2022屆高考物理一輪復習 第三章 牛頓運動定律 第3講 牛頓運動定律的綜合應用作業(yè) 新人教版

2022屆高考物理一輪復習 第三章 牛頓運動定律 第3講 牛頓運動定律的綜合應用作業(yè) 新人教版課時作業(yè)單獨成冊方便使用 基礎題組一、單項選擇題1(2018·四川樂山高三一診)某同學把一體重秤放在電梯的地板上，他站在體重秤上隨電梯運動，并在下表中記錄了幾個特定時刻體重秤的示數(shù)(表內時刻不存在先后順序)，若已知t0時刻電梯處于靜止狀態(tài)，則時間t0t1t2t3體重秤示數(shù)(kg)45.050.040.045.0A.t1時刻該同學的質量并沒有變化，但所受重力發(fā)生變化Bt2時刻電梯可能向上做減速運動Ct1和t2時刻電梯運動的方向相反Dt3時刻電梯處于靜止狀態(tài)解析：超重和失重時物體的重力和質量是不變的，只是對懸掛物的壓力或者支持力變化了，故A錯誤；t2時刻物體處于失重狀態(tài)，電梯的加速度方向向下，可能向上做減速運動，選項B正確；t1時刻物體處于超重狀態(tài)，根據(jù)牛頓第二定律分析得知，電梯的加速度方向向上，所以t1和t2時刻電梯的加速度方向相反，但是速度不一定相反，選項C錯誤；t3時刻電梯受力平衡，可能保持靜止，也可能做勻速直線運動，故D錯誤答案：B2(2018·湖南長沙模擬)“蹦極”就是跳躍者把一端固定的長彈性繩綁在踝關節(jié)等處，從幾十米高處跳下的一種極限運動某人做蹦極運動，所受繩子拉力F的大小隨時間t變化的情況如圖所示將蹦極過程近似為在豎直方向的運動，重力加速度為g.據(jù)圖可知，此人在蹦極過程中最大加速度約為()AgB2gC3g D4g解析：“蹦極”運動的最終結果是人懸在空中處于靜止狀態(tài)，此時繩的拉力等于人的重力，由圖可知，繩子拉力最終趨于恒定時等于重力，即F0mg，則F0mg.當繩子拉力最大時，人處于最低點且所受合力最大，故加速度也最大，此時F最大F03mg，方向豎直向上，由牛頓第二定律有maF最大mg3mgmg2mg，得最大加速度a2g，故B正確答案：B3.(2018·寧夏銀川二中月考)電梯在t0時由靜止開始上升，運動的at圖像如圖所示(選取豎直向上為正方向)，電梯內乘客的質量為m50 kg，重力加速度g取10 m/s2.下列說法正確的是()A第9 s內乘客處于失重狀態(tài)B18 s內乘客處于平衡狀態(tài)C第2 s內乘客對電梯的壓力大小為550 ND第9 s內電梯速度的增加量為1 m/s解析：第9 s內加速度為正，方向向上，乘客處于超重狀態(tài)，只不過加速度在減小，A錯誤；18 s內加速度大小恒定，方向向上，乘客處于超重狀態(tài)，B錯誤；第2 s內乘客受電梯的支持力和重力，根據(jù)牛頓第二定律有Nmgma，解得N550 N，根據(jù)牛頓第三定律可得乘客對電梯的壓力大小為550 N，C正確；第9 s內電梯速度的增加量等于該時間內at圖像與時間軸所圍圖形的面積，即v×1×1.0 m/s0.5 m/s，D錯誤. 答案：C4.(2018·河南鄭州質檢)甲、乙兩球質量分別為m1、m2，從同一地點(足夠高)同時由靜止釋放兩球下落過程所受空氣阻力大小f僅與球的速率v成正比，與球的質量無關，即fkv(k為正的常量)兩球的vt圖像如圖所示落地前，經(jīng)時間t0兩球的速度都已達到各自的穩(wěn)定值v1、v2，則下列判斷正確的是()A釋放瞬間甲球加速度較大B.C甲球質量大于乙球質量Dt0時間內兩球下落的高度相等解析：釋放瞬間v0，因此空氣阻力f0，兩球均只受重力，加速度均為重力加速度g，故A錯誤；兩球先做加速度減小的加速運動，最后都做勻速運動，穩(wěn)定時kvmg，因此最大速度與其質量成正比，即vmm，故，故B錯誤；由于，而v1>v2，故甲球質量大于乙球質量，故C正確；圖像與時間軸圍成的面積表示物體通過的位移，由圖可知，t0時間內兩球下落的高度不相等，故D錯誤答案：C5如圖甲所示，一輕質彈簧的下端固定在