2019届高考物理一轮复习 课时作业13 牛顿运动定律综合应用(一).doc

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课时作业(十三)牛顿运动定律综合应用(一)基础训练1从地面以一定的速度竖直向上抛出一小球,小球到达最高点的时刻为t1,下落到抛出点的时刻为t2.若空气阻力的大小恒定,则在下图中能正确表示被抛出物体的速率v随时间t的变化关系的图线是()答案:C解析:小球在上升过程中做匀减速直线运动,其加速度为a1,下降过程中做匀加速直线运动,其加速度为a2,即a1a2,且所分析的是速率与时间的关系,C正确2(2018江西新余四中模拟)图示为索道输运货物的情景已知倾斜的索道与水平方向的夹角为37,重物与车厢底板之间的动摩擦因数为0.30.当载重车厢沿索道向上加速运动时,重物与车厢仍然保持相对静止状态,重物对车厢内水平底板的正压力为其重力的1.15倍,那么这时重物对车厢底板的摩擦力大小为(已知sin 370.6,cos 370.8)()A0.35mg B0.30mg C0.23mg D0.20mg答案:D解析:由于重物对车厢内水平底板的正压力为其重力的1.15倍,在竖直方向上,由牛顿第二定律得FNmgma竖直,解得a竖直0.15g,设水平方向上的加速度为a水平,则tan 37,解得a水平0.20g,对重物受力分析可知,在水平方向上摩擦力作为合力产生加速度,由牛顿第二定律得fma水平0.20mg,故D正确3(2018广西质检)如图所示,A、B两个物体叠放在一起,静止在粗糙水平地面上,物体B与水平地面间的动摩擦因数10.1,物体A与B之间的动摩擦因数20.2.已知物体A的质量m2 kg,物体B的质量M3 kg,重力加速度取g10 m/s2.现对物体B施加一个水平向右的恒力F,为使物体A与物体B相对静止,则恒力的最大值是(物体间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力)()A20 N B15 N C10 N D5 N答案:B 解析:对A、B整体,由牛顿第二定律,Fmax1(mM)g(mM)a;对物体A,由牛顿第二定律,2mgma;联立解得Fmax(mM)(12)g,代入相关数据得Fmax15 N,选项B正确4(多选)如图所示,质量分别为M和m的物体A、B用细线连接,悬挂在定滑轮上,定滑轮固定在天花板上,已知Mm,滑轮质量及摩擦均不计,则下列说法正确的是()A细线上的拉力一定大于mgB细线上的拉力一定小于MgC细线上的拉力等于gD天花板对定滑轮的拉力等于(Mm)g答案:AB解析:设两物体运动的加速度大小均为a,细线上的拉力为T,分别对物体A和B进行受力分析并结合牛顿第二定律有:对A,MgTMa,对B,Tmgma,整理可得TMgMamgma,Tg.对定滑轮进行受力分析可知,天花板对定滑轮的拉力等于2T.5(2018湖北宜昌一调)(多选)物体A和B相对静止,以共同的速度沿斜面匀速下滑,则()AA、B间无摩擦力的作用BB受到滑动摩擦力的大小为(mAmB)gsin CB受到的静摩擦力的大小为mAgsin D取走A后,B将匀加速下滑答案:BC解析:以A为研究对象,A处于平衡状态,因此有fmAgsin ,所以A受到B对A沿斜面向上的摩擦力作用,A错误;以整体为研究对象,根据平衡状态有:(mAmB)gsin fB,B正确;A对B的静摩擦力与B对A的静摩擦力大小相等,故有:ffmAgsin ,C正确;由分析知:(mAmB)gsin fB,又根据滑动摩擦力公式有:fB(mAmB)gcos ,得:tan ,取走物体A后,物体B受滑动摩擦力为mBgcos ,代入tan 得,mBgcos mBgsin ,即物体B受力平衡,则物体B仍能做匀速直线运动,D错误6(2018湖南郴州一测)(多选)如图甲所示,质量为5 kg的小物块以初速度v011 m/s从底角为53的固定斜面底端先后两次滑上斜面,第一次对小物块施加一沿斜面向上的恒力F,第二次无恒力F.图中的两条线段a、b分别表示存在恒力F和无恒力F时小物块沿斜面向上运动的vt图线不考虑空气阻力,取g10 m/s2,sin 530.8,cos 530.6,下列说法中正确的是()A恒力F的大小为5 NB恒力F的大小为10 NC物块与斜面间的动摩擦因数为D物块与斜面间的动摩擦因数为0.5答案:AD解析:根据vt图象中斜率等于加速度可知:aa m/s210 m/s2,ab m/s211 m/s2,不受恒力F时,物体只受重力和摩擦力作用,加速度较大,则根据牛顿第二定律可得:mabmgsin 53mgcos 53,代入数据得:0.5;有F作用时:maaFmgsin 53mgcos 53,代入数据解得:F5 N,A、D正确7设均匀球体在空气中下落时,空气对球体的阻力的大小只与球的最大截面积成正比如图所示,某同学用轻质细绳l1连接球A与球B,再用轻质细绳l2将球B悬挂于上方某位置,当两球处于平衡状态时,球A与水平地面的距离为18 m,此时两细绳拉力的大小分别为2 N、3 N已知球A与球B的半径之比为12,当地重力加速度为10 m/s2.