2019届高中物理二轮复习热点题型专练专题3.3牛顿运动定律的综合应用（含解析）.doc

1、1专题 3.3 牛顿运动定律的综合应用1如右图，将手电筒竖直向上放置，接通电源开关，旋松后盖使小电珠恰能点亮手持电筒并保持它在竖直方向运动，要使得小电珠熄灭，可以( )A缓慢向上匀速运动B缓慢向下匀速运动C突然向上加速运动D突然向下加速运动【答案】C2用细线将篮球拴在升降机光滑的侧壁上，当升降机加速下降时，出现如图所示的情形四位同学对此现象做出了分析与判断，其中可能正确的是( )A升降机的加速度大于 g，侧壁对球无挤压B升降机的加速度小于 g，侧壁对球有挤压C升降机的加速度等于 g，侧壁对球无挤压D升降机的加速度等于 g，侧壁对球有挤压【解析】若细线有拉力，则 Tcos mg ma，可知 a

2、g，此时侧壁对球有支持力；选项A 错误；若细线无拉力，则 mg ma，可知 a g，此时侧壁对球无支持力；升降机的加速度不可能小于 g；故选项 C 正确【答案】C3如图所示，兴趣小组的同学为了研究竖直运动的电梯中物体的受力情况，在电梯地板上放置了一个压力传感器，将质量为 4 kg 的物体放在传感器上在电梯运动的某段过程中，2传感器的示数为 44 N g 取 10 m/s2.对此过程的分析正确的是( )A物体受到的重力变大B物体的加速度大小为 1 m/s2C电梯正在减速上升D电梯的加速度大小为 4 m/s2【答案】B4为了让乘客乘车更为舒适，某探究小组设计了一种新的交通工具，乘客的座椅能随着坡度

3、的变化而自动调整，使座椅始终保持水平，如图所示当此车加速上坡时，盘腿坐在座椅上的一位乘客( )A处于失重状态B不受摩擦力的作用C受到向前(水平向右)的摩擦力作用D所受力的合力竖直向上【解析】当此车加速上坡时，车里的乘客具有相同的加速度，方向沿斜面向上，人应受到竖直向下的重力，垂直水平面竖直向上的弹力和水平向右的摩擦力，三力合力沿斜面向上，C正确，B、D 错误；由于有沿斜面向上的加速度，所以在竖直方向上有向上的加速度，物体处于超重状态，A 错误【答案】C5如图，固定斜面， CD 段光滑， DE 段粗糙， A、 B 两物体叠放在一起从 C 点由静止下滑，下滑过程中 A、 B 保持相对静止，则( )

4、3A在 CD 段时， A 受三个力作用B在 DE 段时， A 可能受二个力作用 C在 DE 段时， A 受摩擦力方向一定沿斜面向上D整个下滑过程中， A、 B 均处于失重状态【答案】C6(多选)如图甲，某人正通过定滑轮将质量为 m 的货物提升到高处，滑轮的质量和摩擦均不计，货物获得的加速度 a 与绳子对货物竖直向上的拉力 T 之间的函数关系如图乙所示由图可以判断( )A图线与纵轴的交点 M 的值 aM g B图线与横轴的交点 N 的值 TN mgC图线的斜率等于物体的质量 mD图线的斜率等于物体质量的倒数1m【解析】货物受重力和绳子的拉力作用，根据牛顿第二定律可得 T mg ma，图线与纵轴的

5、交点，即当 T0 时， a g，图线与横轴的交点即 a0 时， T mg，A、B 正确；根据牛顿第二定律可得 a g，根据关系式可得图象的斜率 k ，C 错误 D 正确 球拍托球沿水平面Tm 1m匀加速跑，设球拍和球的质量分别为 M、 m，球 拍平面和水平面之间的夹角为 ，球拍与球 保持相对静止，它们之间的摩擦及空气阻力不计，则( )4A运动员的加速度为 gtanB球拍对球的作用力为mgsinC运动员对球拍的作用力为MgcosD若加速度大于 gsin ，球一定沿球拍向上运动【解析】对网球进行受力分析，受到重力 mg 和球拍的支持力 FN，受力如图所示：根据牛顿第二定律， FNsin ma， F

