高考物理二轮复习计算题强化训练专题3.3 牛顿第二定律的综合应用（2份，原卷版+解析版）

这是一份高考物理二轮复习计算题强化训练专题3.3 牛顿第二定律的综合应用（2份，原卷版+解析版），共32页。
（1）游客与斜面AB之间的动摩擦因数；（结果保留两位有效数字）
（2）斜面BC对游客的滑动摩擦力大小；（结果保留两位有效数字）
（3）若斜面BC的动摩擦因数恒定，求不同质量的游客由静止从AB滑道顶端滑下后在BC滑道上滑行的距离与质量的关系。
2．质量分布均匀的圆柱形构件通过两根平行细滑杆形成的轨道从高处向低处运送，如图所示，两根滑杆与水平面的夹角为，圆柱形构件的横截面是半径为R的圆，构件轴线平行于滑杆，开始时两滑杆间的距离为，构件从滑杆顶部由静止释放，沿着滑杆加速下滑，当运动到滑杆正中间时，两滑杆间的距离突然变为，不考虑此过程的能量损失。构件开始减速下滑，到达滑杆底端时速度恰好减到零，构件的长度与滑杆长度相比可忽略不计。试求：
（1）构件加速下滑时，其中一根滑杆对构件的弹力与构件重力的比值；
（2）滑杆与构件间的动摩擦因数μ。
3．如图所示，一质量为的“T”形杆P竖直放在地面上，有一质量为的金属圆环Q套在“T”形杆P的直杆上很难分离。某工程师设计了一个方法成功将金属环Q与“T”形杆P分开，该工程师在“T”形杆P与金属圆环Q间装上适量的火药，火药爆炸瞬间化学能中的部分能量转化为系统的机械能E，已知，金属圆环Q与“T”形杆P的直杆间滑动摩擦力大小恒为，不计空气阻力。重力加速度大小g取。
（1）求火药爆炸瞬间“T”形杆P和金属圆环Q的速度大小；
（2）求火药爆炸后瞬间“T”形杆P和金属圆环Q的加速度大小；
（3）若要求金属环Q与“T”形杆P分开，则直杆长度的最大值是多少。
4．如图是机器人“推车比赛”的情境，倾角θ=30°的固定斜面赛道，高h=4.05m。质量m1=1kg的小车以v1=3m/s的速度从底端滑上赛道（不计小车与斜面间的摩擦）。当小车速度减为0时，质量m2=2kg的机器人从A点以初速度v2=1.5m/s进入赛道，沿赛道向上做匀加速直线运动，已知A点距赛道底端d0=0.45m。再经t0=0.2s后机器人第一次推车（推车时间极短且视为弹性碰撞）。机器人推车前后运动的加速度保持不变。机器人与小车均视为质点，重力加速度g=10m/s2。试求：
（1）机器人进入赛道时与小车的距离；
（2）机器人第一次推车后，机器人和小车的速度大小；
（3）机器人进入赛道后需要推小车几次才能使小车到达赛道顶端。
5．如图所示，倾角为的斜面固定在水平地面上，一轻绳绕过两个光滑的轻质滑轮连接着固定点P和物体B，两滑轮之间的轻绳始终与斜面平行，物体A与动滑轮连接，B受到竖直方向的恒力F（图中未画出），整个系统处于静止状态。已知A、B的质量均为，A与斜面间的动摩擦因数为，重力加速度g取10m/s2。
（1）求恒力F的最小值；
（2）现撤去恒力F，A、B由静止释放。求：
①A、B释放瞬间，B的加速度大小aB；
②当B下降（B未落地）时，B的大小vB。
6．某生产流水线利用如图所示装置将质量的工件从倾角的梯形滑坡通过平板车运送至固定水平平台上。滑坡周定在水平地面上，其斜边长，末端有一小段圆弧可使工件无机械能损失地沿水平方向滑出。与滑坡末端等高的平板车由长的车身和伸出车尾的“伸缩臂”组成（臂长可调节，伸缩臂厚度不计、高度略高于水平平台）。质量的平板车紧挨滑坡静止放置，车尾与平台间的水平距离。现工件从滑坡顶端由静止滑下冲上小车，车尾与左侧平台相碰时为弹性碰撞，忽略平板车与水平地面间的摩擦，工件与滑坡间的动摩擦因数，工件与平板车（包括伸缩臂）间的动摩擦因数，重力加速度g取，工件可视为质点。求：
（1）工件冲上平板车时的速度大小；
（2）为使工件速度为0时刚好落在平台上，伸缩臂臂长的最小值。
7．如图所示，质量的木板静止在光滑水平面上，质量的物块（可视为质点）以水平初速度滑上木板的左端，物块与木板之间的动摩擦因数，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。已知木板长度，物块与木板间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度。
（1）若恒力，求物块在木板上滑行的时间。
（2）要使物块不会从木板右侧滑下，求恒力F的最小值。
