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高考物理一輪復(fù)習(xí) 專(zhuān)題12 牛頓運(yùn)動(dòng)定律的綜合應(yīng)用測(cè) 含解析1

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1、 專(zhuān)題12 牛頓運(yùn)動(dòng)定律的綜合應(yīng)用(測(cè)) 【滿(mǎn)分:110分 時(shí)間:90分鐘】 一、選擇題(本大題共12小題,每小題5分,共60分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中. 1~8題只有一項(xiàng)符合題目要求; 9~12題有多項(xiàng)符合題目要求。全部選對(duì)的得5分,選對(duì)但不全的得3分,有選錯(cuò)的得0分。) 1.如圖所示,物塊A放在木板B上,A、B的質(zhì)量均為m,A、B之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ,B與地面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為。若將水平力作用在A(yíng)上,使A剛好要相對(duì)B滑動(dòng),此時(shí)A的加速度為a1;若將水平力作用在B上,使B剛好要相對(duì)A滑動(dòng),此時(shí)B的加速度為a2,則a1與a2的比為: ( ) A.1

2、 : l B.2 : 3 C.1 : 3 D.3 : 2 【答案】C 【名師點(diǎn)睛】此題是牛頓第二定律的應(yīng)用習(xí)題,關(guān)鍵是弄清兩個(gè)物體恰好不發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)的臨界態(tài)滿(mǎn)足的關(guān)系,此時(shí)只靠摩擦力運(yùn)動(dòng)的物體所受的摩擦力達(dá)到最大值,根據(jù)牛頓第二定律對(duì)此物體列出方程即可求解加速度的值. 2.如圖所示,在光滑的水平面上有一質(zhì)量為M、傾角為的光滑斜面體,斜面上有一質(zhì)量為m的物塊沿斜面下滑.關(guān)于物塊下滑過(guò)程中對(duì)斜面壓力大小的解答,有如下四個(gè)表達(dá)式.要判斷這四個(gè)表達(dá)式是否合理,你可以不必進(jìn)行復(fù)雜的計(jì)算,而是根據(jù)所學(xué)的物理知識(shí)和物理方法進(jìn)行分析,從而判斷解的合理性.根據(jù)你的判斷,下述表達(dá)式中可能正確的是:

3、 ( ) A. B. C. D. 【答案】D 【名師點(diǎn)睛】由于斜面是在光滑的水平面上,并沒(méi)有固定,物體與斜面相互作用會(huì)使斜面后退,由于斜面后退,物體沿著斜面下滑路線(xiàn)與地面夾角大于θ,與物體沿著固定斜面下滑截然不同. 3.利用傳感器和計(jì)算機(jī)可以研究快速變化的力的大小。實(shí)驗(yàn)時(shí),把圖甲中的小球舉高到繩子的懸點(diǎn)O處,然后小球由靜止釋放,同時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí),利用傳感器和計(jì)算機(jī)獲得彈性繩的拉力隨時(shí)間的變化如圖乙所示。根據(jù)圖像提供的信息,下列說(shuō)法正確的是: ( ) A.時(shí)刻小球的速度最大 B.時(shí)刻小球的動(dòng)能最小 C.時(shí)刻小球的運(yùn)

4、動(dòng)方向相同 D. 【答案】B 【解析】把小球舉高到繩子的懸點(diǎn)O處,讓小球自由下落,時(shí)刻繩子剛好繃緊,此時(shí)小球所受的重力大于繩子的拉力,小球向下做加速運(yùn)動(dòng),當(dāng)繩子的拉力大于重力時(shí),小球才開(kāi)始做減速運(yùn)動(dòng),時(shí)刻繩子的拉力最大,小球運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn),速度為零,所以與時(shí)刻繩子剛好繃緊,小球速度不是最大,時(shí)刻小球的速度為零,故A錯(cuò)誤;時(shí)刻小球都到達(dá)最低點(diǎn),速度為零,動(dòng)能都為零,最小,故B正確;時(shí)刻小球下落,速度方向向上,時(shí)刻小球速度向下,時(shí)刻小球的運(yùn)動(dòng)方向相反,故C錯(cuò)誤;與時(shí)間內(nèi)與與時(shí)間內(nèi)小球都做豎直上拋運(yùn)動(dòng),由于時(shí)刻的速度大于時(shí)刻的速度,由豎直上拋運(yùn)動(dòng)的時(shí)間知,與之差大于與之差,故D錯(cuò)誤。 【名師

