《2020届高考物理总复习 第三章 牛顿运动定律 核心素养提升练九 3.3 牛顿运动定律的综合应用（含解析）新人教版》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2020届高考物理总复习 第三章 牛顿运动定律 核心素养提升练九 3.3 牛顿运动定律的综合应用（含解析）新人教版（10页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、牛顿运动定律的综合应用(45分钟100分)(20分钟50分)一、选择题(本题共5小题，每小题7分，共35分，14题为单选题，5题为多选题)1.在静止的小车内，用细绳a和b系住一个小球，绳a处于斜向上的方向，拉力为Fa，绳b处于水平方向，拉力为Fb，如图所示。现让小车从静止开始向右做匀加速运动，此时小球相对于车厢的位置仍保持不变，则两根细绳的拉力变化情况是()A.Fa变大，Fb不变B.Fa变大，Fb变小C.Fa变大，Fb变大D.Fa不变，Fb变小【解析】选D。以小球为研究对象，分析受力情况，作出受力分析图，根据牛顿第二定律得水平方向：Fasin -Fb=ma 竖直方向：Facos -mg=0由题
2、知不变，分析得Fa不变，Fb=Fasin -maF2，当运动达到稳定时，关于弹簧的伸长量下列说法正确的是()A.若水平地面光滑，弹簧的伸长量为B.若水平地面光滑，弹簧的伸长量为C.若水平地面粗糙且两个物体与地面动摩擦因数相同，弹簧的伸长量为D.若水平地面粗糙且两个物体与地面动摩擦因数相同，弹簧的伸长量为【解析】选C。设两个物体的质量均为m，若水平地面光滑，以整体为研究对象，根据牛顿第二定律得a=，再以A为研究对象，由牛顿第二定律得：F1-kx=ma，代入解得弹簧的伸长量为x=，选项A、B错误；若水平地面粗糙且两个物体与地面动摩擦因数相同， 以整体为研究对象，根据牛顿第二定律得 a=-g再以A为
3、研究对象，由牛顿第二定律得：F1-kx-mg=ma，代入解得弹簧的伸长量为x=，选项C正确，D错误。2.在德国首都柏林举行的世界田径锦标赛女子跳高决赛中，克罗地亚选手弗拉希奇以2.04 m的成绩获得冠军。弗拉希奇的身高约为1.93 m，忽略空气阻力，g取10 m/s2，如图所示。则下列说法正确的是()A.弗拉希奇在下降过程中处于失重状态B.弗拉希奇起跳以后在上升的过程中处于超重状态C.弗拉希奇起跳时地面对她的支持力等于她所受的重力D.弗拉希奇起跳时的初速度大约为3 m/s【解析】选A。在跳高过程中，弗拉希奇的加速度等于重力加速度，处于完全失重状态，选项A正确，选项B错误；弗拉希奇起跳时地面对她
4、的支持力大于她所受的重力，选项C错误；弗拉希奇在上升的过程中做竖直上抛运动，由运动学公式=2gh可得初速度v0= m/s4.6 m/s，选项D错误。3.质量为m0=20 kg、长为L=5 m的木板放在水平面上，木板与水平面的动摩擦因数为1=0.15，将质量m=10 kg 的小木块(可视为质点)，以v0=4 m/s的速度从木板的左端被水平抛射到木板上(如图所示)，小木块与木板面间的动摩擦因数为2=0.4(最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g=10 m/s2)。则下列判断中正确的是()A.木板一定静止不动，小木块不能滑出木板B.木板一定静止不动，小木块能滑出木板C.木板一定向右滑动，小木块不能滑出木板D
5、.木板一定向右滑动，小木块能滑出木板【解析】选A。木板与地面间的摩擦力为Ff1=1(m0+m)g=0.15(20+10)10 N=45 N，小木块与木板之间的摩擦力为Ff2=2mg=0.41010 N=40 N，Ff1Ff2，所以木板一定静止不动；设小木块在木板上滑行的距离为x，=22gx，解得x=2 mL=5 m，所以小木块不能滑出木板，A正确。4.如图所示，光滑水平面上放置质量分别为m、2m和3m的三个木块，其中质量为2m和3m的木块间用一不可伸长的轻绳相连，轻绳能承受的最大拉力为T。现用水平拉力F拉其中一个质量为3m的木块，使三个木块以同一加速度运动，则以下说法正确的是()A.质量为2m