第一次,若只剪断细绳l1,A球经2 s落地第二次,若只剪断细绳l2,A球经多长时间落地?(结果保留两位有效数字)答案:2.3 s解析:设球A与球B的质量分别为mA、mB.对球A受力分析得T1mAg静止时对整体受力分析得T2mAgmBg第一次剪断细绳l1后,球A加速下落,根据运动学公式得ha1t对球A受力分析得mAgfAmAa1代入数据求得mA0.2 kg、mB0.1 kg、a19 m/s2、fA0.2 N根据题意,解得fB0.8 N第二次剪断细绳l2后,球A与球B一起加速下落对整体受力分析得mAgmBgfAfB(mAmB)a2根据运动学公式得ha2t代入数据求得tB s2.3 s.能力提升8(2018广东金山中学期末)如图所示,粗糙的水平地面上有三块材料完全相同的木块A、B、C,质量均为m,B、C之间用轻质细绳连接现用一水平恒力F作用在C上,三者开始一起做匀加速运动,运动过程中把一块橡皮泥粘在某一块上面,系统仍加速运动,且始终没有相对滑动,则在粘上橡皮泥并达到稳定后,下列说法正确的是()A若粘在A木块上面,绳的拉力不变B若粘在A木块上面,绳的拉力减小C若粘在C木块上面,A、B间摩擦力增大D若粘在C木块上面,绳的拉力和A、B间摩擦力都减小答案:D 解析:橡皮泥不管粘在哪一个物体上,系统加速度都减小,若粘在A上,分析C的受力可知,绳拉力增大,选项A、B错误;若粘到C上,分析A、B整体受力可知绳拉力减小,分析物体A受力可知,A、B间的静摩擦力减小,选项C错误,D正确9如图甲所示,一个m3 kg的物体放在粗糙水平地面上,从t0时刻起,物体在水平力F作用下由静止开始做直线运动,在03 s时间内物体的加速度a随时间t的变化规律如图乙所示已知物体与地面间的动摩擦因数处处相等,则()A在03 s时间内,物体的速度先增大后减小B2 s末物体的速度最大,最大速度为8 m/sC2 s末F最大,F的最大值为12 ND前2 s内物体做匀变速直线运动,力F大小保持不变答案:D 解析:物体在前3 s内始终做加速运动,第3 s内加速度减小说明物体的速度增大得慢了,但仍是加速运动,故A错误;因为物体速度始终增大,故3 s末物体的速度最大,在at图象上图线与时间轴所围图形的面积表示速度的变化量,v10 m/s,物体由静止开始加速运动,故最大速度为10 m/s,故B错误;前2 s内物体的加速度不变,做匀变速直线运动,由于摩擦力不变,所以力F大小保持不变,D正确;由F合ma知前2 s内的合外力为12 N,由于受摩擦力作用,故力F大于12 N,C错误10(2018湖南长沙长郡中学月考)某同学近日做了这样一个实验:将一个小铁块(可看成质点)以一定的初速度,沿倾角可在090之间任意调整的木板向上滑动,设它沿木板向上能达到的最大位移为x,若木板倾角不同时对应的最大位移x与木板倾角的关系如图所示取g10 m/s2.求:(结果如果是根号,可以保留) (1)小铁块初速度的大小v0以及小铁块与木板间的动摩擦因数;(2)当60时,小铁块达到最高点后,又回到出发点,小铁球速度将变为多大?答案:(1)5 m/s (2) m/s解析:(1)当90时,x1.25 m,则v0 m/s5 m/s.当30时,x1.25 m,a m/s210 m/s2.由牛顿第二定律得agsin 30gcos 30,解得.(2)当60时,上滑的加速度a1gsin 60gcos 60,下滑的加速度a2gsin 60gcos 60.因为v22ax,则v1v0v0 m/s.11质量均为4 kg的物体A、B用一劲度系数k200 N/m的轻质弹簧连接,将它们竖直静止放在水平面上如图甲所示,现将一竖直向上的变力F作用在A上,使A开始向上做匀加速运动,经0.40 s物体B刚要离开地面取g10 m/s2.(1)求物体B刚要离开地面时,物体A的速度大小vA;(2)在图乙中作出力F随物体A的位移大小l变化(到物体B刚要离地为止)的关系图象答案:(1)2 m/s(2)见解析图解析:(1)静止时mAgkx1当物体B刚要离开地面时有mBgkx2可得x1x20.2 m物体A的位移大小为x1x2at2此时A的速度大小vAat联立解得a5 m/s2,vA2 m/s.(2)设弹簧弹力大小为F弹,则在弹簧由压缩到恢复原长过程中,k(x1l)F弹,FmAgF弹mAa;在弹簧由原长到伸长到B刚要离地过程中,k(lx1)F弹,FF弹mAgmAa.而mAgkx1综上所述,力F与物体A的位移大小l之间的关系为FmAakl当l0时,力F最小,且FminmAa20 N当lx1x2时,力F最大,且FmaxmA(2ga)100 NF与位移大小l之间为一次函数关系,Fl图象如图所示.
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