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    (能力提高练) 第五节 牛顿定律与板块模型-2023年高考物理一轮系统复习学思用

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    这是一份(能力提高练) 第五节 牛顿定律与板块模型-2023年高考物理一轮系统复习学思用,共15页。
    【能力提高练】  第五节 牛顿定律与板块模型1(2022•辽宁省协作体高三()一模)如图所示,将一盒未开封的香皂置于桌面上的一张纸板上,用水平向右的拉力将纸板迅速抽出,香皂盒的移动很小,几乎观察不到,这就是大家熟悉的惯性演示实验(示意图如图所示),若香皂盒和纸板的质量分别为m1m2,各接触面间的动摩擦因数均为μ,重力加速度为g。若本实验中,m1=100gm2=5gμ=0.2,香皂盒与纸板左端的距离d=0.1m,若香皂盒移动的距离超过l=0.002m,人眼就能感知,忽略香皂盒的体积因素影响,g10m/s2,为确保香皂盒移动不被人感知,纸板所需的拉力至少是(     )A1.41N B1.42N C1410N D1420N【解析】  香皂盒与纸板发生相对滑动时,根据牛顿第二定律可得解得对纸板,根据牛顿第二定律可得为确保实验成功,即香皂盒移动的距离不超过l0.002m,纸板抽出时香皂盒运动的最大距离为纸板运动距离为纸板抽出后香皂盒运动的距离为由题意知a1a3a1t1a3t2,代入数据联立得F1.42NB正确,ACD错误。故选B【答案】  B2(2022•辽宁省名校联盟高三()9月联考)如图所示,一只杯子固定在水平桌面上,将一块薄纸板盖在杯口上并在纸板上放一枚鸡蛋,现用水平向右的拉力将纸板快速抽出,鸡蛋(水平移动距离很小,几乎看不到)落入杯中,这就是惯性演示实验。已知鸡蛋(可视为质点)离纸板左端的距离为,鸡蛋和纸板的质量均为,所有接触面的动摩擦因数均为,重力加速度为,若鸡蛋移动的距离不超过就能保证实验成功,则所需拉力的最小值为(    )A B        C         D【解析】  当纸板相对鸡蛋运动时,设鸡蛋的加速度为,纸板的加速度为。为确保实验成功,即鸡蛋移动的距离不超过,则纸板抽出时鸡蛋运动的最大距离纸板运动距离为联立解得根据牛顿第二定律得,对鸡蛋有,对纸板有解得故选C【答案】  C3(2022•西南大学附属中学校第六次月考)(多选)如图,在倾角为的固定光滑斜面上,有一用绳子拴着的长木板,木板上站着一只猫。已知木板的质量是猫的质量的2倍。当绳子突然断开时,猫立即沿着板向上跑,以保持其相对斜面的位置不变, 重力加速度为。 在猫奔跑但没有离开木板的过程中(  )A猫和木板组成的系统动量变大B猫和木板组成的系统动量守恒C木板加速度为D木板加速度为【解析】  CD.猫相对地面静止,所受外力平衡,设猫的质量为,受力分析如图所示,根据受力平衡可知木板受力分析如图所示根据牛顿第三定律可得根据牛顿第二定律可得,木板的加速度大小为木板加速度为,沿斜面向下,C正确,D错误;B.猫和木板组成的系统在沿着斜面的方向上所受外力不为零,系统动量不守恒,B错误;A.木板加速度沿斜面向下,做加速运动,木板的速度越来越大,动量越来越大,猫相对斜面位置不变,猫的对地速度为0,动量为0,因此,猫和木板组成的系统动量变大,A正确。故选AC【答案】  AC4(2022•成都市第七中学高三()入学考试)(多选)如图所示,长度为、质量为的木板放置于水平地面上,质量为的滑块放置于木板最左端,已知滑块和木板之间的动摩擦因数为,木板和地面之间的动摩擦因数为,重力加速度为,现给滑块一个向右的冲量,最终滑块静止在木板上。下列说法正确的是(  )A滑块一直做匀减速运动B滑块和木板相对运动的时间为C木板和地面因摩擦产生的内能为D木板和地面因摩擦产生的内能为【解析】  A.