专题03　牛顿运动定律及其应用（解析版）

学而优教有方专题03牛顿运动定律及其应用1.【答案】A【解析】对整体有4F-8f=8ma;对前4节车厢有2F-4f-T=4ma,解得T=0,即第4节车厢与第5节车厢水平连接装置之间的相互作用力大小为0,选项A正确.2.【答案】D【解析】隔离对B分析,当A、B间静摩擦力达到最大值时,A、B刚要发生相对滑动,则a=μmAgmA=μg=0.4×10m/s2=4m/s2.再对整体有F=(mA+mB)a=3×4N=12N.知当拉力达到12N时,A、B才发生相对滑动.所以拉力F从0开始逐渐增大到12N的过程中,A、3.【答案】C【解析】以球为研究对象,球受力如图所示根据牛顿第二定律有FTsinθ=ma,FTcosθ=mg,得a=gtanθ.球和物块相对车厢静止,则物块的加速度也为a,以球和绳子、轻杆、物块为整体研究有f=(M+m)gtanθ,选项A、B错误.N=(M+m)g选项C正确,D错误.4.【答案】D【解析】根据牛顿第二定律,对整体a=F3m,物块A对B的作用力大小为NAB=ma=F3,选项A、B错误;对整体由牛顿第二定律有a=F-μmg3m=F3m-μg3,对B由牛顿第二定律得NAB-μmg=ma,代入解得NAB=F+2μmg5.【答案】B【解析】A落地前,对于B,取水平向右为正,对于A,取竖直向下为正,根据牛顿第二定律得T=2ma,mg-T=ma,联立两式解得T=23mg,a=13g<0.5g,选项A错误,B正确;物体A的加速度方向向下,所以A处于失重状态,B竖直方向加速度为0,不是超重也不是失重,选项C、D6.【答案】C【解析】无论人手夹紧还是夹子下移使夹子顶角变化,茶杯向上匀速运动时,茶杯处于平衡状态,合力为零.故F=(M+m)g,2f静=Mg,摩擦力不变,选项A、B错误;当向上加速时,茶杯所受的摩擦力达到最大静摩擦力时,力F的值最大,则有2f-Mg=Ma,F-(M+m)g=(M+m)a,联立解得F=2f(m+M)M,选项C正确;当茶杯的运动状态改变,如向上匀加速运动时,F大于(M+m)g,7.【答案】D【解析】v-t图像和坐标轴围成图形的面积表示位移,则无人机上升的最大高度为H=12×8×24m=96m,选项A错误;v-t图像的斜率表示加速度,6~8s内无人机减速上升,选项B错误;减速上升的加速度a2=Δv'Δt'=242m/s2=12m/s2,则由牛顿第二定律可得f+mg=ma2,联立解得升力大小和无人机所受阻力大小分别为F=32N,f=4N.无人机上升的加速度a1=ΔvΔt=246m/s2=4m/s2,则由牛顿第二定律可得F-mg-f=ma18.【答案】BD【解析】根据v2=2ax又图像面积为ax2,可知小车运动到x=0.5m处速度为v=2m/s,由题意得小车运动到x=0.5m的过程中做加速度减小的加速运动,故小车向右运动过程中的最大速度为2m/s,选项A错误,D正确;由F-f=ma0,F-f-kx=ma,a0=8m/s2,a1=0,联立解得m=2kg,F=20N,选项C错误,B正确9.【答案】BD【解析】由两图结合可知,静止时,传感器示数为800N,除去杆的重力200N,演员的重力就是600N,选项A错误;由图可知最后2s内演员向下减速,故加速度向上,处于超重状态,选项B正确;在演员加速下滑阶段,处于失重状态,杆受到的拉力最小,此阶段的加速度为a1=31.5-0.5=3.0m/s2,由牛顿第二定律得mg-F1=ma,解得F1=420N,加上杆的重力200N,可知杆受的拉力为620N,选项C错误;v-t图像的面积表示位移,则可知,总长度10.【答案】BCD【解析】当A与B间的摩擦力达到最大静摩擦力后,A、B会发生相对滑动,由图可知,B的最大加速度为4m/s2,即拉力F>24N时,A相对B发生滑动,当F<24N时,A、B保持相对静止,一起做匀加速直线运动,选项A错误,B正确;对B,根据牛顿第二定律得aB=μmAgmB=4m/s2,对A,根据牛顿第二定律得aA=F-μmAgmA=4m/s2,其中F=24N,11.【答案】(1)2m/s2(2)4N(3)24m【解析】(1)设t=0时刻滑块与木板发生相对滑动,由木板运动的v-t图像可得a木板=ΔvΔt=123m/s2对滑块,由牛顿第二定律有μmg=ma滑块得a滑块=μg=2m/s2由于a滑块<a木板,所以滑块确实与木板发生了相对滑动,a滑块=2m/s2.(2)由v-t图像可知,在t=3s时撤去了拉力,此时,木板的速度为v1=a木板t=12m/s滑块的速度为v2=a滑块t=6m/s滑块与木板间仍有相对滑动对木板,由v-t图像得加速度大小为a2=123m/s2=4m/s由图中对称性知,木板减速时a2=a1=4m/s2由牛顿第二定律有μmg=Ma2解得M=0.5kg研究木板3s前的运动有F-μmg=Ma木板解得F=4N.(3)3s时木板速度为v1=12m/s,滑块速度为v2=6m/s,设再经过t2时间滑块与木板的速度大小相等,有v1-a2t2=v2+a滑块t2,解得t2=1s木板和滑块速度相等时,木板的总位移为x1=12a木板t12+v1t2-12滑块的总位移为x2=12a滑块(两者相对位移为Δx=x1-x2=12m所以木板的总长不少于2Δx=24m.12.(1)3m/s2(2)24J(3)0.8s解析:(1)对木板,根据牛顿第二定律有F-μmg=Ma解得a=3m/s2.(2)对小物体,根据牛顿第二定律有μmg=ma物解得a物=1m/s2设小物体从木板上滑出所用时间为tL-d=12at2-12a物解得t2=1.6s2木板的位移x板=12at2拉力做功W=Fx板=24J.(3)设最短作用时间为t,则撤去拉力F前的相对位移Δx1=12at2-12a物设撤去拉力F后,再经过时间t'小物体和木板达到共同速度v共,且小物