高考物理一輪復(fù)習(xí)專題1_8（課件試題）（打包16套）.zip
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牛頓運(yùn)動(dòng)定律的綜合應(yīng)用
一、單項(xiàng)選擇題
1.某同學(xué)將一臺(tái)載有重物的電子臺(tái)秤置于直升式電梯內(nèi),從1樓直升到達(dá)10樓,在進(jìn)入電梯到下電梯的全過(guò)程中他用相機(jī)拍攝了如圖所示的四幅照片,若電梯靜止時(shí),電子臺(tái)秤指針恰好指到盤面示數(shù)為“9”的位置,據(jù)此下列判斷正確的是( )
A.甲應(yīng)為電梯減速時(shí)所拍攝的
B.乙表明了電梯處于失重狀態(tài)
C.丙應(yīng)為電梯勻速時(shí)所拍攝的
D.丁應(yīng)為電梯減速時(shí)所拍攝的
解析電梯靜止時(shí),電子臺(tái)秤指針恰好指到盤面示數(shù)為“9”的位置,若示數(shù)大于9,則電梯加速上升或減速下降,處于超重狀態(tài);若示數(shù)小于9,則電梯減速上升或加速下降,處于失重狀態(tài);若示數(shù)等于9,則電梯處于靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。所以選項(xiàng)D正確。
答案D
2.
(2016·安徽蚌埠模擬)如圖所示,A、B兩物體之間用輕質(zhì)彈簧連接,用水平恒力F拉物體 A,使物體A、B一起沿光滑水平面做勻加速直線運(yùn)動(dòng),這時(shí)彈簧長(zhǎng)度為l1;若將A、B置于粗糙水平面上,用相同的水平恒力F拉物體A,使物體A、B一起做勻加速直線運(yùn)動(dòng),此時(shí)彈簧長(zhǎng)度為l2。若物體A、B與粗糙水平面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)相同,則下列關(guān)系式正確的是( )
A.l2=l1
B.l2l1
D.由于A、B質(zhì)量關(guān)系未知,故無(wú)法確定l1、l2的大小關(guān)系
解析當(dāng)水平面光滑,用水平恒力F拉物體A時(shí),由牛頓第二定律,對(duì)整體有F=(mA+mB)a,對(duì)B有F1=mBa=mBFmA+mB;當(dāng)水平面粗糙時(shí),對(duì)整體有F-μ(mA+mB)g=(mA+mB)a,對(duì)B有F2-μmBg=mBa,聯(lián)立以上兩式得F2=mBFmA+mB,可知F1=F2,故l1=l2,A正確。
答案A
3.
(2016·湖北黃岡質(zhì)檢)如圖所示,bc為固定在小車上的水平橫桿,物塊m0串在桿上,靠摩擦力保持相對(duì)桿靜止,m0又通過(guò)輕細(xì)線懸吊著一個(gè)小鐵球m,此時(shí)小車正以大小為a的加速度向右做勻加速運(yùn)動(dòng),而m0、m均相對(duì)小車靜止,細(xì)線與豎直方向的夾角為θ。小車的加速度逐漸增大,m0始終和小車保持相對(duì)靜止,當(dāng)加速度增加到2a時(shí)( )
A.橫桿對(duì)m0的摩擦力增加到原來(lái)的2倍
B.橫桿對(duì)m0的彈力增加到原來(lái)的2倍
C.細(xì)線與豎直方向的夾角增加到原來(lái)的2倍
D.細(xì)線的拉力增加到原來(lái)的2倍
解析對(duì)小球和物塊組成的整體分析受力,如圖甲所示,根據(jù)牛頓第二定律,水平方向有Ff=(m0+m)a,豎直方向有FN=(m0+m)g,則當(dāng)加速度增加到2a時(shí),橫桿對(duì)m0的摩擦力Ff增加到原來(lái)的2倍。橫桿對(duì)m0的彈力等于兩個(gè)物體的總重力,保持不變,故A正確,B錯(cuò)誤;以小球?yàn)檠芯繉?duì)象分析受力情況,如圖乙所示,由牛頓第二定律得mgtan θ=ma,解得tan θ=ag,當(dāng)a增加到兩倍時(shí),tan θ變?yōu)閮杀?但θ不是兩倍。細(xì)線的拉力FT=(mg)2+(ma)2,可見,a變?yōu)閮杀逗?FT不是兩倍,故C、D錯(cuò)誤。
答案A
4.
