2020屆高三物理一輪復(fù)習(xí) 第三章 第3講 牛頓運(yùn)動定律的綜合應(yīng)用課時作業(yè)（含解析）

牛頓運(yùn)動定律的綜合應(yīng)用一、單項(xiàng)選擇題1(2018·浙江4月選考)如圖所示，小芳在體重計上完成下蹲動作，下列F­t圖象能反映體重計示數(shù)隨時間變化的是()解析：對人的運(yùn)動過程分析可知，人下蹲的過程可以分成兩段：人在加速下蹲的過程中，有向下的加速度，處于失重狀態(tài)，此時人對傳感器的壓力小于人的重力的大?。辉跍p速下蹲的過程中，加速度方向向上，處于超重狀態(tài)，此時人對傳感器的壓力大于人的重力的大小，故C正確，A、B、D錯誤答案：C2我國航天員要在天宮1號航天器實(shí)驗(yàn)艙的桌面上測量物體的質(zhì)量，采用的方法如下：質(zhì)量為m1的標(biāo)準(zhǔn)物A的前后連接有質(zhì)量均為m2的兩個力傳感器待測質(zhì)量的物體B連接在后傳感器上在某一外力作用下整體在桌面上運(yùn)動，如圖所示穩(wěn)定后標(biāo)準(zhǔn)物A前后兩個傳感器的讀數(shù)分別為F1、F2，由此可知待測物體B的質(zhì)量為()A.B.C. D.解析：整體為研究對象，由牛頓第二定律得F1(m12m2m)a；隔離B物體，由牛頓第二定律得F2ma；聯(lián)立可得m，B對答案：B3如圖甲所示，小物塊從足夠長的光滑斜面頂端由靜止自由滑下下滑位移x時的速度為v，其x ­ v2圖象如圖乙所示，取g10 m/s2，則斜面傾角為()A30° B45°C60° D75°解析：由v22ax得xv2，結(jié)合x ­ v2圖象可知小物塊的加速度a5 m/s2，根據(jù)牛頓第二定律得，小物塊的加速度agsin ，所以30°，選項(xiàng)A正確，B、C、D錯誤答案：A4質(zhì)量為M的皮帶輪工件放置在水平桌面上，一細(xì)繩繞過皮帶輪的皮帶槽，一端系一質(zhì)量為m的重物，另一端固定在桌面上如圖所示，工件與桌面、繩之間以及繩與桌面邊緣之間的摩擦都忽略不計，桌面上繩與桌面平行，則重物下落過程中，工件運(yùn)動的加速度為()A. B.C. D.解析：相等時間內(nèi)重物下落的距離是工件運(yùn)動距離的2倍，因此，重物的加速度也是工件加速度的2倍，設(shè)繩上的拉力為F，根據(jù)牛頓第二定律有：2×，解得：F，工件加速度為：a，所以A正確答案：A二、多項(xiàng)選擇題5.在升降電梯內(nèi)的地板上放一體重計，電梯靜止時，某同學(xué)站在體重計上，體重計示數(shù)為50 kg，電梯運(yùn)動過程中，某一段時間內(nèi)該同學(xué)發(fā)現(xiàn)體重計示數(shù)如圖所示，已知重力加速度為g，則在這段時間內(nèi)，下列說法中正確的是()A該同學(xué)所受的重力變小了B該同學(xué)對體重計的壓力等于體重計對該同學(xué)的支持力大小C電梯一定在豎直向下運(yùn)動D電梯的加速度大小為，方向一定豎直向下解析：體重計的示數(shù)減小，說明該同學(xué)對其壓力減小，但該同學(xué)所受重力沒有變化，故選項(xiàng)A錯誤；該同學(xué)對體重計的壓力和體重計對其的支持力是一對作用力與反作用力，根據(jù)牛頓第三定律可知選項(xiàng)B正確；體重計的示數(shù)變小，說明處于失重狀態(tài)，電梯可能向下加速運(yùn)動或者向上減速運(yùn)動，故選項(xiàng)C錯誤；電梯靜止時，由平衡條件知FN1mg，電梯運(yùn)動過程中，由牛頓第二定律可知mgFN2ma，代入數(shù)據(jù)解得ag，故選項(xiàng)D正確答案：BD6(2019·山東濟(jì)南模擬)如圖所示，用力F拉A、B、C三個物體在光滑水平面上運(yùn)動，現(xiàn)在中間的B物體上加一塊橡皮泥，它和中間的物體一起運(yùn)動，且原拉力F不變，那么加上物體以后，兩段繩的拉力Ta和Tb的變化情況是()ATa增大 BTb增大CTa減小 DTb減小解析：設(shè)最左邊的物體質(zhì)量為m，最右邊的物體質(zhì)量為m，整體質(zhì)量為M，整體的加速度a，對最左邊的物體分析，Tbma，對最右邊的物體分析，有FTama，解得TaF.