2016高考物理大一轮复习第三章第3讲牛顿运动定律的综合应用课时作业

第三章第3讲牛顿运动定律的综合应用一、选择题(在题后给的选项中，第1～4题只有一项符合题目要求，第5～8题有多项符合题目要求．)1．(2015年执信中学期中)在探究超重和失重规律时，某体重为G的同学站在一压力传感器上完成一次下蹲动作．传感器和计算机相连，经计算机处理后得到压力N随时间t变化的图象，则下列图象可能正确的是( )【答案】D【解析】下蹲时，先向下做加速运动，后向下做减速运动，先失重后超重，所以只有选项D可能正确．2．(2015年中山四校联考)如图K3－3－1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的匀加速直线运动，忽略一切摩擦，下列说法正确的是( )图K3－3－1A．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．斜面对球的弹力不仅有，而且是一个定值【答案】D【解析】设球的质量为m，斜面倾角为θ，斜面对球的弹力为F1，竖直挡板对球的弹力为F2.对球受力分析，如图所示，由牛顿第二定律，得F1cos θ－mg＝0，F2－F1sin θ＝ma，解得F1＝mgcos θ是定值，F2＝mg tan θ＋ma，故选项A、B错误，D正确；球所受斜面、挡板以及重力的合力为ma，故选项C错误．3．如图K3－3－2所示，两个质量分别为m1＝2 kg、m2＝3 kg的物体置于光滑的水平面上，中间用轻质弹簧测力计连接．两个大小分别为F1＝30 N、F2＝20 N的水平拉力分别作用在m1、m2上，则( )图K3－3－2A．弹簧测力计的示数是10 NB．弹簧测力计的示数是50 NC．在突然撤去F2的瞬间，弹簧测力计的示数不变D．在突然撤去F1的瞬间，m1的加速度不变【答案】C【解析】设弹簧的弹力为F，加速度为A．对系统：F1－F2＝(m1＋m2)a，对m1：F1－F＝m1a，联立两式，解得a＝2 m/s2，F＝26 N，故选项A、B错误；在突然撤去F2的瞬间，由于弹簧测力计两端都有物体，而物体的位移不能发生突变，所以弹簧的长度在撤去F2的瞬间没有变化，弹簧上的弹力不变，故选项C正确；若突然撤去F1，物体m1的合外力方向向左，而没撤去F1时，合外力方向向右，所以m1的加速度发生变化，故选项D错误．4．(2015年郑州模拟)如图K3－3－3所示，物块A、B、C质量分别为m、2m、3m，A与天花板间、B与C之间用轻弹簧相连，当系统平衡后，突然将A、B间轻绳剪断，在轻绳剪断瞬间，A、B、C的加速度(以向下为正方向)分别为( )图K3－3－3A．g，g，g B．－5g,2.5g,0C．－5g,2g,0 D．－g,2g,3g【答案】B【解析】轻绳剪断前，对A、B、C整体由平衡条件得，6mg－F1＝0，解得F1＝6mg，对C 由平衡条件得3mg－F2＝0，解得F2＝3mg；轻绳剪断瞬间，两个轻弹簧的拉力保持不变，而轻绳的拉力立即消失，由牛顿第二定律得，对A∶mg－F1＝ma A，解得a A＝－5g，对B∶2mg＋F 2＝2ma B ，解得a B ＝2.5g ，对C ∶3mg －F 2＝3ma C ，解得a C ＝0，故选项B 正确．5．(2015年天津模拟)如图K3－3－4所示，水平传送带以恒定速度v 向右运动．将质量为m 的物体Q 轻轻放在水平传送带的左端A 处，经过t 秒后，Q 的速度也变为v ，再经t 秒物体Q 到达传送带的右端B 处，则()图K3－3－4A ．前t 秒内物体做匀加速运动，后t 秒内物体做匀减速运动B ．