6、Ncos mg，整理可以得到：FN ， a gtan ，故选项 A 正确，选项 B 错误；以网球与球拍 整体为研究对象，其加速mgcos度与网球的加速度相同，受力如图所示：根据牛顿第二定律得，运动员对球拍的作用力为 F ，故选项 C 错误；当加速度 M m gcosagtan 时，网球将向上运动，由于 gsin 与 gtan 的大小关系未知，故球不一定沿球拍向上运动，故 D 错误所以本题正确选项为 A.【答案】A9(多选)如图所示，长木板放置在水平面上，一小物块置于长木板的中央，长木板和物块的质量均为 m，物块与木板间的动摩擦因数为 ，木板与水平面间动摩擦因数为 ，已知最 3大静摩擦力与滑动摩

7、擦力大小相等，重力加速度为 g.现对物块施加一水平向右的拉力 F，则木板加速度 a 大小可能是( )5A a g B a g23C a g D a g13 F2m 13【答案】CD10(多选)如图甲所示，静止在水平面 C 上足够长的木板 B 左端放着小物块 A.某时刻， A受到水平向右的外力 F 作用， F 随时间 t 的变化规律如图乙所示 A、 B 间最大静摩擦力大于B、 C 之间的最大静摩擦力，假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力则在 拉力逐渐增大的过程中，下列反映 A、 B 运动过程中的加速度及 A 与 B 间摩擦力 f1、 B 与 C 间摩擦力 f2随时间变化的图线中正确的是( )【答案】A

8、CD11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( )答案 C解析 对雨滴进行受力分析可得 mg kv ma，随雨滴速度的增大可知雨滴做加速度减小的加速运动。故选 C。612如图所示，物块 A 放在木板 B 上， A、 B 的质量均为 m， A、 B 之间的动摩擦因数为 ， B 与地面之间的动摩擦因数为 。若将水平力作用在 A 上，使 A 刚好要相对 B 滑动，此时 3A 的加速度为 a1；若将水平力作用在 B 上，使 B 刚好要相对 A 滑动，此时 B 的加速度为 a2，则a1、 a2之比为( )A11 B23 C13 D32答案

9、C解析 当水平力作用在 A 上，使 A 刚好要相对 B 滑动， A、 B 的加速度相等，对 B 隔离分析，B 的加速度为 aB a1 g ；当水平力作用在 B 上，使 B 刚好要相对 A 滑动， mg 32mgm 13A、 B 的加速度相等，对 A 隔离分析， A 的加速度为 aA a2 g ，可得 a1 a213，C mgm正确。 21如图所示，三个物体质量分别为 m11.0 kg、 m22.0 kg、 m33.0 kg，已知斜面上表面光滑，斜面倾角 30， m1和 m2之间的动摩擦因数 0.8。不计绳与滑轮的质量和摩擦，初始时刻用外力使整个系统静止，当撤掉外力时， m2将( g 取 10

10、m/s2，最大静摩擦力等于滑动摩擦力)( )A相对于 m1上滑B相对于 m1下滑C和 m1一起沿斜面下滑D和 m1一起沿斜面上滑答案 B22. 如图甲所示，可视为质点的 A、 B 两物体置于一静止长纸带上，纸带左端与 A、 A 与7B 间距均为 d0.5 m，两物体与纸带间的动摩擦因数均为 10.1，与地面间的动摩擦因数均为 0.2。现以恒定的加速度 a2 m/s 2向右水平拉动纸带，重力加速度 g 取 10 m/s2，求：(1)A 物体在纸带上的滑动时间；(2)在图乙的坐标系中定性画出 A、 B 两物体的 vt 图象；(3)两物体 A、 B 停在地面上的距离。答案 (1)1 s (2)图见解

