2022年高考物理一輪復(fù)習(xí) 課時(shí)跟蹤訓(xùn)練13 牛頓運(yùn)動(dòng)定律的綜合應(yīng)用

2022年高考物理一輪復(fù)習(xí) 課時(shí)跟蹤訓(xùn)練13 牛頓運(yùn)動(dòng)定律的綜合應(yīng)用一、選擇題1如圖所示，不計(jì)繩的質(zhì)量以及繩與滑輪的摩擦，物體A的質(zhì)量為M，水平面光滑當(dāng)在繩的B端掛一質(zhì)量為m的物體時(shí)，物體A的加速度為a1，當(dāng)在繩的B端施以Fmg的豎直向下的拉力作用時(shí)，A的加速度為a2，則a1與a2的大小關(guān)系是()Aa1a2 Ba1>a2Ca1<a2 D無(wú)法確定解析：當(dāng)在繩的B端掛一質(zhì)量為m的物體時(shí)，將它們看成系統(tǒng)，由牛頓第二定律：mg(mM)a1，故a1.而當(dāng)在繩的B端施以Fmg的豎直向下的拉力作用時(shí)，mgMa2，a2，a1<a2.C正確答案：C2如圖所示，與輕繩相連的物體A和B跨過(guò)定滑輪，質(zhì)量mA<mB，A由靜止釋放，不計(jì)繩與滑輪間的摩擦，則A向上運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，輕繩拉力()ATmAg BT>mAgCTmBg DT>mBg解析：A向上加速超重，所以T>mAg，B向下加速失重，所以T<mBg.答案：B3(xx·甘肅天水一中高三模擬)a、b兩物體的質(zhì)量分別為m1、m2，由輕質(zhì)彈簧相連當(dāng)用恒力F豎直向上拉著a，使a、b一起向上做勻加速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，彈簧伸長(zhǎng)量為x1；當(dāng)用大小仍為F的恒力沿水平方向拉著a，使a、b一起沿光滑水平桌面做勻加速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，彈簧伸長(zhǎng)量為x2，如圖所示則()Ax1一定等于x2 Bx1一定大于x2C若m1>m2，則x1>x2 D若m1<m2，則x1<x2解析：先整體后隔離的方法，豎直向上拉時(shí)有：F(m1m2)g(m1m2)a，kx1m2gm2a聯(lián)立可得x1，水平拉時(shí)有：F(m1m2)a，kx2m2a聯(lián)立可得x2，由此可知A正確答案：A4直升機(jī)懸停在空中向地面投放裝有救災(zāi)物資的箱子，如圖所示設(shè)投放初速度為零，箱子所受的空氣阻力與箱子下落速度的平方成正比，且運(yùn)動(dòng)過(guò)程中箱子始終保持圖示姿態(tài)在箱子下落過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是()A箱內(nèi)物體對(duì)箱子底部始終沒(méi)有壓力B箱子剛從飛機(jī)上投下時(shí)，箱內(nèi)物體受到的支持力最大C箱子接近地面時(shí)，箱內(nèi)物體受到的支持力比剛投下時(shí)大D若下落距離足夠長(zhǎng)，箱內(nèi)物體有可能不受底部支持力而“飄起來(lái)”解析：以整體為研究對(duì)象，根據(jù)牛頓第二定律：(Mm)gkv2(Mm)a設(shè)箱內(nèi)物體受到的支持力為FN，以箱內(nèi)物體為研究對(duì)象，有mgFNma由兩式得FN.通過(guò)此式可知，隨著下落速度的增大，箱內(nèi)物體受到的支持力逐漸增大，所以A、B、D選項(xiàng)錯(cuò)誤，C選項(xiàng)正確答案：C5如圖所示，在光滑的水平面上疊放著M、P、N三個(gè)物體，質(zhì)量分別為m、2m和m，M、N、P間動(dòng)摩擦因數(shù)均為，系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)現(xiàn)在對(duì)P施加一個(gè)水平向右的拉力F，欲使P從M和N中拉出來(lái)，則F必須大于()A4mg B6mg C10mg D12mg解析：欲使P從M和N中拉出來(lái)，需使P的加速度aP大于M的加速度aM和N的加速度aN，分別對(duì)N、P和M應(yīng)用牛頓第二定律得aNg、aP、aM3g，可得F>10mg.