6、的木块受到四个力的作用B.当F逐渐增大到T时，轻绳刚好被拉断C.当F逐渐增大到1.5T时，轻绳还不会被拉断D.轻绳刚要被拉断时，质量为m和2m的木块间的摩擦力为T【解析】选D。质量为2m的木块受到重力、质量为m的木块的压力、m对其作用的向后的摩擦力，轻绳的拉力、地面的支持力五个力的作用，选项A错误；对整体，由牛顿第二定律可知，a=；隔离后面的叠加体，由牛顿第二定律可知，轻绳中拉力为F=3ma=。由此可知，当F逐渐增大到2T时，轻绳中拉力等于T，轻绳才刚好被拉断，选项B、C错误；轻绳刚要被拉断时，木块加速度a=，质量为m和2m的木块间的摩擦力为f=ma=，选项D正确。5.如图甲所示，以速度v逆时
7、针匀速转动的足够长的传送带与水平面的夹角为。现将一个质量为m的小木块轻轻地放在传送带的上端，小木块与传送带间的动摩擦因数为，则乙图中能够正确地描述小木块的速度随时间变化关系的图线可能是()【解析】选C、D。木块放上后一定先向下加速，由于传送带足够长，所以一定有木块速度大小等于传送带速度大小的机会，此时若重力沿传送带向下的分力大小大于最大静摩擦力，则之后木块继续加速，但加速度变小了；而若重力沿传送带向下的分力大小小于或等于最大静摩擦力则木块将随传送带匀速运动，故C、D正确，A、B错误。二、计算题(本题共15分，需写出规范的解题步骤)6.在倾角为的光滑斜面上端系有一劲度系数为k的弹簧，弹簧下端连一
8、个质量为m的小球，球被一垂直斜面的挡板A挡住，此时弹簧没有形变，若A以加速度a(agsin)沿斜面向下匀加速运动，求：(1)从挡板开始运动到球板分离所经历的时间t。(2)从挡板开始运动到小球速度最大时，球的位移x。【解析】(1)设球与挡板分离时位移为s，经历的时间为t，从开始运动到分离过程中，m受竖直向下的重力，垂直斜面向上的支持力FN，沿斜面向上的挡板支持力FN1和弹簧弹力f，据牛顿第二定律列方程：mgsin-f-FN1=ma，f=kx随着x的增大，f增大，FN1减小，保持a不变，当m与挡板分离时，x增大到等于s，FN1减小到零，则有：s=at2 ， mgsin-ks=ma联立解得：mgsi
9、n-kat2=mat=(2)分离后小球继续做加速度减小的加速运动，v最大时，小球受合力为零，即kx=mgsin，位移x=。答案：(1) (2)(25分钟50分)7.(7分)如图，斜面体的上表面除AB段粗糙外，其余部分光滑。一物体从斜面的顶端滑下，经过A、C两点时的速度相等，已知AB=BC，物体与AB段的动摩擦因数处处相等，斜面体始终静止在地面上，则()A.物体在AB段和BC段运动的加速度大小不相等B.物体在AB段和BC段运动的时间不相等C.物体在AB段和BC段运动时，斜面体受到地面静摩擦力的大小相等D.物体在AB段和BC段运动时，斜面体受到地面支持力的大小相等【解析】选C。A、C两点速度相等，
10、设B点速度为v，由于AB段和BC段都做匀变速直线运动，两段的平均速度又相等，位移相同，则经历的时间相等，B项错误；根据位移与速度公式可知，AB段和BC段的加速度大小相等，A项错误；由此可知物体在AB段和BC段对斜面体的作用力大小相等，水平分量也相等，那么斜面体在水平面所受到的摩擦力大小也相等，C项正确；物体在AB段运动时，处于超重状态，地面对物体和斜面体系统的支持力大于它们的重力；物体在BC段运动时，处于失重状态，地面对物体和斜面体系统的支持力小于它们的重力。选项D错误。8.(7分)如图所示，质量为m的球置于斜面上，被一个竖直挡板挡住。现用一个力F拉斜面，使斜面在水平面上做加速度为a的匀加速直
