《(江蘇專用)高考物理一輪復(fù)習(xí) 第3章 牛頓運動定律 能力課時3 牛頓運動定律的綜合應(yīng)用(一)(含解析)-人教版高三物理試題》由會員分享,可在線閱讀,更多相關(guān)《(江蘇專用)高考物理一輪復(fù)習(xí) 第3章 牛頓運動定律 能力課時3 牛頓運動定律的綜合應(yīng)用(一)(含解析)-人教版高三物理試題(8頁珍藏版)》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。
1、能力課時3 牛頓運動定律的綜合應(yīng)用(一)
一、單項選擇題
1.一物塊靜止在粗糙的水平桌面上,從某時刻開始,物塊受到一方向不變的水平拉力作用,假設(shè)物塊與桌面間的最大靜摩擦力等于滑動摩擦力,以a表示物塊的加速度大小,F(xiàn)表示水平拉力的大小。能正確描述F與a之間關(guān)系的圖象是( )
解析 設(shè)物體所受滑動摩擦力為Ff,在水平拉力F作用下,物體做勻加速直線運動,由牛頓第二定律,F(xiàn)-Ff=ma,F(xiàn)=ma+Ff,所以能正確描述F與a之間關(guān)系的圖象是C。
答案 C
2.如圖1所示,光滑水平面上,質(zhì)量分別為m、M的木塊A、B在水平恒力F作用下一起以加速度a向右做勻加速運動,木塊間的輕質(zhì)彈簧勁度系數(shù)為
2、k,原長為L。則此時木塊A、B間的距離為( )
圖1
A.L+ B.L+
C.L+ D.L+
解析 對木塊A、B整體,根據(jù)牛頓第二定律可得F=(M+m)a,對木塊A有kx=ma,解得:x===,木塊A、B間的距離為L+x=L+=L+,故選項B正確。
答案 B
3.質(zhì)量為0.1 kg的小球,用細線吊在傾角α為37°的斜面上,如圖2所示。系統(tǒng)靜止時繩與斜面平行,不計一切摩擦。當(dāng)斜面體向右勻加速運動時,小球與斜面剛好不分離,則斜面體的加速度為( )
圖2
A.gsin α B.gcos α
C.gtan α D.
解析 因小球與斜面剛好不分離,所以小球受力如圖
3、所示,由圖知tan α=,則a=,D正確。
答案 D
4.如圖3所示,甲、乙兩圖中水平面都是光滑的,小車的質(zhì)量都是M,人的質(zhì)量都是m,甲圖人推車、乙圖人拉繩(繩與滑輪的質(zhì)量和摩擦均不計)的力都是F,對于甲、乙兩圖中車的加速度大小說法正確的是( )
圖3
A.甲圖中車的加速度大小為
B.甲圖中車的加速度大小為
C.乙圖中車的加速度大小為
D.乙圖中車的加速度大小為
解析 以人和車整體為研究對象,甲圖合力為0,加速度為0,乙圖2F=(M+m)a乙,所以a乙=,故選項C正確。
答案 C
5.以不同初速度將兩個物體同時豎直向上拋出并開始計時,一個物體所受空氣阻力可忽略,另
4、一物體所受空氣阻力大小與物體速率成正比,下列用虛線和實線描述兩物體運動的v-t圖象可能正確的是( )
解析 不受空氣阻力的物體,運動過程中加速度不變,v-t圖象為圖中虛線所示。受空氣阻力大小與速率成正比關(guān)系的物體,上升過程中:mg+kv=ma,a=g+,開始時加速度最大,上升過程中a始終大于g,v-t圖象斜率均大于虛線斜率,只有選項D符合題意。
答案 D
6.如圖4所示,一根輕彈簧豎直立在水平地面上,下端固定。小球從高處自由落下,落到彈簧上端,將彈簧壓縮至最低點。能正確反映上述過程中小球的加速度的大小隨下降位移x變化關(guān)系的圖象是下列圖中的( )
圖4
解析 小球先做自
5、由落體運動,加速度a=g不變,接觸彈簧后,a==g-x,a與x是線性關(guān)系,C、D錯誤;根據(jù)小球運動的特點,小球剛接觸彈簧時,加速度a=g,此時速度不為零,小球?qū)椈蓧嚎s至最低點時,速度為零,加速度最大,a>g,所以B錯誤,A正確。
答案 A
二、多項選擇題
7.(2016·東北三省四市聯(lián)考)某物體質(zhì)量為1 kg,在水平拉力作用下沿粗糙水平地面做直線運動,其速度-時間圖象如圖5所示,根據(jù)圖象可知 ( )
圖5
A.物體所受的拉力總是大于它所受的摩擦力
B.物體在第3 s內(nèi)所受的拉力大于1 N
C.在0~3 s內(nèi),物體所受的拉力方向始終與摩擦力方向相反
D.物體在第2 s內(nèi)所
6、受的拉力為零
解析 由題圖可知,第2 s內(nèi)物體做勻速直線運動,即拉力與摩擦力平衡,所以選項A、D錯誤;第3 s內(nèi)物體的加速度大小為1 m/s2,根據(jù)牛頓第二定律可知物體所受合外力大小為1 N,所受拉力大于1 N,選項B正確;物體運動過程中,拉力方向始終和速度方向相同,摩擦力方向始終和運動方向相反,選項C正確。