分别对滑块和木板受力分析,应用牛顿第二定律可得滑块加速度木板加速度达到共同速度后,对整体受力分析可得加速度滑块的加速度发生了变化,不是一直匀减速运动,故A错误;B.滑块的初速度可得滑块和木板相对运动的时间为B正确;CD.经过滑块和木板的共同速度整个过程木板的位移所以,木板和地面因摩擦产生的内能为C错误,D正确。故选BD【答案】  BD5(2022•山东省烟台市高三()期末)如图甲所示,质量的木板静止在粗糙的水平地面上,木板与地面间的动摩擦因数,在木板的左端放置一个质量的物块,物块可视为质点,物块与木板间的动摩擦因数。设木板足够长,现对物块施加一个水平向右的力F,力F随时间t的变化如图乙所示。已知最大静摩擦力与滑动摩擦力相等,取,则下面四个图中能正确反映物块受到木板的摩擦力大小f随时间t变化的是(  )A                  BC                  D【解析】  由题意铁块与木板之间摩擦力的最大值为木板与地面间的摩擦力的最大值为时,木板和铁块相对地面静止又由图像可得 所以0-4s时间内图像与F-t图像相同;当,并且木板和铁块一起相对地面加速运动时,设此时系统的加速度为a,根据牛顿第二定律,对整体有对铁块有可得从此关系式可以看出,当时,Mm相对静止,则对整体有对铁块所以0-10s内图像如图C,故ABD错误,C正确。故选C【答案】  C6(2022•黑龙江省大庆一中高三()第二次月考)(多选)如图甲所示,质量为M=0.5kg的木板静止在光滑水平面上,质量为m=1kg的物块以初速度vo=4m/s滑上木板的左端,物块与木板之间的动摩擦因数为μ=0.2,在物块滑上木板的同时,给木板施加一个水平向右的恒力F。当恒力F取某一值时,物块在木板上相对于木板滑动的路程为s,给木板施加不同大小的恒力F,得到的关系如图乙所示,其中AB与横轴平行,且AB段的纵坐标为1m-1。将物块视为质点,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度g=10m/s2。则下列说法正确的是(  )A若恒力F=0,物块滑岀木板时的速度为3m/sBC点纵坐标为1.5m-1C随着F增大,当外力F=1N时,物块恰好不能木板右端滑出D图像中D点对应的外力的值为4N【解析】  结合物体运动以及图形分析可知,总共分三个阶段。第一阶段(AB),拉力较小时,物块从木板的右侧滑出;第二阶段(BC),拉力稍大一些,物块滑动一段距离后,与木板一起加速向右运动;第三阶段(DE),拉力过大,物体滑动一段距离后,摩擦力提供的加速度不够,不能随木板一起运动,最终从左侧滑出。A.物块刚滑上木板时,物块加速度a1得到物块刚滑上木板时,木板的加速度a2得到由题意可知,当F=0时,物块,木板的位移差为1m,则解得物块滑出木板时的速度A错误;C.当物块恰好不能从木板右端滑出时,设木板加速度为a3,此时有解得C正确;DCD两点对应的为恰好可一起匀加速运动,则有解得CD点拉力为3ND错误;B.此时物块刚滑上木板时,木板的加速度a5两者速度相等时,位移差有解得B正确;故选BC【答案】  BC7(2022•福建师范大学附属中学高三()开学考试)(多选)如图所示,AB两物块的质量分别为m,静止叠放在水平地面上。AB间的动摩擦因数为B与地面间的动摩擦因数为。最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度为g。现对A施加一水平拉力F,则(  )A时,AB都相对地面静止B时,A的加速度为C时,A相对B滑动D时,B的加速度为【解析】  A.根据题意可知,B与地面间的最大静摩擦力为因此要使B能够相对地面滑动,AB所施加的摩擦力至少为AB间的最大静摩擦力为时,AB都相对地面静止,A错误;BAB恰好不相对滑动时,根据牛顿第二定律可知应当满足则当≤F3μmgAB将一起向右加速滑动。