2022届高考物理一轮复习课时作业九应用牛顿运动定律解决“三类”问题【含答案】

应用牛顿运动定律解决“三类”问题[双基巩固练]1．一物块静止在粗糙的水平桌面上．从某时刻开始，物块受到一方向不变的水平拉力作用，假设物块与桌面间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力．以a表示物块的加速度大小，F表示水平拉力的大小．能正确描述F与a之间的关系的图象是()2．如图甲所示，小物块从足够长的光滑斜面顶端由静止自由滑下．下滑位移x时的速度为v，其x­v2图象如图乙所示，取g＝10m/s2，则斜面倾角θ为()A．30°B．45°C．60°D．75°3．如图所示，质量为M的滑块A放置在光滑水平地面上，A的左侧面有一个圆心为O、半径为R的光滑四分之一圆弧面．当用一水平向左的恒力F作用在滑块A上时，一质量为m的小球B(可视为质点)在圆弧面上与A保持相对静止，且B距圆弧面末端Q的竖直高度H＝eq\f(R,3).已知重力加速度大小为g，则力F的大小为()A.eq\f(\r(5),3)MgB.eq\f(\r(5),2)MgC.eq\f(\r(5),3)(M＋m)gD.eq\f(\r(5),2)(M＋m)g4．如图所示，一轻弹簧竖直固定在水平地面上，弹簧正上方有一个小球自由下落．从小球接触弹簧上端O点到将弹簧压缩至最短的过程中，如图所示的关于小球的加速度a随时间t或者随与O点的距离x变化的关系图线正确的是()5．[粗糙斜面模型]放在固定粗糙斜面上的滑块A以加速度a1沿斜面匀加速下滑，如图甲．在滑块A上放一物体B，物体B始终与A保持相对静止，以加速度a2沿斜面匀加速下滑，如图乙．在滑块A上施加一竖直向下的恒力F，滑块A以加速度a3沿斜面匀加速下滑，如图丙．则()A．a1＝a2＝a3B．a1＝a2<a3C．a1<a2＝a3D．a1<a2<a36．[中考真题试卷·河北衡水中学5月月考]如图所示是旅游景区中常见的滑索．研究游客某一小段时间沿滑索下滑时，可将滑索简化为一直杆，滑轮简化为套在杆上的环，滑轮与滑索间的摩擦力及游客所受空气阻力不可忽略，滑轮和悬挂绳重力可忽略．则游客在某一小段时间内匀速下滑，其状态可能是图中的()7．如图所示，物块P、Q的质量分别为3m和2m，用轻弹簧连接后放在光滑的水平面上，对Q施加向右的水平拉力F，稳定后P、Q相对静止在水平面上运动，此时弹簧的形变量为L1；若撤去拉力F，换成大小为2F的水平推力向右推P，稳定后P、Q相对静止在水平面上运动，弹簧的形变量为L2，则eq\f(L1,L2)的值是()A.eq\f(3,4)B.eq\f(2,3)C.eq\f(3,2)D.eq\f(1,2)8．如图(a)所示，一轻质弹簧的下端固定在水平面上，上端放置一物体(物体与弹簧不连接)，初始时物体处于静止状态．现用竖直向上的拉力F作用在物体上，使物体开始向上做匀加速运动，拉力F与物体位移x之间的关系如图(b)所示．(g取10m/s2)则下列结论正确的是()A．物体与弹簧分离时，弹簧处于压缩状态B．弹簧的劲度系数为7.5N/cmC．物体的质量为3kgD．物体的加速度大小为5m/s29．水平面上有一带圆弧形凸起的长方形木块A，木块A上的物体B用绕过凸起的轻绳与物体C相连，B与凸起之间的轻绳是水平的．用一水平向左的拉力F作用在物体B上．恰使物体A、B、C保持相对静止，如图．已知物体A、B、C的质量均为m，重力加速度为g，不计所有的摩擦，则拉力F应为多大？[综合提升练]10．[2021·宁夏石嘴山三中开学]固定的光滑细杆与地面有一定夹角，在杆上套有一个光滑小环，小环在沿杆方向的推力F作用下向上运动，如图甲所示．已知推力F和小环速度v随时间变化规律如图乙和丙所示，重力加速度g取10m/s2，由以上条件可求得()A．小环的质量m＝0.5kgB．小环的质量m＝2.0kgC．细杆与地面的夹角α＝30°D．细杆与地面的夹角α＝37°11．[中考真题试卷·山东肥城六中月考]如图甲表示的是一条倾斜的传送轨道，B是传送货物的平台，可以沿着斜面上的直轨道运送物体．某次传送平台B沿轨道将货物A向下传送到斜轨道下端，运动过程可用图乙中的速度—时间图象表示(取沿斜面向下为正方向)．下述分析中不正确的是()A．0～t1时间内，B对A的支持力小于重力，A受的摩擦力水平向右B．t1～t2时间内，B对A的支持力等于重力，A受的摩擦力水平向左C．t2～t3时间内，B对A的支持力大于重力，A受的摩擦力水平向左D．0～t1时间内出现失重现象；t2～t3时间内出现超重现象12．地面上测量质量的托盘天平在太空舱中将失效．于是，小明同学设计了如图甲所示的太空质量测量仪．装置D是轴承恒定拉力装置，在设定的空间范围内能够给受力砧C提供恒定的拉力．砧C的质量m0＝1kg，装置D提供的恒定拉力F＝20N．在装置D外壳上安装了连接到计算机的位移传感器测速装置A，在砧C上固定了轻质电磁波反射板B.