高考物理一轮复习高效演练创新题3.3《牛顿运动定律的综合应用》(含答案详解)

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1.如图所示,物块A放在木板B上,A、B的质量均为m,A、B之间的动摩擦因数为μ,B与地面之间的动摩擦因数为 。若将水平力作用在A上,使A刚好要相对B滑动,此时A的加速度为a1;若将水平力作用在B上,使B刚好要相对A滑动,此时B的加速度为a2,则a1与a2的比为
( )
A.1∶1 B.2∶3 C.1∶3 D.3∶2
【解析】选C。力作用在A上时,A刚好相对B滑动时,易知两者加速度相等,此时有aB=a1= = μg;力作用在B上时,B刚好相对A滑动时,易知A、B间的摩擦力刚好达到最大,此时有aA=a2= =μg。可得a1∶a2=1∶3,故C项正确。
2.(多选)如图所示,质量为m的木块在水平向右的力F作用下在质量为M的木板上滑行,木板长度为L,保持静止。木块与木板、木板与地面间的动摩擦因数均为μ,下列说法正确的是( )
A.木板受到地面的摩擦力大小是μmg
B.木板受到地面的摩擦力大小是μ(m+M)g
C.当F>μ(m+M)g时,木板便会开始运动
D.木块在木板上滑过的路程为L
【解析】选A、D。由于木板保持静止,木板水平方向上受到m施加的向右的滑动摩擦力和地面施加的向左的静摩擦力而平衡,所以木板受到地面的摩擦力大小是μmg,A正确,B错误;以M为研究对象,由于μmg<μ(M+m)g,故无论F多大,木板都不会运动,C错误;木块滑过木板过程中,相对位移的大小等于木板的长度L,D正确。
3.(2018·吉林模拟)水平足够长且运动的皮带,取向右为速度的正方向。将一物块P轻轻放在皮带上,之后P最初一段时间的速度—时间图象如图乙,关于皮带的运动情况描述正确的是 ( )
A.可能是向右的匀加速B.可能是向右的匀速
C.一定是向左的匀加速D.可能是向左的匀速
【解析】选D。物块轻轻放在皮带上,初速度为零,由图乙知物块向左做匀加速运动,对物块受力分析知受到皮带对它向左的滑动摩擦力,则皮带相对物块向左运动,所以皮带一定向左运动,可能加速、匀速或减速,D正确。
4.(新题预测)(多选)在2017年9月4日结束的第十三届全运会男子跳高比赛中,海淀队员王宇以2.27米的成绩夺得冠军,再次蝉联了全运会男子跳高项目冠军。如图为王宇的杆上英姿,若不计空气阻力,则他在这次跳高中( )
A.起跳时地面对他的弹力大于他的重力
B.起跳时地面对他的弹力小于他的重力
C.起跳以后上升过程他处于超重状态
D.越过杆以后的下落过程中他处于失重状态
【解析】选A、D。王宇在起跳时,他在弹力的作用下向上加速,故此时地面对他的弹力大于他的重力,A正确、B错误;起跳以后上升过程与越过杆以后的下落过程中,他只受重力作用,所以处于失重状态,C错误、D正确。
【加固训练】
几位同学为了探究电梯运动时的加速度大小,他们将体重计放在电梯中。电梯启动前,一位同学站在体重计上,如图1所示。然后电梯由1层直接升到10层,之后又从10层直接回到1层。图2至图5是电梯运动过程中按运动顺序在不同位置体重计的示数。根据记录,进行推断分析,其中正确的是( )
A.根据图1、图2可知,图2位置时电梯向上加速运动
B.根据图1、图3可知,图3位置时人处于超重状态
C.根据图1、图4可知,图4位置时电梯向下减速运动
D.根据图1、图5可知,图5位置时人处于失重状态
【解析】选A。图1表示电梯静止时体重计的示数,图2示数大于静止时体重计的示数,所以电梯是加速上升,A正确;图3示数小于静止时体重计的示数,加速度方向向下,处于失重状态,故B错误;图4示数小于静止时体重计的示数,加速度方向向下,电梯在向下加速运动,故C错误;图5示数大于静止时体重计的示数,加速度向上,速度向下,人处于超重状态,故D错误。
5.(新题预测)马上要上课了,王川背着书包,快步加速上楼,若王川和书包的总质量M=60 kg,书包质量为m=5 kg,此时王川对楼梯的压力为720 N,楼梯的倾角为45°,此时王川对书包的作用力的大小是多少?
【解题指导】(1)王川做加速运动,加速度方向沿楼梯斜向上,即与水平方向成45°角。
(2)书包的加速度与王川的加速度相同。
【解析】以王川和书包为研究对象,若王川上楼的加速度为a,根据牛顿第二定律
FN-Mg=Masin45°
Ff=Macs45°
若王川对书包的作用力为F,其水平和竖直分力分别为Fx、Fy,根据牛顿第二定律
Fy-mg=masin 45°
Fx=macs 45°
F=
由以上各式可得:
F=10 N
答案:10 N