8．如图所示，长为L=5.0m的倾斜传送带以速度v=2.0m/s沿顺时针方向匀速转动，与水平方向间夹角θ=37°。质量mA=2.0kg的小物块A和质量mB=1.0kg的小物块B由跨过轻质定滑轮的轻绳连接，A与滑轮间的绳子和传送带平行。某时刻给A沿传送带向上的初速度，给B竖直向上的初速度，速度大小均为v0=4.0m/s，此时轻绳绷紧，在A、B获得初速度的同时，在A上施加方向沿传送带向上、大小恒定的拉力，使A沿传送带向上运动。已知A与传送带间的动摩擦因数，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，不计滑轮摩擦，轻绳足够长且不可伸长，整个运动过程中B都没有上升到滑轮处，取sin37°=0.6，cs37°=0.8，重力加速度g=10m/s2，研究A沿传送带上升的过程，求：
（1）A、B始终匀速运动时拉力的大小F0；
（2）拉力F1=24N，A所受摩擦力的冲量大小I；
（3）拉力F2=12N，传送带对A所做的功W和A与传送带摩擦所产生的内能Q。
9．如图所示为一种磁动力传送装置的示意图，装置由两条倾斜且足够长的绝缘轨道和相邻等宽的交替磁场组成。轨道平面与水平面夹角，轨道间距，相邻磁场的方向均垂直轨道所在平面且方向相反，磁感应强度大小相等，均为，轨道上有一长度也为L、宽度与交替磁场宽度相同的金属框abcd。运送货物时将绝缘的货箱（货箱在图中未画出）固定在金属框abcd上，使所有磁场以的速度沿轨道平面向上匀速运动，从而使金属框abcd带动货箱一起运动。已知金属框与轨道间的动摩擦因数为，载货时金属框、货箱及货物的总质量为，金属框的电阻，重力加速度g取，。求：
（1）货箱由静止开始运动时的加速度；
（2）货箱稳定运行时克服金属框、货箱及货物总重力做功的功率。
10．大多数传感器都是以物理原理为基础，将不易测量的非电学量转换成便于测量的电学量。传感器的种类很多，应用也很广泛。
（1）金属的电阻率随温度的升高而增大，利用这种性质可以制作温度传感器。某金属丝的阻值随温度变化的规律为，其中与均为定值。将其连入图甲所示的电路中，已知电源电动势为，内阻为，电流表为理想电表。求电流表的示数与温度的关系式。
（2）有些半导体材料具有压阻效应，即当沿某一轴向受到外力作用时，其电阻率发生变化，利用这种性质可以制作压力传感器。图乙所示为某半导体薄膜压力传感器的电阻随其所受压力变化的曲线。若将电阻变化量的绝对值与压力变化量的绝对值的比值称为灵敏度。请你估算压力为1N时该传感器的灵敏度（结果保留两位有效数字）。
（3）为了研究随电梯一起运动的物体对电梯压力的变化规律，某同学将（2）中的压力传感器静置于电梯地板上，并将质量为400g的物体放在传感器上。在上升的电梯中，他利用手机中的加速度传感器测量了电梯的加速度。某段时间内电梯在竖直方向的加速度随时间变化的图线如图丙所示，其中以竖直向上为的正方向。取10m/s2。不考虑温度对传感器的影响，且压力变化时传感器可以迅速做出反应。估算在电梯上升过程中，物体对电梯压力大小的变化范围，并从灵敏度的角度评估所选器材能否帮助他比较精确地完成此项研究。
11．如图甲所示，某同学用轻绳通过定滑轮提升一重物，模拟升国旗过程。运用传感器（未在图中画出）测得此过程中不同时刻被提升重物的速度v与对轻绳的拉力F，并描绘出v-F-1图像。假设某次实验得到的图像如图乙所示，其中第一个时间段内线段AB与v轴平行，第二个时间段内线段BC的延长线过原点，第三个时间段内拉力F和速度v均与C点的坐标对应，大小均保持不变，因此图像上没有反映。实验中还测得重物由静止开始经过t=1.4s，速度增加到vC=3.0m/s，此后物体做匀速运动。取重力加速度g=10m/s2，滑轮质量、摩擦和其他阻力均可忽略不计。
（1）在提升重物的过程中，除了重物的质量和所受重力保持不变以外，在第一个时间段内和第二个时间段内还各有一些物理量的值保持不变。
a．请指出保持不变的物理量分别是哪些；
b．求出这些不变的物理量的大小；
（2）求t=1.4s时间内重物通过的总路程。
12．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m120g，硬纸板的质量为m210g，长度为l=5cm，橡皮擦与纸板、桌面间的动摩擦因数均为10.2，纸板与桌面间的动摩擦因数为20.3，认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g。
（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，F0至少多大？
（2）若要求橡皮擦移动的时间最长，求纸板被弹出的最小速度？