2014年《步步高》高三物理一轮复习试题 第三章 第3讲 专题 牛顿运动定律的综合作用.doc

第3讲 专题 牛顿运动定律的综合应用时间：60分钟一、单项选择题1如图3314所示，图3314水平面上质量均为4 kg的两木块A、B用一轻弹簧相连接，整个系统处于平衡状态现用一竖直向上的力F拉动木块A，使木块A向上做加速度为5 m/s2的匀加速直线运动选定A的起始位置为坐标原点，g10 m/s2，从力F刚作用在木块A的瞬间到B刚好离开地面这个过程中，力F与木块A的位移x之间关系图象正确的是 ()解析设初始状态时，弹簧的压缩量为x0，弹簧劲度系数为k，木块的质量为m，则kx0mg；力F作用在木块A上后，选取A为研究对象，其受到竖直向上的拉力F、竖直向下的重力mg和弹力k(x0x)三个力的作用，根据牛顿第二定律，有Fk(x0x)mgma，即Fmakx20kx；当弹簧对木块B竖直向上的弹力大小等于重力时B刚好离开地面，此时弹簧对木块A施加竖直向下的弹力F弹，大小为mg，对木块A运用牛顿第二定律有FmgF弹ma，代入数据，可求得F100 N.答案A图33152如图3315所示，物块a放在竖直放置的轻弹簧上，物块b放在物块a上静止不动当用力F使物块b竖直向上做匀加速直线运动时，在下面所给的四个图象中，能反映物块b脱离物块a前的过程中力F随时间t变化规律的是 ()解析将a、b两物体作为一个整体来进行分析，设两物体的总质量为m，物体向上的位移为xat2，受到向上的拉力F、弹簧的弹力FN和竖直向下的重力G，由题意得kx0mg，由牛顿第二定律得Fk(x0x)mgma，即Fmgma(mgkx)makat2，故C正确答案C3物体由静止开始做直线运动，则上下两图对应关系正确的是(图中F表示物体所受的合力，a表示物体的加速度，v表示物体的速度) ()解析由Fma可知加速度a与合外力F同向，且大小成正比，故Ft图象与at图线变化趋势应一致，故选项A、B均错误；当速度与加速度a同向时，物体做加速运动，加速度a是定值时，物体做匀变速直线运动，故选项C正确，D错误图3316答案C4(多选)如图3316所示，在平直路上行驶的一节车厢内，用细线悬挂着一个小球，细线与竖直方向的夹角为，水平地板上的O点在小球的正下方，当细线被烧断，小球落在地板上的P点， ()AP与O重合B当车向右运动时P在O点的右侧C当车向右运动时P在O点的左侧D当车向左运动时P在O点的右侧答案C二、多项选择题图33175受水平外力F作用的物体，在粗糙水平面上做直线运动，其vt图线如图3317所示，则 ()A在0t1时间内，外力F大小不断增大B在t1时刻，外力F为零C在t1t2时间内，外力F大小可能不断减小D在t1t2时间内，外力F大小可能先减小后增大解析0t1时间内，物体做加速度减小的加速运动，由F1Ffma1，a1减小，可知外力不断减小，A错；由图线斜率可知t1时刻的加速度为零，故外力大小等于摩擦力大小，B错；t1t2时间内，物体做加速度增大的减速运动，若外力方向与物体运动方向相同，由FfF2ma2，a2增大，可知外力逐渐减小，若外力方向与物体运动方向相反，由FfF3ma2，a2增大，可知外力逐渐增大，又由于在t1时刻，外力F大小等于摩擦力Ff的大小，所以F可能先与物体运动方向相同，大小逐渐减小，减小到0后再反向逐渐增大，故C、D对图3318答案CD6用一水平力F拉静止在水平面上的物体，在F从0开始逐渐增大的过程中，加速度a随外力F变化的图象如图3318所示，g10 m/s2，则可以计算出 ()A物体与水平面间的最大静摩擦力BF为14 N时物体的速度C物体与水平面间的动摩擦因数D物体的质量解析由aF图象可知，拉力在7 N之前加速度都是0，因此可知最大静摩擦力为7 N，选项A正确；再由图象可知，当F7 N时，加速度为0.5 m/s2，当F14 N时，加速度为4 m/s2，即F1mgma1，F2mgma2，可求得动摩擦因数及物体的质量，选项C、D正确；物体运动为变加速运动，不能算出拉力为14 