5、點(diǎn)睛】把小球舉高到繩子的懸點(diǎn)O處,讓小球自由下落,與時(shí)刻繩子剛好繃緊,分析小球的運(yùn)動(dòng)情況,判斷什么時(shí)刻小球的速度最大,當(dāng)繩子的拉力最大時(shí),小球運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn),繩子也最長(zhǎng)。 4.如圖所示,質(zhì)量為M=10kg的小車(chē)停放在光滑水平面上。在小車(chē)右端施加一個(gè)F=10N的水平恒力。當(dāng)小車(chē)向右運(yùn)動(dòng)的速度達(dá)到2.8m/s時(shí),在其右端輕輕放上一質(zhì)量m=2.0kg的小黑煤塊(小黑煤塊視為質(zhì)點(diǎn)且初速度為零),煤塊與小車(chē)間動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.20。假定小車(chē)足夠長(zhǎng)。則下列說(shuō)法正確的是: ( ) A.煤塊在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中先做勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定后做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng) B.小車(chē)一直做加速度不變的勻加速直線(xiàn)

6、運(yùn)動(dòng) C.煤塊在3s內(nèi)前進(jìn)的位移為9m D.小煤塊最終在小車(chē)上留下的痕跡長(zhǎng)度為4m 【答案】D 【名師點(diǎn)睛】該題是相對(duì)運(yùn)動(dòng)的典型例題,是牛頓第二定律的應(yīng)用問(wèn)題;解題時(shí)要認(rèn)真分析兩個(gè)物體的受力情況,正確判斷兩物體的運(yùn)動(dòng)情況,再根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)基本公式求解,難度適中. 5.如圖1所示,水平地面上有一靜止平板車(chē),車(chē)上放一質(zhì)量為m的物塊,物塊與平板車(chē)的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.2,t=0時(shí),車(chē)開(kāi)始沿水平面做直線(xiàn)運(yùn)動(dòng),其v-t圖像如圖2所示。g取10m/s2,平板車(chē)足夠長(zhǎng),則物塊運(yùn)動(dòng)的v-t圖像為: ( ) 【答案】C 【名師點(diǎn)睛】此題考查牛頓第二定律的應(yīng)用;關(guān)鍵是分析物體與車(chē)

7、的相對(duì)運(yùn)動(dòng)情況,從而根據(jù)運(yùn)動(dòng)情況來(lái)確定受力情況,并掌握牛頓第二定律的應(yīng)用,注意分清研究對(duì)象,同時(shí)掌握讀取圖象信息的能力。此題是中等題. 6.如圖甲所示,A、B兩物體疊放在光滑水平面上,對(duì)物體A施加一水平力F,F(xiàn)-t圖象如圖乙所示,兩物體在力F作用下由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng),且始終相對(duì)靜止,規(guī)定水平向右為正方向,則下列說(shuō)法正確的是: ( ) 甲 乙 A.兩物體在4 s時(shí)改變運(yùn)動(dòng)方向 B.在1 s~3 s時(shí)間內(nèi)兩物體間摩擦力為零 C.6 s時(shí)兩物體的速度為零 D.B物體所受的摩擦力方向始終與力F的方向相同 【答案】D 【解析】對(duì)整體分析,整體的加速度與F的方向相同,