当时,对AB整体受力分析有解得B正确;C.由以上的分析可知,当F≥3μmg时,A相对B滑动,故C正确;D.当时,AB产生相对滑动,对物体B,根据牛顿第二定律有解得D错误。故选BC【答案】  BC8(2022•江苏如皋市高三()一调)如图甲所示,AB两物块静止叠放在水平地面上.水平拉力F作用在A上,且F0开始逐渐增大,B的加速度F的关系图像如图乙所示,则A的加速度F的关系图像可能正确的是(  )A                      BC D【解析】  A的质量为B的质量为AB间的动摩擦因数为B与地面间的动摩擦因数为,则当AB处于静止状态,加速度都为0AB开始一起加速运动,设当AB刚好要发生相对运动,以AB为整体,由牛顿第二定律B为对象,由牛顿第二定律,联立解得则当AB一起做匀加速直线运动,加速度为AB发生相对滑动,对A由牛顿第二定律,解得,由以上分析可知A的加速度的关系图像可能为D选项,D正确,ABC错误;故选D【答案】  D9(2022•湖南衡阳市高三()一模)如图a所示,一滑块置于长木板左端,木板放置在水平地面上,已知滑块和木板的质量均为2kg,现在滑块上施加一个的变力作用,从时刻开始计时,滑块所受摩擦力随时间变化的关系如图b所示,设最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等,重力加速度g,则下列说法正确的是(  )A.滑块与木板间的动摩擦因数为0.2      B.木板与水平地面间的动摩擦因数为0.1C.图b中,                  D.木板的最大加速度为【解析】  A.由题意可知,时刻之后,滑块与木板间有相对滑动,滑块受到的滑动摩擦力不随F而变化,可得,解得滑块与木板间的动摩擦因数为A错误;B.结合图2可知,时间内,滑块与木板均静止,时间内,滑块与木板仍相对静止,木板在地面滑行,可知时刻木板与地面间达到最大静摩擦力,可得,解得木板与地面间的动摩擦因数为B错误;CD时刻,滑块与木板恰好发生相对滑动,由牛顿第二定律对滑块、木板分别可得,其中,联立解得,之后木板的加速度保持不变,故木板的最大加速度为C正确,D错误。故选C【答案】  C10(2021·四川省内江市六中)如图所示,一小木箱放在平板车的中部,距平板车的后端、驾驶室后端均为L=2.0m,处于静止状态,木箱与平板车之间的动摩擦因数μ=0.40,现使平板车在水平路面上以加速度a0匀加速启动,速度达到v=6.0m/s后接着做匀速直线运动,运动一段时间后匀减速刹车。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,取g=10m/s2(1)若木箱与平板车保持相对静止,加速度a0大小满足什么条件;(2)a0=6.0m/s2,当木箱与平板车的速度都达到6.0m/s时,求木箱在平板车上离驾驶室后端距离s(3)若在木箱速度刚达到6.0m/s时平板车立即用恒定的阻力刹车,要使木箱不会撞到驾驶室,平板车刹车时的加速度大小a应满足什么条件。【解析】  (1)木箱与车相对静止,加速度相同,设最大值为am,由牛顿第二定律有,解得,故应满足的条件为(2)由于,故木箱与车发生相对滑动木箱速度达到v=6m/s所需的时间运动的位移平板车速度达到v=6m/s所需的时间运动的位移且有,解得(3)木箱减速停止时的位移平板车减速停止时的位移木箱不与车相碰应满足,解得【答案】(1)(2)3.5m(3)11(2022•东北师范大学附属中学七测)某兴趣小组对老师演示惯性的一个实验进行了深入的研究。如图甲所示,长方形硬纸板放在水平桌面上,纸板一端稍稍伸出桌外,将一块橡皮擦置于纸板的中间,用手指将纸板水平弹出,如果弹的力度合适,橡皮擦将脱离纸板,已知橡皮擦可视为质点,质量为,硬纸板的质量为,长度为。