一長(zhǎng)輕質(zhì)木板置于光滑水平地面上,木板上放質(zhì)量分別為mA=1 kg和mB=2 kg的A、B兩物塊,A、B與木板之間的動(dòng)摩擦因數(shù)都為μ=0.2(最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力)。水平恒力F作用在A物塊上,如圖所示(重力加速度g取10 m/s2),則( )
A.若F=1 N,則物塊、木板都靜止不動(dòng)
B.若F=1.5 N,則A物塊所受摩擦力大小為1.5 N
C.若F=4 N,則B物塊所受摩擦力大小為4 N
D.若F=8 N,則B物塊的加速度為1.0 m/s2
解析A物塊與板間的最大靜摩擦力為2 N,當(dāng)F<2 N時(shí),A物塊沒(méi)有與木板發(fā)生相對(duì)滑動(dòng),A、B與板整體向左加速,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;若F=1.5 N,對(duì)A、B及輕質(zhì)木板整體有a=FmA+mB=0.5 m/s2,對(duì)A物塊分析有F-Ff=mAa,解得Ff=1 N,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;若F=4 N,則A物塊與板發(fā)生相對(duì)滑動(dòng),B與板的最大靜摩擦力為4 N,板對(duì)B物塊的靜摩擦力為2 N,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;若F=8 N,板對(duì)B物塊的靜摩擦力仍為2 N,根據(jù)a=FfmB可得a=1 m/s2,選項(xiàng)D正確。
答案D
5.如圖所示,一夾子夾住木塊,在力F作用下向上提升。夾子和木塊的質(zhì)量分別為m、m0,夾子與木塊兩側(cè)間的最大靜摩擦力均為Ff。若木塊不滑動(dòng),力F的最大值是( )
A.2Ff(m+m0)m0
B.2Ff(m+m0)m
C.2Ff(m+m0)m0-(m+m0)g
D.2Ff(m+m0)m+(m+m0)g
解析當(dāng)F達(dá)到最大值時(shí),以?shī)A子和木塊作為整體,豎直方向上由牛頓第二定律可得F-(m+m0)g=(m+m0)a;再以木塊為研究對(duì)象,F最大時(shí)木塊剛好不滑脫,靜摩擦力為最大值,在豎直方向上由牛頓第二定律可得2Ff-m0g=m0a,兩式聯(lián)立解得 F=2Ff(m+m0)m0,選項(xiàng)A正確。
答案A
6.
(2016·安徽安慶模擬)如圖所示,一輕質(zhì)彈簧的一端系一質(zhì)量為m的小球,另一端固定在傾角為37°的光滑斜面體頂端,彈簧與斜面平行。在斜面體以大小為g的加速度水平向左做勻加速直線運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中,小球始終相對(duì)于斜面靜止,已知彈簧的勁度系數(shù)為k。則該過(guò)程中彈簧的形變量為(sin 37°=0.6,cos 37°=0.8)( )
A.mg5k B.4mg5k C.mgk D.7mg5k ?導(dǎo)學(xué)號(hào)17420078?