8、4s時(shí)兩個(gè)物體受到的力最大,但力F方向依然向右,故加速度方向依然向右,速度方向與加速度方向相同,速度繼續(xù)增大,方向向右,故A錯(cuò)誤;在1 s~3 s時(shí)間內(nèi)兩物體間摩擦力的方向與加速度方向相同,根據(jù)牛頓第二定律可知:在1 s~3 s時(shí)間內(nèi)兩物體AB受到合外力,故整體向右做勻加速運(yùn)動(dòng),AB保持相對(duì)靜止,故B在方向向右的摩擦力作用下做勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng),故B錯(cuò)誤;由圖分析可知,物體一直向右做加速運(yùn)動(dòng),在6s末時(shí)速度最大,故C錯(cuò)誤;在這段時(shí)間內(nèi)兩物體AB受到向右的外力,根據(jù)牛頓第二定律可知整體向右做加速運(yùn)動(dòng),AB保持相對(duì)靜止,故B在摩擦力作用下向右做加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng),故兩物體間摩擦力方向與外力F方向一致,故D正

9、確;故選D. 【名師點(diǎn)睛】此題是牛頓第二定律的綜合應(yīng)用題;解決本題的關(guān)鍵會(huì)根據(jù)物體的受力情況判斷物體的運(yùn)動(dòng)情況,由于兩個(gè)物體始終相對(duì)靜止,故可以通過(guò)對(duì)整體加速度的變化,得知B物體加速度的變化,再根據(jù)牛頓第二定律得出摩擦力的變化;注意整體法和隔離法的運(yùn)用。 7.如圖所示,質(zhì)量為M的木楔ABC靜置于粗糙水平面上,在斜面頂端將一質(zhì)量為m的物體,以一定的初速度從A點(diǎn)沿平行斜面的方向推出,物體m沿斜面向下做減速運(yùn)動(dòng),在減速運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,下列有關(guān)說(shuō)法中正確的是: ( ) A.地面對(duì)木楔的支持力大于(M+m)gB.地面對(duì)木楔的支持力小于(M+m)g C.地面對(duì)木楔的支持力等于(

10、M+m)gD.地面對(duì)木楔的摩擦力為0 【答案】A 【名師點(diǎn)睛】此題是牛頓第二定律的應(yīng)用習(xí)題;關(guān)鍵是利用整體的思想,分析木塊的加速度沿水平和豎直兩個(gè)方向的分量,根據(jù)失重和超重知識(shí)解答;整體法解題很方便快捷,同學(xué)解題時(shí)可以加以嘗試. 8.如圖所示,質(zhì)量為M=4 kg的木板A長(zhǎng)L=1 m,靜止放在光滑的水平地面上,其右端靜置一質(zhì)量為m=1 kg的小滑塊B(可視為質(zhì)點(diǎn)),它與木板A之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.4?,F(xiàn)用水平恒力F=28 N向右拉木板,使小滑塊B能從木板A上滑下來(lái)。木板A和小滑塊B的加速度大小分別為aA、aB,速度大小分別為vA、vB,重力加速度g取10 m/s2,則從開(kāi)始運(yùn)動(dòng)到小滑塊B

11、滑下木板的過(guò)程中,下列圖象正確的是: ( ) F A B 【答案】C 【解析】對(duì)m水平方向進(jìn)行受力分析有:fm=μmg=maB;代入數(shù)據(jù)解得:aB=4m/s2;對(duì)木板在水平方向受力分析有:F-f′m=MaA;代入數(shù)據(jù)解得:aA=6m/s2;當(dāng)小滑塊剛掉下時(shí),二者之間的位移關(guān)系有:解得:t=1s,故A錯(cuò)誤B錯(cuò)誤;二者離開(kāi)時(shí),vA=6×1m/s=6m/s,vB=4×1m/s=4m/s,故C正確,D錯(cuò)誤;故選D. 【名師點(diǎn)睛】本題是牛頓第二定律的應(yīng)用以及物理圖像的問(wèn)題;關(guān)鍵是選取不同的研究對(duì)象受力分析,應(yīng)用牛頓第