在中間物體上加上一個小物體，則整體的加速度a減小，因?yàn)閙、m不變，所以Tb減小，Ta增大，A、D正確答案：AD7(2019·貴州省黔東南州模擬)粗糙的水平面上一物體在水平方向拉力作用下做直線運(yùn)動，水平拉力F及運(yùn)動速度v隨時間變化的圖線如圖中甲、乙所示，取重力加速度g10 m/s2，則()A前2 s內(nèi)物體運(yùn)動的加速度為2 m/s2B前4 s內(nèi)物體運(yùn)動的位移大小為8 mC物體的質(zhì)量m為2 kgD物體與地面間的動摩擦因數(shù)0.1解析：根據(jù)速度圖象的斜率等于加速度，可知前2 s內(nèi)物體的運(yùn)動加速度a m/s22 m/s2，故A正確；前4 s內(nèi)物體的位移為x(×2×42×4) m12 m，故B錯誤；根據(jù)牛頓第二定律得，前2 s內(nèi)F1mgma，后2 s內(nèi)F2mg，由圖得F115 N，F(xiàn)25 N，代入解得m5 kg，0.1，故C錯誤，D正確答案：AD能力題組一、選擇題8(多選)(2019·四川成都聯(lián)考)如圖所示，甲圖為光滑水平面上質(zhì)量為M的物體，用細(xì)線通過定滑輪與質(zhì)量為m的物體相連，由靜止釋放M；乙圖為同一物體M在光滑水平面上用細(xì)線通過定滑輪受到豎直向下拉力F的作用，拉力F的大小與m的重力相等，由靜止釋放M，開始時M距桌邊的距離相等，則()A甲、乙兩圖中M的加速度相等，均為B甲、乙兩圖中細(xì)線受到的拉力相等C甲圖中M到達(dá)桌邊用的時間較長，速度較小D甲圖中M的加速度為aM，乙圖中M的加速度為aM解析：甲圖：以兩個物體整體為研究對象，根據(jù)牛頓第二定律得aM；乙圖：aM，故A錯誤，D正確；乙圖中細(xì)線拉力大小為Fmg，而甲圖中，對M：FTMaM<F，則乙圖中細(xì)線受到的拉力較大，故B錯誤；由公式xat2和v22ax得知，甲圖中加速度較小，甲圖中M到達(dá)桌邊用的時間較長，速度較小，故C正確答案：CD9(多選)(2019·湖北部分重點(diǎn)中學(xué)期末)質(zhì)量為m2 kg的物塊靜止放置在粗糙水平地面O處，物塊與水平面間的動摩擦因數(shù)0.5，在水平拉力F作用下物塊由靜止開始沿水平地面向右運(yùn)動，經(jīng)過一段時間后，物塊回到出發(fā)點(diǎn)O處，取水平向右為速度的正方向，如圖甲所示，物塊運(yùn)動過程中其速度v隨時間t變化規(guī)律如圖乙所示，重力加速度g取10 m/s2，則()A物塊經(jīng)過4 s回到出發(fā)點(diǎn)B物塊運(yùn)動到第3 s末時改變水平拉力的方向C3.5 s時刻水平力F的大小為4 ND4.5 s時刻水平力F的大小為16 N解析：物塊經(jīng)過4 s，速度減小到零，離出發(fā)點(diǎn)最遠(yuǎn)，選項(xiàng)A錯誤在03 s時間內(nèi)，物塊加速度a11 m/s2.由牛頓運(yùn)動定律，F(xiàn)1mgma1，解得F112 N在34 s時間內(nèi)，物塊加速度a23 m/s2，由牛頓運(yùn)動定律，F(xiàn)2mgma2，解得F24 N，物塊運(yùn)動到第3 s時水平拉力由12 N改變?yōu)? N，但是方向沒有改變，選項(xiàng)B錯誤，C正確在45 s時間內(nèi)，速度為負(fù)值，摩擦力方向改變，物塊加速度a33 m/s2.