《（全国版）2019版高考物理一轮复习第3章牛顿运动定律12牛顿运动定律的综合应用（二）能力训练》由会员分享，可在线阅读，更多相关《（全国版）2019版高考物理一轮复习第3章牛顿运动定律12牛顿运动定律的综合应用（二）能力训练（9页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、11212 牛顿运动定律的综合应用（牛顿运动定律的综合应用（2 2）1. (多选)如图所示，A、B两物块的质量分别为 2m和m，静止叠放在水平地面上。A、B间的动摩擦因数为，B与地面间的动摩擦因数为，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，1 2重力加速度为g。现对A施加一水平拉力F，则( )A当F3mg时，A相对B滑动D无论F为何值，B的加速度不会超过g1 2答案 BCD解析 当A、B整体将要相对地面滑动时有F(2mm)gmg，即当 03mg时，A相对B向右做加速运动，B相对地面也向右加速，A 错误，C 正确。当Fmg时，A与B共同的加速度5 2ag，B 正确。F3mg时，取物块B为研究对象，物块B的加
2、速度最大为F32mg 3m1 3a2g，D 正确。2mg32mg m1 22(2017江西两校联考)(多选)如图所示，完全相同的磁铁A、B分别位于铁质车厢竖直面和水平面上，A、B与车厢间的动摩擦因数均为，小车静止时，A恰好不下滑。现使小车加速运动，为保证A、B无滑动，则( )2A速度可能向左，加速度可小于gB加速度一定向右，不能超过(1)gC加速度一定向左，不能超过gD加速度一定向左，不能超过(1)g答案 AD解析 当小车处于静止时，A恰好不下滑，此时mgfFN，要保证A静止，则A与小车之间的弹力不能减小，所以加速度一定向左，B在水平方向上受到摩擦力，竖直方向上受到小车的支持力、重力和吸引力，
3、水平方向的摩擦力提供B的加速度，要保证B静止，则受到的摩擦力不能超过最大静摩擦力，ma(mgFN)，解得a(1)g，D 正确。3(2017淮安期末)将质量为m的圆环套在固定的水平直杆上，环的直径略大于杆的截面直径，环与杆间的动摩擦因数为，对环施加一位于竖直平面内斜向上且与杆夹角为的拉力F，使圆环以加速度a沿杆运动，则F的大小不可能是( )A. B.mamg cossinmamg cossinC. D.ma sinmg sin答案 C解析 对环受力分析，受重力、拉力、弹力和摩擦力。其中弹力可能向上，也可能向下，也可能等于 0。(1)若环受到的弹力为 0，则：Fcosma，Fsinmg解得F或F。
4、mg sinma cos(2)若环受到的弹力的方向向上，则：Fcos(mgFsin)ma所以F。mamg cossin3(3)若环受到的弹力的方向向下，则：Fcos(Fsinmg)ma所以F。mamg cossin所以 A、B、D 可能，C 不可能。4. 如图所示，光滑水平面上放置质量分别为m和 2m的四个木块A、B、C、D，其中A、C两木块间用一不可伸长的轻绳相连，木块间的最大静摩擦力是mg。现用水平拉力F拉D木块，使四个木块以同一加速度运动，则A、C轻绳的最大拉力为( )A. B. C. D3mg3mg 53mg 23mg 4答案 C解析 设整体加速度为a，对B木块受力分析，水平方向只受静
5、摩擦力作用，Ff12ma对A、B、C三个木块组成的整体受力分析，水平方向只受静摩擦力作用，Ff24ma由于A、B间和C、D间的最大静摩擦力大小都为mg，且Ff2Ff1，所以整体加速度增大时，C、D间的静摩擦力先达到最大静摩擦力，取Ff2mg再对A、B两木块组成的整体受力分析，水平方向只受绳的拉力作用，有FT3ma由得FT，C 正确。3mg 45将一轻质弹簧竖直立在水平面上，当在其上端放上托盘Q时，平衡时弹簧缩短了 3 cm；当将一个物块P轻轻放在托盘中，待系统平衡后，弹簧又缩短了 2 cm；如果此时在P上施加一个竖直向下的力F，待系统再次平衡后，弹簧又缩短了 2 cm，如图所示。若在此时突然撤