12、二定律求解兩物體的加速度,然后根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式及兩者的位移關(guān)系求解離開(kāi)的時(shí)間及速度即可進(jìn)行判斷. 9.如圖所示為糧袋的傳送帶裝置,已知AB間的長(zhǎng)度為L(zhǎng),傳送帶與水平方向的夾角為θ,工作時(shí)運(yùn)行速度為v,糧袋與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ,正常工作時(shí)工人在A(yíng)點(diǎn)將糧袋由靜止放上,以下說(shuō)法正確的是(設(shè)最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力) : ( ) A.糧袋到達(dá)B點(diǎn)的速度與v比較,可能大,也可能相等或小 B.若L足夠大,糧袋最終將一定以速度v做勻速運(yùn)動(dòng) C.若μ<tanθ,則糧袋從A到B一定一直是做加速運(yùn)動(dòng) D.糧袋剛放上傳送帶時(shí)的加速度a<gsinθ 【答案】AC 【解

13、析】 【名師點(diǎn)睛】本題考查分析物體運(yùn)動(dòng)情況的能力,而要分析物體的運(yùn)動(dòng)情況,首先要具有物體受力情況的能力;傳送帶問(wèn)題,物體的運(yùn)動(dòng)情況比較復(fù)雜,關(guān)鍵要考慮物體的速度能否與傳送帶相同。 10.如圖所示,勁度系數(shù)為k的輕彈簧,下端固定,上端與B連接,斜面光滑,質(zhì)量均為m的A、B兩物體緊靠在一起,處于靜止?fàn)顟B(tài),現(xiàn)用一個(gè)平行于斜面向上的拉力F拉物體A,使A物體做加速度為a的勻加速運(yùn)動(dòng).已知在A(yíng)、B分離前,拉力F隨A物體發(fā)生的位移x變化的圖像如圖所示,重力加速度為g,則下列表述中正確的是: ( ) A.B. C.D. 【答案】BC 【解析】開(kāi)始時(shí),F(xiàn)彈=kx0=2mg

14、sinθ,解得;當(dāng)用力力F拉A向上勻加速運(yùn)動(dòng)時(shí):F0+F彈-2mgsinθ=2ma,解得F0=2ma;選項(xiàng)BC正確,AD錯(cuò)誤;故選BC. 【名師點(diǎn)睛】此題是物體的平衡及牛頓第二定律的應(yīng)用問(wèn)題;施加拉力前,物塊AB處于靜止?fàn)顟B(tài),由平衡條件可知相互作用,從受力角度看,兩物體分離的條件是兩物體間的正壓力為0.從運(yùn)動(dòng)學(xué)角度看,一起運(yùn)動(dòng)的兩物體恰好分離時(shí),兩物體在沿斜面方向上的加速度和速度仍相等. 11.有一物體由某一固定的長(zhǎng)斜面的底端以初速度v0沿斜面上滑,斜面與物體間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.5,其動(dòng)能Ek隨離開(kāi)斜面底端的距離x變化的圖線(xiàn)如圖所示,g取10m/s2,不計(jì)空氣阻力,則以下說(shuō)法正確的是:

15、 ( ) A.斜面的傾角θ=37° B.物體的質(zhì)量為m=0.5kg C.斜面與物體間的摩擦力大小f=2N D.物體在斜面上運(yùn)動(dòng)的總時(shí)間t=2s 【答案】ABC 所以:;所以:θ=37°,k.故ABC正確; 物體向上時(shí)的加速度:, 物體向下時(shí)的加速度:, 物體的初速度:;物體回到原點(diǎn)的速度: 向上運(yùn)動(dòng)時(shí)間;向下運(yùn)動(dòng)的時(shí)間: 物體在斜面上運(yùn)動(dòng)的總時(shí)間.故D錯(cuò)誤.故選ABC. 【名師點(diǎn)睛】此題是牛頓第二定律及動(dòng)能定理的應(yīng)用題;用數(shù)學(xué)圖象處理物理問(wèn)題的方法就是把物理表達(dá)式與圖