11、析 (3)1.25 m解析 (1)两物体在纸带上滑动时均有 1mg ma1当物体 A 滑离纸带时 at a1t d12 21 12 21由以上两式可得 t11 s。(2)如图所示。两物体 A、 B 最终停止时的间距x x2 d x1由以上各式可得 x1.25 m。823如图所示，有 1、2、3 三个质量均为 m1 kg 的物体，物体 2 为一长板，与物体 3 通过不可伸长的轻绳连接，跨过光滑的定滑轮，设长板 2 到定滑轮足够远，物体 3 离地面高H5.75 m，物体 1 与长板 2 之间的动摩擦因数 0.2。长板 2 在光滑的桌面上从静止开始释放，同时物体 1(视为质点)在长板 2 的左端以

12、v4 m/s 的初速度开始运动，运动过程中恰好没有从长板 2 的右端掉下，求：(1)长板 2 开始运动时的加速度大小；(2)长板 2 的长度 L0；(3)当物体 3 落地时，物体 1 在长板 2 上的位置。答案 (1)6 m/s 2 (2)1 m (3)物体 1 在长板 2 的最左端(2)1、2 共速后，假设 1、2、3 相对静止一起加速，则有T2 ma, mg T ma，即 mg3 ma，得 a ，g3对 1： f ma3.3 Nmg 2 N，故假设不成立，物体 1 和长板 2 相对滑动。则 1、2 共速时，物体 1 恰好位于长板 2 的右端。设经过时间 t1二者速度相等，则有 v1 v a

13、1t1 a2t1，代入数据解得 t10.5 s， v13 m/s，x1 t11.75 m, x2 0.75 m，v v12 v1t12所以长板 2 的长度 L0 x1 x21 m。(3)1、2 共速之后，分别对三个物体受力分析，有物体 1： mg ma4长板 2： T mg ma59物体 3： mg T ma6且 a5 a6联立解得 a42 m/s 2， a5 4 m/s 2。g g2此过程物体 3 离地面高度 h H x25 m根据 h v1t2 a5t12 2解得 t21 s，长板 2 的位移 x3 h物体 1 的位移 x4 v1t2 a4t 4 m12 2则物体 1 相对长板 2 向左移

14、动的距离 x x3 x41 m L0，即此时物体 1 在长板 2 的最左端。 24如图，在光滑的倾角为 的固定斜面上放一个劈形的物体 A，其上表面水平，质量为M.物体 B 质量为 m， B 放在 A 的上面，先用手固定住 A.(1)若 A 的上表面粗糙，放手后，求 AB 相对静止一起沿斜面下滑， B 对 A 的压力大小(2)若 A 的上表面光滑，求放手后的瞬间， B 对 A 的压力大小【解析】(1) AB 相对静止一起沿斜面下滑，加速 度 a gsinB 的加速度的竖直分量 ay gsin2 则 mg N mayN mg mgsin2 mgcos2所以 B 对 A 的压力大小等于 mgcos2

15、【答案】(1) mgcos2 (2)mMgcos2M msin225如图所示，一个质量为 M，长为 L 的圆管竖直放置，顶端塞有一个质量为 m 的弹性小球， M4 m，球和管间 的滑动摩擦力与最大静摩擦力大小均为 4mg，管下端离地面高度 H5 m.10现让管自由下落，运动过程中管始终保持竖直，落地时向上弹起的速度与落地时速度大小相等，若管第一次弹起上升过程中，球恰好没有从管中滑出，不计空气阻力，重力加速度g10 m/s 2.求(1)管第一次落地弹起刚离开地面时管与球的加速度分别多大？(2)从管第一次落地弹起到球与管达到相同速度时所用的时间(3)圆管的长度 L.【解析】(1)管第一次落地弹起时