由牛頓運(yùn)動定律，F(xiàn)3mgma3，解得F316 N，選項(xiàng)D正確答案：CD10如圖所示，質(zhì)量均為m的A、B兩物體疊放在豎直彈簧上并保持靜止，用大小等于mg的恒力F向上拉B，運(yùn)動距離h時，B與A分離下列說法正確的是()AB和A剛分離時，彈簧長度等于原長BB和A剛分離時，它們的加速度為gC彈簧的勁度系數(shù)等于D在B與A分離之前，它們做勻加速直線運(yùn)動解析：A、B分離前，A、B共同做加速運(yùn)動，由于F是恒力，而彈力是變力，故A、B做變加速直線運(yùn)動，當(dāng)兩物體要分離時，F(xiàn)AB0.對B：Fmgma，對A：kxmgma.即Fkx時，A、B分離，此時彈簧處于壓縮狀態(tài)設(shè)用恒力F拉B前彈簧壓縮量為x0，有2mgkx0，hx0x，F(xiàn)mg，解以上各式得a0，k.綜上所述，只有選項(xiàng)C正確答案：C二、非選擇題11如圖所示，粗糙的地面上放著一個質(zhì)量M1.5 kg的斜面體，斜面部分光滑，底面與地面的動摩擦因數(shù)0.2，傾角37°，在固定在斜面的擋板上用輕質(zhì)彈簧連接一質(zhì)量m0.5 kg的小球，彈簧勁度系數(shù)k200 N/m，現(xiàn)給斜面施加一水平向右的恒力F，使整體向右以a1 m/s2的加速度勻加速運(yùn)動(已知sin 37°0.6，cos 37°0.8，g取10 m/s2)求：(1)F的大?。?2)彈簧的形變量及斜面對小球的支持力大小解析：(1)對整體應(yīng)用牛頓第二定律：F(Mm)g(Mm)a解得：F6 N.(2)設(shè)彈簧的形變量為x，斜面對小球的支持力為FN對小球受力分析：在水平方向：kxcos FNsin ma在豎直方向：kxsin FNcos mg解得：x0.017 m，F(xiàn)N3.7 N.答案：(1)6 N(2)0.017 m3.7 N12(2019·浙江杭州五校聯(lián)盟聯(lián)考)足夠長光滑斜面BC的傾角53°，小物塊與水平面間動摩擦因數(shù)為0.5，水平面與斜面之間由一小段長度不計的弧形連接，一質(zhì)量m2 kg的小物塊靜止于A點(diǎn)現(xiàn)在AB段對小物塊施加與水平方向成53°角的恒力F作用，如圖甲所示，小物塊在AB段運(yùn)動的速度時間圖象如圖乙所示，到達(dá)B點(diǎn)撤去恒力F(已知sin 53°0.8，cos 53°0.6，g取10 m/s2)求：(1)小物塊所受到的恒力F的大小；(2)小物塊從B點(diǎn)沿斜面向上運(yùn)動，到返回B點(diǎn)所用的時間；(3)小物塊能否返回到A點(diǎn)？若能，計算小物塊通過A點(diǎn)時的速度；若不能，計算小物塊停止運(yùn)動時離B點(diǎn)的距離解析：(1)由題圖乙可知，AB段加速度a1 m/s20.5 m/s2，根據(jù)牛頓第二定律，有Fcos (mgFsin )ma1，解得F11 N.(2)在BC段mgsin ma2，解得a28.0 m/s2.小物塊從B上滑到最高點(diǎn)所用時間與從最高點(diǎn)滑回到B所用時間相等，由題圖乙可知，小物塊到達(dá)B點(diǎn)的速度vB2.0 m/s，有t s0.5 s.(3)小物塊從B向A運(yùn)動過程中，有mgma3，解得a35.0 m/s2.滑行的位移s m0.4 msABtt×4.0 m4.0 m>0.4 m，所以小物塊不能返回到A點(diǎn)，停止運(yùn)動時離B點(diǎn)的距離為0.4 m.答案：(1)11 N(2)0.5 s(3)不能返回到A點(diǎn)，停止運(yùn)動時離B點(diǎn)的距離為0.4 m8