2017_2018版高中物理第四章牛顿运动定律习题课三牛顿第二定律的综合应用(2)练习新人教版必修120180531160

1、习题课三牛顿第二定律的综合应用(2)1.如图(甲)所示,在光滑水平面上有一质量为m1的足够长的木板,其上叠放一质量为m2的木块.假定木块和木板之间的最大静摩擦力和滑动摩擦力相等.现给木块施加一随时间t增大的水平力f=kt(k是常数),木板和木块加速度的大小分别为a1和a2.图(乙)中反映a1和a2变化的图线中正确的是(a)解析:对物体受力分析,木块受水平方向的拉力和木板对它的摩擦力作用,木板水平方向上仅受木块对它的摩擦力作用.刚开始时水平拉力较小,两个物体一起做加速运动,加速度大小a=,图线的斜率k0=,当两物体间的静摩擦力达到最大静摩擦力ff后,二者开始相对滑动,但二者之间的滑动摩擦力大小不

2、变,木块的加速度a2=,随时间成线性增加,图线的斜率k2=>木板的加速度a1=保持不变,选项a正确,b,c,d错误.2. (2017·绵阳检测)如图所示,大型物流货场传送带倾斜放置,与水平面的夹角保持不变.传送带可向上匀速运动,也可向上加速运动;货箱m与传送带间保持相对静止,设传送带受的摩擦力为ff.则 (d)a.传送带加速运动时,ff的方向可能平行传送带向下b.传送带匀速运动时,不同质量的货箱ff相等c.相同的货箱,传送带匀速运动的速度越大,ff越大d.相同的货箱,传送带加速运动的加速度越大,ff越大解析:由于货箱放在传送带上,相对于传送带有向下运动的趋势,则摩擦力沿传送带向

3、上,当传送带加速向上运动时,则有ff-mgsin =ma,选项a错误;当传送带匀速运动时,重力沿传送带向下的分力与静摩擦力为平衡力,摩擦力方向一定沿斜面向上,大小ff=mgsin ,不同质量的货箱,ff不相等而相同货箱ff相等,选项b,c错误.当加速度沿传送带向上,根据牛顿第二定律得ff=mgsin +ma,则相同的货箱,加速度越大,ff越大,选项d正确.3. (2017·南通检测)如图所示,长木板放置在粗糙水平地面上,一小物块放置于长木板的中央,已知长木板和物块的质量均为m,长木板与地面间及物块与长木板间的动摩擦因数均为,设最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等,重力加速度为g,现对物块

4、施加一水平向右的拉力f,则(c)a.长木板可能向右做匀加速运动b.长木板的加速度可能为c.地面对长木板的摩擦力可能等于fd.长木板受到水平面的摩擦力可能等于2mg解析:物块对长木板最大摩擦力等于mg,长木板受到的地面的最大静摩擦力为2mg,所以无论小物块是否运动,小物块对长木板的摩擦力均小于2mg,长木板均不会相对于地面滑动,选项a,b错误.小物块在f的作用下,如果小物块相对于长木板静止,则地面对长木板的摩擦力等于f.如果小物块相对于长木板滑动,地面对长木板的摩擦力等于mg,而且长木板受到水平面的摩擦力最大等于mg,选项c正确,d错误.4.(2017·宜春检测)如图所示,钢铁构件a,

5、b叠放在卡车的水平底板上,卡车底板和b间动摩擦因数为1,a,b间动摩擦因数为2,卡车刹车的最大加速度为a,1g<a<2g,可以认为最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等.卡车沿平直公路行驶途中遇到紧急情况时,要求其刹车后在s0距离内能安全停下,则卡车行驶的速度不能超过(b)a. b.c. d.解析:由于1g<a<2g,则1<2.当卡车紧急刹车时,若构件b恰好滑动,构件a相对于b静止,即卡车刹车的最大加速度am为1g.由运动学公式v2-=2ax得卡车的最大速度vm=,选项b正确.5.(2017·黑龙江高一检测)如图所示水平传送带a,b两端点相距x=4 m,以v0

6、=2 m/s的速度(始终保持不变)顺时针运转.现将一小煤块(可视为质点)无初速度地轻放至a点处,已知小煤块与传送带间的动摩擦因数为0.4,g取10 m/s2.由于小煤块与传送带之间有相对滑动,会在传送带上留下划痕.则小煤块从a运动到b的过程中(d)a.所用的时间是 s b.所用的时间是0.5 sc.划痕长度是4 m d.划痕长度是0.5 m解析:煤块在传送带上滑动时,根据牛顿第二定律有mg=ma得煤块加速度a=g=4 m/s2.当煤块速度增大到与传送带速度相同时,位移为x1=0.5 m<4 m之后煤块随传送带共同运动,因此煤块先加速后匀速运动;加速时间为t1= s=0.5 s匀速时间为t