16、，管的加速度大小为 a1，球的加速度大小为 a2，由牛顿第二定律对管 Mg4 mg Ma1对球 4mg mg ma2故 a120 m/s 2，方向向下 a230 m/s 2，方向向上【答案】(1)20 m/s 2，方向向下 30 m/s 2，方向向上 (2)0.4 s (3)4 m26一大小不计的木块通过长度忽略不计的绳固定在小车的前壁上，小车表面光滑。某时刻小车由静止开始向右匀加速运动，经过 2 s，细绳断裂。细绳断裂前后，小车的加速度保持不变，又经过一段时间，滑块从小车左端刚好掉下，在这段时间内，已知滑块相对小车前 3 s11内滑行了 4.5 m，后 3 s 内滑行了 10.5 m。求从绳

17、断到滑块离开车尾所用的时间是多少？图 6解析 设小车加速度为 a。绳断裂时，车和物块的速度为 v1 at1。断裂后，小车的速度v v1 at2，小车的位移为：x1 v1t2 at12 2滑块的位移为： x2 v1t2绳断后，前 3 s 相对位移有关系： x x1 x2 at 4.5 m12 23得： a1 m/s 227如图 7 所示，甲、乙两传送带倾斜放置，与水平方向夹角均为 37，传送带乙长为 4 m，传送带甲比乙长 0.45 m，两传送带均以 3 m/s 的速度逆时针匀速转动，可视为质点的物块A 从传送带甲的顶端由静止释放，可视为质点的物块 B 由传送带乙的顶端以 3 m/s 的初速度沿

18、传送带下滑，两物块质量相等，与传送带间的动摩擦因数均为 0.5，取 g10 m/s 2，sin 370.6，cos 370.8。求：图 712(1)物块 A 由传送带顶端滑到底端经历的时间；(2)物块 A、 B 在传送带上的划痕长度之比。(2)在物块 A 的第一个加速过程中，物块 A 在传送带上的划痕长度为L1 v 带 t1 x10.45 m在物块 A 的第二个加速过程中，物块 A 在传送带上的划痕长度为L2 v 带 t2 a2t v 带 t21.0 m12 2所以物块 A 在传送带上的划痕长度为LA L21.0 m由分析知物块 B 的加速度与物块 A 在第二个加速过程的加速度相同，从传送带顶

19、端加速到底端所需时间与 t2相同所以物块 B 在传送带上的划痕长度为 LB v 带 t2 a2t v 带 t21.0 m12 2故物块 A、 B 在传送带上的划痕长度之比为 LA LB11答案 (1)1.3 s (2)1128如图 8 甲所示，有一倾角为 30的光滑固定斜面，斜面底端的水平面上放一质量为 M的木板。开始时质量为 m1 kg 的滑块在水平向左的力 F 作用下静止在斜面上，现将力 F 变为水平向右，当滑块滑到木板上时撤去力 F，木块滑上木板的过程不考虑能量损失。此后滑块和木板在水平面上运动的 v t 图象如图乙所示， g10 m/s 2。求：图 813(1)水平作用力 F 的大小；

20、(2)滑块开始下滑时的高度；(3)木板的质量。解析 (1)滑块受力如图所示，根据平衡条件，有mgsin Fcos 解得 F N10 33(3)由题图乙可知，滑块和木板起初相对滑动，当达到共同速度后一起做匀减速运动，两者共同减速时加速度 a11 m/s 2，相对滑动时，木板的加速度 a21 m/s 2，滑块的加速度大小a34 m/s 2，设木板与地面间的动摩擦因数为 1，滑块与木板间的动摩擦因数为 2，对它们整体受力分析，有a1 1g，解得 10.1 1（ M m） gM m02 s 内分别对木板和滑块受力分析，即对木板： 2mg 1(M m)g Ma2对滑块： 2mg ma3联立解得 M1.5 kg。答案 (1) N (2)2.5 m (3)1.5 kg 10 3314