解析在斜面體以大小為g的加速度水平向左做勻加速直線運(yùn)動(dòng)時(shí),彈簧是處于伸長(zhǎng)狀態(tài)還是壓縮狀態(tài),無(wú)法直接判斷,此時(shí)可采用假設(shè)法。假設(shè)彈簧處于壓縮狀態(tài),若求得彈力F為正值,則假設(shè)正確。水平方向上由牛頓第二定律得
FNsin θ+Fcos θ=mg ①
豎直方向上由受力平衡得FNcos θ=mg+Fsin θ ②
①②聯(lián)立得F=15mg。
由胡克定律得F=kx,x=mg5k,故選A。
答案A
二、多項(xiàng)選擇題
7.
(2016·江西南昌調(diào)研)如圖甲所示,在電梯箱內(nèi)輕繩AO、BO、CO通過(guò)連接吊著質(zhì)量為m的物體,輕繩AO、BO、CO對(duì)輕質(zhì)結(jié)點(diǎn)O的拉力分別為F1、F2、F3?，F(xiàn)電梯廂豎直向下運(yùn)動(dòng),其速度v隨時(shí)間t的變化規(guī)律如圖乙所示,重力加速度為g,則( )
A.在0~t1時(shí)間內(nèi),F1與F2的合力等于F3
B.在0~t1時(shí)間內(nèi),F1與F2的合力大于mg
C.在t1~t2時(shí)間內(nèi),F1與F2的合力小于F3
D.在t1~t2時(shí)間內(nèi),F1與F2的合力大于mg
解析對(duì)輕質(zhì)結(jié)點(diǎn)O,因沒(méi)質(zhì)量,故其無(wú)論在何狀態(tài)下,F1、F2、F3三個(gè)力的合力都為零,即F1與F2的合力與F3等大反向,選項(xiàng)A正確,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;對(duì)物體進(jìn)行受力分析,其受到豎直向下的重力mg和豎直向上的繩子的拉力F3,在0~t1時(shí)間內(nèi),電梯加速向下運(yùn)動(dòng),物體處于失重狀態(tài),則F3mg,即F1與F2的合力大于mg,選項(xiàng)D正確。
答案AD
8.(2016·安徽蕪湖模擬)如圖甲所示,細(xì)繩跨過(guò)光滑的輕質(zhì)定滑輪連接A、B兩球,定滑輪懸掛在一個(gè)力傳感器的正下方,A球質(zhì)量m0始終不變。通過(guò)計(jì)算機(jī)描繪得到傳感器拉力F隨B球質(zhì)量m變化關(guān)系曲線如圖乙所示,F=F0直線是曲線的漸近線,重力加速度為g。則( )
A.根據(jù)圖線可以確定A球質(zhì)量m0=F04g
B.根據(jù)圖線可以計(jì)算出B球?yàn)槟骋毁|(zhì)量m時(shí)其運(yùn)動(dòng)的加速度a
C.A、B球運(yùn)動(dòng)的加速度a一定隨B質(zhì)量m的增大而增大
D.傳感器讀數(shù)F一定小于A、B兩球總重力
解析當(dāng)m較大時(shí),對(duì)整體分析,加速度a=mg-m0gm+m0=(m+m0)g-2m0gm+m0=g-2m0gm+m0,隔離m分析有mg-FT=ma,解得FT=2m0mgm+m0=2m0g1+m0m,當(dāng)m趨向于無(wú)窮大,則F0=2FT=4m0g,解得A球質(zhì)量m0=F04g,故A正確;知道B球的質(zhì)量,結(jié)合圖線可知道傳感器的拉力,從而知道繩子的拉力,隔離B球分析,根據(jù)牛頓第二定律可以求出加速度,B正確;當(dāng)m>m0,加速度a=g-2m0gm+m0,m增大,則加速度增大;當(dāng)m15.5 N時(shí),環(huán)與桿下部接觸,受力如圖乙所示。
由牛頓第二定律可得
Fcos θ-μFN'=ma
Fsin θ=FN'+mg
由此得F=m(a-μg)cosθ-μsinθ=124 N
答案(1)4 m/s2 (2)12 N或124 N
11.(2016·江蘇蘇州模擬)如圖所示,木板與水平地面間的夾角θ可以隨意改變,當(dāng)θ=30°時(shí),可視為質(zhì)點(diǎn)的一小物塊恰好能沿著木板勻速下滑。若讓該小物塊從木板的底端以大小恒定的初速率v0沿木板向上運(yùn)動(dòng),隨著θ的改變,小物塊沿木板滑行的距離s將發(fā)生變化,重力加速度為g。
(1)求小物塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)。
(2)當(dāng)θ角滿足什么條件時(shí),小物塊沿木板滑行的距離最小,并求出此最小值。?導(dǎo)學(xué)號(hào)17420080?