16、象結(jié)合起來(lái),根據(jù)圖象中的數(shù)據(jù)求解.一般我們通過(guò)圖象的特殊值和斜率進(jìn)行求解;此題有一定的難度,考查綜合能力. 12.在傾角為θ的足夠長(zhǎng)光滑斜面上有兩個(gè)用輕彈簧連接的物塊A和B,它們的質(zhì)量分別是m和2m,彈簧的勁度系數(shù)為k,C為一固定擋板,系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)?,F(xiàn)用一沿斜面方向的恒力拉物塊A使之沿斜面向上運(yùn)動(dòng),當(dāng)B剛離開(kāi)C時(shí),A的速度為v,加速度方向沿斜面向上、大小為a,則: ( ) A.從靜止到B剛離開(kāi)C的過(guò)程中,A發(fā)生的位移為 B.B剛離開(kāi)C時(shí),恒力對(duì)A做功的功率為 C.當(dāng)A的速度達(dá)到最大時(shí),B的加速度大小為 D.從靜止到B剛離開(kāi)C的過(guò)程中,重力對(duì)A做的功為 【

17、答案】AC 從靜止到B剛離開(kāi)C的過(guò)程中,重力對(duì)A做的功為,選項(xiàng)D錯(cuò)誤;故選AC. 【名師點(diǎn)睛】此題是力學(xué)的綜合習(xí)題,主要考查胡克定律、牛頓第二定律的應(yīng)用以及功的求解;解題時(shí)要抓住關(guān)鍵的位置的受力分析:初始狀態(tài)、B將要離開(kāi)擋板C時(shí)還有當(dāng)A的速度達(dá)到最大的位置,并能根據(jù)物體的受力情況列出方程求解. 二、非選擇題(本大題共4小題,第13、14題每題10分;第15、16題每題15分;共50分) 13.(10分)如圖所示,質(zhì)量M=3 kg的木板P,上表面由傾角θ=37º的斜面BC和材料相同的水平平面AB構(gòu)成,斜面和水平面平滑對(duì)接于B點(diǎn)。木板右側(cè)靠在豎直墻壁上,地面光滑。t=0時(shí),質(zhì)量m

18、=1 kg的小滑塊Q從斜面頂點(diǎn)C由靜止釋放,2s后到達(dá)B點(diǎn),其運(yùn)動(dòng)的v-t圖線(xiàn)如圖所示。取sin37º=0.6,cos37 º =0.8,g=10 m/s2。求: C A B Q P 37º 0 v/(m·s-1) t/s 2 4 6 9.6 (1)斜面BC的長(zhǎng)度; (2)t=6.8s時(shí),木板P與滑塊Q的速度大??; (3)在Q與P相對(duì)滑動(dòng)過(guò)程中,Q與P組成系統(tǒng)的機(jī)械能的減小量。 【答案】(1)9.6m(2)vP=vQ=2.4m/s(3) (3)由能量守恒得: 解得: 【名師點(diǎn)睛】本題的關(guān)鍵要求同學(xué)們能正確

19、分析物體的運(yùn)動(dòng)情況,能根據(jù)圖象求解加速度和位移,要找出P和Q相對(duì)滑動(dòng)時(shí)速度關(guān)系. 14.(10分)質(zhì)量為m=20kg的物體在大小恒定的水平外力作用下,沖上一足夠長(zhǎng)從右向左以恒定速度v0= -10 m/s傳送物體的水平傳送帶,從物體開(kāi)始沖上傳送帶計(jì)時(shí),物體的速度—時(shí)間圖象如圖所示,已知0~2.0s內(nèi)水平外力與物體運(yùn)動(dòng)方向相反,2.0~4.0s內(nèi)水平外力與物體運(yùn)動(dòng)方向相反,g取10m/s2。求: (1)物體與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù); (2)0~4.0s內(nèi)物體與傳送帶間的摩擦熱Q. 右 v0= -10 m/s 左 v v/m?s-1 2 4 -2 10 O t/s

