2020版高考物理一轮复习 分层规范快练9 牛顿运动定律的综合应用 新人教版.doc

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分层规范快练(九)牛顿运动定律的综合应用 双基过关练1.(多选)有一种大型娱乐器械可以让人体验超重和失重,其环形座舱套在竖直柱子上,由升降机送上几十米的高处,然后让座舱自由下落落到一定位置时,制动系统启动,座舱做减速运动,到地面时刚好停下下列说法中正确的是()A座舱自由下落的过程中人处于失重状态B座舱自由下落的过程中人处于超重状态C座舱减速下落的过程中人处于失重状态D座舱减速下落的过程中人处于超重状态解析:自由下落时只受重力,加速度向下,失重;减速下落,加速度向上,超重答案:AD2如图所示,台秤上放一个装有水的容器,有一个金属球挂在弹簧测力计下面,现将金属球浸没在水中,比较在金属球浸入水中前、后的情况()A弹簧测力计的示数减小,台秤的示数不变B弹簧测力计的示数不变,台秤的示数增加C弹簧测力计的示数减小,台秤的示数增大,且减少的示数等于增加的示数D弹簧测力计的示数增大,台秤的示数减小,且增加的示数等于减少的示数解析:当金属球浸入水中后,受到向上的浮力作用,故弹簧测力计的示数减小;由牛顿第三定律,在水对球有向上的浮力的同时,金属球对水有向下的作用力,这两个力大小相等,方向相反,故使得台秤的示数增大,且弹簧秤减少的示数等于台秤增加的示数,选项C正确答案:C32018重庆卷,5若货物随升降机运动的vt图象如图所示(竖直向上为正),则货物受到升降机的支持力F与时间t关系的图象可能是()解析:根据题图可知,对于时间轴下面的图象,电梯先向下做匀加速运动,再匀速,后匀减速运动,则根据牛顿第二定律可知,货物随电梯先失重、再处于平衡状态,后超重,则支持力先小于重力、再等于重力、后大于重力;对于时间轴上面的图象,电梯向上先做匀加速运动、再匀速、后匀减速运动时,同理可知支持力先大于重力、再等于重力、后小于重力,选项B正确答案:B4.如图,在光滑的水平支持面上,物块C叠放于物体B上,B的上表面水平,用轻绳将物块B与物块A相连,A、B、C的质量分别为2m、m、m,B、C间动摩擦因数为,对A施加一大小为F的水平恒力,A、B、C相对静止一同做匀加速直线运动,B对C的摩擦力的大小为()AmgBFCF/2 DF/4解析:将三者看作一个整体,根据牛顿第二定律:对整体有F(2mmm)a,解得a,对C分析,在水平方向上C受到B给的静摩擦力,所以根据牛顿第二定律可得Ffma,故D正确答案:D52019哈尔滨一模水平方向的传送带,顺时针转动,传送带速度大小v2 m/s不变,两端A、B间距离为3 m一物块从B端以v04 m/s滑上传送带,物块与传送带间的动摩擦因数0.4,g取10 m/s2.物块从滑上传送带至离开传送带的过程中,速度随时间变化的图象是()解析:物块在传送带上与传送带相对滑动时,加速度为ag4 m/s2,则当物块减速为0时,位移x2 m3 m,所以物块没有从A端掉下,会反向运动,加速度大小不变,当物块与传送带共速之后,随传送带一起匀速,故B正确答案:B62019安徽芜湖、马鞍山质检两物体A、B并排放在水平地面上,且两物体接触面为竖直面,现用一水平推力F作用在物体A上,使A、B由静止开始一起向右做匀加速运动,如图甲所示,在A、B的速度达到6 m/s时,撤去推力F.已知A、B质量分别为mA1 kg、mB3 kg,A与地面间的动摩擦因数0.3,B与地面间没有摩擦,B物体运动的vt图象如图乙所示g取10 m/s2,求:(1)推力F的大小(2)A物体刚停止运动时,物体A、B之间的距离解析:(1)在水平推力F作用下,设物体A、B一起做匀加速运动的加速度为a,由B物体的vt图象得a3 m/s2.