2019版高考物理总复习第8课牛顿运动定律的综合应用练习

1、第 8 课牛顿运动定律的综合应用1.连接体模型a.利用整体法、隔离法求解接触连接体问题符合要求的最大形变量状态时，两木块之间的摩擦力为f,根据牛顿第二定律有3f解得x=，故 C 项正确。K（2）（多选）（2017 海南单科，5 分）如图所示，水平地面上有三个靠在一起的物块P、Q和R,质量分别为m2m和 3m物块与地面间的动摩擦因数都为。用大小为F的水平外力推动物块P,记R和Q之间相互作用力与Q与P之间相互作用力大小之比为K。下列判断正确的是（)P53A.若卩丰0,则K=6B若工 0 ， 贝yK=；5C. 若= 0,则1K=1D若1=0, 则3K=5（1）（2018 改编，6 分）光滑的水平面上

2、叠放有质量分别为m和 2 的两木块，下方木块与一劲度 系数为K的轻质弹簧相连，弹簧的另一端固定在墙上， 如图所示。已知两木块之间的最大静 摩擦力为f,为使这两个木块组成的系统整体一起运动，弹簧的最大形变量为（ ）（1）（2018 改编，6 分）光滑的水平面上叠放有质量分别为系数为K的轻质弹簧相连，弹簧的另一端固定在墙上,摩擦力为A.k答案：Cm和m的两木块，F方木块与一劲度如图所示。已知两木块之间的最大静f,为使这两个木块组成的系统整体一起运动，弹簧的最大形变量为2f4f，解得a=2Km。隔离上面的木块进行分析,弹簧处于m Kxf=宵7，解析：对两木块整体有Kx=32答案：BD解析：三个物块靠

3、在一起，将以相同的加速度向右运动，则根据牛顿第二定律可得加速度a=卩g所以R和Q之间相互作用力F= 3m耐 3 卩mg= -F,Q与P之间相互作用力F?6m25F2F33=F-ma-卩mg= -F,所以k=F=匚。因为上述过程与 卩 是否为零无关，故k=：恒成6F25 55F6立，故 B 项、D 项均正确。b.利用整体法、隔离法求解轻绳（杆）的连接体问题（3）（多选）（2015 全国H,6 分）在一东西向的水平直铁轨上，停放着一列已用挂钩连接好的 车厢。当机车在东边拉着这列车厢以大小为a的加速度向东行驶时，连接某两相邻车厢的挂2钩P和Q间的拉力大小为F；当机车在西边拉着车厢以大小为-a的加速度

4、向西行驶时，P和Q间的拉力大小仍为F。不计车厢与铁轨间的摩擦，每节车厢质量相同，则这列车厢的节数 可能为（）A. 8 B . 10 C . 15 D . 18答案：BC解析：设P、Q西边有n节车厢，每节车厢的质量为m则F=nma设P Q东边有k节车厢，2则F=km -3a。解得 3n= 2k,由此式可知n只能取偶数。当n= 2 时，k= 3，总节数为 N= 5; 当n= 4时，k= 6，总节数为N= 10;当n= 6 时，k= 9，总节数为N=15;当n= 8 时，k= 12,总节数为N= 20。故 B 项、C 项均正确。（4）（经典题，6 分）如图所示，粗糙水平面上放置B C两物体，A叠放在

5、C上，A B C的质量分别为m2m3m,物体B、C与水平面间的动摩擦因数相同，其间用一不可伸长的轻 绳相连，轻绳能承受的最大拉力为FT,现用水平拉力F拉物体B,使三个物体以同一加速度向右运动，则（）A.此过程中物体C受重力等五个力作用B.当 F 逐渐增大到FT时，轻绳刚好被拉断C.当F逐渐增大到 1.5FT时，轻绳刚好被拉断D.若水平面光滑，则绳刚要断时，A、C间的摩擦力为 夕6答案：C解析：物体A受重力、支持力和向右的静摩擦力作用，可知C受重力、A对C的压力、地面 的支持力、绳子的拉力、A对C的摩擦力以及地面的摩擦力六个力的作用，故 A 项错误。对 整体分析，整体的加速度a= 6m比 6m卩

6、9。对A、C整体分析，根据牛顿第二定律332得FT1-卩4mg=4ma解得FT1=TF,当F= 1.5FT时，Fn=FT,轻绳刚好被拉断，故 B 项错4误，C 项正确。水平面光滑，绳刚要断时，对A c整体分析，加速度a= 4m隔离A单独分析,A受到的摩擦力Ff=ma=，故D项错误。c.利用整体法、隔离法求解弹黄连接体问题(2017 贵州模拟，6 分)a、b两物体的质量分别为m、m,由轻质弹簧相连。当用恒力F竖直向上拉着a,使a、b起向上做匀加速直线运动时，弹簧伸长量为X1；当用大小仍为F的恒力沿水平方向拉着a,使a、b一起沿光滑水平桌面做匀加速直线运动时，弹簧伸长量为X2，如图所示，则()A.