20、 【答案】(1) μ=0.3 (2) 2880J 【解析】 (1)設(shè)水平外力大小為F,由圖象可知0~2.0s內(nèi)物體做勻減速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng),加速度大小為a1=5m/s2, 由牛頓第二定律得: 2~4s內(nèi)物體做勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng),加速度大小為a2=1m/s2,由牛頓第二定律得: f=40N 又f=μmg 由以上各式解得:μ=0.3 【名師點(diǎn)睛】此題是關(guān)于牛頓第二定律的綜合應(yīng)用問(wèn)題;解題時(shí)主要是要搞清物體運(yùn)動(dòng)的物理過(guò)程,分析其受力情況;善于從給出的v-t圖線(xiàn)中獲取物體的運(yùn)動(dòng)信息;注意摩擦生熱等于摩擦力與相對(duì)位移的乘積. 15.(15分)一平板車(chē),質(zhì)量M=100

21、㎏,停在水平路面上,車(chē)身的平板離地面的高度h=1.25m,一質(zhì)量m=50kg的小物塊置于車(chē)的平板上,它到車(chē)尾的距離b=1m,與車(chē)板間的動(dòng)摩擦因數(shù),如圖6所示,今對(duì)平板車(chē)施一水平方向的恒力,使車(chē)向前行駛,結(jié)果物塊從車(chē)板上滑落,物塊剛離開(kāi)車(chē)板的時(shí)刻,車(chē)向前行駛距離,求物塊落地時(shí),落地點(diǎn)到車(chē)尾的水平距離s(不計(jì)路面摩擦,g=10m/s2). 【答案】1.625m 【名師點(diǎn)睛】這是一道力學(xué)綜合題,主要考察牛頓第二定律的應(yīng)用;解決本題的關(guān)鍵理清物塊與小車(chē)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律及物理過(guò)程,最好要畫(huà)出運(yùn)動(dòng)的草圖,結(jié)合牛頓第二定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式進(jìn)行求解;解題時(shí)要注意各個(gè)物理過(guò)程中物理量之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系. 16.

22、(15分)如圖甲所示,質(zhì)量為M=0.5kg的木板靜止在光滑水平面上,質(zhì)量為m=1kg的物塊以初速度v0=4m/s滑上木板的左端,物塊與木板之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ=0.2,在物塊滑上木板的同時(shí),給木板施加一個(gè)水平向右的恒力F。當(dāng)恒力F取某一值時(shí),物塊在木板上相對(duì)于木板滑動(dòng)的路程為s,給木板施加不同大小的恒力F,得到的關(guān)系如圖乙所示,其中AB與橫軸平行,且AB段的縱坐標(biāo)為1m-1。將物塊視為質(zhì)點(diǎn),最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力,重力加速度g=10m/s2。 (1)若恒力F=0,則物塊會(huì)從木板的右端滑下,求物塊在木板上滑行的時(shí)間是多少? (2)圖乙中BC為直線(xiàn)段,求該段恒力F的取值范圍及函數(shù)關(guān)系式。

23、 【答案】(1);(2) (2)①當(dāng)F較小時(shí),物塊將從木板右端滑下,當(dāng)F增大到某一值時(shí)物塊恰好到達(dá)木板的右端,且兩者具有共同速度v,歷時(shí)t1,則: 1分 1分 1分 聯(lián)立解得: 2分 由圖乙知,相對(duì)路程: 代入解得: 2分 【名師點(diǎn)睛】本題主要考查了牛頓運(yùn)動(dòng)定律的綜合應(yīng)用。屬于難度較大的題目。本題考查牛頓運(yùn)動(dòng)定律.滑塊問(wèn)題是物理模型中非常重要的模型,是學(xué)生物理建模能力培養(yǎng)的典型模型.滑塊問(wèn)題的解決非常靈活,針對(duì)受力分析、運(yùn)動(dòng)分析以及牛頓第二定律的掌握,還有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的分析,特別是摩擦力的變化與轉(zhuǎn)型,都是難點(diǎn)所在.本題通過(guò)非常規(guī)的圖象來(lái)分析滑塊的運(yùn)動(dòng),能從圖中讀懂物體的運(yùn)動(dòng).

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