2017版高考物理二轮复习高分突破专题一力与直线运动第5课时牛顿运动定律的综合应用

第5课时牛顿运动定律的综合应用一、选择题(在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的)1力F作用于甲物体m1时产生的加速度为a1，此力F作用于乙物体m2时产生的加速度为a2，若将甲、乙两个物体合在一起，仍受此力的作用，产生的加速度是()A. B.C. D.解析力F作用于m1时，Fm1a1力F作用于m2时，Fm2a2力F作用于m1m2时，F(m1m2)a3解得a3，故C正确。答案C2“儿童蹦极”中，拴在腰间左右两侧的是弹性橡皮绳，质量为m的小明如图1所示静止悬挂时，两橡皮绳的拉力大小均恰为mg，若此时小明左侧橡皮绳断裂，则小明此时的()图1A加速度为零B加速度ag，沿原断裂橡皮绳的方向斜向下C加速度ag，沿未断裂橡皮绳的方向斜向上D加速度ag，方向竖直向下解析当小明处于静止状态时，拉力Fmg，两绳之间的夹角为120，若小明左侧橡皮绳断裂，则小明此时所受合力沿原断裂橡皮绳的方向斜向下，由牛顿第二定律Fma知mgma，ag，B正确。答案B3质量为m的物体从高处由静止释放后竖直下落，在某一时刻受到的空气阻力为Ff，加速度为ag，则Ff的大小为()A.mg B.mgCmg D.mg解析由牛顿第二定律知，ag，可得空气阻力大小Ffmg，B正确。答案B4如图2所示，重为10 N的物体以速度v在粗糙的水平面上向左运动，物体与桌面间的动摩擦因数为0.1。现在给物体施加水平向右的拉力F，其大小为20 N，则物体受到的摩擦力和加速度大小为(g取10 m/s2) ()图2A1 N，20 m/s2 B0，21 m/s2C1 N，21 m/s2 D1 N，19 m/s2解析物体受到竖直向下的重力G、竖直向上的支持力FN、水平向右的拉力F和摩擦力Ff作用，其滑动摩擦力为：FfFNG1 N，由牛顿第二定律得：FFfma，解得a21 m/s2，C正确。答案C5(2016浙江临海杜桥中学模拟)如图3所示，底板光滑的小车上用两个量程为20 N，完全相同的弹簧测力计甲和乙系住一个质量为1 kg的物块。在水平地面上，当小车做匀速直线运动时，两弹簧测力计的示数均为10 N，当小车做匀加速直线运动时，弹簧测力计甲的示数变为8 N，这时小车运动的加速度大小是()图3A2 m/s2 B4 m/s2 C6 m/s2 D8 m/s2解析当弹簧测力计甲的示数变为8 N时，弹簧测力计乙的示数变为12 N，这时物块所受的合力为4 N。由牛顿第二定律Fma得物块的加速度a4 m/s2，B正确。答案B6如图4所示，一小球从空中自由落下，当它与正下方的轻弹簧刚开始接触时，它将()图4A立即被反弹上来B立即开始做减速运动C立即停止运动D继续做加速运动解析小球刚接触轻弹簧时，受到向下的重力和向上的弹力，且重力大于弹力，合力方向向下，加速度方向向下，所以继续向下做加速运动，故D正确。答案D7雨滴从空中由静止落下，若雨滴受到的空气阻力随雨滴下落速度的增大而增大，图中能大致反映雨滴运动情况的是()解析对雨滴进行受力分析可得mgkvma，则雨滴做加速度减小的加速运动。答案C8如图5所示，一辆有动力驱动的小车上有一水平放置的弹簧，其左端固定在小车上，右端与一小球相连，设在某一段时间内小球与小车相对静止且弹簧处于压缩状态，若忽略小球与小车间的摩擦力，则在此段时间内小车可能是()图5A向右做加速运动 B向右做减速运动C向左做加速运动 D向左做匀速运动解析小球所受到的合外力等于弹簧对小球的弹力FN，方向水平向右，由牛顿第二定律可知，小球必定具有向右的加速度，由于小球与小车相对静止，所以小车具有向右的加速度。由于小车的速度方向可能向左，也可能向右，故小车可能向右加速运动或向左减速运动。答案A9质量为0.5 kg的物体在水平面上以一定的初速度运动，如图6，a、b分别表示物体不受拉力和受到水平拉力作用的vt图象，则拉力与摩擦力大小之比为 ()图6A12 B21C31 D32解析物体不受水平拉力时，加速度大小为a11.5 m/s2，物体受到水平拉力作用时加速度大小为：a20.75 m/s2，根据牛顿第二定律得fma1；Ffma2，可得：Ff32，选项D正确。