7、2=s=1.75 s煤块从a运动到b的总时间为t=t1+t2=0.5 s+1.75 s=2.25 s,选项a,b错误;在加速阶段煤块与传送带的相对位移即为划痕,则x=v0t1-x1=2×0.5 m-0.5 m=0.5 m,选项c错误,d正确.6.(2017·甘肃天水高一检测)(多选)如图所示,一水平方向足够长的传送带以恒定的速率v1沿顺时针方向传动,传送带右端有一与传送带等高的光滑水平面,一物体以恒定的速率v2沿直线向左滑向传送带后,经过一段时间又返回光滑水平面,速率为v2.则下列说法正确的是(bc)a.只有v1=v2时,才有v2=v1b.若v1>v2,则v2=v2c

8、.若v1<v2,则v2=v1d.不管v2多大,总有v2=v1解析:由于传送带足够长,物体减速向左滑行,直到速度减为零,然后物体会在滑动摩擦力的作用下向右加速,分三种情况讨论:如果v1>v2,物体一直相对传送带滑动,加速度不变,速度大小增大到等于v2时,物体恰好离开传送带,有v2=v2;如果v1=v2,物体同样会一直相对传送带滑动,加速度不变,当速度大小增大到等于v2时,物体恰好离开传送带,有v2=v2;如果v1<v2,物体会先在滑动摩擦力的作用下相对传送带滑动,加速度不变,当速度增大到等于传送带速度时,物体不再受摩擦力而随传送带一起向右匀速运动,有v2=v1;选项b,c正确,

9、a,d错误.7.(2017·莆田月考)如图所示,质量m=8 kg的小车静止在光滑水平面上,在小车右端施加一水平拉力f=8 n,当小车速度达到1.5 m/s时,在小车的右端轻轻放上可看做质点的质量m=2 kg的物体,物体与小车间的动摩擦因数=0.2,小车足够长,物体从放上小车开始经t=1.5 s的时间,则物体相对地面的位移为(g取10 m/s2)(b)a.1 m b.2.1 mc.2.25 m d.3.1 m解析:当在车的右端放上物体时,对物体由牛顿第二定律得mg=ma1,则a1=g=2 m/s2对小车,有f-mg=ma2,则a2= m/s2=0.5 m/s2设经过时间t0,物体和车的

10、速度相等,即v1=v2物体的速度v1=a1t0车的速度 v2=v+a2t0代入数值解得t0=1 s,v1=2 m/s在t0=1 s内物体相对地面的位移为x1=a1=1 m当物体与小车共速后,由牛顿第二定律得f=(m+m)a,a= m/s2=0.8 m/s2,后0.5 s物体的位移为x2=v1t1+a=2×0.5 m+×0.8×0.52 m=1.1 m则物体从放上小车开始经t=1.5 s的时间,相对地面的位移为x=x1+x2=1 m+1.1 m=2.1 m,选项b正确,a,c,d错误.【教师备用】 (多选)如图(甲)所示,静止在水平面c上足够长的木板b左端放着小物块

11、a.某时刻,a受到水平向右的外力f作用,f随时间t的变化规律如图(乙)所示.已知a,b间最大静摩擦力大于b,c之间的最大静摩擦力,假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力.则在拉力逐渐增大的过程中,下列反映a,b运动过程中的加速度及a与b间摩擦力ff1,b与c间摩擦力ff2随时间变化的图线中正确的是(ac)解析:对ab整体,当拉力f小于地面对整体的最大静摩擦力时,整体加速度为零;当拉力f大于地面对整体的最大静摩擦力时,整体开始加速滑动,加速度为aa=;当拉力足够大时,a,b的加速度不同,对a有aa=由于1mg>2(m+m)g,故aa<aa,选项a正确,b错误;当拉力f小于地面对整体的最大静摩

12、擦力时,物块a所受摩擦力与f大小相等,当整体开始加速滑动后,对物块a有f-ff1=ma;静摩擦力ff1逐渐增加,但依然小于1mg;当a,b发生相对滑动后,变为滑动摩擦力,大小为1mg,选项c正确;对ab整体,当拉力f小于地面对整体的最大静摩擦力时,整体加速度为零,ff2等于拉力;滑动后,ff2=2(m+m)g,保持不变,选项d错误.8.如图所示,一足够长的木板静止在水平面上,质量m=0.4 kg,长木板与水平面间的动摩擦因数1=0.1,一质量m=0.4 kg的小滑块以v0=1.8 m/s的速度从长木板的右端滑上长木板,滑块与长木板间动摩擦因数2=0.4,小滑块可看成质点,重力加速度g取10 m/s2,求:(1)小滑块刚滑上长木板时,长木板的加速度大小a1和小滑块加速度大小a2;(2)小滑块与长木板速度相等时,小滑块相对长木板滑行的距离l;(3)从小滑块滑上长木板到最后静止下来的过程中,小滑块运动的总距离x.解析:(1)小滑块对长木板的滑动摩擦力ff2大于地面对长木板的滑动摩擦力ff1,长木板向左加速,小滑块向左减速,根据牛顿第二定律,对木板有2mg-1(m+m)g=ma1对滑块有2mg=ma2解得a1=2 m/s2,a2=4 m/s2.(2)小滑块与长木板速度相等时,v0-a2t=a1t,得t=0.3 s小