11、线运动，忽略一切摩擦，以下说法中正确的是()A.若加速度足够小，竖直挡板对球的弹力可能为零B.若加速度足够大，斜面对球的弹力可能为零C.斜面和挡板对球的弹力的合力等于maD.斜面对球不仅有弹力，而且该弹力是一个定值【解析】选D。设球的质量为m，斜面倾角为，斜面给球的弹力为F1，竖直挡板给球的弹力为F2，对球受力分析，如图所示，由牛顿第二定律得：F1cos -mg=0，F2-F1sin =ma解得F1=是定值，F2=mgtan +ma，故A、B错，D正确；球所受斜面、挡板的力以及重力的合力为ma，故C错。9.(7分)(多选)如图所示，斜面体静置于水平地面上，小物块恰好沿斜面匀速下滑。现分别对小物
12、块进行以下三种操作：施加一个沿斜面向下的恒力F；施加一个竖直向下的恒力F；施加一个垂直斜面向下的恒力F。则在小物块后续的下滑过程中，下列判断正确的是()A.操作中小物块将做匀加速运动B.操作中小物块仍做匀速运动C.操作中斜面体可能会发生滑动 D.三种操作中斜面体受到地面摩擦力均为0【解析】选A、B、D。初始时小物块恰好沿斜面匀速下滑，小物块受力平衡，设斜面倾角为，动摩擦因数为，小物块在平行于斜面方向有mgsin =mgcos ，则有sin =cos 。当施加一个沿斜面向下的恒力F时，小物块的垂直于斜面方向受力情况不变，在平行于斜面方向由牛顿第二定律有F+mgsin -mgcos =ma，小物块
13、将做匀加速运动，故A项正确。施加一个竖直向下的恒力F时，mgcos +Fcos =mgsin +Fsin ，合力为零，小物块仍做匀速运动，故B项正确。对小物块施加一个垂直斜面向下的恒力，小物块在后续下滑过程中，斜面体在水平方向的受力情况为：向左为物块施加的滑动摩擦力的分力(mgcos +F)cos，向右为物块施加的压力的分力(mgcos +F)sin ，由sin =cos 知二者大小相等，斜面体水平方向合力为零，斜面体受到地面摩擦力为零，不会发生滑动，故C项错误。小物块对斜面摩擦力与压力的合力均竖直向下，斜面受到地面摩擦力为零，故D项正确。综上所述，本题正确答案为A、B、D。10.(7分)(多
14、选) 如图所示，一只猫在桌边猛地将桌布从鱼缸下拉出，鱼缸最终没有滑出桌面，若鱼缸、桌布、桌面两两之间的动摩擦因数均相等，则在上述过程中()A.桌布对鱼缸摩擦力的方向向左B.鱼缸在桌布上的滑动时间和在桌面上的相等C.若猫增大拉力，鱼缸受到的摩擦力将增大D.若猫减小拉力，鱼缸有可能滑出桌面【解析】选B、D。桌布对鱼缸摩擦力的方向向右，A项错误；各接触面间的动摩擦因数为，鱼缸的质量为m，由牛顿第二定律可得鱼缸在桌布和桌面上滑动的加速度大小相同，均为a=g，鱼缸离开桌布时的速度为v，则鱼缸在桌布上和在桌面上滑动时间均为t=，B项正确；猫增大拉力时，鱼缸受到的摩擦力为f=mg不变，C项错；若猫减小拉力，
15、鱼缸在桌布上加速运动的时间变长，离开桌布时的速度v=gt增大，加速运动的位移x1=gt2增大，且鱼缸在桌面上减速滑行的位移x2=也增大，则鱼缸有可能滑出桌面，D项对。11.(10分)如图所示，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B间距均为d =0.5 m，两物体与纸带间的动摩擦因数均为1=0.1，与地面间的动摩擦因数均为2=0.2。现以恒定的加速度a=2 m/s2向右水平拉动纸带，重力加速度g=10 m/s2。求：(1)A物体在纸带上的滑动时间。(2)两物体A、B停在地面上的距离。【解析】(1)两物体在纸带上滑动时：1mg=ma1当物体A滑离纸带时a-a1=d，t1=1 s(2)物体A离开纸带时的速度v1=a1t1物体A在地面上运动时有2mg=ma2物体A从开始运动到停在地面上