水平面上，上端疊放兩個質量均為M的物體A、B(B物體與彈簧連接)，彈簧的勁度系數(shù)為k，初始時物體處于靜止狀態(tài)，現(xiàn)用豎直向上的拉力F作用在物體A上，使物體A開始向上做加速度為a的勻加速運動，測得兩個物體的vt圖像如圖乙所示(重力加速度為g)，則()A施加外力前，彈簧的形變量為B施加外力的瞬間，A、B間的彈力大小為M(ga)CA、B在t1時刻分離，此時彈簧彈力恰好為零D彈簧恢復到原長時，物體B的速度達到最大值解析：施加拉力F前，物體A、B整體平衡，根據(jù)平衡條件有2Mgkx，解得x，故選項A錯誤；施加外力F的瞬間，對B物體，根據(jù)牛頓第二定律，有F彈MgFABMa，其中F彈2Mg，解得FABM(ga)，故選項B正確；物體A、B在t1時刻分離，此時A、B具有共同的速度v與加速度a，且FAB0，對B物體，有F彈MgMa，解得F彈M(ga)，故選項C錯誤；當F彈Mg時，B達到最大速度，故選項D錯誤答案：B二、多項選擇題6.如圖所示，一個質量為m的圓環(huán)套在一根固定的水平直桿上，桿足夠長，環(huán)與桿間的動摩擦因數(shù)為，現(xiàn)給環(huán)一個水平向右的恒力F，使圓環(huán)由靜止開始運動，如果在運動過程中還受到一個方向始終豎直向上的力F1，F(xiàn)1kv(k為常數(shù)，v為環(huán)的速率)，則環(huán)在整個運動過程中，下列說法正確的是()A最大加速度為B最大加速度為C最大速度為D最大速度為解析：當F1mg，即kvmg，v時，圓環(huán)水平方向不受摩擦力，則圓環(huán)的加速度最大為a，A正確，B錯誤；當滑動摩擦力f(kvmg)F時，對應的速度最大，v，C正確，D錯誤答案：AC7(2018·河南開封四校聯(lián)考)如圖甲所示，在光滑水平面上放著緊靠在一起的A、B兩物體，B的質量是A的2倍，B受到水平向右的恒力FB2 N，A受到的水平方向的力FA(向右為正方向)按如圖乙所示的規(guī)律變化，從t0開始計時，則()AA物體在3 s末的加速度是初始時刻的Bt4 s后，B物體做勻加速直線運動Ct4.5 s時，A物體的速度為零Dt4.5 s后，A、B的加速度方向相反解析：根據(jù)題圖乙可得出FA的變化規(guī)律為FA92t(N)，對于A、B整體，根據(jù)牛頓第二定律有FAFB(mAmB)a，設A、B間的作用力為N，則對B，根據(jù)牛頓第二定律可得NFBmBa，解得NmBFB(N)；當t4 s時N0，A、B兩物體開始分離，此后B做勻加速直線運動，當t4.5 s時，A物體的加速度為零而速度不為零，t4.5 s后，A所受合外力反向，即A、B的加速度方向相反，當t4 s時，A、B的加速度均為a，綜上所述，選項B、D正確，C錯誤；t0時，A物體的加速度為a0，t3 s末，A物體的加速度為a，則aa0，故選項A正確答案：ABD能力題組一、選擇題8.如圖所示，光滑水平面上放置著質量分別為m、2m的A、B兩個物體，A、B間的最大靜摩擦力為mg.現(xiàn)用水平拉力F拉B，使A、B以同一加速度運動，則拉力F的最大值為()AmgB2mgC3mg D4mg解析：當A、B之間恰好不發(fā)生相對滑動時力F最大，此時，對于A物體所受的合力為mg，由牛頓第二定律知aAg；對于A、B整體，加速度aaAg，由牛頓第二定律得F3ma3mg.答案：C9如圖甲所示，水平地面上有一靜止平板車，車上放一質量為m的物塊，物塊與平板車間的動摩擦因數(shù)為0.2，t0時，車開始沿水平面做直線運動，其vt圖像如圖乙所示g取10 m/s2，平板車足夠長，則物塊運動的vt圖像為()解析：小車先做勻加速直線運動，然后做勻減速直線運動，勻加速運動和勻減速運動的加速度大小相等，都為a4 m/s2，根據(jù)物塊與車間的動摩擦因數(shù)可知，物塊與車間的滑動摩擦力產(chǎn)生的加速度為2 