后t 秒内Q 与传送带之间无摩擦力C ．前t 秒内Q 的位移与后t 秒内Q 的位移大小之比为1∶1D ．Q 由传送带左端运动到右端的平均速度为34v 【答案】BD【解析】前t 秒内物体Q 相对传送带向左滑动，物体Q 受向右的滑动摩擦力，由牛顿第二定律F f ＝ma 可知，物体Q 做匀加速运动，后t 秒内物体Q 相对传送带静止，做匀速运动，不受摩擦力作用，选项A 错误，B 正确；前t 秒内Q 的位移x 1＝v 2t ，后t 秒内Q 的位移x 2＝vt ，故x 1x 2＝12，选项C 错误；Q 由传送带左端运动到右端的平均速度v ＝x 1＋x 22t ＝v 2t ＋vt 2t＝34v ，选项D 正确． 6．(2015年佛山模拟)为了让乘客乘车更为舒适，某探究小组设计了一种新的交通工具，乘客的座椅能随着坡度的变化而自动调整，使座椅始终保持水平，如图K3－3－5所示．当此车减速上坡时，乘客()图K3－3－5A ．处于失重状态B ．重力势能增加C ．受到向前的摩擦力作用D ．所受力的合力沿斜面向上【答案】AB【解析】当车减速上坡时，乘客受到向后的摩擦力、支持力和重力，合力方向沿斜面向下，在竖直方向上支持力小于重力，处于失重状态．选项A、B正确．7．(2015年湛江模拟)一根质量分布均匀的长绳AB，在水平外力F的作用下，沿光滑水平面做直线运动，如图K3－3－6甲所示．绳内距A端x处的张力F T与x的关系如图K3－3－6乙所示，由图可知( )图K3－3－6A．水平外力F＝6 N B．绳子的质量m＝3 kgC．绳子的长度l＝2 m D．绳子的加速度a＝2 m/s2【答案】AC【解析】取x＝0，对A端进行受力分析，F－F T＝ma，又A端质量趋近于零，则F＝F T ＝6 N，选项A正确；由于不知绳子的加速度，其质量也无法得知，选项B、D错误；由题图知绳子的长度为2 m，选项C正确．8.如图K3－3－7所示，一物体A静止在斜面上，通过细绳和滑轮与物体B相连，整个装置放在竖直方向运动的升降机里，下列说法正确的是( )图K3－3－7A．当升降机静止时，A受到的静摩擦力有可能沿斜面向上B．当升降机开始向上加速运动时，A受到的静摩擦力的大小会变大C．无论升降机怎么运动，绳上的拉力不会改变D．当升降机自由下落时，若m A＞m B，则A会沿斜面下滑【答案】AB【解析】当升降机静止时，若m B g＜m A g sin θ，则选项A正确．当升降机向上加速时，设F f沿斜面向下，F f＋m A g sin θ－m B(g＋a)＝－m A a sin θ，得F f＝(m B－m A sin θ)(g＋a)．与静止时F静＝(m B－m A sin θ)g比较，可知F f增大．同理F f向上时，F f＝(m A sin θ－m B)(g＋a)，与F静＝(m A sin θ－m B)g比较还是增大，所以选项B正确．绳的拉力等于m B(g＋a)，与加速度有关，则选项C错误．自由下落时，物体均处于完全失重状态，A不会有相对斜面的运动，故选项D错误．二、非选择题9．(2015年银川模拟)放在水平地面上的一物块，受到方向不变的水平推力F的作用，力F 的大小与时间t 的关系和物块速度v 与时间t 的关系如图K3－3－8所示．重力加速度g ＝10 m/s 2.求：图K3－3－8(1)物块在运动过程中受到的滑动摩擦力大小；(2)物块在3～6 s 中的加速度大小；(3)物块与地面间的动摩擦因数．