a2 则有 F mg Ma1 a2 g 2 m s2 由运动学公式 s0 a1t2 s0 L a2t2 1 2 1 2 由以上几式得a1 4 m s2 车子所受的牵引力F 500 N 物体开始离开车板时刻 物体和车的速度分别为v1和v2 则v1 2 m s v2 4 m s 物体离开车板后做平抛运动 其水平速度为v1 所经历的时间为t1 走过的水平距离为 s1 则有 s1 v1t1 h gt 则s1 1 m 1 22 1 在这段时间内车的加速度a 5 m s2 F M 车运动的距离 s2 v2t1 at 2 625 m 1 22 1 则物体落地点到车尾的水平距离 s s2 s1 2 625 m 1 m 1 625 m 答案 1 625 m 12 如图所示 一水平传送装置由轮半径均为R m 的主动轮Q1和从动轮Q2及传送 1 带等构成 两轮轴心相距lAB 8 0 m 轮与传送带不打滑 现用此装置运送一袋面粉 已知 这袋面粉与传送带之间的动摩擦因数 0 4 这袋面粉中的面粉可不断地从袋中渗出 g 用心 爱心 专心 6 取 10 m s2 1 当传送带以 4 0 m s 的速度匀速运动时 将这袋面粉由左端Q2正上方的A点轻放在 传送带上后 这袋面粉由A端运送到Q1正上方的B端所用的时间为多少 2 要想尽快将这袋面粉由A端送到B端 设初速度仍为零 主动轮Q1的转速至少应为 多大 3 由于面粉的渗漏 在运送这袋面粉的过程中会在深色传送带上留下白色痕迹 这袋 面粉在传送带上留下的痕迹最长能有多长 设袋的初速度仍为零 此时主动轮的转速应满足 何种条件 解析 设面粉袋的质量为m 其在与传送带产生相对滑动的过程中所受的摩擦力 f mg 故而其加速度为 a g 4 0 m s2 f m 1 若传送带的速度v带 4 0 m s 则 面粉袋加速运动的时间t1 1 0 s v带 a 在t1时间内面粉袋的位移s1 at 2 0 m 1 22 1 其后以v 4 0 m s 的速度做匀速运动 s2 lAB s1 vt2 解得 t2 1 5 s 故这袋面粉运动的总时间为 t t1 t2 2 5 s 2 要想时间最短 面粉袋应一直向B端做加速运动 由lAB at 2可得 t 2 0 s 1 2 此时传送带的运转速度最小为 v at 8 0 m s v r 2 nR可得 转速