m/s2，因此當車的速度大于物塊的速度時，物塊受到的滑動摩擦力是動力，相反則受到的滑動摩擦力是阻力設在t時刻滑塊與車的速度相等，則有244(t6)2t得t8 s，故在08 s內，車的速度大于物塊的速度，因此物塊受到的滑動摩擦力是動力，則其加速度為2 m/s2，同理，可得在816 s內，車的速度小于物塊的速度，因此物塊受到的滑動摩擦力是阻力，則其加速度為2 m/s2，故C正確答案：C10(多選)如圖甲所示，水平面上有一傾角為的光滑斜面，斜面上用一平行于斜面的輕質細繩系一質量為m的小球斜面以加速度a水平向右做勻加速直線運動，當系統(tǒng)穩(wěn)定時，細繩對小球的拉力和斜面對小球的支持力分別為T和N.若Ta圖像如圖乙所示，AB是直線，BC為曲線，重力加速度為g10 m/s2.則()Aa m/s2時，N0B小球質量m0.1 kgC斜面傾角的正切值為D小球離開斜面之前，N0.80.06a(N)解析：小球離開斜面之前，以小球為研究對象，進行受力分析，可得Tcos Nsin ma，Tsin Ncos mg，聯(lián)立解得Nmgcos masin ，Tmacos mgsin ，所以小球離開斜面之前，Ta圖像呈線性關系，由題圖乙可知a m/s2時，N0，選項A正確；當a0時，T0.6 N，此時小球靜止在斜面上，其受力如圖甲所示，所以mgsin T；當a m/s2時，斜面對小球的支持力恰好為零，其受力如圖乙所示，所以ma，聯(lián)立可得tan ，m0.1 kg，選項B、C正確；將和m的值代入Nmgcos masin ，得FN0.80.06a(N)，選項D錯誤答案：ABC二、非選擇題11.(2018·江西贛中南五校聯(lián)考)質量為2 kg的雪橇在傾角37°的斜坡上向下滑動，所受的空氣阻力與速度成正比，比例系數(shù)未知今測得雪橇運動的vt圖像如圖所示，且AB是曲線最左端那一點的切線，B點的坐標為(4,9)，CD線是曲線的漸近線(sin 37°0.6，cos 37°0.8)試問：(1)雪橇開始時做什么運動？最后做什么運動？(2)當v03 m/s和v16 m/s時，雪橇的加速度大小各是多少？(3)空氣阻力系數(shù)k及雪橇與斜坡間的動摩擦因數(shù)各是多少？解析：(1)vt圖像的斜率表示加速度的大小，由題圖可知，雪橇開始時做加速度減小的加速直線運動，最后做勻速直線運動(2)當v03 m/s時，雪橇的加速度是a0 m/s21.5 m/s2，當v16 m/s時，雪橇的加速度是a10.(3)開始加速時：mgsin kv0mgcos ma0最后勻速時：mgsin kv1mgcos 聯(lián)立得kv0ma0kv1，得k1 kg/s，由式，得0.375.答案：(1)雪橇開始時做加速度減小的加速直線運動最后做勻速直線運動(2)1.5 m/s20(3)1 kg/s0.37512如圖所示，傾角為45°的軌道AB和水平軌道BC在B處用一小段光滑圓弧軌道平滑連接，水平軌道上D點的正上方有一探測器，探測器只能探測處于其正下方的物體一小物塊自傾斜軌道AB上離水平軌道BC高h處由靜止釋放，以小物塊運動到B處的時刻為計時零點，探測器只在t25 s內工作已知小物塊與傾斜軌道AB和水平軌道BC間的動摩擦因數(shù)分別為10.5和20.1，BD段長為L8 m，重力加速度g取10 m/s2，為使探測器在工作時間內能探測到小物塊，求h的取值范圍解析：設物塊沿傾斜軌道AB運動的加速度為a1，由牛頓第二定律有mgsin 45°1mgcos 45°ma1設物塊到達B處的速度為vB，由速度位移關系得v2a1·物塊在水平軌道BC上做減速運動的加速度大小為a22g設物塊運動到D點時速度恰好為零，這種情況下vB最小，物塊在水平軌道BC上運動的時間最長，則vB14 m/s又t14 s當物塊在t14 s到達D點時，聯(lián)立解得h11.6 m當物塊在t22 s到達D點時LvB2t2a2t聯(lián)立解得h22.5 m為使探測器在工作時間內能探測到小物塊，h的取值范圍為1.6 mh2.5 m.答案：1.6 mh2.5 m