6、去力F，则(弹簧始终处于弹性限度内，重力加速度为g) ( )A刚撤去力F瞬间，物块P的加速度大小为 0.4gB刚撤去力F瞬间，物块P的加速度大小为 0.8gC撤去力F后，物块P、Q共同向上运动 5 cm 后分离D撤去力F后，物块P、Q共同向上运动 7 cm 后分离答案 A4解析 当在其上端放上托盘Q时，平衡时弹簧缩短了 3 cm，则m1gkx1，当将一个物块P轻轻放在托盘中，待系统平衡后，弹簧又缩短了 2 cm，此时m1gm2gk(x1x2)，撤去F后，k(x1x2x3)(m1gm2g)(m1m2)a；联立代入数据得a0.4g，故 A 正确，B错误；由于在物块P上施加力F之前，弹簧已经压缩了
7、5 cm，撤去力后，P与Q和弹簧组成的系统是一个弹簧振子系统，其振幅大小等于再次的压缩量，即 2 cm，所以PQ向上运动的最大位移是 4 cm，PQ不可能会分离，故 C、D 错误。6如图所示，在光滑水平面上，放置着A、B两个物体。A、B紧靠在一起，其质量分别为mA3 kg，mB6 kg，推力FA作用于A上，拉力FB作用于B上，FA、FB大小均随时间而变化，其规律为FA(122t) N，FB(62t) N。问从t0 开始，到A、B相互脱离为止，A、B的共同位移是多少。答案 9 m解析 FA、FB的大小虽随时间而变化，但F合FAFB18 N 不变，故开始一段时间内A、B共同做匀加速运动，A、B分离
8、前，对整体有：FAFB(mAmB)a 设A、B间的弹力为FAB，对B有：FBFABmBa由于加速度a恒定，则随着t的增大，FB增大，弹力FAB逐渐减小，当A、B恰好分离时，A、B间的弹力为零，即FAB0将FA(122t) N，FB(62t) N 代入得：a2 m/s2。结合得：t3 s。A、B相互脱离前共同位移为：xat2，1 2代入数值得：x9 m。7静止在水平面上的A、B两个物体通过一根拉直的轻绳相连，如图所示，轻绳长L1 m，承受的最大拉力为 8 N，A的质量m12 kg，B的质量m28 kg，A、B与水平面间的动摩擦因数0.2，现用一逐渐增大的水平力作用在B上，使A、B向右运动，当F增
9、大到某一值时，轻绳刚好被拉断(取g10 m/s2)。(1)求绳刚被拉断时F的大小；(2)若绳刚被拉断时，A、B的速度为 2 m/s，保持此时的F大小不变，当A的速度恰好减小为 0 时，A、B间的距离为多少？答案 (1)40 N (2)3.5 m5解析 (1)设绳刚要被拉断时产生的拉力为T，根据牛顿第二定律，对A物体有Tm1gm1a代入数值得a2 m/s2。对A、B整体F(m1m2)g(m1m2)a代入数值得F40 N。(2)设绳断后，A的加速度为a1，B的加速度为a2，则a12 m/s2m1g m1a23 m/s2Fm2g m2A停下来的时间为t，则t1 sv a1A的位移为x1，则x11 m
10、v2 2a1B的位移为x2，则x2vta2t23.5 m1 2A刚静止时，A、B间距离为 xx2Lx13.5 m。8如图所示，一条轻绳上端系在车的左上角的A点，另一条轻绳一端系在车左端B点，B点在A点的正下方，A、B距离为b，两条轻绳另一端在C点相结并系一个质量为m的小球，轻绳AC长度为b，轻绳BC长度为b。两条轻绳能够承受的最大拉力均为 2mg。2(1)轻绳BC刚好被拉直时，车的加速度是多大？(要求画出受力图)(2)在不拉断轻绳的前提下，求车向左运动的最大加速度是多大。(要求画出受力图)答案 (1)g 见解析图甲 (2)3g 见解析图乙解析 (1)轻绳BC刚好被拉直时，小球受力如图甲所示。因