【答案】(1)4 N (2)2 m/s 2 (3)0.4【解析】(1)由v －t 图象可知，物块在6～9 s 内做匀速直线运动，由F －t 图象知，6～9 s 的推力F 3＝4 N由平衡条件得：F f ＝F 3＝4 N(2)由v －t 图象可知，3～6 s 内物块做匀加速直线运动，则：a ＝v －v 0t解得：a ＝2 m/s 2.(3)在3～6 s 内，由牛顿第二定律得： F 2－F f ＝ma解得：m ＝1 kg又有：F f ＝μF N ＝μmg解得：μ＝0.4.10．(2013年福建卷)质量为M 、长为3L 的杆水平放置，杆两端A 、B 系着长为3L 的不可伸长且光滑的柔软轻绳，绳上套着一质量为m 的小铁环．已知重力加速度为g ，不计空气影响．(1)现让杆和环均静止悬挂在空中，如图K3－3－9甲，求绳中拉力的大小；(2)若杆与环保持相对静止，在空中沿AB 方向水平向右做匀加速直线运动，此时环恰好悬于A 端的正下方，如图K3－3－9乙所示．①求此状态下杆的加速度大小a ；②为保持这种状态需在杆上施加一个多大的外力，方向如何？图K3－3－9【答案】(1)64mg (2)①33g ②233(M ＋m )g 与水平方向成60°角斜向右上方 【解析】(1)如图，设平衡时，绳中拉力为F T ，有2F T cos θ－mg ＝0由图知cos θ＝63解得F T ＝64mg . (2)①此时，对小铁环受力分析如图所示，有F T ′sin θ′＝maF T ′＋F T ′cos θ′－mg ＝0由图知θ′＝60°，联立解得a ＝33g . ②设外力F 与水平方向成α角，将杆和小铁环当成一个整体，其受力如图所示，有F cos α＝(M ＋m )aF sin α－(M ＋m )g ＝0解得F ＝233(M ＋m )gtan α＝3(或α＝60°)．11．如图K3－3－10所示，水平传送带A、B两端相距s＝3.5 m，工件与传送带间的动摩擦因数μ＝0.1.工件滑上A端时的瞬时速度v A＝4 m/s，达到B端时的瞬时速度设为v B．(g 取10 m/s2)图K3－3－10(1)若传送带不动，v B多大？(2)若传送带以速度v(匀速)逆时针转动，v B多大？(3)若传送带以速度v(匀速)顺时针转动，v B多大？【答案】(1)3 m/s (2)3 m/s (3)见解析【解析】(1)传送带不动，工件滑上传送带后，受到向左的滑动摩擦力F f＝μmg作用，工件向右做减速运动，初速度为v A，加速度大小为a＝μg＝1 m/s2，到达B端时的速度v B ＝v2A－2as＝3 m/s.(2)传送带逆时针转动时，工件滑上传送带后，受到向左的滑动摩擦力仍为F f＝μmg，工件向右做初速度为v A、加速度大小为a＝μg＝1 m/s2的减速运动，到达B端时的速度v B ＝3 m/s.(3)传送带顺时针转动时，根据传送带速度v的大小，有下列5种情况：①若v＝v A，工件滑上传送带时，工件与传送带速度相同，均做匀速运动，工件到达B 端时的速度v B＝v A＝4 m/s.②若v≥v2A＋2as，工件由A到B，全程做匀加速运动，到达B端时的速度v B＝v2A＋2as ＝23 m/s.③若v2A＋2as＞v＞v A，工件由A到B，先做匀加速运动，当速度增加到传送带速度v 时，工件与传送带一起做匀速运动，速度相同，工件到达B端时的速度v B＝v.④若v≤v2A－2as时，工件由A到B，全程做匀减速运动，到达B端时的速度v B＝v2A－2as ＝3 m/s.⑤若v A＞v＞v2A－2as，工件由A到B，先做匀减速运动，当速度减小到传送带速度v 时，工件与传送带一起做匀速运动，速度相同，工件到达B端时的速度v B＝v.。