对于A、B整体,由牛顿第二定律得FmAg(mAmB)a解得F15 N.(2)设物体A匀减速运动的时间为t,撤去推力F后,A、B两物体分离,A在摩擦力作用下做匀减速直线运动,B做匀速运动,对于A物体有mAgmAaA,aAg3 m/s2,vtv0aAt0,解得t2 s,物体A的位移为xAt6 m,物体B的位移为xBv0t12 m,所以A物体刚停止运动时,物体A、B之间的距离为xxBxA6 m.答案:(1)15 N(2)6 m技能提升练72019黄冈质检如图所示,bc为固定在小车上的水平横杆,物块串在杆上,靠摩擦力保持相对杆静止,物块又通过轻细线悬吊着一个小球,此时小车正以大小为a的加速度向右做匀加速运动,而物块、小球均相对小车静止,细线与竖直方向的夹角为.若小车的加速度逐渐增加,物块始终和小车保持相对静止,则当加速度增加到2a时()A横杆对物块的摩擦力增加到原来的2倍B横杆对物块的弹力增加到原来的2倍C细线与竖直方向的夹角增加到原来的2倍D细线的拉力增加到原来的2倍解析:对小球和物块组成的整体,分析受力如图甲所示,根据牛顿第二定律得,水平方向有Ff(Mm)a,竖直方向有FN(Mm)g,则当加速度增加到2a时,横杆对物块的摩擦力Ff增加到原来的2倍,横杆对物块的弹力等于物块、小球的总重力,保持不变,故A正确,B错误以小球为研究对象,分析受力情况如图乙所示,由牛顿第二定律得mgtanma,解得tan,当a增加到原来的两倍时,tan变为原来的两倍,但不是原来的两倍细线的拉力FT,可见,a变为原来的两倍,FT不是原来的两倍,故C、D错误答案:A8.如图所示,质量M8 kg的小车放在光滑的水平面上,在小车左端加一水平推力F8 N,当小车向右运动的速度达到1.5 m/s时,在小车前端轻轻地放上一个大小不计,质量为m2 kg的小物块,小物块与小车间的动摩擦因数0.2,小车足够长(g10 m/s2)求:(1)放上小物块后,小物块及小车的加速度各为多大(2)经多长时间两者达到相同的速度(3)从小物块放上小车开始,经过t1.5 s小物块通过的位移大小为多少解析:(1)小物块的加速度am2 m/s2小车的加速度aM0.5 m/s2.(2)由amtv0aMt得t1 s.(3)在开始1 s内小物块的位移x1amt21 m最大速度vat2 m/s在接下来的0.5 s内小物块与小车相对静止,一起做加速运动,且加速度a0.8 m/s2这0.5 s内的位移x2vtat21.1 m通过的总位移xx1x22.1 m.答案:(1)2 m/s20.5 m/s2(2)1 s(3)2.1 m9如图所示,一质量m0.4 kg的小物块,以v02 m/s的初速度,在与斜面成某一夹角的拉力F作用下,沿斜面向上做匀加速运动,经t2 s的时间物块由A点运动到B点,A、B之间的距离L10 m已知斜面倾角30,物块与斜面之间的动摩擦因数.重力加速度g取10 m/s2.(1)求物块加速度的大小及到达B点时速度的大小(2)拉力F与斜面夹角多大时,拉力F最小?拉力F的最小值是多少?解析:(1)设物块加速度的大小为a,到达B点时速度的大小为v,由运动学公式得Lv0tat2vv0at联立式,代入数据得a3 m/s2v8 m/s(2)设物块所受支持力为FN,所受摩擦力为Ff,拉力与斜面间的夹角为,受力分析如图所示,由牛顿第二定律得FcosmgsinFfmaFsinFNmgcos0又FfFN联立式得F由数学知识得cossinsin(60)由式可知对应F最小的夹角30联立式,代入数据得F的最小值为FminN.答案:(1)3 m/s28 m/s(2)30 N
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