答案 BC
8.如圖6所示,固定的傾斜直桿與水平方向成60°角,桿上套有一個圓環(huán),圓環(huán)通過一根輕繩與一個小球相連接。當(dāng)環(huán)沿桿下滑時,球與環(huán)保持相對靜止,輕繩與豎直方向成30°角。下列說法正確的是( )
圖6
A.環(huán)一定勻加速下滑
B.環(huán)可能勻速下滑
C.環(huán)與桿之間一定
7、沒有摩擦
D.環(huán)與桿之間一定存在摩擦
解析 如圖所示,小球受到的重力mg與輕繩的拉力FT的合力沿斜面向下,θ=α=30°,則F=,根據(jù)牛頓第二定律有F=ma,得a=g。由于球與環(huán)保持相對靜止,所以環(huán)的加速度也是a=g,環(huán)一定沿桿向下做勻加速運動,選項A正確,B錯誤;對球、環(huán)整體,假設(shè)環(huán)與桿之間一定存在摩擦,根據(jù)牛頓第二定律有(M+m)gsin 60°-Ff=(M+m)a,得Ff=(M+m)g≠0,選項D正確,C錯誤。
答案 AD
三、非選擇題
9.(2016·江蘇無錫一模)粗糙的水平地面上一物體在水平拉力作用下做直線運動,水平拉力F及運動速度v隨時間變化的圖象如圖7甲和圖乙所示。
8、取重力加速度g=10 m/s2。求:
圖7
(1)前2 s內(nèi)物體運動的加速度和位移;
(2)物體的質(zhì)量m和物體與地面間的動摩擦因數(shù)μ。
解析 (1)由v-t圖象可知,物體在前2 s內(nèi)做勻加速直線運動,前2 s內(nèi)物體運動的加速度為
a== m/s2=2 m/s2
前2 s內(nèi)物體運動的位移為x=at2=4 m
(2)對物體進行受力分析,如圖所示。對于前2 s,由牛頓第二定律得
F-Ff=ma,F(xiàn)f=μmg
2 s之后物體做勻速直線運動,由平衡條件得F′=Ff
由F-t圖象知F=15 N,F(xiàn)′=5 N
代入數(shù)據(jù)解得m=5 kg,μ=0.1。
答案 (1)2 m/s2
9、4 m (2)5 kg 0.1
10.如圖8所示,一條輕繩上端系在車的左上角的A點,另一條輕繩一端系在車左端B點,B點在A點的正下方,A、B距離為b,兩條輕繩另一端在C點相結(jié)并系一個質(zhì)量為m的小球,輕繩AC長度為b,輕繩BC長度為b。兩條輕繩能夠承受的最大拉力均為2mg。
圖8
(1)輕繩BC剛好被拉直時,車的加速度是多大?(要求畫出受力圖)
(2)在不拉斷輕繩的前提下,求車向左運動的最大加速度是多大。(要求畫出受力圖)
解析 (1)輕繩BC剛好被拉直時,小球受力如圖甲所示。
因為AB=BC=b,AC=b,故輕繩BC與輕繩AB垂直,cos θ=,θ=45°。
由牛頓第二
10、定律,得mgtan θ=ma。
可得a=g。
(2)小車向左的加速度增大,AB、BC繩方向不變,所以AC輕繩拉力不變,BC輕繩拉力變大,BC輕繩拉力最大時,小車向左的加速度最大,小球受力如圖乙所示。
乙
由牛頓第二定律,得
Tm+mgtan θ=mam。
因這時Tm=2mg,所以最大加速度為am=3g。
答案 (1)g 圖見解析 (2)3g 圖見解析
11.如圖9所示,一質(zhì)量m=0.4 kg的小物塊,以v0=2 m/s的初速度,在與斜面成某一夾角的拉力F作用下,沿斜面向上做勻加速運動,經(jīng)t=2 s的時間物塊由A點運動到B點,A、B之間的距離L=10 m.已知斜面傾角θ=3
11、0°,物塊與斜面之間的動摩擦因數(shù)μ=。重力加速度g取10 m/s2。
圖9
(1)求物塊加速度的大小及到達B點時速度的大小。
(2)拉力F與斜面夾角多大時,拉力F最???拉力F的最小值是多少?
解析 (1)設(shè)物塊加速度的大小為a,到達B點時速度的大小為v,由運動學(xué)公式得L=v0t+at2①
v=v0+at②
聯(lián)立①②式,代入數(shù)據(jù)得a=3 m/s2③
v=8 m/s④
(2)設(shè)物塊所受支持力為FN,所受摩擦力為Ff,拉力與斜面間的夾角為α,受力分析如圖所示,由牛頓第二定律得
Fcos α-mgsin θ-Ff=ma⑤
Fsin α+FN-mgcos θ=0⑥
又Ff=μFN⑦
聯(lián)立⑤⑥⑦式得F=⑧
由數(shù)學(xué)知識得cos α+sin α=sin(60°+α)⑨
由⑧⑨式可知對應(yīng)最小F的夾角α=30°⑩
聯(lián)立③⑧⑩式,代入數(shù)據(jù)得F的最小值為
Fmin= N
答案 (1)3 m/s2 8 m/s (2)30° N