2022高考物理一轮复习 课时练9 牛顿运动定律的综合应用

1、2022高考物理一轮复习 课时练9 牛顿运动定律的综合应用2022高考物理一轮复习 课时练9 牛顿运动定律的综合应用年级：姓名：- 11 -课时规范练9牛顿运动定律的综合应用基础对点练1.(整体法与隔离法)如图所示,质量为4 kg的物体a静止在竖直的轻弹簧上面。质量为1 kg的物体b用细线悬挂起来,a、b紧挨在一起但a、b之间无压力。某时刻将细线剪断,则细线剪断瞬间,b对a的压力大小为(g取10 m/s2)()a.0b.50 nc.10 nd.8 n2.(多选)(连接体问题)如图所示,光滑水平面上放置着四个相同的木块,其中木块b与c之间用一轻弹簧相连,轻弹簧始终在弹性限度内。现用水平拉力f拉b

2、,使四个木块以相同的加速度一起加速运动,则下列说法正确的是()a.一起加速过程中,d所受到的静摩擦力大小为f4b.一起加速过程中,c受到4个力的作用c.一起加速过程中,a、d所受摩擦力的大小和方向相同d.当f撤去瞬间,a、d所受静摩擦力的大小和方向都不变3.(临界极值问题)如图所示,水平地面上有一车厢,车厢内固定的平台通过相同的弹簧把相同的物块a、b压在竖直侧壁和水平的顶板上。已知a、b与接触面间的动摩擦因数均为,车厢静止时,两弹簧长度相同,a恰好不下滑,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度为g。现使车厢沿水平方向加速运动,为保证a、b仍相对车厢静止,则车厢()a.速度可能向左,加速度可大于

3、(1+)gb.加速度一定向右,不能超过(1-)gc.加速度一定向左,不能超过gd.加速度一定向左,不能超过(1-)g4.(多选)(传送带问题)质量均为m的两物块1和2之间用一根不可伸长的细线相连,两物块一起在光滑水平桌面上以速度v0匀速运动,某时刻物块1到达桌面的右边缘,如图所示。当物块1滑上与桌面等高的水平传送带后,经过一段时间到达传送带的最右端,若传送带的速度大于v0且保持不变,物块1和物块2与传送带间的动摩擦因数分别为1、2(1msin c.若a2=0,则a1一定等于mg-mgsinmd.若a1=a2,则a1可能等于mg-mgsinm+m素养综合练7.(2020河北保定高三模拟)右端放有

4、小物块a的长木板b静置于水平地面上,a与b、b与地面间的动摩擦因数均为0.5,a的质量为m,b的质量为2m,重力加速度为g。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。(1)用大小等于mg的水平恒力向左推a,经过一段时间a自b的左端掉落。a在b上运动时,a受到b的摩擦力和b受到地面的摩擦力各为多大?(2)若在b上施加一向右的水平恒力,使得a在b上的运动时间与(1)中相等,则此力为多大?8.如图所示,一个质量为m的长圆管竖直放置,顶端塞有一个质量为m的弹性小球,m=4m,球和管间的滑动摩擦力和最大静摩擦力大小均为4mg,管从下端离地面距离为h处自由落下,运动过程中,管始终保持竖直,每次落地后向上弹起的速度与落

5、地时速度大小相等,不计空气阻力,重力加速度为g。求:(1)管第一次落地时管和球的速度;(2)管第一次落地弹起时管和球的加速度;(3)管第一次落地弹起后,若球恰好没有从管口滑出,则此时管的下端距地面的高度。9.如图所示,木板与水平地面间的夹角可以随意改变,当=30时,可视为质点的一小物块恰好能沿着木板匀速下滑。若让该小物块从木板的底端以大小恒定的初速率v0沿木板向上运动,随着的改变,小物块沿木板滑行的距离s将发生变化,重力加速度为g。(1)求小物块与木板间的动摩擦因数;(2)当角满足什么条件时,小物块沿木板滑行的距离最小,并求出此最小值。10.如图甲所示,水平传送带沿顺时针方向匀速运转。从传送带

6、左端p先后由静止轻轻放上三个物体a、b、c,物体a经ta=9.5 s到达传送带另一端q,物体b经tb=10 s到达传送带另一端q,若释放物体时刻作为t=0时刻,分别作出三个物体的v-t图像如图乙、丙、丁所示,g取10 m/s2,求:甲(1)传送带的速度大小v0;(2)传送带的长度l;(3)物体a、b、c与传送带间的动摩擦因数,物体c从传送带左端p到右端q所用的时间tc。参考答案课时规范练9牛顿运动定律的综合应用1.d剪断细线前,a、b间无压力,则弹簧的弹力f=mag=40n,剪断细线的瞬间,对整体分析,整体加速度:a=(ma+mb)g-fma+mb=(4+1)10-404+1m/s2=2m/s