进入工作状态后，通过装置A和反射板B可以绘制砧C的运动图象．连接砧C末端的轻质绳可以把待测物体固定在砧C上．在某次太空实验中，宇航员要用太空质量测量仪测量某实验样品的质量，轻质绳固定样品后，拉出受力砧至最大位置后释放，计算机呈现了如图乙所示的物理图象．试求：(1)在此次实验中，砧C运动时加速度大小a；(2)实验样品的质量m；(3)轻质绳施加给实验样品的拉力大小T.课时作业(九)1．解析：当拉力F小于最大静摩擦力时，物块静止不动，加速度为零，当F大于最大静摩擦力时，根据F－Ff＝ma知，随F的增大，加速度a线性增大，故选项C正确．答案：C2．解析：由v2＝2ax得x＝eq\f(1,2a)v2，结合x­v2图象可知小物块的加速度a＝5m/s2，根据牛顿第二定律得，小物块的加速度a＝gsinθ，所以θ＝30°，选项A正确，B、C、D错误．答案：A3．解析：相对静止的两个物体具有相同的加速度，即A、B整体的加速度方向水平向左，根据牛顿第二定律知，小球受到的重力和支持力N的合力方向水平向左．设N与竖直方向的夹角为θ，如图所示，则cosθ＝eq\f(R－H,R)＝eq\f(2,3)，sinθ＝eq\r(1－cos2θ)＝eq\f(\r(5),3)，则tanθ＝eq\f(\r(5),2)，根据牛顿第二定律，对小球有mgtanθ＝ma，解得小球的加速度a＝eq\f(\r(5),2)g，对A、B整体有F＝(M＋m)a，解得F＝eq\f(\r(5),2)(M＋m)g，选项D正确．答案：D4．解析：从小球接触弹簧上端O点到将弹簧压缩至最短的过程中，弹簧弹力F＝kx，由牛顿第二定律可得mg－kx＝ma，解得a＝g－eq\f(k,m)x，选项B正确，选项D错误；加速度随时间的变化是先减小再反向增大，但不是按线性关系变化，选项A、C错误．答案：B5．解析：题图甲中的加速度为a1，则有mgsinθ－μmgcosθ＝ma1，解得a1＝gsinθ－μgcosθ题图乙中的加速度为a2，则有(m＋m′)gsinθ－μ(m＋m′)gcosθ＝(m＋m′)a2，解得a2＝gsinθ－μgcosθ.题图丙中的加速度为a3，设F＝m′g，则有(m＋m′)gsinθ－μ(m＋m′)gcosθ＝ma3，解得a3＝eq\f(m＋m′gsinθ－μm＋m′gcosθ,m)故a1＝a2<a3，故B正确．答案：B6．解析：设滑索的倾角为α，游客的质量为M，滑轮的质量为m，重力加速度为g，若不考虑任何阻力，对滑轮及游客组成的整体应用牛顿第二定律有(M＋m)gsinα＝(M＋m)a，解得a＝gsinα，当悬挂绳与滑索垂直时，对游客隔离并进行受力分析，有F合＝Ma＝Mgsinα；若滑索与滑轮之间有摩擦，而游客不受空气阻力，则当游客匀速运动时，悬挂绳必须在竖直方向，此时游客受悬挂绳的拉力与自身重力处于平衡状态；若同时考虑滑轮与滑索间的摩擦以及游客所受的空气阻力，则悬挂绳应该在垂直于滑索与竖直方向之间，选项B正确，A、C、D错误．答案：B7．解析：当F作用在Q上时，对P、Q组成的整体应用牛顿第二定律可得F＝(3m＋2m)a1，对P隔离分析可知T＝kL1＝3ma1，联立解得L1＝eq\f(3F,5k)，当2F的力作用在P上时，分别对P、Q组成的整体和Q进行分析，根据牛顿第二定律可得2F＝(3m＋2m)a2，T′＝kL2＝2ma2，联立解得L2＝eq\f(4F,5k)，则eq\f(L1,L2)＝eq\f(3,4)，故选项A正确，B、C、D错误．答案：A8．解析：设物体的质量为m，静止时弹簧的压缩量为Δx，由二力平衡条件可知：kΔx＝mg①刚开始的合外力即为拉力F＝10N，使物体开始向上做匀加速运动，由牛顿第二定律得：F＝ma②拉力F＝30N时，由牛顿第二定律得：F′－mg＝ma③联立①②③式解得，物体的质量m＝2kg，物体的加速度大小a＝5m/s2，劲度系数k＝500N/m，只有选项D正确．答案：D9．解析：设绳中拉力为FT，A、B、C共同的加速度为a，与C相连部分的绳与竖直方向夹角为α，由牛顿第二定律，对A、B、C组成的整体有F＝3ma①对B有F－FT＝ma②对C有FTcosα＝mg③FTsinα＝ma④联立①②式，得FT＝2ma⑤联立③④式，得Feq\o\al(2,T)＝m2(a2＋g2)⑥联立⑤⑥式，得a＝eq\f(\r(3),3)g⑦联立①⑦式，得F＝eq\r(3)mg.答案：eq\r(3)mg10．解析：由题图丙知，0～2s内小环做匀加速直线运动，a＝0.5m/s2，由牛顿第二定律得F1－mgsinα＝ma,2s后小环做匀速直线运动，由平衡条件得F2＝mgsinα，由以上各式代入题图中数据解得小环的质量m＝1kg，细杆与地面的夹角α＝30°，C正确，A、B、D错误．答案：C11．解析：本题考查超、失重和系统牛顿第二定律问题.0～t1时间内，从题图乙可以