答案D二、选择题(在每小题给出的四个选项中，至少有一个选项是符合题目要求的)10如图7所示，一足够长的水平传送带以恒定的速度向右传动。将一物体轻轻放在皮带左端，以v、a、x、F表示物体速度大小、加速度大小、位移大小和所受摩擦力的大小。下列选项正确的是()图7解析 物体从静止先在恒定的滑动摩擦力作用下匀加速直线运动，后与传送带速度相同后，匀速运动，摩擦力消失，xt图象先是曲线后是直线。答案AB11如图8甲所示，在光滑水平面上叠放着A、B两物体，现对A施加水平向右的拉力F，通过传感器可测得物体A的加速度a随拉力F变化的关系如图乙所示。已知重力加速度为g10 m/s2，由图线可知 ()图8A物体A的质量mA2 kgB物体A的质量mA6 kgC物体A、B间的动摩擦因数0.2D物体A、B间的动摩擦因数0.6解析aF图线的斜率等于质量的倒数，由图可知，拉力F48 N后，图线斜率变大，表明研究对象质量减小，物体A、B间发生相对滑动，故mAmB8 kg，mA6 kg。由图象知：当F60 N时，a8 m/s2，又FmAgmAa，解得0.2。答案BC12(2016浙江嘉兴二测)如图9甲所示为杂技中的“顶竿”表演，地面上演员B肩部顶住一根长直竹竿，另一演员A爬至竹竿顶端完成各种动作。某次顶竿表演结束后，演员A自竿顶由静止开始下滑，滑到竿底时速度正好为零，其下滑时的速度随时间变化关系如图乙所示。演员A质量为40 kg，长竹竿质量为10 kg，g10 m/s2。则()图9A演员A的加速度方向先向上再向下B演员A所受摩擦力的方向保持不变Ct2 s时，演员B肩部所受压力大小为380 NDt5 s时，演员B肩部所受压力大小为540 N解析 演员A先加速向下运动，后减速向下运动，所以加速度方向先向下再向上，选项A错误；演员A所受摩擦力的方向总是竖直向上的，选项B正确；t2 s时演员A向下的加速度大小为a10.5 m/s2，演员B肩部所受压力大小为FN1(mAm)gmAa1480 N，选项C错误；t5 s时演员A向上的加速度大小为a21.0 m/s2，演员B肩部所受压力大小为FN2(mAm)gmAa2540 N，选项D正确。答案BD三、非选择题13如图10甲所示，一根直杆AB与水平面成某一角度固定，在杆上套一个小物块，杆底端B处有一弹性挡板，杆与板面垂直，现将物块拉到A点静止释放，物块下滑与挡板第一次碰撞前后的vt图象如图乙所示，物块最终停止在B点。重力加速度g取10 m/s2，图10求：(1)物块与杆之间的动摩擦因数；(2)物块滑过的总路程s。解析(1)由图象可知，物块下滑的加速度a14 m/s2，上滑时的加速度大小a28 m/s2，杆AB长L2 m，设直杆的倾角为，物块的质量为m，由牛顿第二定律得：F合1mgsin mgcos ma1，F合2mgsin mgcos ma2，代入数据，得：0.25，sin 0.6，cos 0.8。(2)对物块整个过程分析，由动能定理得：mgLsin mgscos 0，代入数据得，s6 m答案(1)0.25(2)6 m14如图11甲所示，一长木板静止在水平地面上，在t0时刻，一小物块以一定速度从左端滑上长木板，以后长木板运动的vt图象如图乙所示。已知小物块与长木板的质量均为m1 kg，小物块与长木板间及长木板与地面间均有摩擦，经1 s后小物块与长木板相对静止(g取10 m/s2)，求：图11(1)小物块与长木板间动摩擦因数的值；(2)在整个运动过程中，系统所产生的热量。解析(1)长木板加速过程中，由牛顿第二定律，得1mg22mgma1vma1t1木板和物块相对静止，共同减速过程中，由牛顿第二定律，得22mg2ma20vma2t2由图象可知，vm2 m/s，t11.0 s，t20.8 s联立解得：10.7(2)小物块在减速过程中，有1mgma3vmv0a3t1在整个运动过程中，由能量守恒定律得Qmv联立解得Q40.5 J答案(1)0.7(2)40.5 J7