解析(1)當(dāng)θ=30°時(shí),對(duì)物塊受力分析,
mgsin θ=μFN
FN-mgcos θ=0
則動(dòng)摩擦因數(shù)μ=tan θ=tan 30°=33
(2)當(dāng)θ變化時(shí),設(shè)物塊的加速度為a,則有mgsin θ+μmgcos θ=ma
物塊的位移為s,v02=2as
則s=v022g(sinθ+μcosθ)
因?yàn)閟in θ+μcos θ=1+μ2sin(α+θ),tan α=μ,所以當(dāng)α+θ=90°時(shí)s最小,即θ=60°,小物塊沿木板滑行的距離最小smin=v022g(sin60°+μcos60°)=3v024g。
答案(1)33 (2)θ=60° 3v024g
12.
如圖所示,一直立的輕桿長(zhǎng)為l,在其上、下端各緊套一個(gè)質(zhì)量分別為2m和m的圓環(huán)狀彈性物塊B、A。A、B與輕桿間的最大靜摩擦力分別是Ff1=mg、Ff2=2mg,且滑動(dòng)摩擦力與最大靜摩擦力大小相等。桿下方存在這樣一個(gè)區(qū)域:當(dāng)物塊A進(jìn)入該區(qū)域時(shí)受到一個(gè)豎直向上的恒力F作用,而B在該區(qū)域運(yùn)動(dòng)時(shí)不受其作用,PQ、MN是該區(qū)域上下水平邊界,高度差為h(l>2h)?，F(xiàn)讓桿的下端從距離上邊界PQ高h(yuǎn)處由靜止釋放,重力加速度為g。
(1)為使A、B間無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng),求F應(yīng)滿足的條件。
(2)若F=3mg,求物塊A到達(dá)下邊界MN時(shí)A、B間的距離。
?導(dǎo)學(xué)號(hào)17420081?
解析(1)設(shè)A、B與桿不發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)時(shí)的共同加速度為a,A與桿的靜摩擦力為FfA,則對(duì)A、B和桿整體,有3mg-F=3ma
對(duì)A,有mg+FfA-F=ma,并且FfA≤Ff1
聯(lián)立解得F≤32mg。
(2)A到達(dá)上邊界PQ時(shí)的速度vA=2gh
當(dāng)F=3mg時(shí),A相對(duì)于輕桿向上滑動(dòng),設(shè)A的加速度為a1,則有
mg+Ff1-F=ma1,解得a1=-g。
所以A向下減速運(yùn)動(dòng)位移h時(shí),速度剛好減小到零,此過(guò)程運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t=2hg
由于桿的質(zhì)量不計(jì),在此過(guò)程中,A對(duì)桿的摩擦力與B對(duì)桿的摩擦力方向相反,大小均為mg,B受到桿的摩擦力小于2mg,則B與輕桿相對(duì)靜止,B和輕桿整體受到重力和A對(duì)桿的摩擦力作用,以vA為初速度,以a2為加速度做勻加速直線運(yùn)動(dòng),根據(jù)牛頓第二定律可得
a2=2mg-mg2m=g2
物塊A到達(dá)下邊界MN時(shí)A、B之間的距離為
Δl=l+h-(vAt+12a2t2)=l-32h。
答案(1)F≤32mg (2)l-32h
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