N时物体的速度，选项B错误答案ACD7某同学为了探究物体与斜面间的动摩擦因数进行了如下实验，取一质量为m的物体使其在沿斜面方向的推力作用下向上运动，如图3319甲所示，通过力传感器得到推力随时间变化的规律如图乙所示，通过频闪照相处理后得出速度随时间变化的规律如图丙所示，若已知斜面的倾角30，取重力加速度g10 m/s2，则由此可得 ()图3319A物体的质量为3 kgB物体与斜面间的动摩擦因数为C撤去推力F后，物体将做匀减速运动，最后可以静止在斜面上D撤去推力F后，物体下滑时的加速度为 m/s2解析在02 s由速度图象可得：a0.5 m/s2，由速度图象可知，2 s后匀速，合外力为零，推力大小等于阻力，故02 s内的合外力F合21.5 N20 N1.5 N，由牛顿第二定律可得：m kg3 kg，故选项A正确；由匀速时F推mgsin mgcos ，代入数据可得：，所以选项B正确；撤去推力F后，物体先做匀减速运动到速度为零，之后所受合外力为F合mgsin mgcos 10 N0，所以物体将下滑，下滑时的加速度为：a m/s2，故选项C错、D对，所以正确选项为A、B、D答案ABD图33208(单选)如图3320所示，一个箱子中放有一个物体，已知静止时物体对下底面的压力等于物体的重力，且物体与箱子上表面刚好接触现将箱子以初速度v0竖直向上抛出，已知箱子所受空气阻力与箱子运动的速率成正比，且箱子运动过程中始终保持图示姿态则下列说法正确的是 ()A上升过程中，物体对箱子的下底面有压力，且压力越来越小B上升过程中，物体对箱子的上底面有压力，且压力越来越大C下降过程中，物体对箱子的下底面有压力，且压力越来越大D下降过程中，物体对箱子的上底面有压力，且压力越来越小解析对箱子和物体整体受力分析，当物体与箱子上升时，如图甲所示，由牛顿第二定律可知，MgkvMa，则ag，又整体向上做减速运动，v减小，所以a减小；再对物体单独受力分析，如图乙所示，因ag，所以物体受到箱子上底面向下的弹力FN，由牛顿第二定律可知mgFNma，则FNmamg，而a减小，则FN减小，所以上升过程中物体对箱子上底面有压力且压力越来越小同理，当箱子和物体下降时，物体对箱子下底面有压力且压力越来越大答案C9质量为0.3 kg的物体在水平面上做直线运动，图3321中a，b直线分别表示物体受水平拉力和不受水平拉力时的vt图象，则求：(取g10 m/s2)图3321(1)物体受滑动摩擦力多大？(2)水平拉力多大？解析(1)由题图知图线a的加速度为a1 m/s2图线b的加速度为a2 m/s2根据牛顿第二定律得，摩擦力Ffma20.2 N，方向与运动方向相反(2)根据牛顿第二定律得：FFfma10.1 N所以F0.1 N，方向与运动方向相同图3322答案见解析10如图3322所示，倾角为37，长为l16 m的传送带，转动速度为v10 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m0.5 kg的物体已知sin 370.6，cos 370.8，g10 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的时间解析(1)传送带顺时针转动时，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，根据牛顿第二定律有mg(sin 37cos 37)ma则agsin 37gcos 372 m/s2，根据lat2得t4 s.(2)传送带逆时针转动，当物体下滑速度小于传送带转动速度时，物体相对传送带向上运动，则物体所受滑动摩擦力沿传送带向下，设物体的加速度大小为a1，由牛顿第二定律得mgsin 37mgcos 37ma1则有a110 m/s2设当物体运动速度等于传送带转动速度时经历的时间为t1，位移为x1，则有t1 s1 s，x1a1t5 mmgcos 37，则下一时刻物体相对传送带向下运动，受到传送