7、2,隔离b进行分析,mbg-n=mba,解得n=mbg-mba=10n-12n=8n,故d正确,a、b、c错误。2.ac一起加速过程中,由整体法有:a=f4m,对d:ffd=ma=f4,a正确;对c受力分析,c受到重力、地面对c的支持力、d对c的压力和摩擦力及弹簧对c的弹力,共5个力,b错误;对a:fa=ma=f4,c正确;当f撤去瞬间,d受力情况不变,b受力情况改变,a所受静摩擦力方向改变,d错误。3.b开始时a恰好不下滑,对a受力分析如图所示,有ffa=mg=fna=f弹,解得f弹=mg,此时弹簧处于压缩状态。当车厢沿水平方向做加速运动时,为了保证a不下滑,侧壁对a的支持力必须大于等于mg

8、,根据牛顿第二定律可知加速度方向一定向右。对b受力分析如图所示,有ffbm=fnb=(f弹-mg)ma,解得a(1-)g,故选项b正确,a、c、d错误。4.ad物块1滑上传送带后,在滑动摩擦力的作用下做匀加速运动,由于物块1和物块2通过不可伸长的细线连接,故物块2也做匀加速运动;如果在物块2滑上传送带之前,物块的速度已经等于传送带的速度,则此后物块1、2均做匀速直线运动,故a正确;两物块都在传送带上时,如果两物块速度与传送带相同,则两物块所受静摩擦力相等,均为零,故b错误;如果物块2滑上传送带时,物块2的速度小于传送带的速度,由于两个物块的动摩擦因数12,则加速度a1a2,两个物块间的距离会缩

9、小,故c错误,d正确。5.c铁块与木板之间摩擦力的最大值为f2max=2mg=4n,木板与地面间的摩擦力的最大值为f1max=1(m+m)g=2n。当f2n时,木板和铁块相对地面静止,f=f。当木板和铁块恰好一起相对地面加速运动时,设此时系统的加速度为a,根据牛顿第二定律,对整体有f-1(m+m)g=(m+m)a,对铁块有f-f2max=ma,可得f=6n。从此关系式可以看出,当2nmg,则物体b加速上升,若fmgsin即可,故b错误;若a2=0,f=mg,故mg-mgsin=ma1,a1=mg-mgsinm,所以c正确;若a1=a2,f=mgsin+ma1,mg-f=ma2,则a1等于mg-

10、mgsinm+m,所以d正确。7.答案(1)0.5mg0.5mg(2)4mg解析(1)对小物块a进行受力分析可知,a在推力作用下在长木板b上做加速运动,其所受到b的摩擦力大小为fab=mg=0.5mg地面对长木板b的最大静摩擦力大小大于a对b的摩擦力,即fbm=3mgfab=mg所以b仍处于静止状态,则地面对b的摩擦力大小为fb地=0.5mg(2)设a在b上滑动时间为t,长木板b的长为l设在(1)中a加速度大小为aa,由牛顿第二定律知:f-mg=maa由运动学公式:l=12aat2设推力大小为f,小物块a的加速度大小为aa,木板b的加速度大小为ab对小物块a有mg=maa对长木板b有f-mg-

11、3mg=2mab由运动学关系得l=12abt2-12aat2联立以上各式解得f=4mg8.答案(1)2gh方向竖直向下(2)2g,方向竖直向下;3g,方向竖直向上(3)1225h解析(1)取竖直向下为正方向。由自由落体的运动规律2gh=v02得球与管第一次碰地时速度v0=2gh,方向竖直向下。(2)管第一次落地弹起时,管的加速度a1=4mg+4mg4m=2g,方向竖直向下,球的加速度a2=f-mgm=3g,方向竖直向上。(3)管第一次落地弹起时的速度v1=2gh,方向向上,球的速度v2=2gh,方向向下若球刚好没有从管中滑出,设经过时间t1,球和管速度v相同,则有:-v1+a1t1=v2-a2

12、t1,t1=2v0a1+a2设管从碰地到它弹到最高点所需时间为t2,则:t2=v0a1因为t1t2,说明管在达到最高点前,球与管相对静止,故管从弹起经t1这段时间上升的高度为所求高度。得:h1=v1t1-12a1t12=1225h9.答案(1)33(2)=603v024g解析(1)当=30时,对物块受力分析,mgsin=fnfn-mgcos=0则动摩擦因数=tan=tan30=33(2)当变化时,设物块的加速度为a,则有mgsin+mgcos=ma物块的位移为s,v02=2as则s=v022g(sin+cos)因为sin+cos=1+2sin(+),tan=,所以当+=90时s最小,即=60,小物块沿木板滑行的距离最小smin=v022g(sin60+cos60)=3v024g。10.答案(1)4 m/s(2)36 m(3)0.40.20.012 524 s解析(1)物体a与b均先做匀加速直线运动,然后做匀速直线运动,说明物体的速度最终与传送带的速度相等,所以由题图乙、丙可知传送带的速度大小v0=4m/s。(2)v-t图线与t轴围成图形的面积表示物体的位移,所以物体a的位移xa=