橡皮擦与纸板、桌面间的动摩擦因数均为,纸板与桌面间的动摩擦因数为,认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度为(1)手指对纸板的作用力与时间的关系如图乙所示,要使橡皮擦相对纸板滑动,至少多大?(2)手指对纸板的作用时间很短,可认为作用结束后,纸板获得速度但位移近似为零,则要使橡皮擦脱离纸板,需满足的条件?(3)若要求橡皮擦移动的时间不超过,求纸板被弹出的最小速度?【解析】  (1)当橡皮擦刚好相对纸板滑动,对橡皮擦有对橡皮擦和纸板整体有联立解得(2)纸板获得速度后做减速运动,橡皮擦做加速运动,当橡皮擦与纸板共速时刚好脱离纸板,此时,最小设为。则对橡皮擦有对纸板有根据位移关系有联立解得则要使橡皮擦脱离纸板,需满足(3)由题意可知,纸板的初速度越小,橡皮擦在纸板上滑行的时间越短,令纸板的初速度为v0时,橡皮擦离开纸板时的时间为0.1s,则在橡皮擦从纸板上滑下来的过程中有纸板的位移为橡皮擦的位移为橡皮擦和纸板有位移关系代入数据联立解得【答案】  (1)(2)(3)12(2022•河南省名校联盟高三()第三次诊断考试)如图所示,固定斜面的倾角θ37°,斜面长为L,一长木板放在斜面上,长木板的上端与斜面顶端重合,长木板的质量为m、长为,一小物块放在长木板的上端,质量也为m。现同时释放小物块和长木板,当长木板的下端到达斜面的底端时,小物块也恰好滑到斜面底端,不计小物块的大小。(1)若小物块与长木板间光滑,则长木板与斜面间的动摩擦因数μ为多少?(2)若小物块与长木板间的动摩擦因数μ是长木板与斜面间动摩擦因数μ的一半,斜面的长L2.4 m,则小物块运动到斜面底端所用的时间为多少?【解析】  (1)小物块沿长木板下滑的加速度大小a1gsin θ小物块从斜面顶端滑到底端所用时间t1满足 长木板下滑时,有mgsin θμ×2mgcos θma2解得 (2)若小物块与长木板间的动摩擦因数μ是长木板与斜面间动摩擦因数μ的一半,则对小物块,a1gsin θμgcos θ 对长木板有mgsin θμmgcos θμ×2mgcos θma2μμ,解得a14.8 m/s2小物块运动到斜面底端所用的时间【答案】  (1)(2) 1 s.13(2022•华南师范大学附属中学一模)如图甲所示,足够长的、质量的木板静止在水平面上,质量、大小可以忽略的铁块静止在木板的右端。已知木板与地面间的动摩擦因数,设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,取。现给铁块施加一个水平向左的力F,作出铁块受到的摩擦力f随力F大小变化的图象如图乙所示。(1)F恒为8N,求铁块在1s内在木板上滑过的长度。(2)若作用力F随时间t变化的关系图像如图丙所示,求在8s内铁块运动的位移大小。【解析】  (1)由题图乙可知铁块与木板间的滑动摩擦力大小为设铁块和木板能够不发生相对滑动的最大加速度为am,对整体根据牛顿第二定律有对木板同理有解得所以若F恒为8N,铁块与木板将发生相对滑动,设木板与铁块的加速度大小分别为a1a2,对木板和铁块根据牛顿第二定律分别有解得t=1s内,木板和铁块的位移大小分别为所以铁块在1s内在木板上滑过的长度为(2)由题图丙可知,在0~2s内,有所以木板和铁块均静止,即0~2s内铁块的位移大小为2~4s内,有此时木板和铁块将一起做匀加速运动,设加速度大小为a3根据牛顿第二定律有解得2~4s内铁块的位移大小为4~8sF3=0,因为所以木板和铁块可以以共同的加速度大小a4做匀减速运动直至停止,t=4s时木板和铁块的速度大小为铁块做匀减速运动的时间为即铁块在t=5s时停下来,4~8s内铁块的位移大小为所以在8s内铁块运动的位移大小为【答案】  (1)1m(2)1.5m
     

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