答案：C6(xx·湖南省“五市十校”高三聯(lián)合檢測(cè))如圖所示，質(zhì)量為M5 kg的箱子B置于光滑水平面上，箱子底板上放一質(zhì)量為m21 kg的物體C，質(zhì)量為m12 kg的物體A經(jīng)跨過(guò)定滑輪的輕繩與箱子B相連，在A加速下落的過(guò)程中，C與箱子B始終保持相對(duì)靜止不計(jì)定滑輪的質(zhì)量和一切阻力，取g10 m/s2，下列不正確的是()A物體A處于失重狀態(tài)B物體A的加速度大小為2.5 m/s2C物體C對(duì)箱子B的靜摩擦力大小為2.5 ND輕繩對(duì)定滑輪的作用力大小為30 N解析：假設(shè)繩子拉力為FT，根據(jù)牛頓第二定律，對(duì)A，有：m1gFTm1a；對(duì)BC整體，有：FT(Mm2)a；聯(lián)立解得：FT15 N；a2.5 m/s2；物體A有向下加速度，故是失重，故A正確；B正確；對(duì)C受力分析，受重力、支持力和靜摩擦力，根據(jù)牛頓第二定律，有：fm2a1×2.52.5 N，故C正確；繩子的張力為15 N，由于滑輪兩側(cè)繩子垂直，根據(jù)平行四邊形定則，其對(duì)滑輪的作用力為15 N，所以D錯(cuò)誤本題選不正確的，故選D.答案：D7如圖所示，在前進(jìn)的車廂的豎直后壁上放一個(gè)物體，物體與壁間的動(dòng)摩擦因數(shù)為，要使物體不下滑，車廂至少應(yīng)以多大的加速度前進(jìn)()Ag/ Bg C/g Dg解析：對(duì)物體水平方向FNma，豎直方向Ffmg0，而FfFN，所以ag/，選項(xiàng)A正確答案：A8(xx·湖南檢測(cè))如圖，光滑水平面上放置質(zhì)量分別為m、2m和3m的三個(gè)木塊，其中質(zhì)量為2m和3m的木塊間用一不可伸長(zhǎng)的輕繩相連，輕繩能承受的最大拉力為FT.現(xiàn)用水平拉力F拉質(zhì)量為3m的木塊，使三個(gè)木塊一起運(yùn)動(dòng)，則以下說(shuō)法正確的是()A質(zhì)量為2m的木塊受到四個(gè)力的作用B當(dāng)F逐漸增大到FT時(shí)，輕繩剛好被拉斷C當(dāng)F逐漸增大到1.5FT時(shí)，輕繩還不會(huì)被拉斷D輕繩剛要被拉斷時(shí)，質(zhì)量為m和2m的木塊間的摩擦力為FT解析：2m的木塊受五個(gè)力作用，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤；輕繩剛好不被拉斷時(shí)，對(duì)m和2m整體，F(xiàn)T3ma，對(duì)三個(gè)木塊整體F6ma，解出F2FT，故選項(xiàng)B錯(cuò)誤，C正確；對(duì)m，F(xiàn)fma結(jié)合FT3ma解出FfFT，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤答案：C9(多選)(xx·東北四市聯(lián)考)如圖所示，小車在外力作用下沿傾角為的斜面做直線運(yùn)動(dòng)，小車的支架上用細(xì)線拴一個(gè)擺球，懸點(diǎn)為O，現(xiàn)用水平虛線MN和豎直虛線PQ將豎直平面空間分成四個(gè)區(qū)間，則下列說(shuō)法正確的是()A若小車沿斜面向上做勻速運(yùn)動(dòng)，則穩(wěn)定后細(xì)線可在區(qū)與豎直方向成一定夾角B若小車沿斜面向下做勻加速運(yùn)動(dòng)，則穩(wěn)定后細(xì)線可在區(qū)與豎直方向成一定夾角C無(wú)論小車沿斜面向下的加速度多大，穩(wěn)定后細(xì)線都不可能在區(qū)與水平方向成一定夾角D無(wú)論小車沿斜面向上的加速度多大，穩(wěn)定后細(xì)線都不可能沿與ON重合的水平方向解析：若小車勻速運(yùn)動(dòng)，則擺球所受的合力為零，所以細(xì)線處于豎直狀態(tài)，所以選項(xiàng)A錯(cuò)誤；若小車沿斜面向下勻加速運(yùn)動(dòng)，由連接體知識(shí)可知，擺球的加速度方向沿斜面向下，即擺球所受合力方向沿斜面向下，由此可知選項(xiàng)B正確，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；同理，選項(xiàng)D正確答案：BD10如圖所示(a)，一輕質(zhì)彈簧的下端固定在水平面上，上端放置一物體(物體與彈簧不連接)，初始時(shí)物體處于靜止?fàn)顟B(tài)現(xiàn)用豎直向上的拉力F作用在物體上，使物體開(kāi)始向上做勻加速運(yùn)動(dòng)，拉力F與物體位移s的關(guān)系如圖(b)所示(g10 