11、为ABBCb，ACb，2故轻绳BC与AB垂直，45。由牛顿第二定律，得mgtanma可得ag。6(2)小车向左的加速度增大，BC绳方向不变，所以AC轻绳拉力不变，BC轻绳拉力变大，BC轻绳拉力最大时小车向左的加速度最大，小球受力如图乙所示。由牛顿第二定律，得FTmmgtanmam因FTm2mg，所以最大加速度为am3g。9. (2017西安长安区联考)(多选)如图所示，质量为m1 kg 的物块A停放在光滑的水平桌面上。现对物块施加一个水平向右的外力F，使它在水平面上做直线运动。已知外力F随时间t(单位为 s)的变化关系为F(62t) N，则( )A在t3 s 时，物块的速度为零B物块向右运动的
12、最大速度为 9 m/sC在 06 s 内，物块的平均速度等于 4.5 m/sD物块向右运动的最大位移大于 27 m答案 BD解析 水平面光滑，物块所受的合力等于F，在 03 s 内，物块的受力一直向右，一直向右做加速运动，可知 3 s 时速度不为零，故 A 错误。根据牛顿第二定律得，a 62t，at图线如图 1 所示，图线与时间轴围成的面积表示速度的变化量，可知最F m大速度变化量为 v 63 m/s9 m/s，可知物块向右运动的最大速度为 9 m/s，故 B1 2正确。物块的速度时间图线如图 2 所示，由图线与时间轴围成的面积表示位移知，位移x 69 m27 m，则平均速度 m/s4.5 m
13、/s，故 D 正确，C 错误。故选 B、D。1 2vx t27 6710(2016四川高考)避险车道是避免恶性交通事故的重要设施，由制动坡床和防撞设施等组成，如图竖直平面内，制动坡床视为与水平面夹角为的斜面。一辆长 12 m 的载有货物的货车因刹车失灵从干道驶入制动坡床，当车速为 23 m/s 时，车尾位于制动坡床的底端，货物开始在车厢内向车头滑动，当货物在车厢内滑动了 4 m 时，车头距制动坡床顶端38 m，再过一段时间，货车停止。已知货车质量是货物质量的 4 倍，货物与车厢间的动摩擦因数为 0.4；货车在制动坡床上运动受到的坡床阻力大小为货车和货物总重的 0.44 倍。货物与货车分别视为小
14、滑块和平板，取 cos1，sin0.1，g10 m/s2。求：(1)货物在车厢内滑动时加速度的大小和方向；(2)制动坡床的长度。答案 (1)5 m/s2 方向沿制动坡床向下 (2)98 m解析 (1)设货物的质量为m，货物在车厢内滑动过程中，货物与车厢间的动摩擦因数0.4，受摩擦力大小为f，加速度大小为a1，则fmgsinma1fmgcos联立以上二式并代入数据得a15 m/s2a1的方向沿制动坡床向下。(2)设货车的质量为M，车尾位于制动坡床底端时的车速为v23 m/s。货物在车厢内开始滑动到车头距制动坡床顶端s038 m 的过程中，用时为t，货物相对制动坡床的运动距离为s2。货车受到制动坡
15、床的阻力大小为F，F是货车和货物总重的k倍，k0.44，货车长度l012 m，制动坡床的长度为l，则MgsinFfMa28Fk(mM)gs1vta1t21 2s2vta2t21 2ss1s2ll0s0s2联立并代入数据解得l98 m。11. (2017湖北宜昌统考)如图所示，质量为 1 kg 的小球穿在固定的直杆上，杆与水平方向成 37角，球与杆间的动摩擦因数0.5。小球在竖直向上的大小为 20 N 的拉力F作用下，从离杆的下端 0.24 m 处由静止开始向上运动，经过 1 s 撤去拉力，g取 10 m/s2，sin 370.6，cos370.8.求：(1)小球沿杆上滑的加速度大小；(2)小球沿杆上滑的最大距离；(3)小球从静止起滑到杆的下端所需的时间。答案 (1)2 m/s2 (2)1.2 m (3)2.4 s解析 (1)以小球为研究对象，根据牛顿第二定律有(Fmg)sin37(Fmg)cos37ma1解得小球上滑的加速度大小a12 m/s2。(2)根据运动学规律有v1a1t121 m/s2 m/sx1a1t 212 m