7、 X1一定等于X2B .X1一定大于X2C.若mm，贝UX1X2D .若mm，贝UX112m gcos 37,所以物块速度达到与传送带速度相同后，仍向下做加速运动，根据牛顿第二定律得m gsin 37 -12m gcos 37 =m a3（1 分）2解得a3= 2 m/s12根据位移关系可得LX3=vt4+ qa3t4（1 分）解得t4=亠 5 毎1 s（1 分）所以运动的总时间为t3+t4=s（1 分）3 滑块一木板模型a.利用隔离法求解水平方向的滑块一木板模型（8）（2017 全国叭 20 分）如图，两个滑块A和B的质量分别为m= 1 kg 和m= 5 kg，放在 静止于水平地面上的木板的

8、两端，两者与木板间的动摩擦因数均为11= 0.5 ;木板的质量为m= 4 kg,与地面间的动摩擦因数为12= 0.1。某时刻A、B两滑块开始相向滑动，初速度大小均为vo= 3 m/s。A B相遇时，A与木板恰好相对静止。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力， 取重力加速度大小g= 10 m/s。求：1B与木板相对静止时，木板的速度；2A、B开始运动时，两者之间的距离。8I W答案：1m/s （9 分）1.9 m（11 分）解析：滑块A和B在木板上滑动时，木板也在地面上滑动。设A、B所受的摩擦力大小分别为fi、f2地面对木板的摩擦力为f3,A和B相对于地面的加速度大小分别是aA和as，木板相对于地面的加

9、速度大小为ai。在物块B与木板达到共同速度前有fi=卩img（1 分）f2=卩img（i 分）f3=u2（mA+RB+mg（i 分）由牛顿第二定律得fi=maA（i 分）f2=maB（i 分）f2-fi-f3=ma（i 分）设在ti时刻，B与木板达到共同速度，设大小为vi。由运动学公式有vi=voaBti（i 分）vi=aiti（i 分）联立以上各式，代入已知数据得Vi= i m/s（i 分）在ti时间间隔内，B相对于地面移动的距离为i2八SB=voti qasti（i 分）设在B与木板达到共同速度vi后，木板的加速度大小为比，对于B与木板组成的系统，由牛顿第二定律有fi+f3= （m+m a

10、2（2 分）由于aA=aB,B与木板达到共同速度时，A的速度大小也为vi，但运动方向与木板相反。由题意知，A和B相遇时，A与木板的速度相同，设其大小为V2。设A的速度大小从vi变到V2所用时间为12，则由运动学公式，对木板有V2=via2t2（i 分）对A有V2= vi+aAt2（i 分）、一一i2在t2时间间隔内，耳以及木板）相对地面移动的距离为Si=Vit2歹2上2（i 分）在（ti+12）时间间隔内，A相对地面移动的距离为i2SA=Vo（ti+t2） 2aA（ti+t2）（2 分）A和B相遇时，A与木板的速度也恰好相同。因此A和B开始运动时，两者之间的距离为So=SA+Si+SB（2 分

11、）联立以上各式，并代入数据得So= i.9 m（i 分）b.利用隔离法求解斜面上的滑块一木板模型（9）（20i5 全国H,20 分）下暴雨时，有时会发生山体滑坡或泥石流等地质灾害。某地有一倾角0=37sin 37=3的山坡 C,上面有一质量m的石板B,其上下表面与斜坡平行;9B上有一碎石堆A含有大量泥土），A和B均处于静止状态，如图所示。假设某次暴雨中，A浸透雨水后总质量也为m可视为质量不变的滑块），在极短时间内，A、B间的动摩擦因数1031减小为石，B、C间的动摩擦因数 卩2减小为 0.5 ,A、B开始运动，此时刻为计时起点；在8第2 s 末，B的上表面突然变为光滑，12保持不变。已知A开始

12、运动时，A离B下边缘的距离l= 27 m,C足够长，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。取重力加速度大小g= 10 m/s2。求:1在 02 s 时间内A和B加速度的大小；2A在B上总的运动时间。答案： 3 m/s21 m/s2（8 分）4 s（12 分）解析：在 02 s 时间内，A和B的受力如图（a）、图（b）所示，其中f1、N是A与B之间 的摩擦力和正压力的大小，f2、N2是B与C之间的摩擦力和正压力的大小，方向如图所示图（a） 图（b）由滑动摩擦力公式和力的平衡条件得f1= 11Ni（1 分）N=mgcos0（1 分）f2= 12N?（1 分）N=N+mgcos0（1 分）规定沿斜面向下为正，设A和B的加速度分别为a1和a2，由牛顿第二定律得mgin0-f1=ma（1 分）mgin0f2+f1=ma（1 分）联立并代入题给条件得a1= 3 m/s2,a2= 1 m/s2（2 分）在11= 2 s 时，设A和B的速度分别为V1和V2，贝UV1= at1= 6 m/s（1 分）V2=a2t1= 2 m/s（1 分）tt1时，设A和B的加速度分别为a和a?。此时A与B之间摩擦力为零，同理可得2a=6 m/s （1 分）a2= 2 m/s （1 分）即B做减速运动，设经过时间t2,B的速度减为零，则有V2+a2t2= 0（1 分）解得t2= 1 s（1 分）在11+