m/s2)，則下列結(jié)論正確的是()A物體與彈簧分離時(shí)，彈簧處于壓縮狀態(tài)B彈簧的勁度系數(shù)為7.5 N/cmC物體的質(zhì)量為3 kgD物體的加速度大小為5 m/s2解析：物體與彈簧分離時(shí)，彈簧處于原長(zhǎng)，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，由圖(b)知，當(dāng)F110 N時(shí)，F(xiàn)1ma，當(dāng)F230 N時(shí)，F(xiàn)2mgma，聯(lián)立得：m2 kg，物體與彈簧分離時(shí)物體的位移x4 cm，初始狀態(tài)：mgk·x，k5 N/cm，選項(xiàng)B錯(cuò)誤，a5 m/s2，選項(xiàng)D正確答案：D二、非選擇題11(xx·江蘇卷)如圖所示，將小砝碼置于桌面上的薄紙板上，用水平向右的拉力將紙板迅速抽出，砝碼的移動(dòng)很小，幾乎觀察不到，這就是大家熟悉的慣性演示實(shí)驗(yàn)，若砝碼和紙板的質(zhì)量分別為m1和m2，各接觸面間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為，重力加速度為g.(1)當(dāng)紙板相對(duì)砝碼運(yùn)動(dòng)時(shí)，求紙板所受摩擦力的大??；(2)要使紙板相對(duì)砝碼運(yùn)動(dòng)，求所需拉力的大??；(3)本實(shí)驗(yàn)中，m10.5 kg，m20.1kg，0.2，砝碼與紙板左端的距離d0.1 m，取g10 m/s2.若砝碼移動(dòng)的距離超過(guò)l0.002 m，人眼就能感知為確保實(shí)驗(yàn)成功，紙板所需的拉力至少多大？解析：(1)砝碼對(duì)紙板的摩擦力大小為Ff1m1g，桌面對(duì)紙板的摩擦力大小為Ff2(m1m2)g紙板所受摩擦力大小FfFf1Ff2，解得Ff(2m1m2)g.(2)設(shè)砝碼的加速度為a1，紙板的加速度為a2，則Ff1m1a1，F(xiàn)Ff1Ff2m2a2，發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)a2>a1，解得F>2(m1m2)g.(3)砝碼和紙板運(yùn)動(dòng)過(guò)程如圖所示，紙板抽出前，砝碼運(yùn)動(dòng)的距離x1a1t紙板運(yùn)動(dòng)的距離dx1a2ta1g2 m/s2a2，紙板抽出后，砝碼在桌面上做勻減速運(yùn)動(dòng)，加速度大小仍是g2 m/s2，初速度為a1t1，故采用逆向法處理得：x2x1，又lx1x2聯(lián)立以上各式可得：F22.4 N.答案：(1)(2m1m2)g(2)F>2(m1m2)g(3)22.4 N12(xx·福建卷)質(zhì)量為M、長(zhǎng)為L(zhǎng)的桿水平放置，桿兩端A、B系著長(zhǎng)為3L的不可伸長(zhǎng)且光滑的柔軟輕繩，繩上套著一質(zhì)量為m的小鐵環(huán)已知重力加速度為g，不計(jì)空氣影響(1)現(xiàn)讓桿和環(huán)均靜止懸掛在空中，如圖(甲)，求繩中拉力的大?。?2)若桿與環(huán)保持相對(duì)靜止，在空中沿AB方向水平向右做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，此時(shí)環(huán)恰好懸于A端的正下方，如圖(乙)所示求此狀態(tài)下桿的加速度大小a；為保持這種狀態(tài)需在桿上施加一個(gè)多大的外力，方向如何？解析：(1)如圖(甲)，設(shè)平衡時(shí)，繩中拉力為FT，有2FTcosmg0由圖知cos解得FTmg.(2)此時(shí)，對(duì)小鐵環(huán)受力分析如圖(乙)所示，有FTsinmaFTFTcosmg0由圖知60°，聯(lián)立解得ag.設(shè)外力F與水平方向成角，將桿和小鐵環(huán)當(dāng)成一個(gè)整體，其受力如圖(丙)所示，有Fcos(Mm)aFsin(Mm)g0解得F(Mm)gtan(或60°)答案：(1)mg(2)g(Mm)g與水平方向成60°角斜向右上方